알루미늄 접합
Aluminium joining
알루미늄 합금은 높은 강도 대 중량비, 내식성, 저비용, 높은 열 및 전기 전도성 때문에 종종 선택됩니다.알루미늄 접합에는 기계적 고정 장치, 용접, 접착 본딩, 브레이징, 납땜 및 마찰 교반 용접(FSW) 등 다양한 기법이 사용됩니다.관절에 필요한 비용과 강도에 따라 다양한 기술이 사용됩니다.또한 프로세스 조합을 실행하여 어셈블리 결합이 어려운 수단을 제공하고 특정 프로세스 제한을 줄일 수 있습니다.
기계식 고정 장치
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간단하고 저렴한 알루미늄 접합 방법은 기계적 고정 장치(예: 볼트 및 너트)를 사용하는 것입니다.일반적으로 모재에 구멍을 뚫고 내부에 고정 장치를 설치합니다.이 유형의 접합자는 조인트를 만들기 위해 어떤 종류의 겹치는 재료가 필요합니다.알루미늄 리벳 또는 볼트 및 너트를 사용할 수 있지만, 고응력 용도에는 강철과 같은 고강도 고정 장치 재료가 필요합니다.이로 인해 다양한 전기화학적 전위를 가진 다양한 재료의 갈바닉 부식이 발생할 수 있습니다.부식이 심하면 시간이 지남에 따라 조립체가 약해지고 고장이 발생할 수 있습니다.또한 재료가 다르면 열팽창 계수가 다르므로 열피로 균열이 발생할 수 있습니다.어셈블리가 반복적으로 가열될 때 응력이 누적되어 장착 구멍이 커질 수 있습니다.기계식 고정 장치가 일반적으로 사용되는 곳은 비행기 [1]외부에 알루미늄 패널을 리벳으로 고정하는 것입니다.
접착 본딩
알루미늄은 다양한 접착제와 결합할 수 있습니다.알루미늄은 표면에서 불필요한 화학 물질을 제거하기 위해 일정 수준의 표면 준비와 수동화가 필요할 수 있습니다.수동화는 알코올을 문지르거나 초음파 세척하는 것만큼 간단할 수 있습니다.접합하기 전에 구성 요소가 올바르게 장착되었는지 확인하기 위해 드라이 핏을 수행해야 합니다.접착제는 경화 중에 열, 압력 또는 둘 다 필요할 수 있지만 접착제 제조업체의 [2]지침에 따라 접착제를 도포해야 합니다.
표면 준비
적절한 접착제를 붙이기 위해서는 약간의 표면 준비가 필요합니다.불순물을 제거하기 위한 표면세척을 한다.접합할 부품의 표면은 사포와 같은 연마재로 거칠게 칠할 수 있습니다.이렇게 하면 서로 맞물리는 표면 아스퍼리티가 제공되며 접합을 위한 표면적을 늘릴 수 있습니다.접착제의 표면 에너지를 증가시켜 산화층을 제거하기 위한 화학적 처리가 필요할 수도 있다.산화 알루미늄은 기초 알루미늄 금속에 약하게 결합되어 있으며, 제거하지 않으면 접착 조인트가 급격히 약해집니다.산화물 층은 금속 기판과 분리될 수 있으며 접착 실패 이론인 Bikerman 취약 경계 층의 핵심 원리입니다.산화물층을 강화하고 산화물이 기판파괴를 방지하는 한 가지 방법은 재료를 양극산화하는 것입니다.양극 산화 처리로 접착 접합을 위한 추가 표면적이 있는 강력한 육각형 산화물 층이 생성됩니다.
접착제의 종류
접착제 선택은 비용, 강도 및 필요한 연성에 따라 결정될 수 있습니다.취미 생활자는 일반적으로 시아노아크릴레이트(슈퍼 접착제), 에폭시 또는 JB 용접을 사용합니다.실리콘은 방수 처리가 필요한 용도로도 사용될 수 있습니다.
용접
대부분의 알루미늄 합금은 용접을 통해 결합할 수 있지만, 일부 항공기 등급 알루미늄 및 기타 특수 합금은 기존 방법으로는 용접할 수 없습니다.알루미늄은 일반적으로 가스 금속 아크 용접(GMAW) 및 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)과 함께 용접됩니다.알루미늄의 산화물 층으로 인해 적절한 용접을 위해 표면을 파괴하는 양의 극성이 필요합니다.교류(AC)는 또한 용입이 가능하고 격납물이 필요 없는 용접에 충분한 양의 극성을 제공하는 부극성의 이점을 제공하기 위해 사용됩니다.용접 매개변수에 대한 자세한 내용은 AWS D1.[3]2에서 구조용 알루미늄 용접 코드를 참조하십시오.알루미늄 용접은 일반적으로 용접 금속 및 열 영향을 받는 부위에 연화 영역을 만듭니다.용도에 [4]적합한 재료를 얻기 위해 추가 열처리가 필요할 수 있습니다.알루미늄 접합에도 산업용 용접이 일반적으로 사용됩니다. 마찰 교반 용접, 레이저 용접 및 초음파 용접이 사용되는 많은 공정 중 일부입니다.
납땜 및 납땜
알루미늄은 콘크리트, 세라믹 또는 나무를 포함한 거의 모든 재료에 납땜하거나 납땜할 수 있습니다.납땜 및 납땜은 수동 또는 자동화된 기술을 통해 적용할 수 있습니다.수동 알루미늄 브레이징은 용해 전에 눈에 띄는 색상 변화가 없기 때문에 어려울 수 있습니다.다른 기법과 마찬가지로 알루미늄의 강력한 산화물은 적절한 접합을 방해할 수 있습니다.산화물을 약화시키기 위해 강한 산과 염기를 사용할 수도 있고 공격적인 플럭스를 사용할 수도 있다.알루미늄용 브레이징 합금은 알루미늄의 용해 온도(660°C)보다 낮은 용해 온도를 가져야 합니다.또한 마그네슘 함량이 높은 알루미늄 합금은 플럭스를 "독소"시키고 용해 온도를 낮추어 조인트가 약해질 수 있습니다.경우에 따라 알루미늄 부품을 다른 재료로 클래딩하고 보다 일반적인 기법과 필러 재료로 브레이징할 수 있습니다.브레이징 조인트는 부품을 겹쳐야 합니다.겹치는 양은 [5]관절의 강도에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
마찰 교반 용접
마찰 교반 용접은 비소모 공구를 사용하여 공작물 재료를 [6][7]녹이지 않고 두 개의 마주보는 공작물을 접합하는 고체 접합 프로세스입니다.회전 공구와 공작물 재료 사이의 마찰에 의해 열이 발생하며, 이는 FSW 공구 근처의 연화 영역으로 이어집니다.공구가 조인트 라인을 따라 횡단하는 동안 두 개의 금속 조각을 기계적으로 혼합하고, 공구에 의해 적용되는 기계적 압력에 의해 뜨겁고 연화된 금속을 단조합니다. 점토 [7]또는 반죽을 접합하는 것과 비슷합니다.주로 연마 또는 압출 알루미늄, 특히 매우 높은 용접 강도를 필요로 하는 구조물에 사용되었습니다.
레퍼런스
- ^ Bonenberger, Paul R. (2005). The First Snap-Fit Handbook. 6915Valley Avenue,Cincinnati, Ohio 45244-3029, USA: Hanser Gardner Publications, Inc. ISBN 1-56990-388-3.
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- ^ Lippold, John C. (2015). Welding Metallurgy and Weldability. New Jersey: John Wiley & Sons Inc. ISBN 978-1-118-23070-1.
- ^ American Welding Society (AWS) C3 Committee on Brazing and Soldering (2011). BRAZING HANDBOOK, 5th EDITION. Miami, FL: American Welding Society. ISBN 978-0-87171-046-8.
- ^ Li, Kun; Jarrar, Firas; Sheikh-Ahmad, Jamal; Ozturk, Fahrettin (2017). "Using coupled Eulerian Lagrangian formulation for accurate modeling of the friction stir welding process". Procedia Engineering. 207: 574–579. doi:10.1016/j.proeng.2017.10.1023.
- ^ a b "Welding process and its parameters - Friction Stir Welding". www.fswelding.com. Retrieved 2017-04-22.
