용접공학-새로운 용접기술

새로운 용접기술에는 어떤 방법이 있을까?

마찰교반용접(FSW) 나사산의 형태의 돌기를 가지는 비소모성 공구를 고속으로 회전시키며 피접합재에 삽입하면 공구와 피접합체와의 상호마찰에 의해 열이 발생하며, 이러한 마찰열에 의해 공구 주변의 재료는 연화되며 공구의 교반에 의한 재료의 소성유동으로 접합면 양쪽의 재료들이 강제적으로 혼합되는 원리로 피 접합재의 용접이 이루어지게 된다. 이 접합은 기존 용융접합에 비해 기계적 특성 향상 및 우수한 접합부를 형성하며, 접합용 공구와 시편의 마찰열을 이용하여 기존의 용융 용접에 비해 낮은 입열로 이루어지기 때문에 작은 잔류응력, 적은 변형 등의 강점을 더욱 부각 시킨 용접방법이다. 또한 알루미늄, 마그네슘 합금 등의 경금속과 더불어 최근에는 탄소강, 구리 합금, Ti합금 등에도 많은 연구가 이루어지고 있으며, 기존의 용융용접과 달리 별도의 열원, 용접봉, 용가제등이 불필요하여 접합 과정에서 유해광선이나 유해물질이 배출되지 않기 때문에 경제적이면서도 친환경적인 접합기술이다. 마찰교반용접은 자동차, 조선 등 기존 제조업부터 전자 산업까지 응용 범위가 확대되고 있다. 최근 애플(apple)은 세계에서 가장 얇은 올인원 PC인 애플 아이맥(iMAC)을 개발하였다. 이 제품에서 주목할 점은 PC 전체를 통째로 찍어낸 듯한 간단한 일체형 디자인과 최초로 가전제품에 마찰교반용접기술을 적용하여 기존 제품보다 두께를 최대 40% 이상 감소시켰다는 점이다. 아이맥은 레이저 용접과 접착제를 적용하던 기존 방식 대신 마찰교반용접을 적용시킴으로써 두 장의 패널을 원래 한 장이었던 것처럼 완벽히 붙여 매끈한 외관을 만들 수 있었고, 두께 감소에 따른 경량화 효과도 얻을 수 있었다.

 

 

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자동차 차체 조립에 사용되는 용접기의 자동화의 사례

프레스 작업으로 만들어진 차량 구조물들은 공장 한편에 보관이 된다. 필요시마다 지게차로 차체조립 공장으로 운반하여 공정별로 분류되고 용접작업에 의한 조립이 이루어진다. 그렇게 운반이 된 구조물들은 차체조립과정을 거치게 되는데 차량 구조물들을 요즘에는 로봇을 이용한 자동 공정으로 이뤄지고, 이때 사용되는 용접방법이 전기저항 용접법이다. 로봇에 용접할 위치 좌푯값을 입력하고 그 위치에 용접할 구조물들을 공급해 줌으로써 자동으로 용접을 하는 방식이다. 차체조립 과정은 차의 전체적인 모양을 만드는 과정으로 높은 정밀도와 안전성을 요구하는 작업이다.

전기저항용접: 두 전극 사이에 접합할 소재를 넣고 압력과 전류를 동시에 가하면 전류가 흐르는 부위에서 발생하는 전기 저항 때문에 열이 발생 되어 소재끼리 접합되는 방식

 

레이저빔 용접기의 원리와 특징 및 용도

 

레이저는 유도방사를 이용한 빛의 증폭기 혹은 발진기를 말 한다. 여기에서 만들어진 빛은 강한 에너지를 가지고 있으며, 집속성이 강한 단색 광선이다. 이 때의 출력을 이용하여 용접을 하는 것이다

레이저빔 용접의 특징은 진공이 필요없고 접촉시, 되지 않을 때에 부재 용접이 가능하다. 또한 정밀함을 요구하는 용접 또는 전기가 통하지 않는 부도체의 용접도 가능하다. 레이저빔 용접의 용도로는 구동 부품의 기어류, 섀시의 정밀 부품, 보디의 박판 및 강판의 용접 등에 적용된다.