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문제 정의
- 본 연구는 후판 Al 합금소재의 고효율 용접을 위한 대전류 MIG(Metal Inert Gas) 용접공정 기술에 관한 것이다. 대전류의 고용착 조건에서 BOP(Bead on plate) 용접을 수행하여 용접조건에 따른 비드외관, 용입깊이를 평가하였다.
- 본 연구는 후판 Al 합금소재의 대전류 MIG 용접공정 기술개발에 관한 것이다.
제안 방법
- 본 연구는 후판 Al 합금소재의 고효율 용접을 위한 대전류 MIG(Metal Inert Gas) 용접공정 기술에 관한 것이다. 대전류의 고용착 조건에서 BOP(Bead on plate) 용접을 수행하여 용접조건에 따른 비드외관, 용입깊이를 평가하였다. 그 결과를 토대로 두께 14.
- 5mm 알루미늄 합금의 편면 원패스 용접으로 완전용입 용접부를 확보할 수 있는 용접조건을 도출하였다. 그리고 용접부에 대하여 단면분석, 인장강도, 밴딩시험 및 경도시험을 통해 용접성을 평가하였다.
- 용접실험은 준비된 모재를 접지가 가능한 판재위에설치하고 용접캐리지를 사용하여 용접을 실시하였다.
- BOP 용접실험은 25mm 두께의 판재에 직경 3.2mm 용접와이어를 사용하여 용접을 수행하였으며 용접 수행후 비드 표면과 비드 폭, 비드 높이, 용입깊이를 관찰하였다. 그리고 측정결과를 통해 그루브 형상을 설계하여 맞대기 용접을 실시하였다.
- 2mm 용접와이어를 사용하여 용접을 수행하였으며 용접 수행후 비드 표면과 비드 폭, 비드 높이, 용입깊이를 관찰하였다. 그리고 측정결과를 통해 그루브 형상을 설계하여 맞대기 용접을 실시하였다. 그루브 용접실험은 14.
- 그리고 측정결과를 통해 그루브 형상을 설계하여 맞대기 용접을 실시하였다. 그루브 용접실험은 14.5mm 두께의 판재에 3.2mm 직경의 용접와이어를 사용하여 용접을 수행하였다. 그리고 단면분석, 인장강도, 밴딩시험 및 경도시험을 통해 용접성을 평가하였다.
- 2mm 직경의 용접와이어를 사용하여 용접을 수행하였다. 그리고 단면분석, 인장강도, 밴딩시험 및 경도시험을 통해 용접성을 평가하였다.
- BOP 용접실험 조건은 다음과 같다. 용접속도는 40cm/min, 용접전류는 470~620A, 용접전압은 30~35V로 설정하여 용접실험을 수행하였다. 실험 후 관찰한 비드외관과 단면형상은 Table 2와 같다.
- 시편크기는 80 × 700mm로 맞대기 용접부 양 끝단에 30mm씩 가용접을 한 상태에서 용접실험을 수행하였다.
- 그루브 형상 가공 없이 용접을 수행하게 되면 상면비드 두께가 과도하게 크게 되고 용입을 균일하게 확보하는데 어려움이 발생한다. 그래서 본 연구에서는 3.1절의 BOP 용접 실험결과를 토대로 두께 14.5mm 판재를 편면 원패스 용접할 수 있는 그루브 형상을 설계하였다.
- 시편크기는 80 × 700mm로 맞대기 용접부 양 끝단에 30mm씩 가용접을 한 상태에서 용접실험을 수행하였다. 또한 용락방지를 위해 세라믹 백킹재를 이면에 부착하여 용접을 수행하였다.
- 그루브 용접실험은 용접속도 40cm/min, 용접전류는 450A, 510A, 550A의 용접조건으로 수행하였다.
- 1) 용접속도와 용접전류, 용접전압을 변수로 선정하여 실험을 진행하였다.
- 2) BOP용접실험을 수행하여 용접공정변수에 따른용입특성을 관찰하였다.
- 3) Al5083-O 알루미늄 합금의 대전류 MIG용접을실시하여 두께 14.5mm의 판재의 그루브 편면 원패스 완전 용입 조건을 확보하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 실험 모재는 Al5083-O이고 용접와이어는 직경 3.2mm의 Al5183 와이어를 사용하였다. 실험 모재 및 용접와이어에 대한 화학적 성분은 Table 1과 같다.
- 실험에 사용된 용접장치는 정전류형의 1500A급 MIG 용접기와 고주파 아크 스타트 장치 및 용접조건 설정 장치를 포함한 용접캐리지로 Fig. 1과 같다. 용접토치는 보호가스의 편류, 난류를 없애고 용접 중 용융부를 외부 공기로부터 완전하게 차단시키기 위하여 Fig.
- 1과 같다. 용접토치는 보호가스의 편류, 난류를 없애고 용접 중 용융부를 외부 공기로부터 완전하게 차단시키기 위하여 Fig. 2와 같이 대구경의 이중 보호가스 공급용 토치를 사용하였다.
- 따라서 유량은 적절히 조정되어야 한다. 본 실험에서 사용한 보호가스는 내부 Ar50%+He50%에 유량 110ℓ/min, 외부 Ar100%에 유량 80ℓ/min를 사용하였다5). 용접 토치의 각도는 용접진행 방향 반대쪽 10°로 유지하였다6).
이론/모형
- 510A 용접전류로 획득된 시편에 대하여 용접부 인장시험과 밴딩시험을 한국선급 규격에 따라 실시하였다8). 인장시험은 대기 중에서 4mm/min의 인장속도로 2회 실시하였다.
성능/효과
- 대전류의 고용착 조건에서 BOP(Bead on plate) 용접을 수행하여 용접조건에 따른 비드외관, 용입깊이를 평가하였다. 그 결과를 토대로 두께 14.5mm 알루미늄 합금의 편면 원패스 용접으로 완전용입 용접부를 확보할 수 있는 용접조건을 도출하였다. 그리고 용접부에 대하여 단면분석, 인장강도, 밴딩시험 및 경도시험을 통해 용접성을 평가하였다.
- 실험 후 관찰한 비드외관과 단면형상은 Table 2와 같다. 용접전류가 증가함에 따라 용입깊이가 증가함을 알 수 있고 또한 동일전류 조건에서 전압 증가 시 비드폭이 증가함을 알 수 있다.
- 모든 용접조건에서 고전류 대역에 발생하는 퍼커링 현상은 발생되지 않았고, 단면상에도 결함이 없음을 확인할 수 있었다.
- 4) 그루브 용접부의 인장강도결과 모재대비 90%의 결과가 나왔다. 밴딩시험결과 결함은 발생되지 않은 양호한 용접부를 보여주었다.
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