A study on the Mechanical characteristics for fillet Joints of Al 5083 alloy by using Hybrid welding

Abstract

최근 수송수단의 경량화를 통한 연료비 절감 및 자원재생을 목적으로 고강도 알루미늄 합금의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 수송기계(선박)용 5XXX 계열 고강도 알루미늄 합금은 일반 철에 비해 융점이 낮을 뿐만 아니라 큰 열 팽창과 높은 반사율로 인해 현장적용에 어려움이 많다. 따라서 본 논문은 알루미늄 5083 합금에 대한 필렛용접기법을 적용하기 위해 3KW 연속파Nd:YAG 레이저와 MIG 용접기법을 복합한 하이브리드 필렛용접의 현장적용 가능성에 대해 기술하였다. 현장 적용 가능성을 검토하기 위하여 본 논문은 용접 시 용접공정변수(선행 프로세스, Laser+MIG 토치의 각도, 레이저 조사위치, 갭의 영향)최적화와 용접부 역학적 거동을 이해하기 위해 각 용접에 대한 시험편을 제작하여 실험을 실시 하였으며 유한요소법에 의한 열전도 해석과 열탄소성 해석을 실시하여 각 용접부의 역학적 거동, 즉 용접 열 분포 및 용접 잔류응력을 비교 분석 하였다. 본 연구를 토대로 최적의 용접조건을 선정할 수 있었으며 기존의 용접법과 비교해 약 2배의 용접속도 향상과 건전한 용접부를 얻을 수 있었다. 또한 하이브리드 필렛용접부의 용융부 및 열 열향부의 경계와 일치함을 확인 할 수 있었으며 하이브리드 필렛용접에 있어서 선행 용접공정에 의한 용접부 형상과 잔류응력의 분포가 변화함을 확인 할 수 있었다. 또한 기계적 실험 (경도시험)을 통하여 강도측면에서 기존 용접법에 비해 하이브리드 용접법이 장점을 가짐을 확인하였다.