[논문]자동차용 아연도금강판의 <tex> $CO_{2}$</tex> LASER-TIG 하이브리드 용접

최웅용; 김정학; 김철희; 김정한; 이세헌

[국내논문] 자동차용 아연도금강판의 $CO_{2}$ LASER-TIG 하이브리드 용접
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최웅용 (한국생산기술연구원 정밀접합용접팀) , 김정학 (한국생산기술연구원 정밀접합용접팀) , 김철희 (한국생산기술연구원 정밀접합용접팀) , 김정한 (한국생산기술연구원 정밀접합용접팀) , 이세헌 (한양대학교 정밀기계공학과)

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 아연도금강판의 겹치기 용접에 레이저-아크하이브리드 용접의 일종인 CO2 LASER-TIG 하이브리드 용접을 적용하여 별도의 간극제어 없이 아연증기에 의한 결함을 방지하고자 하였다.

제안 방법

두모 재를 겹치기 이음으로 용접할 때, 간극이 없도록 밀착시키기 위하여 두 가지 형태의 지그를 이용하였다. Fig.
이용하였다. Fig. 2와 같이 다수의 볼트를 이용하여 용접부의 좌우에서 고정하는 볼트 체결형식의 지그와 일정한 힘으로 용접이 진행되는 부분을 누르면서 이동하는 롤러 형식의 지그를 이용하였다.
용접속도, 용접전류, 아크길이, 레이저-아크간 거리를 변화시키면서 용접성을 평가하였다.
CO₂ LASER-TIG 하이브리드 용접을 아연도금강판의 겹치기 용접에 적용하여 다음과 같은 결론을 도출했다.

대상 데이터

본 연구에서는 12kW급 CO2 레이저를 이용하였다. 빔의 지름은 0.
4mm이고, 초점거리는 250mm이며 모재의 표면에 초점을 두어 실험하였다. TIG 용접을 위하여 300A급인버터 용접기와 口口1.6 텅스텐 전극봉을 이용하였다. Fig.
사용된 모재는 규격 KS D 3506의 SGCD1 으로 1mm 두께의 강판을 사용하였고 그 기계적 특성과 화학 조성은 Table 1과 같다. 도금층은 아연이 54/54(g/m2)으로도금되어 있고 경도는 HRB 35.

이론/모형

아크선행의 CO₂ LASER-TIG 하이브리드 용접 방법을 이용하여 Fig. 2에 나타낸 두 가지 형태의 지그에서 각각 용접을 실시하였고, 그 결과를 Fig. 5에 나타내었다. CO₂ LASER-TIG 하이브리드 용접은 두 가지 지그 모두에서 레이저 단독 용접과 비교하여 월등히 좋은 용접 품질을 얻을 수 있었다.

성능/효과

5에 나타내었다. CO₂ LASER-TIG 하이브리드 용접은 두 가지 지그 모두에서 레이저 단독 용접과 비교하여 월등히 좋은 용접 품질을 얻을 수 있었다. 볼트 체결 형식의 지그를 이용한 경 우에는 부분적으로 블로우 흘이 발생 하였으나, 롤러 형식의 지그를 이용한 경우에는 표면결함이 발생하지 않았고 가장 양호한 용접품질을 얻었다.
CO₂ LASER-TIG 하이브리드 용접은 두 가지 지그 모두에서 레이저 단독 용접과 비교하여 월등히 좋은 용접 품질을 얻을 수 있었다. 볼트 체결 형식의 지그를 이용한 경 우에는 부분적으로 블로우 흘이 발생 하였으나, 롤러 형식의 지그를 이용한 경우에는 표면결함이 발생하지 않았고 가장 양호한 용접품질을 얻었다. 롤러 형식의 지그를 사용하여 용접한 결과를 Fig.
크기의 차이 때문으로 사료된다. 롤러 형식 의지 그가 볼트체결 형식의 지그에 비하여 상대적으로 모재를 밀착시키고 있는 구간이 작아서 용융 풀의 생성이전에 아연증기가 방출될 수 있는 충분한 틈을 확보하기 때문에 보다 좋은 품질의 용접부를 얻을 수 있었다.
1) 아연도금강판의 간극이 없는 겹치기 이음에 아크선행의 CO₂ LASER-TIG 하이브리드 용접을 적용하여 결함이 없는 양호한 용접 품질을 얻었다.
2) CO₂ LASER-TIG 하이브리드 용접에서 선행하는 아크입열에 의해 계면의 아연 도금층이 제거되므로 아연증기에 의한 용접부 결함을 방지할 수 있었다.
3) 볼트 고정방식과 롤러 방식의 지그를 잉용하여 용접을 수행한 결과 롤러 방식의 지그를 사용한 경우 아연증기의 배출이 더 쉽게 일어나 더 나은 용접 품질을 보여주었다.

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