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문제 정의
- 본 연구의 목적은 Al 6082-T6 고속 MIG용접에서 기공방지를 위한 용접공정을 개발하는 것이다.
제안 방법
- 1) 400㎛이하의 미세기공을 판별하기 위하여 시험편을 부식하지 않고 연마만 한 상태에서 현미경 조직사진을 이미지 분석 소프트 웨어로 분석하여 최소기공사이즈 10㎛까지의 기공을 판별하여, 기공률을 정략적으로 측정 분석하였다.
- 2.2.2 실험을 통하여 도출된 최적 펄스 조건을 사용하여 토치 진행각 변경실험을 수행하였다. Table 3은 진행각 변경실험 조건을 나타낸 것이다.
- Cho3) 등의 선행연구를 참고로 하여 수행되었다. RPC와 ALR 변경하여, 단락시간 비 10%인 영역을 설정한 후 단락 주파수비, 펄스 주기의 표준편차, 단락위치(Tps)의 표준편차를 검토한 후, ALR만 변경하여 단락시간 비 0.03%이하인 조건을 선택하였다.
- 따라서 본 연구에서는 설정전류 250A에서 기공방지를 위한 최적 펄스 파형 조건은 RPC +4, ALR -12로 판단하였다.
- 따라서, 본 연구 에서는 원펄스 원드롭 완전 스프레이 이행 최적 조건으로 RPC +4, ALR -2 로 판단하였다.
- Al 6082-T6의 7t 플레이트에 Al 5356 와이어로 아크길이를 변경하여 실험하였고, 용접속도 120cpm의 고속 MIG용접에서 토치 진행각을 변경하여 실험을 진행하였다. 용접공정 파라미터 변경에 따른 기공률 측정은 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 정량적으로 측정, 분석하였다.
- 용접부의 방사선 투과 시험(JISZ3105)의 평가 방법의 경우 모재두께 20mm이하의 조건에서는 400㎛이하의 미세기공은 판별 할 수 없기 때문에 본 연구에서는 현미경 50배 배율로 시편 당 10장의 기공사진을 획득하여 Leica사의 이미지 분석 소프트웨어(Qwin)를 사용하여, 각 시험조건 당 2개의 시험편을 분석하였고 그 평균값을 사용하여 데이터 처리하였다. 또한 Fig.
- 원펄스 원드롭 완전 스프레이 이행 (RPC: +4, ALR: -2)에서 ALR을 -5씩 5단계로 감소시켜 기공률을 정량적으로 측정 분석하였다.
대상 데이터
- Al 6082-T6의 7t 플레이트에 Al 5356 와이어로 아크길이를 변경하여 실험하였고, 용접속도 120cpm의 고속 MIG용접에서 토치 진행각을 변경하여 실험을 진행하였다.
- 본 실험에서는 길이 150mm × 폭 50mm × 두께 7t의 Al 6082-T6에 Φ1.2mm Al 5356 wire (ER5356)로 인버터 제어 방식의 용접기를 사용하여 펄스 미그 용접을 실시하였다.
이론/모형
- 본 실험은 D.M.Kim, S.M.Cho3) 등의 선행연구를 참고로 하여 수행되었다. RPC와 ALR 변경하여, 단락시간 비 10%인 영역을 설정한 후 단락 주파수비, 펄스 주기의 표준편차, 단락위치(Tps)의 표준편차를 검토한 후, ALR만 변경하여 단락시간 비 0.
성능/효과
- 2) 아크길이 즉 아크전압이 증가할 수록 기공률은 증가하였다. 아크길이, 아크전압이 증가하면 더 큰 용융지가 형성되어 수소가 흡수 될 수 있는 면적이 증가하기 때문이다.
- 3) Al6082-T6고속 MIG용접에서 RPC와 ALR을 조절하여, 최적 원펄스 원드롭 펄스 파형을 결정하였고, 250A기준 RPC +4에서 ALR -12인 조건이었다.
- 4) 최적 원펄스 원드롭 조건에서 기공률은 0.32%였고, 원펄스 원드롭이 아닌 조건에서는 0.44%이었다. 따라서, 안정적인 원펄스 원드롭 이행은 기공방지에 효과적이다.
- 5) 120cpm의 고속 MIG용접에서는 실드가스가 용접진행방향 뒤로 날리기 때문에 후진각 및 진행각 0°에서는 실딩불량에 의한 기공이 발생하였다. 이를 방지하기 위해서 전진각을 적용하는 것이 기공방지에 효과적이다.
- 각 RPC에서 ALR을 변경하여 단락시간비가 10%의 파형을 분석한 결과, RPC가 -5에서 +5로 증가할수록 규칙적인 단락이 발생하여 원펄스 원드롭 파형에 가까워졌다. 그래프에서 단락주파수 비의 원펄스 원드롭 이행영역은 1.
- 단락주파수 비, 펄스주기 표준편차, Tps표준편차의 조건을 모두 만족할 때 원펄스 원드롭 이행 조건이 실현됨을 알 수 있었다.
- 또한 3.1에서는 스프레이 이행 구현 최소전압에서 기공률의 최소값은 0.43%으로 나타났으나, 1펄스 1드롭 이행 최적조건은 0.32%로써 안정적인 1펄스 1드롭 이 기공 방지에 효과적인 것으로 판단된다.
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