금속 샌드위치 판재 대면적 롤 프로젝션 용접의 공정 모니터링 및 수치 해석에 관한 연구

Abstract

금속 샌드위치 판재는 비강성, 비강도, 충격 흡수성, 단열, 방음 등의 성능이 뛰어나 자동차, 조선, 건축, 항공 등 다양한 산업에서 주목하고 있는 소재이다. 금속 샌드위치 판재의 제작에는 일반적으로 접착제를 사용하는 방식이 사용되고 있으나, 본 연구에서는 저항 용접에 의해 금속 샌드위치 판재를 제작하기 위하여 광폭의 롤러형 전극을 가지는 연속 저항 용접장치를 제작하였다. 제작된 연속 저항 용접장치를 이용하여, 프레스 성형되어 수많은 지점에서 돌기 형상을 갖는 내부 구조재를 2장의 금속 외판재 사이에 삽입한 후 프로젝션 용접과 유사한 방식으로 접합을 수행하였다. 균일하면서 양호한 용접 품질을 갖는 판재를 생산하기 위하여 동저항 측정 및 외판 온도 측정을 통하여 접합공정을 모니터링 하였다. 동저항 측정법은 저항용접에서 널리 이용되는 모니터링 기법으로 실시간 측정이 가능하나 판재의 폭방향 전체의 평균값만을 나타낸다는 단점이 있다. 이에 새로이 온도 측정법을 도입하였고 국부적인 용접 양상을 예측하는데 적합한 특성을 나타냄을 확인하였다. 한편, 용접점이 내부 계면에 존재하여 직접적인 관측이나 실측이 어려운 구조적 특성상, 실제 용접점에서의 발열량을 예측하기 위하여 ABAQUS를 이용한 수치해석을 수행하였다.