[논문자료] 마찰교반용접(FSW) 및 마찰교반처리(FSP)의 최신 연구개발 동향

출처: 픽사베이

---

마찰교반용접(FSW)은 고속으로 회전하는 비소모성 툴(Tool)을 피접합재에 삽입하여 툴과 피접합재와의 마 찰에 의해 발생한 열과 마찰열에 의해 연화된 피접합재 의 소성유동을 이용하는 용접공정으로1), 1991년 영국 의 TWI(The Welding Institute)에 의해서 개발된 이래 불과 이십 여 년 밖에 되지 않은 새로운 용접 방 법임에도 불구하고, 공정 중에 용융 및 응고 과정을 수 반하지 않는 고상(Solid state) 용접공정이어서 용접부 의 기계적 특성이 우수할 뿐 아니라2-4), 기존의 용융용 접 방법으로는 건전한 용접부를 얻기 어려웠던 난용접 성 금속소재에 대한 용접성능을 인정받아 알루미늄합 금, 마그네슘합금과 같은 경량금속의 용접공정으로 각 광을 받고 있으며5-7), 탄소강, 고강도강, 스테인레스 스 틸 및 타이타늄합금 등 고융점 금속재료에의 적용 가능 성이 폭넓게 검토되고 있다8-10). 최근에는 마찰교반용 접의 원리를 응용한 마찰교반처리(FSP) 공법을 이용하 여 모재의 개질(改質) 및 탄소소재 등의 분산을 통한 금속기복합재료(Metal Matrix Composites)의 제조 등 실로 다양한 각도에서 활용 가능성이 적극적으로 검토되고 있다.

논문 출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticleOrgnl.do?cn=JAKO201316349188455

마찰교반용접(FSW)은 고속으로 회전하는 비소모성 툴(Tool)을 피접합재에 삽입하여 툴과 피접합재와의 마찰에 의해 발생한 열과 마찰열에 의해 연화된 피접합재의 소성유동을 이용하는 용접공정으로1), 1991년 영국의 TWI(The Welding Institute)에 의해서 개발된 이래 불과 이십 여 년 밖에 되지 않은 새로운 용접 방 법임에도 불구하고, 공정 중에 용융 및 응고 과정을 수반하지 않는 고상(Solid state) 용접공정이어서 용접부의 기계적 특성이 우수할 뿐 아니라2-4), 기존의 용융용접 방법으로는 건전한 용접부를 얻기 어려웠던 난용접성 금속소재에 대한 용접성능을 인정받아 알루미늄합 금, 마그네슘합금과 같은 경량금속의 용접공정으로 각광을 받고 있으며5-7), 탄소강, 고강도강, 스테인레스 스틸 및 타이타늄합금 등 고융점 금속재료에의 적용 가능성이 폭넓게 검토되고 있다8-10). 최근에는 마찰교반용접의 원리를 응용한 마찰교반처리(FSP) 공법을 이용하여 모재의 개질(改質) 및 탄소소재 등의 분산을 통한 금속기복합재료(Metal Matrix Composites)의 제조 등 실로 다양한 각도에서 활용 가능성이 적극적으로 검토되고 있다.

 

 

마찰교반용접(FSW) 및 마찰교반처리(FSP) 기술 관련 국제 심포지움인 ‘Friction Stir Welding & Processing Ⅶ’에서 발표된 연구논문의 내용을 토대로 아래와 같이 최신 연구개발 동향을 정리하였다.

 

∙ 알루미늄합금과 마그네슘합금의 경량금속에 대한 마찰교반용접이 주류를 이루었던 과거와 달리 최근에는 구조용 연강, 고강도강, 초내열합금 및 타이타늄 합금 등의 고융점 금속재료에 대한 마찰교반용접 공정기술 및 툴의 개발이 수행되고 있다.

 

∙ 주조재 표면 조직의 균질화 및 나노 사이즈의 초미세 결정립 조직을 얻기 위한 개질(改質)을 비롯하여 CNTs 및 Graphene 등의 첨단 탄소소재를 판재의 표면에 코팅 또는 판재 내부에 분산시켜 금속기 나노 탄소복합재(MMNCC: Metal Matrix Nano Carbon Composites)의 제조 및 기계적 특성 향상을 목적으로 하는 FSP 관련 연구가 다각적으로 수행되고 있다.

 

∙ 마찰교반용접 공정 중의 접합부의 형성 및 금속유동 (Metal flow)에 대한 모델링(Modeling) 관련 연구가 다수 진행되고 있으며, 수학적 해석 및 실시간 모니터링을 통한 연구가 의욕적으로 진행되고 있다.

 

 

 

---

교반기 MDA  Series

 

당사에서 설계와 제작을 하고 있는 교반기 MDA 시리즈는 Shaft와 모터를 직결형 커플링으로 연결하여 사용하는 방식입니다. 긴 수명과 적은 소음, 높은 출력이 장점인 교반기 시리즈로 BLDC(Brushless Direct Current) 모터를 사용하여 더 좋은 속도와 토크 특성으로 반응 효율과 반응속도를 증가시켜 다양한 토그 값과 원하는 교반속도를 제어할 수 있으며 동력 전달이 일정하고 정확하여 안정적인 교반 효과를 얻는데 적합합니다.

 

MDA 시리즈는 100, 300, 500, 800의 모델과 선택사양으로 생산되어 저점도에서부터 고점도의 시료까지 교반이 가능하여 고객이 원하는 사양에 따라 제품을 선택해 사용할 수 있습니다. 또 MDA 시리즈는 구성이 간단하고 설치와 조작이 간편하여 누구나 손쉽게 사용할 수 있고 소음 및 진동, 분진 등이 적어 정밀한 작업을 요하는 공정에 사용할 수 있습니다.

 

교반 시 성능 저하 방지를 위해 쿨링 재킷을 장착하여 냉각하며 최대 330℃의 높은 온도에서도 교반이 가능합니다. 그뿐만 아니라 뛰어난 내식성과 내구성을 자랑하여 장시간 교반에 적합성을 가지고 있는 당사의 교반기 시리즈 중 하나입니다. MDA 역시 임펠러, 베어링, 벨트, 모터 등 원하는 요청 사양에 맞게 주문 제작이 가능하며 기본 사양 외 주문 제작 사양은 담당자와 별도 협의 후 제작 가능하니 참고 바랍니다.

 

---