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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박영도
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 동의대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2022
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자동차 산업에서 환경 규제 강화에 따른 연비 개선을 위해 차량 경량화를 진행
하는 추세이고, 차량 경량화 방향으로 초고강도강판 적용 및 개발이 이루어지고
있다. 차체의 내식성 확보를 위해 초고강도강 표면에 아연 도금을 적용한다. 자동
차 업체에서 일반적으로 비용 저감과 높은 생산성 확보를 위해 저항 점용접을 사
용하고 있다. 그러나 아연 도금된 초고강도강판 저항 점용접 시 LME(Liquid
Metal Embrittlement) 균열이 발생하여 용접부 강도 저하 등의 다양한 용접품질
이슈가 발생하고 있다. 저항 점용접 시 LME 균열은 용접 시 발생하는 높은 열에
의한 아연 도금층의 용융과 인장 응력의 발생에 의해 야기되며, 초고강도강 적용
에 따른 높은 인장 응력 발생에 의해 큰 LME 균열이 발생된다. 이에 따라 LME 균
열에 대한 이해를 높이기 위해 용접 전류 및 용접 시간 등 공정변수가 LME 균열
민감도에 미치는 영향에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. LME 균열에 미치는 공
정변수의 개별적인 영향에 대해서는 많은 보고가 되고 있으나, 동일한 너겟직경
(또는 입열) 조건에서 체계적인 접근을 통한 공정변수가 LME 균열 민감도에 미
치는 영향에 대해서는 제한적으로 보고되고 있다.
저항 점용접 가용 용접 구간을 나타내는 로브 곡선을 이용하여 동일한 너겟직
경을 보유하면서 공정변수(용접 전류 및 용접 시간)가 다른 조합에 대한 LME 균
열 민감도 차이에 대해 고찰하였다. 동일 너겟직경상에서 조합에 따라 LME 균열
민감도 차이가 존재하였다. 로브 곡선상 7.3 mm 너겟직경을 보유한 조합에서
LME 균열이 발생하였고 가장 낮은 용접 전류와 가장 긴 용접 시간 조합의 경우에
는 LME 균열이 없는 용접부를 보유하였다. 동일 너겟직경상에서 LME 균열 민감
도는 용접 전류가 낮고 용접 시간이 긴 조건보다 용접 전류가 높고 용접 시간이 짧
은 조건에서 높게 확인되었다. 용접부 단면 및 동저항 곡선 특성과 시뮬레이션 분
석을 통하여 동일 너겟직경상 공정변수가 미치는 영향에 대하여 분석 진행 결과,
HCST 조건에서 빠른 너겟 성장 거동과 높은 표면 발열 발생, 즉 높은 승온 속도
에 따라 큰 온도구배의 발생으로 비교적 높은 인장 응력을 경험하는 것이 확인되
었다. 이를 통해 동일 너겟직경상 높은 용접 전류 조건에서 높은 승온 속도에 따라
큰 인장 응력 발생으로 LME 균열 발생에 유리하다는 결론을 도출하였다.
추가적으로 너겟 성장 거동과 전극/강판 접촉 거동 간의 상관관계를 통해 LME
균열 발생 메커니즘 도출을 시도하였다. 너겟직경이 전극/강판 접촉직경을 초과할
경우 LME 균열 발생을 위한 임계치보다 높은 온도구배 및 인장 응력이 발생 가능
성의 증가가 확인되었다. 그리고 공정변수에 따른 승온 속도는 너겟 성장 거동과
전극/강판 접촉 거동을 변화시키며, 발생하는 온도구배와 인장응력 제어하는 인자
로 사료되었다. 너겟 성장 거동과 전극/강판 접촉 거동의 상관관계를 이용하여 저
항 점용접의 용접 변수에 따른 LME 균열 민감도 차이에 대해 전반적인 설명이 가
능하였다.
하는 추세이고, 차량 경량화 방향으로 초고강도강판 적용 및 개발이 이루어지고
있다. 차체의 내식성 확보를 위해 초고강도강 표면에 아연 도금을 적용한다. 자동
차 업체에서 일반적으로 비용 저감과 높은 생산성 확보를 위해 저항 점용접을 사
용하고 있다. 그러나 아연 도금된 초고강도강판 저항 점용접 시 LME(Liquid
Metal Embrittlement) 균열이 발생하여 용접부 강도 저하 등의 다양한 용접품질
이슈가 발생하고 있다. 저항 점용접 시 LME 균열은 용접 시 발생하는 높은 열에
의한 아연 도금층의 용융과 인장 응력의 발생에 의해 야기되며, 초고강도강 적용
에 따른 높은 인장 응력 발생에 의해 큰 LME 균열이 발생된다. 이에 따라 LME 균
열에 대한 이해를 높이기 위해 용접 전류 및 용접 시간 등 공정변수가 LME 균열
민감도에 미치는 영향에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. LME 균열에 미치는 공
정변수의 개별적인 영향에 대해서는 많은 보고가 되고 있으나, 동일한 너겟직경
(또는 입열) 조건에서 체계적인 접근을 통한 공정변수가 LME 균열 민감도에 미
치는 영향에 대해서는 제한적으로 보고되고 있다.
저항 점용접 가용 용접 구간을 나타내는 로브 곡선을 이용하여 동일한 너겟직
경을 보유하면서 공정변수(용접 전류 및 용접 시간)가 다른 조합에 대한 LME 균
열 민감도 차이에 대해 고찰하였다. 동일 너겟직경상에서 조합에 따라 LME 균열
민감도 차이가 존재하였다. 로브 곡선상 7.3 mm 너겟직경을 보유한 조합에서
LME 균열이 발생하였고 가장 낮은 용접 전류와 가장 긴 용접 시간 조합의 경우에
는 LME 균열이 없는 용접부를 보유하였다. 동일 너겟직경상에서 LME 균열 민감
도는 용접 전류가 낮고 용접 시간이 긴 조건보다 용접 전류가 높고 용접 시간이 짧
은 조건에서 높게 확인되었다. 용접부 단면 및 동저항 곡선 특성과 시뮬레이션 분
석을 통하여 동일 너겟직경상 공정변수가 미치는 영향에 대하여 분석 진행 결과,
HCST 조건에서 빠른 너겟 성장 거동과 높은 표면 발열 발생, 즉 높은 승온 속도
에 따라 큰 온도구배의 발생으로 비교적 높은 인장 응력을 경험하는 것이 확인되
었다. 이를 통해 동일 너겟직경상 높은 용접 전류 조건에서 높은 승온 속도에 따라
큰 인장 응력 발생으로 LME 균열 발생에 유리하다는 결론을 도출하였다.
추가적으로 너겟 성장 거동과 전극/강판 접촉 거동 간의 상관관계를 통해 LME
균열 발생 메커니즘 도출을 시도하였다. 너겟직경이 전극/강판 접촉직경을 초과할
경우 LME 균열 발생을 위한 임계치보다 높은 온도구배 및 인장 응력이 발생 가능
성의 증가가 확인되었다. 그리고 공정변수에 따른 승온 속도는 너겟 성장 거동과
전극/강판 접촉 거동을 변화시키며, 발생하는 온도구배와 인장응력 제어하는 인자
로 사료되었다. 너겟 성장 거동과 전극/강판 접촉 거동의 상관관계를 이용하여 저
항 점용접의 용접 변수에 따른 LME 균열 민감도 차이에 대해 전반적인 설명이 가
능하였다.
목차
Chapter 1: 서론·······································································································11.1. 연구 배경·······································································································11.2. 연구 동기·······································································································31.3. 연구 목적·······································································································4Chapter 2: 이론적 배경·······································································································52.1. 초고강도강판 개발 및 적용·······································································································52.2. 저항 점용접 공정·······································································································72.3. 저항 점용접부 LME 균열 발생 위치 및 특성·······································································102.4. 저항 점용접 공정상 LME 균열 발생 메커니즘 (Type C 균열)···································································132.4.1 전극 접촉 거동에 따른 온도 구배 측면 LME 균열 메커니즘····································132.4.2 Working Plane (전극 팁 직경) 측면 LME 균열 메커니즘··························15Chapter 3: 소재 및 실험 방법·······································································································16Chapter 4: 결과·······································································································194.1. LME 균열 분석·······································································································194.2 용접 공정변수에 따른 LME 균열 민감도·······································································································24Chapter 5: 고찰·······································································································305.1. LME 균열에 대한 용접전류 및 용접시간 각각의 영향············································305.2. 유사 너겟직경 조건에서 LME 균열 민감도····································355.3. LME 균열 발생 임계 너겟직경 도출·······································································································42Chapter 6: 결론·······································································································44참고문헌·······································································································46Abstract·······································································································49감사의 글·······································································································51
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