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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학술대회자료
- 저자정보
- 발행연도
- 2010.11
- 수록면
- 1 - 6 (6page)
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용접기술이 지향하는 목표는 첫째로 용접부의 신뢰성 향상이다. 용접공정은 열접합 공정이기 때문에 용접부에 각종 균열, 기공, 슬래그 혼입, 용접부의 경화와 취화, 용접잔류응력과 변형 등이 발생하여 용접부의 신뢰성을 저하시키는 요인으로 작용한다. 이러한 용접결함들을 최소화하여 용접부의 신뢰성을 향상시키는 것이 용접기술이 지향하는 목표이다. 둘째는 생산성향상이다. 대입열 용접법의 적용, 용착량을 최소화하는 Narrow Gap 용접법의 적용, 용접공정의 자동화를 통해 용접능률을 향상시킴으로서 생산성을 향상시키는 것이 또한 중요하다. 셋째는 정밀성 향상이다. 용접변형을 최소화하고, 에너지 밀도가 높은 용접공법의 개발을 통해 정밀도가 높은 용접구조물을 제작하는 것이 또한 용접기술이 지향하는 목표이다. 넷째로는 클린(Clean)공정으로의 전환이다. 과거의 열악한 노동조건의 작업환경을 쾌적화함으로서 지속 가능한 기술로 정착시키는 것이다. 이러한 지향점을 향해 기존의 아크용접방법들은 최근의 IT 기술과의 접목울 통해 더욱 고도화 되었고, FSW, Laser-arc 하이브리드 용접등 혁신적이고 새로운 프로세스들이 개발되고 있다.
기존의 아크용접의 경우 스패터, 기공 등 결함발생을 최소화하고 아크 및 비드외관의 안정과 생산성향상을 극대화하고 변형과 잔류응력을 최소화하며, 에너지를 절감하는 소위 그린 프로세스(Green Process)로의 전환이 최근 들어 빠른 속도로 이루어 지고 있다. 이러한 현상은 용접전원이 과거의 Thyristor 제어 방식에서 Inverter 제어방식으로, 이들이 다시 Digital 엔지니어링과 접목되면서 제어량, 제어속도가 비약적으로 향상 됨으로서 실현되고 있다.
FSW 의 경우 1991 년 영국의 TWI 에서 개발된 이래 세계적으로 선풍적인 관심을 끌면서 처음의 저융점 원소인 Al 합금의 접합에서 현재는 고융점 금속인 철강재료와 Ni 기 합금의 접합이 가능한 영역으로 발전되고 있다. 이것은 툴(Tool)재료로서 과거의 공구강으로부터 PCBN(다결정 입방정 질화규소), 내화강 등 초경도 재료 개발로 가능하게 되었다. 또한 FSW 공정을 개량하여 점용접법으로서 FSSW(Friction Stir Spot Welding)법이 개발되어 응용되고 있으며, SSFSW (Stationary Shoulder Friction Stir Welding)법과 같은 새로운 공정들이 전개되고 있다.
Laser-Arc 하이브리드 용접의 경우 레이저 용접과 아크용접이 갖는 각각의 단점을 보완하고 장점을 활용하는 상승효과를 갖는 공정으로 조선산업 현장을 비롯하여 라인파이프, 자동차, 석유 저장탱크 등 다양한 분야에 이용 가능한 기술로 평가되고 있다.
한편 용접기술을 기반기술로 하는 제조업은 일시적으로 사양산업으로 치부된 적이 있으나 세계적으로 다시 재평가되고 있는 추세에 있어 우리나라에서도 조선산업을 비롯하여 앞으로도 활성화가 지속될 것이 예견되고 있다. 이러한 제조업이 국제경쟁력을 갖기 위해서는 용접공정의 고효율화, 고도화가 필수적인 요소이다. 따라서 기존의 아크용접공정은 아크현상의 가시화(Visualization), 공정의 리모트 제어화(Remote control), 용접공정의 정보 디지털화가 더욱 발전되어 용접결함, 변형, 잔류응력, 열영향이 없는 고신뢰성의 용접구조물 제작이 매우 쾌적한 환경에서 이루어 지고 접합소재 또한 현재의 수 백 ㎫급인 저강도 저인성 철강소재에서 ㎬ 급의 고강도 고인성 내부식, 내마식의 용접소재로 발전되어 갈것이다.
FSW, Laser-arc 하이브리드 용접은 생산성, 효율성의 장점을 살려 후판이나 이종재 접합 프로세스로, 그리고 과거에 용접이 어려웠던 Mg, Ti 합금 등의 용접에 그 특징을 발휘하게 될것이다.
금후 용접 접합 과학기술은 아크와 레이저 등을 포함한 플라즈마 프로세스나 입자 프로세스를 이용한 새로운 가공프로세스의 개발과 이의 합목적 제어와 관련되는 「에너지 가공학」, 용접프로세스를 고온의 플라즈마와 용융금속의 물리, 화학현상을 이해하는 「프로세스열유체학」, 용융응고현상을 원자레밸에서 거시적 현상에 이르기 까지 광범위한 영역까지를 아우르는 「Joining Metallurgy」, 용접변형을 수치화하여 CAD/CAM 과의 링크를 용이하게 하는 이음부설계, 나아가서 극한설계를 위한 「파괴평가학, 변형제어공학」과 같은 4 개의 영역으로 체계화 하도록 제안되어 있다.
이러한 영역의 기초연구활동에 더하여 여타의 학문영역과의 융합으로 새로운 프로세스의 개발, 전개가 이루어져 용접접합기술의 Innovation 은 금후로도 계속될 것이다.
기존의 아크용접의 경우 스패터, 기공 등 결함발생을 최소화하고 아크 및 비드외관의 안정과 생산성향상을 극대화하고 변형과 잔류응력을 최소화하며, 에너지를 절감하는 소위 그린 프로세스(Green Process)로의 전환이 최근 들어 빠른 속도로 이루어 지고 있다. 이러한 현상은 용접전원이 과거의 Thyristor 제어 방식에서 Inverter 제어방식으로, 이들이 다시 Digital 엔지니어링과 접목되면서 제어량, 제어속도가 비약적으로 향상 됨으로서 실현되고 있다.
FSW 의 경우 1991 년 영국의 TWI 에서 개발된 이래 세계적으로 선풍적인 관심을 끌면서 처음의 저융점 원소인 Al 합금의 접합에서 현재는 고융점 금속인 철강재료와 Ni 기 합금의 접합이 가능한 영역으로 발전되고 있다. 이것은 툴(Tool)재료로서 과거의 공구강으로부터 PCBN(다결정 입방정 질화규소), 내화강 등 초경도 재료 개발로 가능하게 되었다. 또한 FSW 공정을 개량하여 점용접법으로서 FSSW(Friction Stir Spot Welding)법이 개발되어 응용되고 있으며, SSFSW (Stationary Shoulder Friction Stir Welding)법과 같은 새로운 공정들이 전개되고 있다.
Laser-Arc 하이브리드 용접의 경우 레이저 용접과 아크용접이 갖는 각각의 단점을 보완하고 장점을 활용하는 상승효과를 갖는 공정으로 조선산업 현장을 비롯하여 라인파이프, 자동차, 석유 저장탱크 등 다양한 분야에 이용 가능한 기술로 평가되고 있다.
한편 용접기술을 기반기술로 하는 제조업은 일시적으로 사양산업으로 치부된 적이 있으나 세계적으로 다시 재평가되고 있는 추세에 있어 우리나라에서도 조선산업을 비롯하여 앞으로도 활성화가 지속될 것이 예견되고 있다. 이러한 제조업이 국제경쟁력을 갖기 위해서는 용접공정의 고효율화, 고도화가 필수적인 요소이다. 따라서 기존의 아크용접공정은 아크현상의 가시화(Visualization), 공정의 리모트 제어화(Remote control), 용접공정의 정보 디지털화가 더욱 발전되어 용접결함, 변형, 잔류응력, 열영향이 없는 고신뢰성의 용접구조물 제작이 매우 쾌적한 환경에서 이루어 지고 접합소재 또한 현재의 수 백 ㎫급인 저강도 저인성 철강소재에서 ㎬ 급의 고강도 고인성 내부식, 내마식의 용접소재로 발전되어 갈것이다.
FSW, Laser-arc 하이브리드 용접은 생산성, 효율성의 장점을 살려 후판이나 이종재 접합 프로세스로, 그리고 과거에 용접이 어려웠던 Mg, Ti 합금 등의 용접에 그 특징을 발휘하게 될것이다.
금후 용접 접합 과학기술은 아크와 레이저 등을 포함한 플라즈마 프로세스나 입자 프로세스를 이용한 새로운 가공프로세스의 개발과 이의 합목적 제어와 관련되는 「에너지 가공학」, 용접프로세스를 고온의 플라즈마와 용융금속의 물리, 화학현상을 이해하는 「프로세스열유체학」, 용융응고현상을 원자레밸에서 거시적 현상에 이르기 까지 광범위한 영역까지를 아우르는 「Joining Metallurgy」, 용접변형을 수치화하여 CAD/CAM 과의 링크를 용이하게 하는 이음부설계, 나아가서 극한설계를 위한 「파괴평가학, 변형제어공학」과 같은 4 개의 영역으로 체계화 하도록 제안되어 있다.
이러한 영역의 기초연구활동에 더하여 여타의 학문영역과의 융합으로 새로운 프로세스의 개발, 전개가 이루어져 용접접합기술의 Innovation 은 금후로도 계속될 것이다.
목차
Abract
1. 서론
2. 아크용접기술의 현재
3. FSW의 개발현황
4. 레이저-아크 하이브리드 용접
5. 용접 접합기술의 미래
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