고출력 디스크 레이저를 이용한 수송기기용 알루미늄 합금의 레이저 용접성에 관한 연구
Weldability of aluminun alloys laser welding for with high-power disk laser
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초록
최근 환경보호와 에너지 절감이 요구됨에 따라 수송기기의 경량화 관련 기술이 주목받고 있다. 경량금속 중 하나인 알루미늄 합금의 용접기술은 자동화 공정에 있어서 주요한 기술 중 하나이다. 이를 개발하기 위한 기초 연구로써 고출력 레이저 시스템을 활용한 Al6014 및 Al5052 소재의 용접성에 대한 기초연구를 수행했다. 8 kW 디스크 레이저를 사용하여 다양한 용접 조건에서 알루미늄의 관통 겹치기용접을 진행하였다. 그리고 용접된 영역의 기계적 성질 및 용접특성을 확인하기 위하여 용접부의 마크로 분석, 비커스 경도시험 및 인장전단 시험이 진행되었다. Al6014 재료의 겹치기 용접시험 결과 빔 직경 300 ㎛, 정초점 위치, 용접 상하부 Ar 실드가스 공급 조건에서 용접속도를 7 m/min으로 고정 하였을 때 3 ~ 8 kW 의 레이저 출력 조건에서 비교적 건전한 용접 결과가 얻어졌다. 최종적으로Al6014는 모재대비 75 %이상 Al5052의 경우 80 % 이상의 인장전단 강도가 얻어져 수송기기 산업을 위한 디스크 레이저를 이용한 알루미늄 합금의 관통 용접 가능성이 확인되었다.
Abstract
In this study, to develop welding technology for aluminum alloys as lightweight materials for automation manufacturing process, basic experiments were carried out on the welding performance of the Al5052 and Al6014, with a high-power laser system. Full penetration lap welding of aluminum with an 8 kW disk laser was carried out under various welding conditions and the weldability and mechanical properties of the welded zone were investigated. In the case of a lap welding test result for Al6014 material, protective Ar gas was supplied to the front and back of the area to be welded and the welding speed was fixed at 7 m/min. Under these conditions, relatively satisfactory welding results were obtained in the laser power range of 3 to 8 kW. Finally, Al6014 and Al5052 exhibited tensile shear strengths of more than 75% and 80% of that shown by the base materials, respectively, confirming the possibility of using a disk laser for full-penetration welding of aluminum alloys for the vehicle equipment industry.
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