Abstract
In this study, we report characteristics of friction stir welding (FSW) technique applied to Al-6005-T6 extruded sheets, which is a common material for railway car bodies. With the welding speed fixed at 300 mm/min, the revolution per minute (RPM) of the rotating tool was varied from 600 to 1800 RPM, with the aim at evaluating the resultant microstructure and mechanical behaviors. Comparison is also made with the conventional Metal Inert Gas (MIG) welding technique. Unlike MIG, no micro-voids were observed for FSW specimens. Hardness measurement revealed that the increased heat input by increasing RPM results in widened heat affected zone (HAZ) and decreased hardness for HAZ due to grain coarsening. Hardness results for the nugget do no show difference. During tensile tests, specimens fractured at HAZ, and increasing rpm led to decrease of the yield stress and tensile stress for the selected RPM range, which is considered to be due to the grain coarsening for HAZ.
본 연구에서는 철도차량의 경량 차체 소재로 주로 사용되는 알루미늄 합금 (Al-6005-T6) 압출재에 대한 마찰교반접합 적용 연구를 수행하였다. 용접속도를 300 mm/min으로 고정시킨 채 회전 공구의 회전속도를 600, 900, 1200, 1600 rpm으로 변화시킬 때 미세구조 및 기계적 특성의 변화에 대해 평가하였다. 특히, 동일 소재에 대해 전통적인 용접방법인 MIG 용접된 시편과의 비교를 통해 마찰교반접합법의 철도차량 적용성에 대해 논하였다. MIG 용접방법과는 달리, 마찰교반접합부에는 미세기공이 발견되지 않았으며, 경도 측정 결과 공구의 회전속도가 빨라질수록 높아진 입열량에 따라 heat affected zone (HAZ)의 범위가 넓어지고 결정립 조대화에 따라 HAZ의 경도 또한 낮아지는 것을 확인하였다. 인장시험 결과 HAZ지역에서 파단이 발생하였으며, 본 연구에서 설정한 공구의 회전속도 범위에서는 nugget 부의 경도 변화는 발견되지 않았으나 rpm이 올라갈수록 인장강도와 항복강도가 떨어지는 경향을 보였으며 이는 경도 시험에서와 같이 HAZ지역의 결정립 크기의 증가로 인한 현상으로 판단된다.