[논문]마그네슘합금과 철강 이종소재의 레이저 브레이징 특성에 미치는 도금층의 영향

Lee, Mok-Young; Kim, Sook-Whan; Nasiri, Ali M.; Zhou, Norman Y.

doi:10.5781/kwjs.2013.31.4.7

마그네슘합금과 철강 이종소재의 레이저 브레이징 특성에 미치는 도금층의 영향
Effects of the Types of Coating on the Laser Brazing Characteristics of Dissimilar Joints between Mg Alloy and Steel Sheet 원문보기

大韓溶接·接合學會誌 = Journal of the Korean Welding and Joining Society, v.31 no.4, 2013년, pp.7 - 12

Lee, Mok-Young (Advanced Metallic Materials Research Department, RIST) , Kim, Sook-Whan (Energy Infra Research Department, RIST) , Nasiri, Ali M. (Department of Mechanical & Mechatronics Engineering, University of Waterloo) , Zhou, Norman Y. (Department of Mechanical & Mechatronics Engineering, University of Waterloo)

Abstract ▼ AI-Helper

The dissimilar welding between magnesium alloy and steel sheet was required in automobile industry to increase the strength of the dissimilar joints. Laser brazing is one of the good joining processes for Mgsteel dissimilar joint. In this study, the effect of coating materials was evaluated on the laser brazing for the dissimilar joint between AZ31 and coated steels such as Zn, Sn and Ni. Diode direct laser was used to braze the lap-edge joint with Mg600 filler wire and Superior #21 flux. The wettability was best on Zn coated steel. The interlayer was formed at the interface between brazement and steel for all coating materials. The strengths of brazed specimen were 146.5N/mm, 204.6N/mm and 101.6N/mm for Zn, Sn and Ni coated steel respectively.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 도금층 조성에 따른 마그네슘합금과 철강 이종접합부의 브레이징 특성에 관하여 알아보 았다

제안 방법

브레이징 접합부의 건전성을 평가하기 위하여 접합부를 실리콘카바이드 재질의 휠을 사용하여 절단한 후, 단면에 대한 조직검사를 하였다. 시편의 연삭은 입도가 다른 사포를 사용하였으며, 다이아몬드혼합액을 사용하여 마무리 연마하였다.
브레이징은 분말상의 플럭스 및 와이어의 유지를 용이하게 하기 위하여 레이저 헤드를 6축 다관절로봇에 장착하여 빔이 이송하는 방법을 사용하였다(Fig. 2).보호가스는 사용하지 않았으며 구체적인 실험조건을 Table 7에 나타내었다.

대상 데이터

실험에 사용된 소재는 쌍롤주조법 및 온간압연공정에 의하여 제조된 두께 2.0mm의 AZ31 마그네슘합금이 었으며, 인장강도는 274MPa 및 상온 연신율은 12% 가량이었다. Table 1 및 Table 2에 실험에 사용된 마그네슘 합금 소재의 화학성분 및 물성을 나타내었다.
4mm이었으며 Al 및 Zn의 함량이 모재 보다 많았다. 플럭스는 Superior Flux & Mfg.사의 분말형태의 #21을 사용하였으며, 플럭스 반응온도는 480-620℃이었다. Table 4, Table 5 및 Table 6에 삽입금속 및 플럭스에 대하여 상세한 사양을 나타내었다.
한편, 마그네슘합금과 이종접합을 위한 상대소재는 일반강이었으며, 그 두께는 도금층의 조건에 따라 0.25mm, 0.55mm 및 0.8mm로 다양하였다. 도금층 두께는 Zn, Sn 및 Ni에 대하여 각각 2㎛, 0.

성능/효과

1) 도금강판에 대한 용융 필러와이어의 퍼짐성은 아연도금강판이 가장 양호하였으며, 주석도금강판 및 니켈도금강판의 순으로 열위하였다.
2) 젖은각은 Zn, Sn 및 Ni에 대하여 각각 15.5°,39.0° 및 69.0°이었으며, Ni 도금층의 표면자유에너지가 가장 낮은 것으로 판단되었다.
3) 브레이징 접합부와 강판의 계면에는 Fe-Al 합금층으로 예상되는 반응층이 뚜렷하게 관찰되었다.
4) 브레이징 접합부는 필러와이어에 함유된 다량의 Al 및 Zn에 의하여 Mg 및 Mg-(Al, Zn)상으로 구성된 공정상이 생성되었다.
5) Ni 도금강판의 경우 Mg 및 Mg2Ni로 구성된것으로 추정되는 공정상이 형성되었으며, AlNi로 추정되는 입방정 형태의 합금이 생성되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	마그네슘 합금은 무엇인가?	마그네슘 합금은 중량 대비 강도가 높은 대표적인 경량구조용 소재이다1). 또한 주조성이 우수하여 엔진헤드 커버, 오일팬 등의 자동차 부품에 널리 적용되고 있으며, 진동흡수능이 우수하여 고급자동차의 조향장치는 대부분이 마그네슘합금으로 제조되고 있다2,3).
	마그네슘 합금은 어디에 이용되는가?	마그네슘 합금은 중량 대비 강도가 높은 대표적인 경량구조용 소재이다1). 또한 주조성이 우수하여 엔진헤드 커버, 오일팬 등의 자동차 부품에 널리 적용되고 있으며, 진동흡수능이 우수하여 고급자동차의 조향장치는 대부분이 마그네슘합금으로 제조되고 있다2,3). 최근에는 박판주조 및 온간압연에 의하여 마그네슘합 판재의 제조비용이 감소4)함에 따라 차체 혹은 판넬류를 마그네슘 합금판재로 제조하려는 연구가 진행되고 있다5-7).
	마그네슘합금의 자동차부품을 제조하기 위해서 필수적인 것은?	한편, 현재 자동차 부품제조에 철강재료가 널리 적용 되고 있으므로 마그네슘합금의 자동차부품을 제조하기 위해서는 기존의 철강재료와의 이종접합이 필수적이다. A.

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