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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 우창기
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 인천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (8)
2016
2015
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자동차 산업에서의 용접 기술은 매우 중요한 비중을 차지하고 있며, 주로 사용되는 용접 공법은 저항 점용접, 아크용접 그리고 레이저 용접 등이 있다. 이중 레이저는 높은 생산성으로 인해 활용을 확대하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 아크용접은 초기 설비비의 투자가 저렴한 장점으로 꾸준한 연구가 진행되고 있다.
아연도금강판은 성형성이 좋고 부식방지관련 수명이 길어 자동차용 경량 고강도 소재로 적용되고 있다. 이중 차체 또는 샤시부품 용접의 경우 주로 레이저용접 또는 가스메탈 아크 (Gas Metal Arc, GMA)용접이 적용되고 있는데, 간극이 없는 아연도금강판의 필릿용접이나 겹치기용접에서는 아연의 비등점 (906℃)이 강판의 용융점 (약 1500℃)보다 낮기 때문에 아연의 폭발로 인해 스패터가 발생하기 쉽고 피트나 블로우홀과 같은 용접부 결함이 발생한다. 이러한 결함들은 용접부의 기계적 성질에 치명적인 영향을 주므로 반드시 결함을 최소화 하여야 한다. 지금까지 결함을 방지하기 위해 다양한 연구가 진행되어 왔지만, 생산적용에 적합한 방법은 여전히 개발이 미비한 실정이다.
본 연구에서는 아연도금강판의 겹치기 이음을 복합열원을 이용하여 용접하였다. 용접된 시편의 표면 및 단면관찰 그리고 초고속카메라를 이용하여 결함이 발생한 것과 결함의 종류를 확인하고 결함의 생성 원인에 대한 메커니즘을 밝혔다.
GTA-GMA 하이브리드 용접에서 크레이터 길이를 측정한 결과 GMA 단독용접일 때 보다 크레이터 길이가 약 30% 증가하였다. 하이브리드 용접에서 전극 간격이 길어짐에 따라 크레이터 길이도 증가하였고, 그 결과 용접 중 발생한 기체가 용융풀을 통과하여 대기 중으로 더 용이하게 방출되어 기공이 저감되었다.
2패스 레이저용접에서는 첫 번째 레이저용접을 통해 아연도금층이 열영향을 받게 되며 충분한 영역에서 아연층을 제거할 경우 2패스 용접에서 용접결함의 방지가 가능하다.
따라서 본 연구를 통해 간극이 없는 아연도금강판의 GMA 단독용접 또는 레이저 단독용접과 비교하여 복합열원 용접을 이용할 때 결함을 방지할 수 있었던 원인을 밝혔다. 또한 다양한 조건의 공정변수에서 실험을 실시하여 결함 방지를 위한 최적 공정 조건을 제시하였다.
아연도금강판은 성형성이 좋고 부식방지관련 수명이 길어 자동차용 경량 고강도 소재로 적용되고 있다. 이중 차체 또는 샤시부품 용접의 경우 주로 레이저용접 또는 가스메탈 아크 (Gas Metal Arc, GMA)용접이 적용되고 있는데, 간극이 없는 아연도금강판의 필릿용접이나 겹치기용접에서는 아연의 비등점 (906℃)이 강판의 용융점 (약 1500℃)보다 낮기 때문에 아연의 폭발로 인해 스패터가 발생하기 쉽고 피트나 블로우홀과 같은 용접부 결함이 발생한다. 이러한 결함들은 용접부의 기계적 성질에 치명적인 영향을 주므로 반드시 결함을 최소화 하여야 한다. 지금까지 결함을 방지하기 위해 다양한 연구가 진행되어 왔지만, 생산적용에 적합한 방법은 여전히 개발이 미비한 실정이다.
본 연구에서는 아연도금강판의 겹치기 이음을 복합열원을 이용하여 용접하였다. 용접된 시편의 표면 및 단면관찰 그리고 초고속카메라를 이용하여 결함이 발생한 것과 결함의 종류를 확인하고 결함의 생성 원인에 대한 메커니즘을 밝혔다.
GTA-GMA 하이브리드 용접에서 크레이터 길이를 측정한 결과 GMA 단독용접일 때 보다 크레이터 길이가 약 30% 증가하였다. 하이브리드 용접에서 전극 간격이 길어짐에 따라 크레이터 길이도 증가하였고, 그 결과 용접 중 발생한 기체가 용융풀을 통과하여 대기 중으로 더 용이하게 방출되어 기공이 저감되었다.
2패스 레이저용접에서는 첫 번째 레이저용접을 통해 아연도금층이 열영향을 받게 되며 충분한 영역에서 아연층을 제거할 경우 2패스 용접에서 용접결함의 방지가 가능하다.
따라서 본 연구를 통해 간극이 없는 아연도금강판의 GMA 단독용접 또는 레이저 단독용접과 비교하여 복합열원 용접을 이용할 때 결함을 방지할 수 있었던 원인을 밝혔다. 또한 다양한 조건의 공정변수에서 실험을 실시하여 결함 방지를 위한 최적 공정 조건을 제시하였다.
목차
Ⅰ. 서 론 ………………………………………………………… 11. 연구 배경 및 필요성 ……………………………………… 12. 연구 현황 ………………………………………………… 23. 연구 내용……………………………………………………… 6Ⅱ. 실험장치 및 방법……………………………………………… 71. GTA-GMA 하이브리드 용접………………………………… 72. 2패스 레이저 용접 ……………………………………… 10Ⅲ. 실험 결과 및 고찰 ……………………………………………141. GTA-GMA 하이브리드 용접 결과 …………………………161) GMA 단독용접………………………………………………142) 하이브리드 용접에서 전극 간격의 설정 …………………173) 용접공정 안정성 ……………………………………………184) 하이브리드 용접에서 용융풀의 길이 추정 ………………235) GTA-GMA 하이브리드 용접부 품질………………………252. 2패스 레이저 용접의 결과 ………………………………… 271) 레이저 단독용접…………………………………………… 272) 첫 패스 레이저 조사 ………………………………………293) 계면 아연도금층 분석………………………………………324) 2패스 레이저용접……………………………………………365) 도금량에 따른 용접특성 비교 ……………………………406) 레이저 용접부의 특성 분석 ………………………………42Ⅳ. 결 론…………………………………………………………… 451. GTA-GMA 하이브리드 용접…………………………………452. 2패스 레이저용접 ……………………………………………46참고문헌 ………………………………………………………… 47영문초록…………………………………………………………… 54
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