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제안 방법
- (2),(3) 따라서 기존 Spot 용접 건에 장착이 가능하며 완전 밀폐가 가능하도록 전극 길이보다 길게 제작한 후 스프링 완충장치로 Ar 가스의 용접부 외부로 유출되지 않도록 하는 장치를 고안하였다. Purging 장치의 세부 그림은 Fig.
- 또한 용접부에 Ar 가스가 직분사 되는 경우 산화방지 장치 내에 와류가 형성되어 대기중의 산소가 혼입되고 산화방지가 적절하게 이루어지지 않았다.(ref) 효율적인 산화방지를 위해 용접 변수인 Squeeze Time을 늘려 용접 전 장치 내에 Ar 가스 분위기가 형성될 수 있도록 하였고, 가스 유량을 0~20L/min까지 1L/min 단위로 변화 시켜가며 현상을 관찰하였다. 실험한 결과 Fig.
- 산화방지의 효과를 확인해보기 위해 산화된 용접 시편, 전해연마 시편, 산화방지 시편을 제작하였다. KSB 0850 규격에 따라 강도와 너깃 사이즈는 허용 기준 이상을 만족하는 용접 조건으로 시편을 제작하였다. 인장 전단강도 시편은 Zwick사의 Z100시험기를 이용하여 강도를 측정 하였으며 속도는 25mm/min으로 수행하였다.
- 너깃 사이즈는 Fig. 6과 같이 시편의 용접부단면을 잘라 polishing 한 후 eching하여 광학현미경으로 측정하여 기계적 성질을 평가하였으며, Ar 가스를 이용하여 산화 방지를 한 경우 실제 표면의 부동태 피막이 파손 되었는지 여부를 확인하기 위해 전해 연마한 시편과 산화 방지한 시편을 NaCl (40g/l) 용액이 담긴 시험조에서 pH 6.5~7.2, 온도 35±2℃를 유지하면서 72h 동안 시편 표면에 분무하여 발청 정도를 평가하는 염수분무 시험을 실시하였다4,5).
- 다양한 용접 조인트와 용접 조건에 대한 산화방지 성능을 평가하기 위해 Table 2와 같이 4종류의 시편 겹침 두께에 대한 실험을 실시하였다. 용접 품질(용접 강도, 너깃 사이즈)은 거의 동일한 것으로 보아 산화방지에 의한 품질 저하는 없다.
- 2, 온도 35±2℃를 유지하면서 72h 동안 시편 표면에 분무하여 발청 정도를 평가하는 염수분무 시험을 실시하였다4,5). 또한 육안 검사를 통하여 외관 미려도를 비교하여 감성품질의 향상 정도를 판단하였다.
- 이를 해결하기 위해 제거된 부동태 피막을 재생시키는 추가 공정이 요구된다. 본 연구에서는 이상의 문제점을 Ar(Argon) 가스와 적절한 Purging 장치를 이용하여 스테인레스 철도 차량 외판(outer panel) Spot 용접부의 방청성 및 외관 미려도와 제조 공정의 효율성을 향상시켰다.
- 산화방지의 효과를 확인해보기 위해 산화된 용접 시편, 전해연마 시편, 산화방지 시편을 제작하였다. KSB 0850 규격에 따라 강도와 너깃 사이즈는 허용 기준 이상을 만족하는 용접 조건으로 시편을 제작하였다.
- 스테인레스 Spot 용접부 산화 방지를 위해 불활성 기체(Ar)와 고안된 산화방지 장치를 이용하여 실험하였다.
- 일반적으로 용접 시 사용하는 보호가스는 불활성 기체인 Ar 가스를 많이 사용한다. 이 외에도 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 산소(O2) 등의 기체에 대한 산화방지 성능을 측정하였다. 산소의 경우 용접부 산화를 더욱 빠르게 촉진시켰고, 이산화탄소 역시 부동태 피막의 산화를 촉진시키는 결과를 나타내었다.
- KSB 0850 규격에 따라 강도와 너깃 사이즈는 허용 기준 이상을 만족하는 용접 조건으로 시편을 제작하였다. 인장 전단강도 시편은 Zwick사의 Z100시험기를 이용하여 강도를 측정 하였으며 속도는 25mm/min으로 수행하였다. 너깃 사이즈는 Fig.
- 철도차량 차체 중앙부의 측면 블록을 제작할 때 사용 되는 Series Spot 용접은 Spot 타점 위치 양 옆으로 가공된 동판(Cu Plate)에서 Ar 가스 분위기를 조성시켜 산화방지를 하였다. 결과는 Fig.
대상 데이터
- 의 형태로 얇은 부동태 피막(passivity layer)이 형성되어 있다. 두께는 t1.5, t2.0, t4.0을 사용하였으며 인장 전단강도 평가를 위한 용접 시험편은 길이(L) 100mm, 폭(W) 40mm로 용접부 중심(C)에 용접하여 제작하였다. 소재의 성분은 Table 1과 같으며 시험시편 형상은 Fig.
- 실험 재료는 철도차량 외판으로 주로 사용되고 있는 스테인레스(STS 301L ST) 강으로 표면에 Cr2O3의 형태로 얇은 부동태 피막(passivity layer)이 형성되어 있다. 두께는 t1.
- 전극 팁은 선단이 Round형인 Cu-Cr 성분의 직경 Ø19 전극을 사용하였다.
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