• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제35권1호
• /
• pp.75-81
• /
• 2011

이종합금인 알루미늄 합금 6061-T6와 알루미늄 합금 5083-O의 용접을 위해 마찰교반 용접기술을 사용하였다. 마찰교반 용접된 이종 접합부에 대하여 기계적 특성, 경도 및 조직변화를 관찰하였다. 용접재의 기계적특성은 후진 측에 위치한 알루미늄 합금의 교반영역에 형성되는 미세조직이 주요한 변수로 작용하였다. 이종 알루미늄 합금이 교차한 양파 모양 형상의 얇은 층을 이루었다. 미세조직관찰에서 공구회전방향과 무관하게 이종합금 접합부에 기공이 관찰되지 않았으나 6061-T6 쪽 열영향부 영역에서 결정립 조대화기 뚜렷하였다. 본 논문의 연구결과, 결함이 없는 최상의 용접조건은 Al 6061-T6를 공구 진행방향에 전진 측에, Al 5083-O를 후진 측에 위치하고, 이송속도 124 mm/min, 1250 rpm의 공구의 회전수, 5 mm의 프루브 직경, 4.5 mm의 프루브 길이, 20 mm의 공구어깨, $2^{\circ}$의 공구 경사각 이다. 이때 용접재의 최대인장강도는 231 MPa이였고, 항복강도는 121 MPa을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권11호
• /
• pp.124-129
• /
• 2017

본 연구에서는 철도차량의 경량 차체 소재로 주로 사용되는 알루미늄 합금 (Al-6005-T6) 압출재에 대한 마찰교반접합 적용 연구를 수행하였다. 용접속도를 300 mm/min으로 고정시킨 채 회전 공구의 회전속도를 600, 900, 1200, 1600 rpm으로 변화시킬 때 미세구조 및 기계적 특성의 변화에 대해 평가하였다. 특히, 동일 소재에 대해 전통적인 용접방법인 MIG 용접된 시편과의 비교를 통해 마찰교반접합법의 철도차량 적용성에 대해 논하였다. MIG 용접방법과는 달리, 마찰교반접합부에는 미세기공이 발견되지 않았으며, 경도 측정 결과 공구의 회전속도가 빨라질수록 높아진 입열량에 따라 heat affected zone (HAZ)의 범위가 넓어지고 결정립 조대화에 따라 HAZ의 경도 또한 낮아지는 것을 확인하였다. 인장시험 결과 HAZ지역에서 파단이 발생하였으며, 본 연구에서 설정한 공구의 회전속도 범위에서는 nugget 부의 경도 변화는 발견되지 않았으나 rpm이 올라갈수록 인장강도와 항복강도가 떨어지는 경향을 보였으며 이는 경도 시험에서와 같이 HAZ지역의 결정립 크기의 증가로 인한 현상으로 판단된다.

• 융합정보논문지
• /
• 제9권7호
• /
• pp.94-99
• /
• 2019

마찰교반용접법(Friction Stir Welding, FSW)은 1991년에 영국 용접연구소 TWI(The Welding Institute)에서 최초 개발된 후 여러 산업분야에 걸쳐 적용연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 철도차량 차체의 주요 구성 소재인 알루미늄 합금 (Al-6005-T6) 평판 압출재에 대한 마찰교반접합 적용 기초연구를 수행하였다. 접합속도를 500 mm/min으로 고정한 채 회전공구의 회전속도를 600-1600 rpm으로 변화될 때 미세구조와 기계적 물성 변화에 미치는 영향에 대해 평가하였다. 경도 측정 결과 nugget부는 모재의 70% 수준의 경도값을 가지며 설정된 범위 내의 공구 회전속도와 연관성은 관찰되지 않았으며 용접계면에서 약 5 mm 벗어나게 되면 모재의 경도값을 가지는 것으로 확인되었다. 인장시험 결과 회전속도가 올라갈수록 항복강도와 인장강도가 소폭 하락하는 경향을 보였으며 연신률의 변화는 관찰되지 않았다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
• /
• 한국윤활학회 1991년도 제14회 학술강연회초록집
• /
• pp.34-37
• /
• 1991

Al계 베어링합금은 소착저항력등의 베어링특성이 우수하여 최근에 자동차의 엔진부품에 많이 사용되고 있다. Al계 베어링합금으로는 Al-Sn계, Al-Pb계, Al-Si계 합금이 개발되어 사용되어 왔다. Al-Si계 합금은 높은 강도, 우수한 부식성, 주조성이 향상되는 장점등을 갖고 있다. 또한 Al-Pb계 합금은 Pb가 고체윤활제로 작용하여 소착저항성이 높으며 가격도 저렴한 장점을 갖고 있다. Al과 Pb는 용융상태에서 넓은 용융간극을 갖어 중력편석을 일으키기 때문에 일반적인 주조방법으로 Al계 베어링합금을 제조할 수없다. 또한 Al에 Si이 첨가됨에 따라 높은 경도등의 기계적성질의 향상이 얻어지지만 Al 기지에 Si의 함량이 증가할 수록 편석이 심해져 조대한 Si-rich상이 미세조직에 존재하여 합금이 취약해지는 단점을 갖고 있다. 따라서 본 연구에서는 Al 기지에 Pb의 중력편석을 최소화하고 Al 기지에 조대한 Si-rich상이 생성되는 것을 막기 위하여 Al과 Pb가 공존하는 온도구역에서 높은 교반속도로 용탕을 강제교반하여 액상에서 Pb와 Si을 미세하게 분산시킨 후 수냉되는 동주형에서 급속응고시켜 Pb와 Si-rich 상이 균일하게 분포된 Al계 베어링합금을 제조하였다. 본 연구에서는 Pb의 양을 0%에서 35%까지 변화시켰으며, Si의 양을 0%에서 20%까지 변화시켜서 베어링합금을 제조하였으며, 강제교반속도는 500rpm에서 2500rpm 까지 변화시켜 베어링합금을 제조하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제3권5호
• /
• pp.529-537
• /
• 1993

TiC 입자를 강화재로 한 AI금속기지 복합재료를 액상교반법으로 제조하는데 따른 제조조건과 물성특성과의 관계를 조사하였다. TiC 입자는 중량비 10%를 첨가하였으며, 젖음성을 향상시키기 위하여 1.5wt%의 Mg을 첨가하였다. TiC입자 첨가에 의하여 내마모 특성, 인장강도, 경도 등이 증가 되었으나 과도한 교반은 기계적 특성을 저하시켰다. 본 실험조건에서 교반 속도의 최적조건은 500rpm이었다. Wetting agent로서 첨가한 Mg은 기지에 고루 분산하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
• /
• pp.49-49
• /
• 2009

마찰교반접합법은 특정한 회전수로 회전하는 용접 툴을 이용하여 접합하고자 하는 피접합재의 맞댄면에 삽입시킨 후 툴을 이동시키거나 혹은 시편을 견고하게 고정시킨 장치(backing plate)가 움직여 고상 상태에서 접합이 이루어진다. 알루미늄, 마그네슘 등 비교적 융점이 낮은 저융점 재료의 재료에 처음 적용이 되어 많은 연구가 활발히 진행되었고 타 용접방법에 비해 우수한 접합특성을 나타내었다. 최근 이러한 마찰교반접합은 이러한 저융점 재료를 넘어서 스틸, 타이타늄, 니켈 등과 같은 고융점 재료 등에 대한 적용이 늘어나고 있다. 마찰교반접합을 이용하여 이러한 고융점 재료의 접합 경우 내마모성 및 내열성 등의 내구성이 갖추어진 툴과 이러한 툴을 냉각시킬 수 있는 냉각 장치 등이 필요로 하나 경제적 측면이나 접합부의 우수한 특성 등을 고려 할 때 그 적용 및 발전 가능성이 매우 높다고 볼 수 있다. 최근 무공해 연료로 각광받고 있는 액화천연가스 (LNG)의 수요가 급증함에 따라 LNG 저장탱크 소재로 널리 사용되고 있는 9% Ni강의 수요 또한 증가하고 있는 상황이다. 하지만 9% Ni 강은 극저온용 소재로 용접부의 저온인성 ($-196^{\circ}C$)이 가장 중요하기 때문에 저온인성을 확보하고자 Inconel 계나 Hastelloy계 등의 니켈 기 합금을 용접재료로 사용하고 있으나 이러한 용접재료는 가격이 매우 고가이며 또한 용접 후 용접부의 강도가 낮다는 문제가 제기되고 있다. 또한 LNG 탱크 제작시 사용되는 용접법은 GTAW, SAW 및 SMAW 이지만 국내에서는 주로 SMAW에 의존하고 있는 실정인 관계로 보다 더 경제적인 용접 프로세스의 적용 가능성이 검토되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 마찰교반용접을 이용하여 두께 4mm의 9% Ni 강에 대해 맞대기 마찰교반접합을 실시하였다. 툴 회전 속도 및 접합 속도를 고정한 상태에서 접합을 실시 하였으며 접합 시 툴은 $Si_3N_4$로 제작된 툴을 사용하였다. 접합 후 외관상태 점검, 미세조직 관찰, 경도, 인장 강도 및 저은 충격 측정 등의 실험을 실시하였고, 이러한 결과를 이용하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제27권1호
• /
• pp.45-54
• /
• 2018

플라이애시의 부유선별 과정에서 교반속도와 공기주입량과 같은 기계적 요소 변화에 따른 영향을 알아보고자 본 연구를 실시하였다. 본 연구에서는 미연탄소 함량이 약 3.4 ~ 3.7% 수준인 화력발전소 플라이애시를 사용하였다. 대표적인 부유선별의 선별 요소인 pH, 교반속도, 포수제 첨가량, 기포제 첨가량 변화에 따른 영향을 살펴보았을 때, Safflower oil을 포수제로 사용하여 첨가량을 800 g/ton, pH 7, 교반속도 1,200 rpm, 기포제 첨가량이 400 g/ton였을 때, 미연탄소 회수율과 미연탄소 함량이 각각 63%, 34%로 나타났다. 이 때 부상물 SEM/EDS 분석을 통해 알아본 결과, 구형의 플라이애시 미립자가 미연탄소 내에 고용되거나, 광액 내에 가라앉지 못하고 기포와 함께 부유함으로써 미연탄소의 함량을 낮추는 것으로 나타났다. 교반속도와 공기주입량과 같은 기계적 요소를 변화시킨 실험에서는 공기주입량 8L/min, 교반 속도 900 rpm에서 미연탄소 회수율 74%, 미연탄소 함량 67%인 것으로 나타났다. 이는 낮은 교반속도와 추가 공기주입으로 인하여 광액 내 와류의 강도가 낮아져, 미립의 플라이애시 입자가 미연탄소와 함께 부유되는 현상을 방지됨으로써, 미연탄소 회수율과 미연탄소 함량이 향상된 것으로 나타났다. 또한, 교반속도와 공기주입량을 각각 800 rpm, 6 L/min으로 설정하였을 때 미연탄소 회수율과 미연탄소 탄소함량이 각각 80%, 70%로 향상되어 가장 우수한 것으로 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제37권2호
• /
• pp.135-143
• /
• 2013

마찰교반용접은 운송 분야 등에서 널리 상업화되고 있다. 본 연구는 마찰교반용접된 A2024-T4 합금의 결함을 비파괴검사(방사선투과검사, 초음파탐상시험, 전기전도도시험)와 파괴시험(인장강도 및 미세조직 관찰)을 실시하여 관찰하였다. 실험 결과 결함 분포도를 얻을 수 있었다. 방사선투과검사에서 발견되지 않은 미세결함이 초음파탐상시험에서는 발견되었으며, 초음파탐상시험은 음압의 차이와 그에 대응하는 색에 의해 결함의 정도를 검사할 수 있는 효과적인 방법이었다. 또한 전기전도도 측정값은 결함의 양이 많아짐에 따라 감소하는 경향을 보였다. 비파괴검사와 파괴검사를 통해 얻은 가장 건전한 조건의 이음 효율은 91% 이었다. 따라서 비파괴검사는 마찰교반용접된 A2024-T4 합금을 검사하는데 있어서 효과적인 방법이라 사료된다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.225-226
• /
• 2009

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2007년 추계학술발표대회 개요집
• /
• pp.339-341
• /
• 2007