고장력강판 (AHSS_590MPa)의 Nd:YAG Laser Stitch 용접에 관한 연구

Abstract

최근 자동차업계는 연비향상, 환경오염 및 충돌안전 규제강화 등에 대한 법적규제의 강화에 기초하여, 기존의 주행성능 향상 및 배기량 대형화 등에 초점을 맞춘 신차 개발의 관점에서 탈피하여 이산화탄소 배출이 적고 연비가 대폭 향상된 친환경 자동차의 개발에 몰두하고 있다. 또한 자동차 산업은 총매출 120조, 총고용 9%, 수출총액의 13%를 차지하는 주력 기간산업으로, 매출 중 완성차 및 부품 제조업체의 매출 비중이 거의 동등한 구조로 되어있으며, 부품 제조에 필수적인 용접·접합기술과 같은 생산기반기술에 대한 의존도가 매우 높은 산업이다. 그래서 현재는 차체경량화 및 이와 관련된 기술은 연비와 이산화탄소 배출을 동시에 개선할 수 있는 가장 효과적인 방법이며,

전기자동차, 클린디젤자동차 및 연료전지자동차와 같은 모든 미래형 친환경 자동차에 공통으로 적용될 수 있는 공통핵심기술임에 틀림없다. 차체의 경량화를 위해서 Al, Mg합금과 같은 경량금속의 적용이 적극 검토되고 있는 가운데, 경량화와 함께 저비용 생산구조이면서 승객의 안전성을 동시에 충족시킬 수 있는 고장력강(AHSS: Advanced High Strength Steel)의 개발이 포스코를 중심으로 진행되고 있으며, 현대기아자동차를 비롯한 완성차 업체를 중심으로 고장력강을 적용한 부품 제조를 위한 선행연구가 진행되고 있는 상황이다. 그리고 자동차용 고장력강의 수요는 향후 폭발적으로 증가할 것으로 예상되며, 특히 현재 주로 사용되고 있는 400MPa 전후의 강재는 근시일 내에 600MPa～1GPa 급의 고장력강으로 대체될 것으로 업계의 전문가들은 예상하고 있고, 2015년에는 그 점유율이 80%에 육박할 것으로 예상하고 있다. 그러므로 주력 기간산업인 자동차 및 관련 부품산업을 발전시키고 글로벌 경쟁력을 선점하기 위해서는 향후 수요의 폭발적 확대가 확실시 되는 고장력강에 대한 새로운 개념의 용접/접합 기술개발이 절실히 요구되어 진다. 또한 현재 국내 자동차 차체에는 일반강에서 AHSS까지 다양한 강종들이 적용이 시도되고 있으며, 경량화를 위해 더욱 선진화 된 AHSS 강종을 적용하기 위해 철강업체들의 연구 개발이 가속화되고 있다. 하지만 이러한 AHSS 강종을 적용하기 위한 용접법은 선진국에 비해 상당히 낙후되어 있는 실정이다. 특히 자동차 산업에서의 기존 저항 점용접에 의하여 도장도금강판을 용접시 도장/도금이 녹아 비산되어 접합하고자 하는 부위를 오염시키므로 용접불량이 많이 발생하나, 레이저 스티치 용접을 적용하면 이러한 문제점이 없을 뿐만 아니라 용접장의 길이가 상대적으로 길어 용접강도가 증가하며 상이두께의 용접도 가능하다. 이에 따라, 본 연구에서는 자동차용 AHSS급 강재 DP590에 대한 레이저용접 특성을 알아보고자 Nd:YAG 레이저 스티치 용접을 실시하고 용접성, 용입현상, 미세조직 및 경도 그리고 인장특성 및 강도에 미치는 공정변수에 대한 영향을 평가하고자 한다.