어떤 알루미늄 합금이 용접에 가장 적합할까요?

알루미늄은 가벼운 무게와 부식에 대한 내식성이라는 보기 드문 특성과 다용도성이 결합되어 현대의 가장 중요한 엔지니어링 소재 중 하나가 되었습니다. 알루미늄은 항공우주 및 자동차 구조물, 해양 선박, 파이프라인, 소비재 등 무게 대비 강도, 내구성으로 인해 알루미늄이 선택되는 금속인 경우가 많은 응용 분야에 광범위하게 사용됩니다. 알려진 수많은 제작 방법 중 하나는 용접 공정이며, 이는 강하고 오래 지속되는 비용 효율적인 어셈블리를 만드는 데 도움이 됩니다.

하지만 알루미늄은 강철이나 다른 금속에 비해 용접하기가 쉽지 않습니다. 열전도율이 높고 녹는점이 낮으며 단단한 투명층을 가지고 있어 용접하기가 어렵습니다. 또한 알루미늄 합금의 기계적 특성은 매우 다양하며, 용접과 관련하여 합금이 잘 작동하거나 고온 균열, 다공성 또는 약한 HAZ에 매우 취약할 수 있습니다. 따라서 엔지니어와 제작자는 어떤 유형의 알루미늄이 용접에 가장 적합한지 아는 것이 매우 중요합니다.

알루미늄 합금은 1xxx, 3xxx, 5xxx, 6xxx, 7xxx 등 계열로 구분되며 각기 다른 특성을 가지고 있습니다. 5xxx 시리즈와 같은 일부는 용접성과 내식성이 우수한 것으로 잘 알려져 있지만 2xxx 및 7xxx 시리즈와 같은 다른 합금은 문제가 있습니다. 적합한 합금을 선택하면 용접 품질이 향상될 뿐만 아니라 구조적 무결성, 내구성 및 비용 효율적인 최종 제품을 보장할 수 있습니다.

이 백서에서는 용접에 가장 적합한 알루미늄 합금, 합금 제품군, 문제점 및 해결책, 업계에 대한 실현 가능한 권장 사항에 대해 심층적으로 논의합니다.

1. 알루미늄 합금의 분류

순수 알루미늄은 내식성과 연성이 뛰어나지만 까다로운 엔지니어링 목적에 필요한 강도가 부족하기 때문에 구조용으로는 순수한 형태로 거의 사용되지 않습니다. 기계적 및 물리적 특성을 개선하기 위해 알루미늄은 구리, 마그네슘, 실리콘, 망간, 아연과 같은 다른 원소와 결합되어 다양한 알루미늄 합금이 만들어집니다. 이러한 합금은 생산 방법, 강화 메커니즘 및 화학 성분에 따라 분류됩니다.

단조 합금과 주조 합금

알루미늄 합금은 크게 두 가지 범주로 나뉩니다:

  • 단조 합금 - 압연, 단조, 압출 등의 공정을 통해 기계적으로 시트, 판재, 바, 압출 등의 형태로 가공됩니다. 용접 및 구조물 제작에 가장 널리 사용되는 합금입니다.
  • 주조 합금 - 용융 알루미늄을 금형에 부어 생산되는 이 합금은 일반적으로 자동차 및 항공우주 부품의 복잡한 형상에 사용됩니다. 주조 합금은 일반적으로 단조 합금에 비해 용접하기가 더 어렵지만 일부 합금은 특수 공정을 통해 성공적으로 접합할 수 있습니다.

열처리 가능 합금과 비열처리 가능 합금 비교

단조 합금은 강도를 달성하는 방식에 따라 두 가지 그룹으로 더 분류됩니다:

  • 비열처리 합금: 주로 스트레인 경화(가공 경화)를 통해 강화됩니다. 경도와 인장 강도를 높이기 위해 기계적 변형에 의존합니다. 예를 들어 1xxx, 3xxx, 5xxx 시리즈가 있습니다. 이러한 합금은 일반적으로 용접 후에도 그 특성을 유지하므로 용접성이 높습니다.
  • 열처리 가능 합금: 침전 경화(용액 열처리 후 숙성)를 통해 강화. 열처리를 통해 미세한 침전물이 형성되어 강도가 강화됩니다. 예를 들어 2xxx, 6xxx, 7xxx 시리즈가 있습니다. 이러한 합금은 매우 높은 강도에 도달할 수 있지만 용접 시 열 영향을 받는 영역에서 기계적 특성을 잃는 경우가 많습니다.

알루미늄 합금 시리즈(단조 합금)

그리고 알루미늄 협회(AA) 는 4자리 번호 체계를 사용하여 단조 합금을 분류합니다:

  • 1xxx 시리즈(본질적으로 순수 알루미늄)≥99% 알루미늄 함량, 우수한 내식성, 우수한 전기 및 열 전도성, 낮은 강도. 용접성이 매우 뛰어납니다.
  • 2xxx 시리즈(알루미늄-구리 합금): 항공우주 분야에서 사용되는 고강도 소재이지만 열균열과 강도 손실로 인해 용접성이 떨어집니다.
  • 3xxx 시리즈(알루미늄-망간 합금): 내식성 및 용접성이 우수하고 강도가 적당하며 지붕, 사이딩 및 화학 장비에 사용됩니다.
  • 4xxx 시리즈(알루미늄-실리콘 합금): 내마모성, 적당한 용접성, 기본 합금보다는 필러 재료로 자주 사용됩니다.
  • 5xxx 시리즈(알루미늄-마그네슘 합금): 뛰어난 내식성, 뛰어난 용접성, 해양 및 구조물 분야에 널리 사용됩니다.
  • 6xxx 시리즈(알루미늄-마그네슘-실리콘 합금): 중간 강도, 우수한 내식성, 용접 가능하지만 HAZ에서는 강도가 떨어지며 자동차 및 파이프라인에 일반적입니다.
  • 7xxx 시리즈(알루미늄-아연 합금): 매우 높은 강도로 항공우주 분야에서 널리 사용되지만 7005 및 7039와 같은 특정 강종을 제외하고는 용접성이 떨어집니다.
  • 8xxx 시리즈(기타 합금): 알루미늄 호일과 같은 포장재에 자주 사용되며 용접 용도는 제한적입니다.

2. 알루미늄 용접의 일반적인 도전 과제

알루미늄은 구조, 자동차 및 항공우주 분야에서 널리 사용되지만, 알루미늄을 용접할 때는 강철이나 다른 일반적인 엔지니어링 금속에 비해 고유한 어려움이 있습니다. 알루미늄의 물리적, 화학적 특성으로 인해 용접 과정에서 종종 어려움이 발생하며, 이를 제대로 해결하지 못하면 용접 품질, 기계적 강도 및 서비스 성능이 저하될 수 있습니다. 합금, 필러 금속 및 용접 공정을 선택하기 전에 이러한 문제를 이해하는 것이 필수적입니다.

높은 열 전도성

알루미늄은 강철보다 약 4~5배 빠르게 열을 전도합니다. 이 특성으로 인해 용접 열이 주변 모재에 빠르게 발산됩니다. 따라서 용접 작업자는 특히 과열 및 번스루가 발생할 수 있는 얇은 판재에서 용융 용접 풀을 만들고 유지하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 두꺼운 섹션에서는 빠른 열 전달로 인해 더 높은 용접 전류와 정밀한 열 입력 제어가 필요하므로 완전한 침투를 보장하고 콜드 랩이나 융착 부족을 방지해야 합니다.

낮은 용융 온도

순수 알루미늄의 녹는점은 약 660°C(1220°F)로 강철(약 1500°C/2730°F)보다 훨씬 낮습니다. 모재의 용융 온도와 열전도율로 인해 필요한 높은 열 입력 사이의 좁은 마진으로 인해 알루미늄은 용접 중 뒤틀림과 뒤틀림에 특히 민감합니다. 용접기는 접합부가 과열되거나 붕괴되지 않도록 충분한 에너지의 균형을 유지해야 합니다.

산화물 필름 형성

알루미늄은 공기에 노출되면 표면에 얇고 단단한 산화물 층(Al₂O₃)을 자연적으로 형성합니다. 이 산화물은 알루미늄 자체보다 녹는 온도(약 2050°C / 3720°F)가 훨씬 높아 아크가 모재에 침투하는 것을 방해할 수 있습니다. 산화막이 제대로 제거되지 않거나 파괴되면 용착 불량, 내포물 및 약한 접합부를 유발합니다. 따라서 용접 전에 기계적 세척, 화학적 에칭 또는 아크 세척(TIG 용접의 경우 AC 극성)을 통해 산화물을 제거하는 것이 중요합니다.

다공성

다공성은 알루미늄 용접의 일반적인 결함입니다. 용융 알루미늄은 수소에 대한 용해도가 높지만 응고되면 수소 용해도가 급격히 감소합니다. 용융 풀에 갇힌 수소는 용접 금속 내에 가스 포켓(다공성)을 형성합니다. 수소의 공급원에는 수분, 윤활제, 오일, 먼지, 수화된 산화물 등이 있습니다. 다공성은 용접 구조물의 기계적 강도, 피로 저항 및 전반적인 신뢰성을 떨어뜨립니다. 예방 조치로는 철저한 표면 청소, 예열, 건식 차폐 가스 및 필러 와이어 사용 등이 있습니다.

핫 크래킹(고형화 크래킹)

일부 알루미늄 합금, 특히 구리 또는 아연 함량이 높은 합금(예: 2xxx 및 7xxx 계열)은 응고 중에 고온 균열이 발생하기 쉽습니다. 이는 넓은 동결 범위, 합금 원소의 분리, 용접 풀의 잔류 응력으로 인해 발생합니다. 열 균열은 종종 입자 경계를 따라 시작되며 용접에 하중을 가하여 테스트하기 전까지는 감지하기 어렵습니다. 균열 위험을 줄이려면 적절한 용가재 선택, 접합부 설계 및 공정 제어가 필요합니다.

열 영향 구역(HAZ)에서의 기계적 특성 손실

열처리 가능한 알루미늄 합금(예: 6xxx 및 7xxx 시리즈)의 경우, 용접 시 HAZ에서 기계적 특성이 저하될 수 있습니다. 열이 가해지면 강화 침전물이 용해되거나 거칠어져 인장 강도, 항복 강도 및 경도가 감소합니다. 비열처리 합금(예: 5xxx 시리즈)은 용접 후에도 그 특성을 대부분 유지하지만, 열처리 합금은 종종 용접 후 열처리 또는 HAZ 연화를 보완하기 위한 구조의 과다 설계가 필요합니다.

왜곡 및 잔류 스트레스

알루미늄은 열팽창 계수가 높기 때문에 가열 및 냉각 중에 크게 팽창하고 수축합니다. 이로 인해 용접 어셈블리, 특히 벽이 얇은 구조물에서 뒤틀림, 뒤틀림, 잔류 응력이 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 최소화하기 위해서는 고정, 예열, 용접 순서 제어, 저열 투입 기술이 필요한 경우가 많습니다.

3. 알루미늄 합금 시리즈의 용접성

1xxx 시리즈(본질적으로 순수 알루미늄)

  • 예제: 1100, 1350.
  • 특성: 우수한 내식성, 높은 연성, 낮은 강도.
  • 용접성: 우수 - 순수 알루미늄은 균열 문제가 거의 없습니다. TIG 또는 MIG를 사용하여 쉽게 용접할 수 있습니다.
  • 애플리케이션: 화학 장비, 건축 외관, 식품 가공 장비.
  • 단점: 강도가 낮으면 구조물 사용이 제한됩니다.

2xxx 시리즈(알루미늄-구리 합금)

  • 예제: 2024, 2219.
  • 특성: 항공우주 분야에서 널리 사용되는 고강도.
  • 용접성: Poor - 위험 지역에서 고온 균열 및 기계적 특성 손실에 매우 취약합니다. 2219는 어느 정도 용접이 가능하며 항공우주용 탱크에 사용됩니다.
  • 애플리케이션: 항공우주, 방위산업.
  • 평결: 일반적으로 통제된 절차를 사용하는 2219의 특별한 경우를 제외하고 용접에는 권장되지 않습니다.

3xxx 시리즈(알루미늄-망간 합금)

  • 예제: 3003, 3105.
  • 특성: 우수한 내식성, 적당한 강도.
  • 용접성: 우수 - 이러한 합금은 열처리가 불가능하므로 용접 후에도 그 특성을 유지합니다.
  • 애플리케이션: 루핑 시트, 사이딩, 음료수 캔, 화학 장비.

4xxx 시리즈(알루미늄-실리콘 합금)

  • 예제: 4032, 4045.
  • 특성: 내마모성, 높은 실리콘으로 열팽창 계수를 낮춥니다.
  • 용접성: 보통 - 종종 기본 합금보다는 필러 재료(예: 4045)로 사용됩니다. 높은 Si는 연성을 감소시킬 수 있습니다.
  • 애플리케이션: 자동차 엔진 부품, 마모 부품.

5xxx 시리즈(알루미늄-마그네슘 합금)

  • 예제: 5052, 5083, 5754, 5456.
  • 특성: 우수한 내식성, 특히 해양 환경에서 우수한 강도.
  • 용접성: 우수 - 가장 일반적으로 용접되는 알루미늄 합금. 열처리가 불가능하므로 HAZ는 우수한 특성을 유지합니다. 마그네슘 함량이 3%를 초과하는 경우 응력 부식 균열에 주의해야 합니다.
  • 애플리케이션: 조선, 압력 용기, 해양 플랫폼, 극저온 탱크.
  • 평결: 용접에 가장 적합한 알루미늄 합금 중 하나입니다.

6xxx 시리즈(알루미늄-마그네슘-실리콘 합금)

  • 예제: 6061, 6063, 6082.
  • 특성: 중간 강도, 우수한 내식성, 매우 일반적인 구조용 합금.
  • 용접성: Good - 열처리가 가능하므로 용접하면 HAZ의 강도가 감소합니다. 그러나 용접 후 열처리 또는 오버설계를 통해 보완할 수 있습니다. 4045 또는 5356 필러를 사용하여 용접하는 경우가 많습니다.
  • 애플리케이션: 파이프라인, 압력 용기, 자동차 프레임, 항공우주, 건설.
  • 평결: 용접성 매우 우수 하지만 HAZ 연화에 대한 설계 고려가 필요합니다.

7xxx 시리즈(알루미늄-아연 합금)

  • 예제: 7075, 7475.
  • 특성: 항공우주 분야에서 널리 사용되는 매우 높은 강도.
  • 용접성: Poor - 고온 균열, 다공성 및 심각한 강도 손실에 취약합니다. 일반적으로 용접 구조물에서는 사용하지 않는 것이 좋습니다. 예외적으로 적당한 용접이 가능한 7005 및 7039는 예외입니다.
  • 애플리케이션: 항공우주, 방위, 스포츠 장비.
  • 평결: 권장하지 않음 특별한 경우를 제외하고 용접에 사용합니다.

4. 용접에 가장 적합한 알루미늄 합금

위의 분석에 따르면 용접에 가장 적합한 알루미늄 합금은 다음과 같습니다:

  1. 1xxx 시리즈(예: 1100) - 용접은 쉽지만 강도는 낮습니다.
  2. 3xxx 시리즈(예: 3003, 3105) - 뛰어난 내식성, 우수한 용접성.
  3. 5xxx 시리즈(예: 5052, 5083, 5754, 5456) - 특히 해양 서비스에서 뛰어난 강도와 내식성을 자랑합니다.
  4. 6xxx 시리즈(예: 6061, 6063, 6082) - 널리 사용되는 구조용 합금, 필러 금속과의 용접성이 우수합니다.

이 중 5xxx 합금은 특히 해양 및 해양 응용 분야와 같은 까다로운 환경에서 용접에 가장 신뢰할 수 있는 합금으로 간주되는 경우가 많습니다.

5. 알루미늄 용접 공정

알루미늄 용접은 재료와 관련된 고유한 문제로 인해 전문적인 기술과 공정 제어가 필요합니다. 강철과 달리 알루미늄은 녹는점이 낮고 열전도율이 높으며 내화성 산화막이 있고 다공성 및 균열에 취약합니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 알루미늄 용접 공정은 정밀한 열 입력, 효과적인 차폐 및 산화물 제거 기능을 제공해야 합니다. 공정 선택은 합금 유형, 두께, 접합부 설계, 생산량 및 필요한 용접 품질과 같은 요인에 따라 달라집니다.

알루미늄에 가장 일반적으로 사용되는 용접 공정은 아래에 설명되어 있습니다.

가스 텅스텐 아크 용접(GTAW/TIG)

TIG 용접이라고도 하는 가스 텅스텐 아크 용접은 고품질의 정밀하고 깨끗한 용접을 생성할 수 있기 때문에 알루미늄에 널리 사용됩니다.

  • 원칙: 비소모성 텅스텐 전극과 피스 사이에 아크가 형성됩니다. 필요한 경우 필러 금속을 별도로 추가할 수 있습니다. 사용되는 불활성 차폐 가스는 용융 용접 풀의 대기 산화를 방지하는 아르곤 또는 헬륨입니다.
  • 알루미늄의 주요 기능:
    • 음극 세척을 통해 주기적으로 산화막을 제거하려면 교류(AC)가 필요합니다.
    • 열 유입을 탁월하게 제어할 수 있어 얇은 알루미늄 시트에 적합합니다.
    • 최소한의 다공성과 스패터로 용접을 생성합니다.
  • 장점: 고품질 용접, 정밀한 제어, 중요한 애플리케이션에 탁월합니다.
  • 제한 사항: 다른 공정보다 느리고, 숙련된 작업자가 필요하며, 두꺼운 섹션에서는 경제성이 떨어집니다.
  • 제품 애플리케이션 세분화: 항공우주 부품, 플레이어, 압력 용기, 자동차 바디 어시스턴트.

가스 금속 아크 용접(GMAW/MIG)

산업에서 알루미늄 용접에 가장 일반적으로 사용되는 방법은 가스 금속 아크 용접 또는 일반적으로 MIG 용접으로 불리는데, 이는 속도, 유연성 및 생산성이 매우 높습니다.

  • 원칙: 소모성 와이어 전극이 용접 풀에 지속적으로 공급되며, 불활성 가스(아르곤 또는 아르곤-헬륨 혼합)가 용접을 차폐합니다.
  • 알루미늄의 주요 기능:
    • 안정적인 아크와 우수한 침투력을 위해 직류 전극 양극(DCEP)과 함께 사용하는 경우가 많습니다.
    • 알루미늄의 부드러움으로 인한 와이어 공급 문제를 방지하기 위해 스풀 건 또는 푸시풀 피더가 필요합니다.
    • 중간에서 두꺼운 섹션에 효과적입니다.
  • 장점: 높은 증착률, TIG보다 빠르며 생산 용접에 적합합니다.
  • 제한 사항: TIG보다 정밀도가 떨어지고 청결도와 가스 차폐가 제어되지 않으면 다공성이 발생하기 쉽습니다.
  • 애플리케이션: 조선, 자동차 프레임, 철도 차량, 파이프라인, 구조물 제작.

저항 용접(스폿 용접 및 심 용접)

저항 용접, 특히 스폿 용접알루미늄 시트 접합에 가끔 사용됩니다.

  • 원칙: 압력을 가하면서 전극에 전류를 통과시켜 페이징 표면에서 열을 발생시킵니다.
  • 알루미늄의 도전 과제:
    • 알루미늄의 높은 전도성은 매우 높은 전류를 필요로 합니다.
    • 알루미늄이 달라붙어 전극이 빠르게 마모됩니다.
  • 애플리케이션: 얇은 알루미늄 시트가 사용되는 자동차 차체 패널 및 전기 연결부에 제한적으로 사용됩니다.

마찰 교반 용접(FSW)

마찰 교반 용접은 특히 항공우주, 자동차 및 조선 산업에서 알루미늄 접합 기술을 혁신한 고체 용접 공정입니다.

  • 원칙: 핀과 숄더가 있는 회전하는 비소모성 공구가 접합부에 들어가 마찰열을 발생시켜 금속을 가소화(녹이지는 않음)합니다. 그런 다음 도구가 재료를 저어 단조하여 고상 용접을 형성합니다.
  • 알루미늄의 주요 기능:
    • 녹지 않기 때문에 다공성 및 고온 균열 문제를 제거합니다.
    • 융합 용접보다 열 영향 영역에서 기계적 특성을 더 잘 유지합니다.
    • 피로 강도가 우수하고 뒤틀림이 최소화된 용접을 생성합니다.
  • 장점: 고품질 용접, 낮은 왜곡, 필러 금속이 필요하지 않습니다.
  • 제한 사항: 특수 장비가 필요하고, 이동 속도가 느리며, 직선 또는 단순 조인트로 제한됩니다.
  • 애플리케이션: 항공기 동체 패널, 자동차 섀시, 철도 객차, 선박 선체.

레이저 빔 용접(LBW)

레이저 빔 용접은 얇은 알루미늄 부품에 정밀한 고속 용접을 제공합니다.

  • 원칙: 집중된 레이저 빔이 관절을 녹이고 융합하며 보호 가스 보호 기능을 제공합니다.
  • 알루미늄의 주요 기능:
    • 에너지 밀도가 높아 좁은 용접으로 깊은 침투가 가능합니다.
    • 작은 빔 크기로 인해 조인트 핏업에 민감합니다.
    • 다공성을 피하기 위해 정밀한 제어가 필요합니다.
  • 애플리케이션: 전자, 항공우주 부품, 자동차 배터리 인클로저.

전자빔 용접(EBW)

전자 빔 용접은 중요한 알루미늄 부품에 사용되는 고정밀 진공 기반 공정입니다.

  • 원칙: 고속 전자의 집중된 빔이 공작물을 타격하여 조인트를 융합하는 강렬한 국소 열을 발생시킵니다.
  • 장점: 매우 깊은 침투력, 최소한의 왜곡, 우수한 품질.
  • 제한 사항: 높은 비용, 진공 챔버 필요, 제한된 부품 크기.
  • 애플리케이션: 항공우주 및 방위, 극저온 탱크, 핵 부품.

산소 연료 및 차폐 금속 아크 용접(SMAW)

산소 연료 가스 용접 및 SMAW(스틱 용접)와 같은 전통적인 공정은 열 입력 제어의 어려움, 산화물 오염 및 용접 품질 저하로 인해 알루미늄에 거의 사용되지 않습니다. 이러한 공정은 일반적으로 최신 공정을 사용할 수 없는 수리 작업으로 제한됩니다.

표 1 프로세스 요약

프로세스품질속도최상의 대상제한 사항
TIG(GTAW)우수느린얇은 시트, 고품질 용접기술 필요, 낮은 생산성
MIG(GMAW)Good빠른중간에서 두꺼운 섹션, 생산다공성 위험, 정확도 저하
저항보통매우 빠름얇은 시트, 자동차고전류 필요, 전극 마모
FSW우수보통항공우주, 자동차, 조선전문 장비
레이저우수매우 빠름얇고 정밀한 부품비싸고 민감한 핏업
EBW탁월한보통항공우주, 원자력높은 비용, 진공 필요
SMAW/산소 연료Poor느린수리 전용구조적으로 사용하기에는 오래되었습니다.

알루미늄 용접 공정의 선택은 적용 요건에 따라 달라집니다. 중요하고 얇은 고품질 용접의 경우 TIG가 선호됩니다. 생산 및 두꺼운 섹션의 경우 MIG가 지배적입니다. 우수한 강도와 결함 없는 접합부를 요구하는 차세대 애플리케이션의 경우 마찰 교반 용접과 같은 고체 공정이 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 레이저 및 전자빔 용접과 같은 고급 방법은 전문화된 고정밀 산업에 사용됩니다.

6. 산업 응용 및 사례 연구

  • 조선: 5083 및 5456은 내해수성 및 용접성 때문에 선체 및 갑판용으로 선택되는 합금입니다.
  • 항공우주2219는 용접 연료 탱크에 사용되지만, 대부분의 구조물에서는 2xxx 및 7xxx 합금의 용접성이 좋지 않아 리벳팅을 선호하여 용접을 피합니다.
  • 자동차6061과 6082는 프레임과 충돌 구조에 사용되며, FSW는 점점 더 많이 적용되고 있습니다.
  • 건설: 3003 및 6063은 지붕, 사이딩, 파이프 라인 및 교량에 사용됩니다.

7. 실용적인 권장 사항

  • 일반 제작용: 5xxx 시리즈 사용(강도, 내식성, 용접성의 최상의 조합).
  • 얇은 시트 및 장식 패널용: 1xxx 또는 3xxx 시리즈를 사용합니다.
  • 더 높은 강도가 필요한 구조용: 6xxx 시리즈를 사용하되 HAZ 연화를 고려하세요.
  • 특수한 조건(FSW 또는 특수 항공우주 용접)이 아닌 한 2xxx 및 7xxx 시리즈는 피하세요.
  • 균열 위험을 줄이려면 항상 적절한 필러 합금(일반적으로 4045, 5356 또는 5556)을 선택해야 합니다.

결론

알루미늄 은 다양한 분야에서 사용되는 중요한 엔지니어링 소재이지만, 열을 전도하는 경향이 높아 낮은 융점, 산화막, 다공성 및 고온 균열이 발생하는 경향이 있기 때문에 알루미늄 용접에는 고유한 문제점이 있습니다. 합금의 선택은 용접성, 기계적 특성 및 용접 구조물의 장기적인 고장을 결정하는 핵심 파라미터입니다.

합금 계열 중 가장 좋은 것은 1xxx, 3xxx, 5xxx 및 6xxx입니다. 이 중 가장 신뢰도가 높은 5xxx 계열(알루미늄-마그네슘 합금)은 특히 해상 및 해양에서 부식에 대한 내식성, 강도 및 용접 용이성의 조합을 최적화한 제품입니다. 6xxx 시리즈는 열 영향 영역 연화에 취약하지만 구조적 강도/적응성 때문에 지속적으로 활용되고 있습니다. 1xxx 및 3xxx 시리즈는 용접이 용이하지만 강도가 다소 낮아 비구조용/장식용에 주로 사용되었습니다.

이에 비해 2xxx(알루미늄-구리) 및 7xxx(알루미늄-아연) 합금은 용접이 전혀 불가능하며 특히 고온 균열 및 기계적 특성 손실이 발생하기 쉬워 용접 구조물에서의 사용이 항공우주 분야와 같은 일부 틈새 시장으로 제한됩니다.

마지막으로 알루미늄 용접은 합금의 선택과 더불어 사용할 필러 금속과 표면 준비와 함께 용접 공정을 통해 실현됩니다. 올바른 결정과 방법을 결합하면 가볍고 내구성이 뛰어나며 유연한 소재로서 알루미늄의 잠재력을 완전히 실현할 수 있습니다.

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