최근 들어 지구 환경보호와 에너지절감 요구가 높아짐에 따라, 자동차, 항공기, 철도차량, 선박 등 각종 수송기계의 경량화를 위한 기술개발이 활발하게 진행되고 있으며, 건축 토목 분야에서도 Al, Mg 등과 같은 경량 합금의 도입이 빠른 속도로 증가하고 있다. 경량합금 중에서도 Al(알루미늄) 합금은 경량으로 비강도가 우수하여 여러 분야에서 폭넓게 사용되고 있으나, Al합금을 용융 용접하여 구조물을 제작하는 경우, 용접 열에 의한 변형 및 기공, 균열 등의 결함이 발생하기 쉬우며 접합부의 강도저하가 비교적 쉽게 발생하여 이에 대한 대책이 요구되고 있다. 1981년 영국의 용접연구소(...
최근 들어 지구 환경보호와 에너지절감 요구가 높아짐에 따라, 자동차, 항공기, 철도차량, 선박 등 각종 수송기계의 경량화를 위한 기술개발이 활발하게 진행되고 있으며, 건축 토목 분야에서도 Al, Mg 등과 같은 경량 합금의 도입이 빠른 속도로 증가하고 있다. 경량합금 중에서도 Al(알루미늄) 합금은 경량으로 비강도가 우수하여 여러 분야에서 폭넓게 사용되고 있으나, Al합금을 용융 용접하여 구조물을 제작하는 경우, 용접 열에 의한 변형 및 기공, 균열 등의 결함이 발생하기 쉬우며 접합부의 강도저하가 비교적 쉽게 발생하여 이에 대한 대책이 요구되고 있다. 1981년 영국의 용접연구소(TWI)에서는 비용융 고상용접인 Friction Stir Welding(FSW:마찰교반접합) 방법을 개발하여 다양한 산업분야에서 광범위하게 적용이 확대되고 있다. FSW기술은 마찰용접에서 유래되어 용접에 의한 변경이 적고 비소모성 접합방법일 뿐만 아니라 용접결함, 흄, 소음 및 유해광선의 발생 없이 고품질의 접합부를 얻을 수 있는 접합방법으로 각광받고 있다. 본 연구에서는 Al 합금의 용융 용접시 문제를 해결할 수 있는 새로운 기술로서 Friction Stir Welding(FSW)의 기술적 특징을 이용하여, Al합금의 여러 종류 중에서도 Al6061-T651합금의 Friction Stir Welding(FSW)의 용접성의 원리 및 특징을 연구, 분석하는데 있다. 실험방법은 ALCOA EUROPE 사에서 제조된 3㎜ 두께의 Al6061 -T651합금판재를 핀의 길이가 2.5, 2.7, 3.0㎜의 툴(Tool)에 용접조건 교반속도 1800rpm, 용접속도는 핀의 길이 2.5, 2.7㎜는 300㎜/min으로 실험하였으며, 핀의 길이 3.0㎜는 200, 300, 400㎜/min으로 각각 조건을 변화시켜 마찰용접실험을 하여 총 5개의 시편을 제작하였다. 용접실험 후 각 조건별 용접성의 원리 및 특징을 알아보기 위하여 거시적 조직검사, 미시적 조직검사, 인장강도, 경도를 실험 및 분석하였다. 실험결과는 다음과 같다. 1. FSW로 Al 합금의 접합이 가능하다는 것을 관찰하였다. 2. 핀의 길이에 따라 너깃의 결함의 형태가 다르게 나타나고, 핀의 길이가 2.5㎜일 때 가장 양호한 접합성을 보였다. 3. 핀 현태상의 문제로 인하여 연화된 재료의 주출이 결함의 원인으로 사료되며, 연화된 재료의 누출을 막을 수 있는 툴의 설계 및 공정을 보안하야 한다고 판단된다. 본 실험의 연구결과로 Friction Stir Welding(FSW)기술을 이용한 Al 접합 시 우수한 용접을 갖는 작업조건을 만드는데 기초하여 쓰일 수 있으리라 기대된다.Currently, as the demand of earth environment preservation and reduction of energy use increases, development of technology for making vehicles, aircrafts, trains, and ships light has been made rapid progress and increases introduction of light alloys in field of constructions and civil engineering. Therefore, light alloys such as Cu, Al, Mg and Zn are introduced rapidly. Among light alloys, compound metal of aluminum has been applied widely on account of light weight and specific strength, but the aluminum alloy can bring about deformation by weldingheat and defects such as porosity and crack easily in case of manufacturing structure by melting welding. In addition, intensity of joint can be deteriorated easily, so new technology is demanded. In 1981, TWI developed Friction Stir Welding, non-melting 고정상 progress and this progress has been expanded into various industries widely. FSW technology, originated from friction welding, is in the limelight of a welding method which causes little deformation, is non-consumable, and supplies high quality joint without welding defection, fume, noise and harmful light. In this study, principle and characteristics of FSW with Al6061-T651 alloy among various aluminum alloys are investigated and analyzed by using technical characteristics of FSW as a new method which can solve the problem of melting welding of aluminum alloy. The experiment is carried out with Al6061-T651 made by ALCOA EUROPE with thickness of 3㎜, tool which has pins 2.5, 2.7, 3.0 ㎜ in length with stirring speed for 1,800rpm, pins 2.5 and 2.7㎜ long with welding speed for 300㎜/min and pins 3.0 ㎜ in length with 200,300,400㎜/min speed. 5 specimen was produced after friction welding experiments, changing each condition. After welding experiments, macroscopic test, microscopic test , tensile strength, and hardness are investigated and analyzed. The result of experiment is as follows. 1. Posibility of welding aluminum alloy by FSW is tested. 2. The length of pins causes differentiation of friction of nugget. 2.5㎜ pin in length provide the most appropriate welding condition. 3. Leakage of softening material due to pin shape problems seems to bring about defects. Tool design and complement of process are required to prevent from leakage of softening material. The result of this study is expected to be used for a source mateiral in all fields which need FSW technology.
최근 들어 지구 환경보호와 에너지절감 요구가 높아짐에 따라, 자동차, 항공기, 철도차량, 선박 등 각종 수송기계의 경량화를 위한 기술개발이 활발하게 진행되고 있으며, 건축 토목 분야에서도 Al, Mg 등과 같은 경량 합금의 도입이 빠른 속도로 증가하고 있다. 경량합금 중에서도 Al(알루미늄) 합금은 경량으로 비강도가 우수하여 여러 분야에서 폭넓게 사용되고 있으나, Al합금을 용융 용접하여 구조물을 제작하는 경우, 용접 열에 의한 변형 및 기공, 균열 등의 결함이 발생하기 쉬우며 접합부의 강도저하가 비교적 쉽게 발생하여 이에 대한 대책이 요구되고 있다. 1981년 영국의 용접연구소(TWI)에서는 비용융 고상용접인 Friction Stir Welding(FSW:마찰교반접합) 방법을 개발하여 다양한 산업분야에서 광범위하게 적용이 확대되고 있다. FSW기술은 마찰용접에서 유래되어 용접에 의한 변경이 적고 비소모성 접합방법일 뿐만 아니라 용접결함, 흄, 소음 및 유해광선의 발생 없이 고품질의 접합부를 얻을 수 있는 접합방법으로 각광받고 있다. 본 연구에서는 Al 합금의 용융 용접시 문제를 해결할 수 있는 새로운 기술로서 Friction Stir Welding(FSW)의 기술적 특징을 이용하여, Al합금의 여러 종류 중에서도 Al6061-T651합금의 Friction Stir Welding(FSW)의 용접성의 원리 및 특징을 연구, 분석하는데 있다. 실험방법은 ALCOA EUROPE 사에서 제조된 3㎜ 두께의 Al6061 -T651합금판재를 핀의 길이가 2.5, 2.7, 3.0㎜의 툴(Tool)에 용접조건 교반속도 1800rpm, 용접속도는 핀의 길이 2.5, 2.7㎜는 300㎜/min으로 실험하였으며, 핀의 길이 3.0㎜는 200, 300, 400㎜/min으로 각각 조건을 변화시켜 마찰용접실험을 하여 총 5개의 시편을 제작하였다. 용접실험 후 각 조건별 용접성의 원리 및 특징을 알아보기 위하여 거시적 조직검사, 미시적 조직검사, 인장강도, 경도를 실험 및 분석하였다. 실험결과는 다음과 같다. 1. FSW로 Al 합금의 접합이 가능하다는 것을 관찰하였다. 2. 핀의 길이에 따라 너깃의 결함의 형태가 다르게 나타나고, 핀의 길이가 2.5㎜일 때 가장 양호한 접합성을 보였다. 3. 핀 현태상의 문제로 인하여 연화된 재료의 주출이 결함의 원인으로 사료되며, 연화된 재료의 누출을 막을 수 있는 툴의 설계 및 공정을 보안하야 한다고 판단된다. 본 실험의 연구결과로 Friction Stir Welding(FSW)기술을 이용한 Al 접합 시 우수한 용접을 갖는 작업조건을 만드는데 기초하여 쓰일 수 있으리라 기대된다.Currently, as the demand of earth environment preservation and reduction of energy use increases, development of technology for making vehicles, aircrafts, trains, and ships light has been made rapid progress and increases introduction of light alloys in field of constructions and civil engineering. Therefore, light alloys such as Cu, Al, Mg and Zn are introduced rapidly. Among light alloys, compound metal of aluminum has been applied widely on account of light weight and specific strength, but the aluminum alloy can bring about deformation by welding heat and defects such as porosity and crack easily in case of manufacturing structure by melting welding. In addition, intensity of joint can be deteriorated easily, so new technology is demanded. In 1981, TWI developed Friction Stir Welding, non-melting 고정상 progress and this progress has been expanded into various industries widely. FSW technology, originated from friction welding, is in the limelight of a welding method which causes little deformation, is non-consumable, and supplies high quality joint without welding defection, fume, noise and harmful light. In this study, principle and characteristics of FSW with Al6061-T651 alloy among various aluminum alloys are investigated and analyzed by using technical characteristics of FSW as a new method which can solve the problem of melting welding of aluminum alloy. The experiment is carried out with Al6061-T651 made by ALCOA EUROPE with thickness of 3㎜, tool which has pins 2.5, 2.7, 3.0 ㎜ in length with stirring speed for 1,800rpm, pins 2.5 and 2.7㎜ long with welding speed for 300㎜/min and pins 3.0 ㎜ in length with 200,300,400㎜/min speed. 5 specimen was produced after friction welding experiments, changing each condition. After welding experiments, macroscopic test, microscopic test , tensile strength, and hardness are investigated and analyzed. The result of experiment is as follows. 1. Posibility of welding aluminum alloy by FSW is tested. 2. The length of pins causes differentiation of friction of nugget. 2.5㎜ pin in length provide the most appropriate welding condition. 3. Leakage of softening material due to pin shape problems seems to bring about defects. Tool design and complement of process are required to prevent from leakage of softening material. The result of this study is expected to be used for a source mateiral in all fields which need FSW technology.
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