일반기술

벌크 비정질 금속재의 마찰 용접 방법 및 장치

본 기술은 벌크 비정질 금속을 접합하는 마찰 용접기에 관한 것으로, 가압측 척(chuck)을 공압 그리퍼(gripper)로 대체하고, 마찰 용접 완료 시점에 공압 그리퍼를 해제함으로써 마찰 용접물의 비틀림 손상을 최소화하는 것이 핵심이다. 벌크 비정질 금속은 용융된 금속을 빠른 속도로 냉각시킴으로써 과냉각 상태에서 결정화되지 못한 채 그대로 응고하도록 만든 소재로 기계적, 화학적, 전자기적 특성이 우수하기 때문에 기계류 구조 소재, 자성 재료, 음향 재료, 생체 재료, 광학용 재료, 스포츠 용품 소재, 전극 재료로서 과거에 많은 관심을 끌었으나 큰 치수로 제조하는 것이 어려워 실제 활용은 미흡한 실정이다. 마찰 용접은 두 개의 금속재를 서로 가압 회전시킬 때 발생하는 마찰열로 두 금속을 용융 접합시키는 기술로 이종(異種)재료 간 접합이 가능하고, 접합 강도가 우수하며, 경제성이 높아 각종 기계 부품의 제작에 널리 이용되고 있다.벌크 비정질 금속의 경우, 재질적 특성으로 인해 기존의 마찰 용접기를 사용하면 마찰열이 과다하게 발생하여 마찰 접촉부에 결정화가 진행되어 버리므로 비정질 소재로서의 특성이 열화 된다. 본 기술은 벌크 비정질 금속 전용의 마찰 용접기를 제작하는 방안에 관한 것이다. 기존 마찰 용접기는 회전측이나 가압측 척 모두 접합할 금속을 회전이 완료될 때까지 꽉 잡고 있기 때문에 마찰열 소요량이 작은 벌크 비정질 금속의 경우 과다한 마찰열로 인해 불량이 나기 쉽다. 이를 해결하는 방안으로 가압측 척을 공압식 그리퍼로 교체해 비정질 금속을 물리고, 접촉 회전 시 용접에 충분한 마찰열이 발생하면 공압을 해제해 그리퍼의 물림을 풀면 마찰이 더 이상 진행되지 않아 우수한 용접 품질을 확보할 수 있게 된다.