KR20120132918A - 마찰교반용접방법 - Google Patents

마찰교반용접방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120132918A
KR20120132918A KR1020110051317A KR20110051317A KR20120132918A KR 20120132918 A KR20120132918 A KR 20120132918A KR 1020110051317 A KR1020110051317 A KR 1020110051317A KR 20110051317 A KR20110051317 A KR 20110051317A KR 20120132918 A KR20120132918 A KR 20120132918A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plunging
friction stir
rotary tool
stir welding
welding
Prior art date
Application number
KR1020110051317A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101271668B1 (ko
Inventor
이철호
김석현
유광선
김성진
박종환
Original Assignee
세종공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세종공업 주식회사 filed Critical 세종공업 주식회사
Priority to KR1020110051317A priority Critical patent/KR101271668B1/ko
Publication of KR20120132918A publication Critical patent/KR20120132918A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101271668B1 publication Critical patent/KR101271668B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/1205Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using translation movement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1245Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding characterised by the apparatus
    • B23K20/125Rotary tool drive mechanism
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys
    • B23K2103/05Stainless steel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

본 발명은 마찰교반용접방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테인리스 등과 같은 고융점재료의 접합에 효율적으로 적용가능한 마찰교반용접방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 마찰교반용접방법은 2개의 평판들 사이의 접합부 측으로 제1회전속도로 회전하는 회전툴을 소정의 플런징속도(plunging feed rate)로 수직 이동시키면서 상기 접합부 내에 소정의 플런지깊이(plunge depth)만큼 플런징하는 플런징단계; 상기 플런징단계에서 플런징되는 회전툴을 소정의 드웰시간 동안 드웰시키는 드웰단계; 및 상기 회전툴을 제2회전속도로 회전시키면서 상기 접합부의 길이방향을 따라 소정의 트래버스속도(traverse feed rate)로 이송시킴으로써 상기 2개의 평판들의 접합부를 마찰교반용접시키는 용접단계;로 이루어지고, 상기 용접단계에서, 상기 회전툴을 상기 접합부의 길이방향으로 이송시킬 때 상기 회전툴 측에 일정한 가압력을 인가하며, 상기 플런징단계에서, 상기 제1회전속도는 1200~1700 RPM이고, 상기 플런징속도는 5~10 mm/min이며, 상기 플런징깊이는 1.43~1.52 mm인 것을 특징으로 한다.

Description

마찰교반용접방법{FRICTION STIR WELDING}
본 발명은 마찰교반용접방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테인리스 등과 같은 고융점재료의 접합에 효율적으로 적용가능한 마찰교반용접방법에 관한 것이다.
자동차 산업에서 주목을 받고 있는 새로운 생산 공정들 중의 하나인 마찰교반용접(FSW; Friction Stir Welding)은 동종 혹은 이종 소재간의 접합이 소재의 용융점 이하에서 고형상태로 이루어지는 비용융 접합방법으로, 이러한 마찰교반용접은 기존의 용융접합 공정들에 비해, 용접 결함이 작고, 잔류응력이 낮으며, 우수한 피로강도 및 높은 연성과 인성을 가지고, 이종소재 혹은 일반적인 용접방법으로는 용접이 힘들거나 불가능한 소재의 용접이 가능하고, 현격한 에너지/생산비용의 절감을 구현하며, 공정 중 자외선이나 스패터가 발생하지 않는 친환경적인 공법이 장점이 있다.
일반적으로 배기계 부품의 제조공정에서는 Mig 용접 혹은 Tig 용접 등의 용융식 접합 공법 혹은 Lock Seam등의 기계적 체결 공법이 사용되고 있다. Mig 용접 혹은 Tig 용접 등의 전통적인 용융식 접합 공법을 사용한 경우, 일반적으로 용접부위의 취성이 모재에 비하여 현저하게 높아지고 내구성이 현격하게 떨어지게 되므로 제품 전체의 내구성 및 강도가 접합부의 성능에 의하여 결정되게 되는 경우가 많다. 또한 Lock Seam등의 기계적 체결 공법은 이종 재질 재료의 사용이 가능하다는 장점이 있으나 재료 소비량이 많다는 단점이 있다. 그러므로 배기 시스템 전체의 내구성 향상 및 경량화, 원가절감을 위해서는 접합부의 성능 향상이 필수적으로 요구된다. 이러한 측면에서 접합부의 기계적 성능을 월등히 향상시키면서도 현격하게 생산비용을 절감할 수 있는 마찰교반용접은 매우 매력적인 대안이라고 할 수 있다.
한편, 이러한 마찰교반용접은 알루미늄 등의 용융점이 상대적으로 낮은 소재 등에 한해서 매우 제한적으로 이루어지고 있으며 스테인리스강 등과 같은 고용융점 금속 소재에 대한 마찰교반용접이 용이하지 못한 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 저융점 재료 뿐만 아니라 고융점 재료에 대해서도 용이하게 적용가능한 마찰교반용접방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 2개의 평판을 마찰교반용접에 의해 접합시키는 마찰교반용접방법으로,
2개의 평판들 사이의 접합부 측으로 제1회전속도로 회전하는 회전툴을 소정의 플런징속도(plunging feed rate)로 수직 이동시키면서 상기 접합부 내에 소정의 플런지깊이(plunge depth)만큼 플런징하는 플런징단계;
상기 플런징단계에서 플런징되는 회전툴을 소정의 드웰시간 동안 드웰시키는 드웰단계;
상기 회전툴을 제2회전속도로 회전시키면서 상기 접합부의 길이방향을 따라 소정의 트래버스속도(traverse feed rate)로 이송시킴으로써 상기 2개의 평판들의 접합부를 마찰교반용접시키는 용접단계;로 이루어지고,
상기 용접단계에서, 상기 회전툴을 상기 접합부의 길이방향으로 이송시킬 때 상기 회전툴 측에 일정한 가압력을 인가하며,
상기 플런징단계에서, 상기 제1회전속도는 1200~1700 RPM이고, 상기 플런징속도는 5~10 mm/min이며, 상기 플런징깊이는 1.43~1.52 mm인 것을 특징으로 한다.
상기 드웰단계에서, 상기 드웰시간은 3~8초인 것을 특징으로 한다.
상기 용접단계에서, 상기 제2회전속도는 750~1050 RPM 이고, 상기 가압력은 3000~5000 N이며, 상기 트래버스속도는 200~300mm/min인 것을 특징으로 한다.
상기 용접단계에서, 제2회전속도는 800~1000 RPM인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면은 판재를 파이프 형상으로 성형한 후에 판재의 폭방향 양단부를 마찰교반용접에 의해 접합하는 마찰교반용접방법으로,
파이프 형상으로 성형된 판재의 접합부 측으로 제1회전속도로 회전하는 회전툴을 소정의 플런징속도(pluging feed rate)로 수직 이동시키면서 상기 접합부 내에 소정의 플런지깊이(pluge depth)만큼 플런징하는 플런징단계;
상기 플런징단계에서 플런징되는 회전툴을 소정의 드웰시간 동안 드웰시키는 드웰단계; 및
상기 회전툴을 제2회전속도로 회전시키면서 상기 접합부의 길이방향을 따라 소정의 트래버스속도(traverse feed rate)로 이송시킴으로써 상기 파이프 형상으로 성형된 판재의 접합부를 마찰교반용접시키는 용접단계;로 이루어지고,
상기 용접단계에서, 상기 회전툴을 상기 접합부의 길이방향으로 이송시킬 때 상기 회전툴 측에 일정한 가압력을 인가하며,
상기 플런징단계에서, 상기 제1회전속도는 1200~1700RPM이고, 상기 플런징속도는 1~10 mm/min이며, 상기 플런지깊이는 1.1~2.1mm인 것을 특징으로 한다.
상기 플런지깊이는 1.5~1.7mm인 것을 특징으로 한다.
상기 드웰단계에서, 상기 드웰시간은 3~8초인 것을 특징으로 한다.
상기 용접단계에서, 상기 제2회전속도는 750~1050 RPM 이고, 상기 가압력은 3000~5000 N인 것을 특징으로 한다.
상기 용접단계에서, 제2회전속도는 800~1000 RPM인 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 저융점 재료 뿐만 아니라 고융점 재료에 대한 마찰교반용접을 효율적으로 수행하여 그 접합부의 인장강도, 피로강도, 부식에 대한 저항성 등을 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 마찰교반용접과정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 마찰교반용접방법을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 마찰교반용접방법을 도시한 공정도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 마찰교반용접방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 마찰교반용접방법을 도시한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 시편을 인장시험한 인장강도 및 연신율에 대한 결과 그래프이다.
도 7은 본 발명의 시편을 인장시험한 후의 상태를 나타낸 사진이다.
도 8은 종래의 TIG용접에 따른 시편을 인장시험한 인장강도 및 연신율에 대한 결과 그래프이다.
도 9는 TIG용접에 따른 시편을 인장시험한 후의 상태를 나타낸 사진이다.
도 10은 본 발명의 시편을 피로시험한 결과를 나타낸 사진이다.
도 11은 409 stainless steel을 피로시험한 결과를 나타낸 사진이다.
도 12 는 본 발명의 시편에 대한 부식시험 후의 외관을 나타내는 사진이다.
도 13은 종래의 TIG용접 시편에 대한 부식시험 후의 외관을 나타내는 사진이다.
도 14는 본 발명의 시편에서 부식 녹을 제거한 상태를 나타낸 사진이다.
도 15는 종래의 TIG용접 시편에서 부식 녹을 제거한 상태를 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 마찰교반용접방법을 도시한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 마찰교반용접방법은 2개의 평판(1, 1')들 사이의 접합부(2) 측으로 제1회전속도로 회전하는 회전툴(10)을 소정의 플런징속도(plunging feed rate)로 수직 이동시키면서 접합부(2) 내에 소정의 플런지깊이(plunge depth)만큼 플런징하는 플런징단계(S2), 플런징단계(S2)에서 플런징되는 회전툴(11)을 소정의 드웰시간 동안 유지시켜 예열하는 드웰단계(S3), 회전툴(11)을 제2회전속도로 회전시키면서 상기 접합부의 길이방향을 따라 소정의 트래버스속도(traverse feed rate)로 이송시킴으로써 상기 2개의 평판부재들의 접합부를 마찰교반용접시키는 용접단계(S4)로 이루어진다.
먼저, 스테인리스 등과 같은 고융점재료의 평판(1, 1')을 준비하여 평판(1, 1')의 서로 인접한 부분을 접촉시켜 접합부(2)를 형성한다(S1).
2개의 평판(1, 1')들의 접합부(2) 측에 제1회전속도로 회전(도 1의 화살표 R방향 참조)하는 회전툴(11)을 플런징속도(pluging feed rate)로 수직 이동(도 1의 화살표 P방향 참조)시켜 회전툴(11)을 접합부(2) 내로 소정의 플런징깊이(pluge depth)만큼 플런징한다(S2).
플런징단계(S2)에서의 제1회전속도는 1200~1700 RPM이 바람직하고, 이는 제1회전속도가 너무 낮으면 그 플런징이 원활하게 이루어지지 못하고, 또한 제1회전속도가 너무 높으면 그 발열량이 너무 높아 회전툴(11)의 하단이 융착될 수 있기 때문이다.
플런징단계(S2)에서의 플런징속도는 5~10 mm/min이 바람직하고, 이는 플런징속도가 너무 낮으면 발열량이 너무 낮아져 그 플런징이 원활하게 이루어지지 못하고, 또한 플런징속도가 너무 높으면 그 발열량이 너무 높아 회전툴(11)의 하단이 융착될 수 있기 때문이다.
플런징단계(S2)에서의 플런지깊이(D, pluge depth)는 1.43~1.52 mm이 바람직하고, 이는 플런지깊이(D)가 너무 얇으면 용접 형상이 양호하지 못하여 용접불량이 쉽게 발생하고, 또한 플런지깊이(D)가 너무 깊으면 그 발열량이 너무 높아 그 접합부(2)가 엔빌 등과 같은 장비 측에 눌러 붙거나 용접면이 균일해지지 못하기 때문이다.
그런 다음, 접합부(2) 내로 소정의 플런지깊이(D)로 플런징된 회전툴(11)을 소정의 드웰시간 동안 유지시켜 예열시킨다(S3).
드웰단계(S3)에서의 드웰시간은 3~8초가 바람직하고, 이는 드웰시간이 너무 짧으면 그 예열이 충분하지 못하여 접합부(2)의 용접이 원활하게 이루지지 못하고, 드웰시간이 너무 길어지면 그 발열이 너무 높아 그 접합부(2)가 엔빌 등과 같은 장비 측에 눌러 붙거나 용접면이 균일해지지 못하기 때문이다.
그리고, 회전툴(11)을 제2회전속도로 회전시키면서 접합부(2)의 길이방향을 따라 소정의 트래버스속도(traverse feed rate, 도 1의 화살표 T.F방향 참조)로 이송시킴으로써 2개의 평판부재(1, 1')들의 접합부(2)를 마찰교반용접시킨다(S4). 이러한 용접단계(S4)에서 회전툴(11)을 접합부(2)의 길이방향으로 이송시킬 때 소정의 가압력을 회전툴(22) 측에 인가함(도 1의 화살표 F방향 참조)으로써 회전툴(11)을 접합부(2)측에 기밀하게 밀착시킨다.
용접단계(S4)에서의 제2회전속도는 750~1050 RPM 이 바람직하고, 보다 바람직하게는 제2회전속도는 800~1000 RPM이다. 이는 제2회전속도가 너무 낮으면 그 마찰교반이 원활하게 이루어지지 못하고, 또한 제2회전속도가 너무 높으면 그 발열량이 너무 높아 회전툴(11)의 하단이 융착될 수 있기 때문이다.
용접단계(S4)에서의 트래버스속도는 200~300mm/min이 바람직하고, 이는 트래버스속도가 너무 낮으면 용접 불균일이 심하게 발생할 수 있고, 또한 트래버스속도가 너무 높으면 접합부(2)와 용접툴(11)의 하단이 접촉면적이 줄어들어 그 마찰교반이 원활하지 못하기 때문이다.
용접단계(S4)에서의 가압력은 3000~5000N이 바람직하고, 이는 가압력이 너무 낮으면 회전툴(11)의 하단과 접합부(2)이 서로 기밀하게 밀착되지 못하여 그 용접 불량이 쉽게 발생할 수 있고, 또한 가압력이 너무 높으면 회전툴(11)의 하단이 접합부(2)측에 융착되어 용접불균일이 쉽게 발생할 수 있기 때문이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 마찰교반용접방법을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 마찰교반용접방법은 판재(3)파이프 형상으로 성형한 후에 판재(3)의 폭방향 양단부를 마찰교반용접에 의해 접합하는 마찰교반용접방법으로, 파이프 형상으로 성형된 판재(3)의 접합부(2) 측으로 제1회전속도로 회전하는 회전툴(11)을 소정의 플런징속도(pluging feed rate)로 수직 이동시키면서 접합부(2) 내에 소정의 플런지깊이(pluge depth)만큼 플런징하는 플런징단계(T2), 플런징단계(T2)에서 플런징되는 회전툴(11)을 소정의 드웰시간 동안 드웰시키는 드웰단계(T2), 및 회전툴(11)을 제2회전속도로 회전시키면서 접합부(2)의 길이방향을 따라 소정의 트래버스속도(traverse feed rate)로 이송시킴으로써 파이프 형상으로 성형된 판재(3)의 접합부(2)를 마찰교반용접시키는 용접단계(T3)로 이루어진다.
먼저, 판재(3)를 파이프 형상으로 성형한 후에 판재(3)의 폭방향 양단부를 서로 접촉시켜 접합부(2)를 형성한다(T1).
판재(3)의 접합부(2) 측에 제1회전속도로 회전(도 1의 화살표 R방향 참조)하는 회전툴(11)을 플런징속도(pluging feed rate)로 수직 이동(도 1의 화살표 P방향 참조)시켜 회전툴(11)을 접합부(2) 내로 소정의 플런징깊이(pluge depth)만큼 플런징한다(S2).
플런징단계(S2)에서의 제1회전속도는 1200~1700RPM이 바람직하고, 이는 제1회전속도가 너무 낮으면 그 플런징이 원활하게 이루어지지 못하고, 또한 제1회전속도가 너무 높으면 그 발열량이 너무 높아 회전툴(11)의 하단이 융착될 수 있기 때문이다.
플런징단계(S2)에서의 플런징속도는 1~10mm/min이 바람직하고, 이는 플런징속도가 너무 낮으면 발열량이 너무 낮아져 그 플런징이 원활하게 이루어지지 못하고, 또한 플런징속도가 너무 높으면 그 발열량이 너무 높아 회전툴(11)의 하단이 융착될 수 있기 때문이다.
플런징단계(S2)에서의 플런지깊이(D, pluge depth)는 1.1~2.1mm이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.5~1.7mm이다. 이는 플런지깊이(D)가 너무 얇으면 용접 형상이 양호하지 못하여 용접불량이 쉽게 발생하고, 또한 플런지깊이(D)가 너무 깊으면 그 발열량이 너무 높아 그 접합부(2)가 엔빌 등과 같은 장비 측에 눌러 붙거나 용접면이 균일해지지 못하기 때문이다.
그런 다음, 접합부(2) 내로 소정의 플런지깊이(D)로 플런징된 회전툴(11)을 소정의 드웰시간 동안 드웰시켜 예열시킨다(S3).
드웰단계(S3)에서의 드웰시간은 3~8초가 바람직하고, 이는 드웰시간이 너무 짧으면 그 예열이 충분하지 못하여 접합부(2)의 용접이 원활하게 이루지지 못하고, 드웰시간이 너무 길어지면 그 발열이 너무 높아 그 접합부(2)가 엔빌 등과 같은 장비 측에 눌러 붙거나 용접면이 균일해지지 못하기 때문이다.
그리고, 회전툴(11)을 제2회전속도로 회전시키면서 접합부(2)의 길이방향을 따라 소정의 트래버스속도(traverse feed rate, 도 1의 화살표 T.F방향 참조)로 이송시킴으로써 판재(3)의 접합부(2)를 마찰교반용접시킨다(S4). 이러한 용접단계(S4)에서 회전툴(11)을 접합부(2)의 길이방향으로 이송시킬 때 소정의 가압력을 회전툴(22) 측에 인가함(도 1의 화살표 F방향 참조)으로써 회전툴(11)을 접합부(2)측에 기밀하게 밀착시킨다.
용접단계(S4)에서의 제2회전속도는 750~1050 RPM 이 바람직하고, 보다 바람직하게는 제2회전속도는 800~1000 RPM이다. 이는 제2회전속도가 너무 낮으면 그 마찰교반이 원활하게 이루어지지 못하고, 또한 제2회전속도가 너무 높으면 그 발열량이 너무 높아 회전툴(11)의 하단이 융착될 수 있기 때문이다.
용접단계(S4)에서의 트래버스속도는 200~300mm/min이 바람직하고, 이는 트래버스속도가 너무 낮으면 용접 불균일이 심하게 발생할 수 있고, 또한 트래버스속도가 너무 높으면 접합부(2)와 용접툴(11)의 하단이 접촉면적이 줄어들어 그 마찰교반이 원활하지 못하기 때문이다.
용접단계(S4)에서의 가압력은 3000~5000N이 바람직하고, 이는 가압력이 너무 낮으면 회전툴(11)의 하단과 접합부(2)이 서로 기밀하게 밀착되지 못하여 그 용접 불량이 쉽게 발생할 수 있고, 또한 가압력이 너무 높으면 회전툴(11)의 하단이 접합부(2)측에 융착되어 용접불균일이 쉽게 발생할 수 있기 때문이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 시편과 종래의 TIG용접 시편에 대한 인장시험 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 시편을 인장시험한 결과 그래프이고, 도 7은 본 발명의 시편을 인장시험한 후의 상태를 나타낸 사진이다.
그리고, 도 8은 종래의 TIG용접에 따른 시편을 인장시험한 결과 그래프이고, 도 9는 TIG용접에 따른 시편을 인장시험한 후의 상태를 나타낸 사진이다.
도 6 및 도 7과 같이, 인장시험한 후에 본 발명의 시편은 용접부가 아닌 모재 측에서 그 파단이 발생하였을 알 수 있었다.
그리고, 아래의 표 1과 같이 본 발명의 시편은 인장강도, 연신율 등이 모두 종래의 TIG용접 시편에 비해 우수하거나 대등한 값을 가지고 있음을 알 수 있었고, 종래의 TIG용접 시편은 UTS점이 일정치 않고 편차가 심한 반면에, 본 발명의 시편은 거의 일정한 물성치를 보여줌을 알 수 있었다.
시편 인장강도(MPa) 연신율(%)
본 발명 420.1(±6.42) 22.7(±1.26)
종래의 TIG 441.2(±8.88) 21.1(±5.07)
도 10과 도 11은 본 발명의 시편과 스테인리스 시편의 피로시험한 결과를 나타낸 것이다. 도 10은 본 발명의 시편을 피로시험한 결과를 나타낸 것으로, 도 10에 나타난 바와 같이 본 발명의 시편은 피로시험한 후에도 파단이 일어나지 않았지만, 도 11과 같이 409 stainless steel을 피로시험한 결과 파단이 발생함을 알 수 있었다.
아래의 표 2와 같이 409 stainless steel은 67,900dml 수명을 갖는 반면에 본 발명의 시편은 무한수명을 가지는 것임을 확인하였다. 이 결과로부터 본 발명의 시편은 그 용접부가 스테인리스 모재 보다 우수한 피로강도를 가짐을 알 수 있었다.
Figure pat00001
도 12 내지 도 15는 본 발명의 시편과 종래의 TIG용접 시편에 대한 부식시험 결과를 나타낸 것이다.
도 12 는 본 발명의 시편에 대한 부식시험 후의 외관을 나타내고, 도 13은 종래의 TIG용접 시편에 대한 부식시험 후의 외관을 나타낸다.
부식시험은 솔트 스프레이(salt spray)방식으로 40시간(hrs) 동안 진행하였으며, 그 결과 아래의 표 3과 같이 본 발명의 시편은 종래의 TIG용접 시편에 비해 부식발생량이 절반에 불과하였고, 본 발명의 시편은 도 14와 같이 녹을 제거하였을 경우 원형에 가까운 복원력이 나타남을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 마찰교반용접에 의해 용접면의 재결정이 이루어져 미세구조가 보다 조밀해졌기 때문일 것으로 추정된다.
시편 Rust weight(g)
본 발명 0.5
종래예 1.1
1, 1': 평판 2: 접합부
3: 판재 11: 회전툴

Claims (9)

  1. 2개의 평판을 마찰교반용접에 의해 접합시키는 마찰교반용접방법으로,
    2개의 평판들 사이의 접합부 측으로 제1회전속도로 회전하는 회전툴을 소정의 플런징속도(plunging feed rate)로 수직 이동시키면서 상기 접합부 내에 소정의 플런지깊이(plunge depth)만큼 플런징하는 플런징단계;
    상기 플런징단계에서 플런징되는 회전툴을 소정의 드웰시간 동안 드웰시키는 드웰단계; 및
    상기 회전툴을 제2회전속도로 회전시키면서 상기 접합부의 길이방향을 따라 소정의 트래버스속도(traverse feed rate)로 이송시킴으로써 상기 2개의 평판들의 접합부를 마찰교반용접시키는 용접단계;로 이루어지고,
    상기 용접단계에서, 상기 회전툴을 상기 접합부의 길이방향으로 이송시킬 때 상기 회전툴 측에 일정한 가압력을 인가하며,
    상기 플런징단계에서, 상기 제1회전속도는 1200~1700 RPM이고, 상기 플런징속도는 5~10 mm/min이며, 상기 플런징깊이는 1.43~1.52 mm인 것을 특징으로 하는 마찰교반용접방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드웰단계에서, 상기 드웰시간은 3~8초인 것을 특징으로 하는 마찰교반용접방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용접단계에서, 상기 제2회전속도는 750~1050 RPM 이고, 상기 가압력은 3000~5000 N이며, 상기 트래버스속도는 200~300mm/min인 것을 특징으로 하는 마찰교반용접방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 용접단계에서, 제2회전속도는 800~1000 RPM인 것을 특징으로 하는 마찰교반용접방법.
  5. 판재를 파이프 형상으로 성형한 후에 판재의 폭방향 양단부를 마찰교반용접에 의해 접합하는 마찰교반용접방법으로,
    파이프 형상으로 성형된 판재의 접합부 측으로 제1회전속도로 회전하는 회전툴을 소정의 플런징속도(pluging feed rate)로 수직 이동시키면서 상기 접합부 내에 소정의 플런지깊이(pluge depth)만큼 플런징하는 플런징단계;
    상기 플런징단계에서 플런징되는 회전툴을 소정의 드웰시간 동안 드웰시키는 드웰단계; 및
    상기 회전툴을 제2회전속도로 회전시키면서 상기 접합부의 길이방향을 따라 소정의 트래버스속도(traverse feed rate)로 이송시킴으로써 상기 파이프 형상으로 성형된 판재의 접합부를 마찰교반용접시키는 용접단계;로 이루어지고,
    상기 용접단계에서, 상기 회전툴을 상기 접합부의 길이방향으로 이송시킬 때 상기 회전툴 측에 일정한 가압력을 인가하며,
    상기 플런징단계에서, 상기 제1회전속도는 1200~1700RPM이고, 상기 플런징속도는 1~10 mm/min이며, 상기 플런지깊이는 1.1~2.1mm인 것을 특징으로 하는 마찰교반용접방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 플런지깊이는 1.5~1.7mm인 것을 특징으로 하는 마찰교반용접방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 드웰단계에서, 상기 드웰시간은 3~8초인 것을 특징으로 하는 마찰교반용접방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 용접단계에서, 상기 제2회전속도는 750~1050 RPM 이고, 상기 가압력은 3000~5000 N인 것을 특징으로 하는 마찰교반용접방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 용접단계에서, 제2회전속도는 800~1000 RPM인 것을 특징으로 하는 마찰교반용접방법.
KR1020110051317A 2011-05-30 2011-05-30 마찰교반용접방법 KR101271668B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110051317A KR101271668B1 (ko) 2011-05-30 2011-05-30 마찰교반용접방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110051317A KR101271668B1 (ko) 2011-05-30 2011-05-30 마찰교반용접방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120132918A true KR20120132918A (ko) 2012-12-10
KR101271668B1 KR101271668B1 (ko) 2013-06-04

Family

ID=47516373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110051317A KR101271668B1 (ko) 2011-05-30 2011-05-30 마찰교반용접방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101271668B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104400207A (zh) * 2014-10-11 2015-03-11 北京科技大学 一种铁素体/奥氏体异种钢的搅拌摩擦焊接方法
KR102347590B1 (ko) * 2021-08-04 2022-01-06 베스트에프에이 주식회사 반응기의 하프코일 용접방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8464926B2 (en) * 2009-10-30 2013-06-18 Wisconsin Alumni Research Foundation Method of friction stir welding dissimilar metals and workpiece assemblies formed thereby

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104400207A (zh) * 2014-10-11 2015-03-11 北京科技大学 一种铁素体/奥氏体异种钢的搅拌摩擦焊接方法
KR102347590B1 (ko) * 2021-08-04 2022-01-06 베스트에프에이 주식회사 반응기의 하프코일 용접방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101271668B1 (ko) 2013-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11446757B2 (en) Double-sided friction stir welding method for metal sheets and double-sided friction stir welding device
JP2016150380A (ja) 接合方法及び複合圧延材の製造方法
EP2008751A3 (en) Friction stir welding method of joining at least two adjoining work-pieces with application of an adhesive between the at least two workpieces
JP2007007730A5 (ko)
CN108620762B (zh) 一种提高Al-Cu异质金属搅拌摩擦焊对接接头质量的方法
CN105033475A (zh) 用于铝钢材料对接的钢侧高频感应加热搅拌摩擦焊方法
KR101271668B1 (ko) 마찰교반용접방법
JPWO2019182020A1 (ja) 両面摩擦撹拌接合用回転ツール、両面摩擦撹拌接合装置、及び両面摩擦撹拌接合方法
KR20160071483A (ko) 하이브리드 마찰교반에 의한 박판 철강소재의 접합방법
WO2013085942A1 (en) Linear friction welding method
KR101047877B1 (ko) 하이브리드 마찰 교반 접합시스템을 이용한 이종재료 접합방법
KR101276334B1 (ko) 하이브리드 마찰교반에 의한 알루미늄 합금과 티타늄 합금의 접합방법
CN110023024B (zh) 铝结构部件的制造方法
CN110142495B (zh) 一种减小母材稀释率的钛铝合金电子束焊接方法
CN108637428B (zh) 一种高强度齿圈类铸钢件缺陷焊补修复方法
CN112317947A (zh) 一种铝棒与外锥形端面钢棒连续驱动摩擦焊接方法
KR100543160B1 (ko) 박판접합용 표면이동 마찰용접방법
JP6860065B2 (ja) ホットスタンプ用テーラードブランク材の製造方法、焼入れ部材の製造方法、ホットスタンプ用テーラードブランク材、及び焼入れ部材
CN110997212B (zh) 金属板的双面摩擦搅拌接合方法以及双面摩擦搅拌接合装置
JPWO2005092557A1 (ja) 摩擦肉盛ロッド、摩擦肉盛方法、金属積層板及び金属積層板の製造方法
JP2003266182A (ja) 異種金属材料の摩擦攪拌接合方法
Backlund et al. Friction stir welding-weld properties and manufacturing techniques
KR20090074971A (ko) 고강도강 용접 이음부의 물성 향상을 위한 표면처리 방법및 장치
US20200009682A1 (en) Method for joining metal sheets and joined structure of metal sheets
JP2002224858A (ja) 差厚継手の接合方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160518

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170530

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180528

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee