접합과 이음

접합과 이음 Joining and fastening process Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University

12조 조원소개 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 조장: 2005013571 지 현 010-3169-8776 jh8701@hanmail.net • 조원: 2002013556 최현철 010-4818-7517nimanbone@nate.com 2006013404 박혜은 010-2584-2890 hyeen87@paran.com 2006013405 백미희 010-2548-2556 milhi@naver.com 2006080075 김정태 010-5627-5353 teraenc@naver.com 2007080218 이승재 010-3623-6826 trairy888@nate.com

목차 백미희 최현철 박혜은 이승재 지 현 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University 1. 개요 2. 소모성 전극(용접봉)을 이용한 아크용접 3. 비소모성 전극을 이용한 아크용접 4. 레이저빔 및 전자빔용접 5. 용접부와 용접설계 6. 냉간용접 7. 초음파용접 8. 마찰용접 9. 저항용접 10. 폭발용접 11. 확산접합(용접) 12. 경납접과 연납접 13. 접착접 14. 기계적 이음 15. 플라스틱의 접합

12.5 용접부와 용접설계 열의 영향을 받아 미세조직이 바뀐 영역 용접 중에 녹는 영역 용접될 금속 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 용접부의 단면도

12.5 용접부와 용접설계 • 적절한 용접봉과 용가재를 선택. • 용접될 부분을 예열하거나 용접에 필요한 열공급을 증가 • 가스가 방출될 시간을 갖도록 용접속도를 낮춘다. • 와이어브러시로 용착비드 표면을 깨끗이한다. • 적절한 보호가스를 공급한다. • 용접부를 재설계하여 용융된 용접금속 풀에 적절한 조치를취할 여유공간을 확보한다 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 용접품질을 해치는 주요 불연속면 • 기 공(porosity) : 용접부가 응고되는 동안 방출된 가스가 외부로 빠져나가지 못하기 때문에 생기는 현상 • 슬러그개재물(slag inclusion) : 용접부 내에 존재하는 산 화물, 용제등의 혼합물을 말함

12.5 용접부와 용접설계 • 모재의 온도를 증가시킨다. • 용접하기 전에 용접할 곳을 깨끗이 한다. • 용접부의 설계를 적절히 하고 적절한 용접봉을 사용한다. • 적절한 보호가스를 사용. Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 용접품질을 해치는 주요 불연속면 • 융합불량(incomplete fusion)

12.5 용접부와 용접설계 용접부에 용착금속이 충분히 채워지 지 않을때 발생 용접을 잘못 수행함으로 인해 용접의 표면이 균일하지 못하게 되는 것 모재가 필요이상으로 녹아 없어져 날 카로운 홈이나 노치현상으로 모재가 패일 때 일어남. 응력집중효과를 일 으키며 용접부의 피로강도를 감소 =>파괴유발 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 용접품질을 해치는 주요 불연속면 • 용착부 형상(weld profile): 기계적 강도와 용접부의 외관에 영향을 끼칠 뿐 아니라, 다층용접에서 슬래그개재물 삽입이나 용합불량을 일으킬 수 있기 때문에 중요.

12.5 용접부와 용접설계 • 균열을 발생시키는 인자들. • 용접부에 열응력을 발생시키는 온도구배. • 서로 다른 수축률을 가지는 용접부내의 화학적 조성의 차이. • 용착금속의 응고시, 고상과 액상의경계면이 움직임으로 인한 결정립계 취화현상. • 수소 취화현상. • 응고과정 중에 자유롭게 수축하지 못하는 용착금속의 환경 • 균열 방지를 위한 조치 • 냉각시 수축으로 인해 발생하는 응력을 최소화시킬 수 있도록용접설계를 변경. • 용접공정변수, 절차, 용접순서를바꾼다. • 용접될 부품을 예열한다. • 용접 후 급랭을 피한다. Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 용접품질을 해치는 주요 불연속면 • 균열(crack)

12.5 용접부와 용접설계 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 용접품질을 해치는 주요 불연속면 • 층상파열(lamellar tear) : 압연판같은 부재들을 용접할 때에는 응고시 구속된 부재의 수축으로 인해 발생. 부재들의 수축을 방지하거나 용접비드가 부재가 약한 쪽으로 더 깊이 침투할 수 있도록 설계 • 표면손상(surface damage) : 용접시 용해금속의 일부가 튀어서 모재 표면에 응고되거나 아크용접 공정에서 부주의로 인해 용접봉이 용접부가 아닌 부분에 닿아서 발생. 심한 경우에는 구조물의 기계적 성질에도 나쁜 영향을 미칠 수 있다.

12.5 용접부와 용접설계 응력제거법 • 모재나 용접부의 예열은 냉각속도를 낮추는 효과가 있고, 동시에 재료의 탄성계수를 줄여줌으로써 열응력을 감소시켜 용접성을 향상. 예열작업은 용접부의 수축이나 균열을 줄여주는 효과도 있다. • 숏피닝, 해머링, 용접비드 부분의 표면압연 • 구조물에 소성변형을 가함으로써 잔류응력을 줄이거나 없앨 수도 있다. Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 용접품질을 해치는 주요 불연속면 • 잔류응력: 용접시에 가해지는 국부적인 가열과 냉각, 용접부의 팽창과 수축량에 의해 발생. 소재의 변형, 응력부식균열, 피로수명의 감소등을 유발할 수 있는 요인이 된다.

12.5 용접부와 용접설계 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 용접성(weldability) 주어진 성질과 특성을 가진 구조물로 용접될 수 있고, 용접후에는 사용조건을 만족시킬 수 있는 능력

12.5 용접부와 용접설계 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 용접부 검사 * 파괴검사 • 인장시험: 용접부와 모재로부터 얻은 시험편에 인장력을가함. • 굽힘시험: 둘러싸기 굽힘시험, 세 점 굽힘시험. • 파괴인성시험: 2.9절에 있는 충격시험법 이용 • 부식 및 크리프시험:소재의 화학적 조성과 미세조직의 차이 떄문에 용접부에 선택적 부식이 일어날 수 있기 때문. 크리프시험은 용접부가 고온에서 사용될 때는 용접부의 고온거동을 결정하는 중요한 시험이다. 용접부의 경도시험도 용접영역에서의 용접강도 및 미세조직 변화를 구하는데 사용된다. • 점용접부 시험: 인장-전단, 횡단면인장, 비틀림, 박리시험을 이용하여 용접너겟의 강도를 측정한다.

12.5 용접부와 용접설계 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 용접부 검사 * 비파괴검사 용접부의 파괴가 큰 재난을 일으킬 수 있는 경우에 사용. • 육안검사 • 방사선 검사 • 자분탐상법 • 액체침투법 • 초음파 탐상법

12.5 용접부와 용접설계 용접공정의 설계지침 Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 용접설계와 공정선택최소의 비용으로 작업과 설계조건을 동시에 만족 시켜야 함 1. 용접은 자동화된 경우 외에는 비싼 공정이므로, 제품설계시 용접부의 수를 최소화한다. 2. 용접부의 위치는 용접구조물에서 과도한 응력이 걸리거나 응력이 집중되는 부분은 피한다. 3. 용접전에 피 용접물이 잘 맞도록 한다. 4. 설계 여하에 따라 모서리 준비를 하지 않아도 되는 경우가 있다. 5. 용접재료를 절약하려면 용접비드의 크기를 최소화시켜야 한다. 용접위치는 후속가공이나 사용 및 외관에 방해를 주지 않는 위치에 설정한다.

12.6 냉간압접 금형 또는 롤을 사용하여 공작물에 압력을 가함. 용접하기 전에 표면은 와이어브러싱으로 깨끗하게 해야함. 우수한 접합강도와 연성을 가진 접합부를 이루기 위해서는 유사한두 재료를 사용. 전기 커넥터와 용접와이어 등을 만들 때 쓰인다. Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 냉간압접(cold welding, CW)

12.7 초음파용접 두 용접부재의 접촉면에 일정한 수직력과 진동하는 전단력을 이용 트랜스듀서의 선단부(팁)에 의해 전단응력이 가해짐. 진동 주파수 : 10kHz – 75 kHz 용접부위의 온도는 금속 융점온도의 ⅓ ~ ½정도로 용융이나 융해과정이 수반 되지 않음. 신뢰성이 높고 다양한 금속, 비금속재료의 용접과전자산업에 널리 쓰임. Manufacturing Process, 2007 Gyeongsang National University • 초음파용접(ultrasonic welding, USW)

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12. 접합과 이음 - 용접 (Welding) -

용접 (Welding) 1. 마찰 용접(friction welding) 2. 저항 용접(resistance welding) 3. 폭발 용접(explosion welding)

1. 마찰 용접 1. 마찰용접이란? : 두 부재 사이에서 기계적으로 형성되는 마찰열을 이용 2. 종류 : 관성마찰용접 선형마찰용접

1. 마찰 용접 3. 과정 :부재 중 하나는 고정하고, 다른 하나는 척(chuck)이나 콜릿(collet)에 고정하여 고속으로 회전 ->축하중을 가함.

1. 마찰 용접 관성마찰용접 (inertia friction welding) - 필요한 마찰 E를 플라이 휠의 운동에너지를 통해 운동E를 통해 공급 선형마찰용접 (linear friction welding) - 용접할 두 소재를 선형왕복운동을 시킴

2. 저항 용접 1. 저항용접이란? : 접합 부재 사이에 전기적 저항을 일으켜 용접에 필요한 열을 발생시킴. 2. 종류 : 피용접물을 겹쳐 접합 - 점, 심, 프로젝션 맞대기 접합 - 플래쉬, 업셋용접

2. 저항 용접 3. 특징 : - 소모성 전극, 보호가스, 용제가 필요하지 않음 - 서로 비슷하지 않은 금속, 비슷한 금속 모두 사용 가능. - 기계는 일반적으로 휴대용이 아님.

2. 저항 용접 저항용접에서 발생되는 열 H=I²Rt H = 발생열[J 또는 W-sec] I = 전류[Α] R = 저항[Ω] t = 통전시간[초]

2. 저항 용접 ① 저항점 용접 (RSW) - 마주보는 두 원통형 전극의 끝을 두 금속판재의 겹침이음새 부위에 접촉하여 발생되는 저항열로 용접 - 가장 간단하고 일반적으로 사용

2. 저항 용접 ② 저항심 용접 (RSW) - 점용접의 변형 형태 - 전극을 회전하는 롤 또는 롤러로 대체

2. 저항 용접 ③ 고주파저항용접 (HFRW) - 고주파전류 (최고 450 ㎑)를 사용하는 것을 제외하고 저항심 용접과 유사 - 보통, 관의 맞대기용접에 적용

2. 저항 용접 ④ 저항프로젝션용접 (RPW) - 판재 표면에 돌출부나 함몰부를 만들어 이 부분에 높은 전기적 저항을 발생.

2. 저항 용접 ⑤ 플래쉬 용접 (FW) - 두 부재의 끝을 맞댈 때 발생하는 전기저항에 의한 아크를 이용. - 아크 용접으로 분류되기도 함. ⑥ 스터드 아크용접 (SW) - 플래쉬 용접과 유사. - 결합부위에 일회용 세라믹링 사용.

2. 저항 용접 ⑦ 퍼커션 용접 (PEW) - 용접에 필요한 전기E를 콘덴서에 저장하고 매우 짧은 시간 동안 전력을 방전

3. 폭발 용접 1. 폭발용접이란? 접합될 소재들 중, 얇은 쪽 판재 위에 폭약층을 깔고, 폭발에 의해 발생되는 압력을 이용. 2. 특징 - 위험한 공정 - 접합강도가 매우 높음.

3. 폭발 용접 폭발용접의 개략도

요약 마찰 용접– 두 부재 사이의 마찰열을 이용. 부재 둘 중 하나를 고정시키고 고속으로 회전. 저항 용접– 접합 부재 사이에 전기적 저항을 일으켜 열을 발생. 폭발 용접– 폭약층을 깔고 폭발에 의해 발생하는 열을 이용. 접합강도가 높음.

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