KR20110075266A - The welding method and apparatus for dissimilar metals - Google Patents

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장웅성
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Abstract

PURPOSE: A heterogeneous material friction welding method and a welding method are provided to secure the stable quality of joint part by reducing the anisotropy of joint part quality. CONSTITUTION: A backing plate is partitioned into a first backing plate and a second backing plate in order to compensate the plastic flow difference of the Al and Mg alloy in a friction stir welding temperature. The property deviation of the junction which caused by thermal/mechanical asymmetry is reduced by the compensation. A first backing plate located in the lower part of AS uses the ceramic material of low thermal conductivity or an austenite-based stainless steel.

Description

이종재료 마찰용접방법 및 용접장치{The welding method and apparatus for dissimilar metals}Friction welding method and welding device for dissimilar materials {The welding method and apparatus for dissimilar metals}

본 발명은 알루미늄, 마그네슘과 같이 서로 다른 물리적, 기계적성질을 지니는 이종 금속간 마찰교반용접방법 및 용접장치에 관한 것으로서, 특히, 비소모식 회전 툴(tool)을 이용한 마찰교반용접에 있어서 툴의 회전과 전진 이동이 접합계면을 중심으로 발생하는 열적, 기계적 비대칭성으로 인해 야기되는 접합부의 재질 편차를 감소하기 위하여 접합지그의 백킹플레이트(backing plate)를 열전도 특성이 서로 다른 재질을 채택하는 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접방법 및 용접장치에 관한 것이다.The present invention relates to a friction stir welding method and welding apparatus between dissimilar metals having different physical and mechanical properties, such as aluminum and magnesium. In particular, the present invention relates to the rotation of a tool in friction stir welding using a non-consumable rotary tool. In order to reduce the material variation of the joint caused by thermal and mechanical asymmetry caused by the forward movement around the joint interface, the backing plate of the joining jig is used to reduce the anisotropy of the joint, which adopts materials with different thermal conductivity. It relates to a friction welding method and a welding device.

최근 들어 지구환경보호와 에너지절감에 대한 요구가 높아짐에 따라 자동차, 항공기, 철도차량, 선박 등 각종 수송기기의 경량화를 위한 기술 개발이 활발히 진행되고 있으며, 이를 위해 Al, Mg 등 경량합금 부재의 적용이 빠른 속도로 확대되고 있다. 이들 외에도 건축, 토목분야에서도 경량합금의 도입이 증가하고 있다. In recent years, as the demand for global environmental protection and energy saving increases, development of technologies for lightening various transportation devices such as automobiles, aircrafts, railway vehicles, ships, etc. has been actively progressed. This is expanding rapidly. In addition, the introduction of lightweight alloys is increasing in the construction and civil engineering fields.

이러한 각종 기기 및 구조물의 조립은 용접 공정에 의해 이루어지는데 경량 합금의 용접은 기술적, 경제적 그리고 환경적 측면에서 개선해야 할 많은 문 제점을 지니고 있다. The assembly of these devices and structures is carried out by a welding process. Welding of light alloys has many problems that need to be improved in technical, economic and environmental aspects.

이러한 경량합금의 용융용접시 문제를 해결할 수 있는 새로운 기술로서 비용융 고상접합공정인 마찰교반용접(Friction Stir Welding, 이하 "FSW" 라고 칭함)기술이 최근 들어 다양한 산업분야에서 광범위하게 적용이 확대되고 있다. As a new technology that can solve the problem of melt welding of light alloys, Friction Stir Welding (hereinafter referred to as "FSW") technology, which is a cost-melting solid-state welding process, has recently been widely applied in various industries. have.

서로 결합할 부재를 마찰의 원리를 이용하여 충분한 양의 열을 발생시켜 부재 접촉면을 기점으로 소성영역(Plasticized zone)을 생성한 후 외력을 가하여 부재를 접합하는 마찰용접은 수십년간 사용되어져 왔는데, 이 경우 마찰열은 2개의 결합될 부품에 의해서 생성된다. Friction welding has been used for several decades to create a plasticized zone based on the contact surface of the member by generating a sufficient amount of heat using the principle of friction, and then join the member by applying an external force. Friction heat is then generated by the two parts to be joined.

이러한 마찰용접은 부재의 용융을 수반하지 않으므로 기존의 용융용접에서 발생하는 용접결함을 방지할 수 있지만, 이러한 마찰 용접의 활용성을 상당히 제한하는 주된 제약은 용접될 부재의 적어도 하나가 축 대칭이어야 한다는 것이다. 따라서 기존의 마찰용접 공정은 예를 들어 판재의 연속용접을 필요로 하는 구조물에는 활용할 수 없었다. Such friction welding does not involve the melting of the member, thereby preventing welding defects occurring in conventional melt welding, but the main constraint that considerably limits the utility of such friction welding is that at least one of the members to be welded must be axially symmetrical. will be. Therefore, the existing friction welding process could not be utilized for structures that require continuous welding of sheet materials, for example.

이러한 마찰용접의 한계를 개선한 것이 앞서 언급한 마찰교반용접(W093/10935호)인데, 접합부재보다 단단한 제3의 툴(tool)이 용접공정에서 사용된다.An improvement of this limitation of friction welding is the aforementioned friction stir welding (W093 / 10935), wherein a third tool that is harder than the joining member is used in the welding process.

이러한 마찰교반용접은 상기 툴과 작업부재 사이에 상대적이고 주기적인 운동을 근간으로 하여, 툴과 작업부재 사이에 생성된 마찰열로 인해 작업부재 내에 소성화된 영역을 생성하도록 한 후, 상대적인 주기운동을 멈추게 하여 소성화된 물질이 경화되게 한다. The friction stir welding is based on the relative and periodic motion between the tool and the work piece, thereby creating a plasticized region in the work piece due to the frictional heat generated between the tool and the work piece. To allow the fired material to cure.

이러한 방법은 상이한 작업부재(플라스틱,금속), 사용처(균열의 보수, 밀봉, 결합) 및 사용된 툴의 형태에 따른 몇몇 실시 예에 의해 기술되어 있다.This method is described by several embodiments depending on the different work piece (plastic, metal), where it is used (repair, sealing, bonding) and the type of tool used.

마찰교반용접 공정은 도 1에 나타나 있으며, 접합할 부재(3)를 고정시킨 후 이음부의 맞대기면 즉, 용접선(4)을 따라 특수 형상을 지니고 접합 부재에 비해 경한 재질을 지닌 비소모식 회전 툴(1)의 일부분이 삽입되어 툴과 접합 부재의 상대적 운동에 의해 마찰열을 발생시켜 모재의 변형저항을 낮추어 연화시키기에 충분한 온도로 인접한 접합부를 가열시킨다. 이로 인해 툴의 삽입된 부분인 핀(2) 주위로 연화된 소성영역이 생기게 된다. The friction stir welding process is shown in FIG. 1, after fixing the member 3 to be joined, a non-consumable rotating tool having a special shape along the butt face of the joint, that is, the weld line 4, and having a harder material than the joining member. A part of 1) is inserted to generate frictional heat by the relative movement of the tool and the joining member to heat the adjacent joint to a temperature sufficient to lower and soften the deformation resistance of the base material. This results in a softened plastic zone around the pin 2, which is an inserted part of the tool.

기계적 힘을 가하여 툴이 용접선(4)을 따라 이동함에 따라, 가열된 부위가 툴의 앞부분에서 뒤쪽으로 압출되게 되고 마찰열과 기계적 가공의 조합에 의해 고상접합부가 만들어진다. 이와 같이 FSW 기술을 적용할 경우 용접부에서는 용융은 일어나지 않으므로 미세한 결정립의 압출조직이 남아 있고 액상에서 고상으로의 변태에 따른 기공, 응고균열, 잔류응력 등과 같은 문제가 해결된다. As the tool moves along the weld line 4 by applying mechanical force, the heated portion is extruded from the front to the back of the tool and a solid-state joint is created by a combination of frictional heat and mechanical processing. As such, when the FSW technology is applied, melting does not occur in the welded part, and thus an extruded structure of fine grains remains and problems such as pores, solidification cracks, and residual stresses due to transformation from a liquid phase to a solid phase are solved.

이외에도 낮은 입열량과 미용융 특성으로 기계적 성질이 개선되고 용접전 처리기준이 덜 엄격하다는 이점이 있는데 비해 기존의 아크용접, 빔용접 등과는 달리 접합부의 비대칭성 문제가 존재하며, 이는 FSW 기술의 대량생산 적용시 품질관리 측면에서 많은 문제를 야기하고 있다. In addition, the low heat input and unmelting characteristics improve mechanical properties and less stringent pretreatment standards. However, unlike conventional arc welding and beam welding, there is a problem of asymmetry of the joint. There are many problems in quality control in production application.

도 2와 도3은 이러한 접합부에서 툴 진행측과 후진측의 생성 및 이로 인해 형성되는 비대칭성을 나타내는 단면조직 모식도를 나타낸다. FSW 접합법은 시편의 진행방향과 툴회전방향이 동일한 AS(Advancing side)와 시편의 진행방향과 툴의 진 행방향이 반대인 RS(Retreating side)로 구분된다). 2 and 3 show a cross-sectional schematic diagram showing the generation and the asymmetry formed by the tool advancing and reversing sides at these joints. FSW joining method is divided into AS (Advancing side) where the test direction and tool rotation direction are the same and RS (Retreating side) where the test direction and the tool direction are opposite).

이 영역의 마찰의 크기는 AS 가 RS 보다 크기 때문에 더 큰 마찰열이 발생하여 두 영역 간에 온도 차이를 보인다. 이와 같은 비대칭성이 발생하는 원인은 근본적으로 툴의 회전운동과 전진이동이 동시에 진행되며 이 운동에 의해 삽입된 핀(2) 주위를 이동하는 연화된 소재의 소성거동이 접합선을 경계로 좌우가 동일하지 않기 때문이다. 이러한 비대칭성의 정도는 접합할 부재(3)의 재질이나 두께에 따라서 그 경향이나 정도에 차이가 있다. Since the AS is larger than the RS, the frictional heat in this area is larger than the RS, resulting in a difference in temperature between the two areas. The cause of such asymmetry is that the rotational movement of the tool and the forward movement are basically performed at the same time, and the plastic behavior of the softened material moving around the inserted pin (2) by this movement is the same on the left and right of the joint line. Because it does not. The degree of such asymmetry varies depending on the material and the thickness of the member 3 to be joined.

본 발명은 이러한 비대칭성과 관련한 기술적 문제를 해결하기 위한 것으로, 용접 작업방향을 기준으로 좌우측 마찰교반에 의한 소성 유동의 차이에 기인한 열적 거동의 차이를 해소하기 위하여 지그의 구성에서 서로 다른 열전도율을 가진 백킹(backing)재를 이용하여 AS 와 RS 에 온도 보정을 시켜 줌으로서 접합선을 중심으로 대칭적인 접합특성을 얻게 되고 이로 인해 접합부 품질을 균일하게 확보하는 데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the technical problem related to this asymmetry, and has a different thermal conductivity in the jig configuration in order to solve the thermal behavior caused by the difference in the plastic flow due to the frictional stirring on the left and right relative to the welding work direction By using the backing material to compensate the temperature of AS and RS, the symmetrical joining characteristics can be obtained around the joining line. Therefore, the purpose is to ensure the joint quality uniformly.

본 발명의 일 실시예에 따른 접합부 이상성 감소를 위한 마찰용접방법은 비소모식 회전 툴의 회전과 전진 이동시 접합계면을 중심으로 발생하는 열적, 기계적 비대칭성으로 인해 야기되는 접합부의 재질 편차를 감소하고 Al과 Mg합금의 마찰교반접합온도에서의 소성유동 현상의 차이를 보상하기 위하여 백킹플레이트를 제 1 및 제2 백킹플레이트로 나눈 후 상기 각각의 백킹플레이트 열전도 특성이 서로 다른 재질이 되도록 선택한다. The friction welding method for reducing the abnormality of the joint according to an embodiment of the present invention reduces the material variation of the joint caused by thermal and mechanical asymmetry generated around the joint interface when the non-consumable rotary tool rotates and moves forward. In order to compensate for the difference in plastic flow phenomenon at the friction stir welding temperature of the Mg alloy and the backing plate, the backing plate is divided into first and second backing plates, and the respective backing plate thermal conductivity properties are selected to be different materials.

이러한 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접방법에서 상기 AS 측 하부에 위치하는 제 1백킹플레이트는 열전도율이 낮은 세라믹재 또는 오스테나이트계 스테인레스강을 사용하는 것이 바람직하다.In the friction welding method for reducing the joint anisotropy, the first backing plate positioned below the AS side is preferably made of a ceramic material having low thermal conductivity or austenitic stainless steel.

또한 이러한 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접방법에서 상기 RS 측 하부에 위치하는 제2백킹플레이트는 열전도율이 높은 동합금 또는 고강도 알루미늄 합 금을 사용하는 것이 바람직하다. In addition, in the friction welding method for reducing the joint anisotropy, the second backing plate positioned below the RS side is preferably made of copper alloy having high thermal conductivity or high strength aluminum alloy.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접장치는 접합할 부재의 접합선을 따라 상기 접합할 부재의 배면에 접촉되어 상기 접합선의 접합할 부재가 하부로 처치는 것을 방지하는 백킹플레이트와, 상기 용접방향을 따라 이동하면서 회전가능하되 단부에 핀을 가지는 툴을 포함하는 마찰용접장치에 있어서, 상기 접합할 부재의 AS 측과 RS 측 배면에 접촉되는 백킹플레이트를 제 1백킹플레이트와 제2백킹플레이트로 나누어 구성하고, 상기 제 1및 제2백킹플레이트의 열전도도를 서로 달리하여 구성되어 있다.The friction welding apparatus for reducing the anisotropy of the joint according to another embodiment of the present invention is a backing contacting the rear surface of the member to be joined along the joint line of the member to be joined to prevent the member to be joined from being joined downward. A friction welding apparatus comprising a plate and a tool rotatable while moving along the welding direction, the tool having a pin at an end thereof, the backing plate being in contact with the AS side and the RS side back surface of the member to be joined with the first backing plate. The second backing plate is divided into two parts, and the thermal conductivity of the first and second backing plates is different from each other.

이러한 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접장치는 상기 AS 측 하부에 위치하는 제 1백킹플레이트는 열전도율이 낮은 세라믹재 또는 오스테나이트계 스테인레스강을 사용하는 것이 바람직하다.In the friction welding apparatus for reducing the joint anisotropy, it is preferable that the first backing plate located below the AS side is made of ceramic material or austenitic stainless steel having low thermal conductivity.

또한 이러한 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접장치는 상기 RS 측 하부에 위치하는 제2백킹플레이트는 열전도율이 높은 동합금 또는 고강도 알루미늄 합금을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, in the friction welding apparatus for reducing the anisotropy of the joint, it is preferable to use a copper alloy or a high strength aluminum alloy having high thermal conductivity as the second backing plate located below the RS side.

본 발명에 의하여 마찰교반 접합을 실시할 경우 접합선을 경계로 툴 이동방향을 따라서 발생하는 접합부의 비대칭성이 완화되고 이로 인해 접합부 품질의 이방성을 줄일 수 있으므로 안정적인 접합부 품질 확보가 가능한 효과가 있다.When the friction stir welding is performed according to the present invention, the asymmetry of the joint generated along the tool movement direction is alleviated by the boundary of the joint line, thereby reducing the anisotropy of the joint quality, thereby ensuring stable joint quality.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Commonly defined terms used are additionally interpreted to have a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed contents, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; These examples are merely to illustrate the invention, but the invention is not limited thereto.

본 발명은 비소모식 회전 툴을 이용한 마찰교반용접방법에 있어서, 상기 툴의 회전과 전진 이동시 접합계면을 중심으로 발생하는 열적, 기계적 비대칭성으로 인해 야기되는 접합부의 재질 편차를 감소하기 위하여 백킹플레이트를 제 1 및 제2 백킹플레이트로 나눈 후 상기 각각의 백킹플레이트 열전도 특성이 서로 다른 재질이 되도록 선택하는 것을 특징으로 하는 이종재료간 소성유동 차이를 보상하기 위한 마찰교반용접방법을 요지로 한다. In the friction stir welding method using a non-consumable rotating tool, the present invention provides a backing plate for reducing material variation caused by thermal and mechanical asymmetry caused by the joint interface during rotation and forward movement of the tool. The friction stir welding method for compensating for the difference in plastic flow between dissimilar materials, characterized in that the respective backing plate thermal conduction characteristics are selected to be different materials after dividing by the first and second backing plates.

또한, 접합할 부재의 접합선을 따라 상기 접합할 부재의 배면에 접촉되어 상기 접합선의 접합할 부재가 하부로 처치는 것을 방지하는 백킹플레이트와, 상기 용접방향을 따라 이동하면서 회전가능하되 단부에 핀을 가지는 툴을 포함하는 마찰용접장치에 있어서, 상기 접합할 부재의 AS 측과 RS 측 배면에 접촉되는 백킹플레이 트를 제 1백킹플레이트와 제2백킹플레이트로 나누어 구성하고, 상기 제 1및 제2백킹플레이트의 열전도도를 서로 달리하여 구성한 것을 특징으로 하는 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접장치를 요지로 한다. Further, a backing plate which is in contact with the rear surface of the member to be joined along the joining line of the member to be joined to prevent the member to be joined from the joining line from being lowered, is rotatable while moving along the welding direction, and the pin is provided at the end. A friction welding apparatus comprising a tool having: a first backing plate and a second backing plate divided into a first backing plate and a second backing plate contacting the back surface of the member to be joined to the AS side and the RS side; Summary of the Invention The present invention provides a friction welding apparatus for reducing joint anisotropy, which is configured by different thermal conductivity of a plate.

바람직하게는, 상기 AS 측 하부에 위치하는 제 1백킹플레이트(도 5의 도면부호 "B")는 세라믹재 또는 오스테나이트계 스테인레스강을 사용할 수 있으며, 상기 RS 측 하부에 위치하는 제2백킹플레이트(도 5의 도면부호 "A")는 열전도율이 높은 동합금 또는 고강도 알루미늄 합금을 사용할 수 있다. Preferably, the first backing plate (B) of FIG. 5 located under the AS side may use ceramic material or austenitic stainless steel, and the second backing plate located under the RS side. 5 may be a copper alloy or a high strength aluminum alloy having high thermal conductivity.

본 발명의 마찰접합방법은, 접합부의 비대칭성을 해결하기 위하여 접합할 부재(3)의 특성에 따라서 접합선을 경계로 서로 다른 열전도 특성을 지니는 백킹(backing)재를 채택하여 열전달 효과를 조절함으로써 "AS" 와 "RS" 의 마찰발열 차이를 보정할 수 있도록 지그장치를 구성한다. In order to solve the asymmetry of the joint, the friction welding method of the present invention adopts a backing material having different heat conduction characteristics at the boundary of the joint line according to the characteristics of the member 3 to be joined to adjust the heat transfer effect. The jig device is configured to compensate the frictional heat difference between AS "and" RS ".

도 4는 일반적인 FSW 실험 방법으로 탄소강(SS400)을 일체형 백킹재로 사용하여 Al 6000계열에 FSW 실험을 한 경우 AS(Advancing side)와 RS(Retreating Side)에 열전대를(K-type) 접합부의 동일위치에 삽입하여 온도측정을 한 결과 약 15~20℃의 온도를 차를 보인다. Figure 4 is a common FSW test method using carbon steel (SS400) as an integral backing material when the FSW experiment in the Al 6000 series of the same thermocouple (K-type) junction of the AS (Advancing side) and RS (Retreating Side) The temperature is measured by inserting it in the position, and the temperature is about 15 ~ 20 ℃.

이러한 접합선을 경계로 형성되는 접합부 품질의 이방성은 이 방법에 의해 제조된 구조부재의 사용성능이나 신뢰성에 악영향을 미치게 된다. The anisotropy of the quality of the joint formed at the boundary of such a joint line adversely affects the performance or reliability of the structural member manufactured by this method.

도 5는 본 발명에 의한 이종 백킹재를 채택한 FSW 접합법의 모식도를 보여준다. FSW 접합법의 특성상 발생하는 AS 와 RS의 마찰발열 차이에 따른 비대칭적인 접합부를 개선하기 위해서 도 5와 같이 서로 다른 열전도율을 가진 백킹플레이트 A(제2백킹플레이트), B(제1백킹플레이트)를 이용하여 AS와 RS에서 온도보정을 시켜줌으로서 접합선을 중심으로 대칭적인 접합특성을 얻을 수 있다. 5 shows a schematic diagram of a FSW bonding method employing a heterogeneous backing material according to the present invention. In order to improve the asymmetrical joint due to the frictional heat difference between AS and RS generated due to the characteristics of FSW bonding method, as shown in FIG. 5, backing plates A (second backing plate) and B (first backing plate) having different thermal conductivity are used. By adjusting the temperature at AS and RS, symmetrical joint characteristics can be obtained around the joint line.

이를 위해서 AS 의 백킹재는 상대적으로 열전도율이 낮은 세라믹재, 오스테나이트계 스테인리스강 등을 배열하고 RS 에는 AS보다 상대적으로 열전도율이 높은 동합금, 고강도 알루미늄합금 등을 사용하여 FSW 접합에 의한 툴과 쇼울더(shoulder)에서 발생하는 마찰열을 AS 와 RS 가 거의 같은 온도 분포를 보이게 온도 보정을 시키는데 목적이 있으며 FSW 접합부의 비대칭 접합부의 단점을 해결할 수 있다. For this purpose, the backing material of AS arranges ceramic materials and austenitic stainless steels with low thermal conductivity, and copper and high-strength aluminum alloys, which have higher thermal conductivity than AS, are used for FSW joining tools and shoulders. The purpose of this is to compensate the frictional heat generated by) so that AS and RS show almost the same temperature distribution and solve the disadvantage of asymmetrical joint of FSW joint.

도 6에서 나타나듯이 본 발명을 이용하여 접합한 경우 접합부 경도분포는 이방성이 없는데 비해 종래의 경우는 접합선을 중심으로 좌우 비대칭성이 확연히 확인된다.As shown in FIG. 6, the joint hardness distribution is not anisotropic when bonded using the present invention, whereas in the conventional case, left and right asymmetry is clearly confirmed around the joint line.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예를 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.While one embodiment of the present invention has been described as described above, various modifications and variations are possible in the technical field to which the present invention pertains without departing from the concept and scope of the claims set out below. Those who do will understand easily.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰교반용접 공정 개념도이다. 1 is a conceptual view of a friction stir welding process according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴의 회전운동과 전진이동에 따른 용접부 형상을 나타내는 도면이다. 2 is a view showing the shape of the welded portion according to the rotational movement and the forward movement of the tool according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 툴회전 및 전진운동에 따른 접합부 비대칭성을 보여주는 단면 모식도이다.Figure 3 is a schematic cross-sectional view showing the joint asymmetry according to the tool rotation and forward movement in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 FSW접합에 의한 AS(Advancing side)와 RS(Retreating side)의 온도 분포를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a temperature distribution of an AS (Advancing side) and a RS (Retreating side) by FSW bonding according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 접합장치에서 서로 다른 열전도 특성을 지닌 백킹플레이트 설치도이다.5 is a backing plate installation diagram having different thermal conductivity characteristics in the bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 FSW 경도분포 비교를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing a comparison of the FSW hardness distribution according to an embodiment of the present invention.

Claims (6)

비소모식 회전 툴을 이용한 마찰교반용방법에 있어서, 상기 툴의 회전과 전진 이동시 접합계면을 중심으로 발생하는 열적, 기계적 비대칭성으로 인해 야기되는 접합부의 재질 편차를 감소하고 Al과 Mg합금의 마찰교반접합온도에서의 소성유동 현상의 차이를 보상하기 위하여 백킹플레이트를 제 1 및 제2 백킹플레이트로 나눈 후 상기 각각의 백킹플레이트 열전도 특성이 서로 다른 재질이 되도록 선택하는 것을 특징으로 하는 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접방법.Friction Stirring Method Using Non-Consumable Rotating Tool: Friction Stirring of Al and Mg Alloys with Reduced Material Deviation of Joints Caused by Thermal and Mechanical Asymmetry Generated Around Joint Interface During Rotation and Forward Movement of the Tool In order to compensate for the difference in plastic flow phenomenon at the junction temperature, the backing plate is divided into first and second backing plates, and the respective backing plate thermal conductivity properties are selected to be different materials. Friction welding method. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 AS 측 하부에 위치하는 제 1백킹플레이트는 열전도율이 낮은 세라믹재 또는 오스테나이트계 스테인레스강을 사용하는 것을 특징으로 하는 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접방법.The first backing plate located below the AS side is a friction welding method for reducing the anisotropy of the joint, characterized in that it uses a low thermal conductivity ceramic material or austenitic stainless steel. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 RS 측 하부에 위치하는 제2백킹플레이트는 열전도율이 높은 동합금 또는 고강도 알루미늄 합금을 사용하는 것을 특징으로 하는 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접방법.The second backing plate located below the RS side is a friction welding method for reducing anisotropy of a joint, characterized in that it uses a high thermal conductivity copper alloy or a high strength aluminum alloy. 마찰용접장치에 있어서, 접합할 부재의 접합선을 따라 상기 접합할 부재의 배면에 접촉되어 상기 접합선의 접합할 부재가 하부로 처치는 것을 방지하는 백킹플레이트와, 상기 용접방향을 따라 이동하면서 회전가능하되 단부에 핀을 가지는 툴을 포함하는 마찰용접장치에 있어서, 상기 접합할 부재의 AS 측과 RS 측 배면에 접촉되는 백킹플레이트를 제 1백킹플레이트와 제2백킹플레이트로 나누어 구성하고, 상기 제 1및 제2백킹플레이트의 열전도도를 서로 달리하여 구성한 것을 특징으로 하는 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접장치.A friction welding apparatus comprising: a backing plate which is in contact with the back surface of the member to be joined along the joining line of the member to be joined and prevents the member to be joined from the joining line from being treated downward, and rotatable while moving along the welding direction; A friction welding apparatus comprising a tool having a pin at an end thereof, comprising: a backing plate contacting the AS side and the RS side back surface of the member to be joined divided into a first backing plate and a second backing plate; Friction welding device for reducing the joint anisotropy, characterized in that the second backing plate is configured by different thermal conductivity. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 AS 측 하부에 위치하는 제 1백킹플레이트는 열전도율이 낮은 세라믹재 또는 오스테나이트계 스테인레스강을 사용하는 것을 특징으로 하는 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접장치.The first backing plate located below the AS side is a friction welding device for reducing the anisotropy of the joint, characterized in that using a low thermal conductivity ceramic material or austenitic stainless steel. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 RS 측 하부에 위치하는 제2백킹플레이트는 열전도율이 높은 동합금 또는 고강도 알루미늄 합금을 사용하는 것을 특징으로 하는 접합부 이방성 감소를 위한 마찰용접장치. The second backing plate located below the RS side is a friction welding device for reducing the anisotropy of the joint, characterized in that using a high thermal conductivity copper alloy or high strength aluminum alloy.
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