TIG-FSW Hybrid 용접기술을 이용한 이종재료 Al6061 Alloy - STS 용접부의 용접성에 관한 고찰

Abstract

최근, 각종 산업분야에 있어서 경량화 구조가 증가하고 있으며 특히 수송기계분야(철도차량, 자동차, 선박, 항공기 등)에 있어서 경량화에 의한 연비 절감 및 지구 환경보호와 에너지 절감에 대한 요구가 높아짐에 따라 경량 부재의 적용이 빠른 속도로 확대되고 있다. 1981년 영국의 용접연구소(TWI)에서는 비 용융 접합공정인 Friction stir welding(FSW:마찰교반접합) 방법을 개발하였다. FSW기술은 마찰용접에서 유래되어 용접에 의한 변형이 적고 용접결함, 흄, 유해광선의 발생 없이 우수한 품질의 접합부를 얻을 수 있으며, 기계적 특성 또한 우수한 접합 방법이다. 경량금속(Al, Mg, Cu합금 등)은 기존 용융용접에서 문제시 되고 있는 응고균열, 기공, 산화 등의 결함을 최소화 할 수 있는 고상접합공정인 Friction stir welding이 다양한 산업분야에서 크게 주목받고 있으며 이미 적용되어지고 있다. 접합대상이 기존의 알루미늄과 알루미늄 동종계의 경량합금에서 이종재의 경량합금의 접합 영역 뿐 아니라 경합금과 철강 재료의 접합의 영역까지 확대 되고 있다. 모든 구조물을 지지하는 부분의 부재는 강도가 뛰어난 부재를 사용하여야 하므로 경량합금과 철계 합금의 이종접합이 필연 시 되고 있다. FSW를 이용하여 이종재료를 접합할 경우 물리적인 성질이 상이하여 기존 동종재료의 FSW접합 방식으로는 건전한 접합부를 쉽게 얻을 수 없어 두 재료 중 연질인 재료에 마찰교반접합 Tool을 삽입하여 건전한 접합부를 얻은 결과가 보고된바 있으나 아직은 연구가 많이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 비강도가 우수한 알루미늄 합금과 우수한 부식특성 높은 강도를 나타내는 스테인리스강의 이종재료를 FSW와 TIG welding을 결합한 하이브리드 용접을 수행함으로써 접합부의 미세조직 및 기계적 강도를 측정하고 접합특성을 파악하여 선박, 자동차 및 항공기, 수송기계 부품제작에 적용 가능성을 고찰하고자 한다.