파형 기울기 제어 용접을 이용한 초고장력 강판의 피로특성 연구

Abstract

최근 각 국가별 자동차 연비 규제가 강화됨에 따라 다양한 연비 개선 연구가 이 루어지고 있다. 특히 자동차 섀시의 고장력 강판 비중을 늘려 무게절감을 통한 연 구가 활발히 진행되고 있으며, 이에 따라 다방면으로 고장력 강판의 특성 연구가 이루어지고 있다. 자동차 엔진을 비롯한 기계들의 수명은 나날이 증가하는 추세이며, 신소재 개발 과 가공 기술의 발전에 의해 기존의 무한피로수명 분기점이던 사이클을 넘어 사이클을 웃돌고 있다. 따라서 자동차 섀시에 사용되는 고장력 강판의 피로특성 에서도 기가사이클 고주기 영역의 피로 특성에 대해 연구할 필요가 있다. 일반적으로 강판의 용접 접합부는 원소재 대비 피로수명이 저하되는 경향이 있 다. 하지만 고장력 강판은 그 감소폭이 더욱 크게 나타나는 특징이 있다. 이는 용접 시 발생하는 입열이 미세조직에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, 이를 최소화 하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 초고장력 강판 중 로어암과 휠 디스크 그리고 현가장치 등에 사용 되는 판상 FB강(Ferrite-Bainite Steel)을 소재로 입열량이 적은 전류 파형 기울 기 제어 용접을 진행하였으며, 판상 맞대기 용접으로 제작된 시편의 용접부 피로수 명을 빠르게 관찰하기 위해 소재의 공진 특성을 이용한 초음파 피로시험기를 사용 하여 보다 빠르게 고주기 피로수명에 대해 알아볼 수 있었다. 이를 통해 소재별 용 접부의 피로선도를 도출하였을 뿐 아니라 원 소재와 피로수명을 비교하였다. 피로 시험과 더불어 용접 단면부의 형상 분석 및 부위별 성분분석, 경도측정 등을 관찰 하였다. 기존 초음파 피로 연구는 봉상 시편을 주로 사용했지만 본 연구는 일반 산업현장 에서 일반적으로 사용되는 판상 시편을 설계하였다. 또한, 고장력강을 소재로 용접 부의 고주기 피로수명에 대한 연구 결과는 찾기 어려웠다. 이에 따라 본 연구 결과 를 실제 산업현장에 적용한다면 다양한 용접 구조물의 피로 내구도 및 신뢰성 예측 을 기대할 수 있을 것이다.