일본산업뉴스요약

탄소량 많은 철강재료 손쉽게 접합
오사카대학, 단시간에 저비용으로

오사카대학 접합과학연구소의 후지이(藤井) 교수는 재료에 압력을 가하면서 전기를 흘려보내 다양한 철강재료를 접합 가능한 ‘줄 열 대하중 접합법’을 새롭게 개발했다. 기존에 용접이 곤란했던 탄소량이 많은 철강재료라도 1~2초로 단시간에 접합이 가능하다. 재료를 녹이지 않고 접합 가능한 마찰 교반 접합과 비교해도 전용 공구가 필요 없기 때문에 비용이 낮아진다. 새로운 접합 기술은 자동차 및 전철, 조선, 원자력, 사회 기반 분야의 구조물 등에 용도 확대가 전망된다.

이 기술은 높은 압력을 가한 상태로 전기를 흘려보냄으로써 용접과 비교해 저온으로 접합하는 계면이 녹아 변형되어 접합을 끝낸다. 금속 조직이 변화하지 않는 700℃ 이하에서 접합할 수 있어 깨짐 등 불량을 예방한다. 접합에 필요한 온도는 압력에 따라 결정할 수 있어 고온과 동반하는 조직의 변형이 일어나지 않는 상태를 선택해 접합할 수 있다.

녹아서 성질이 변화한 재료는 압력으로 외부로 밀어내어 재료 전체는 열과 압력으로 인한 성질 변화가 없다. 접합부를 포함해 재료 본래의 높은 강도를 유지하기 때문에 철도 레일의 접합 등 부하가 가해지는 용도부터 수요를 예상한다.

탄소의 함유량이 많은 철강재료는 가격이 저렴하고 강도가 높지만 용접이 어려워 기존에는 철강재료 제조 시에 탄소 함유 비율을 0.15%까지 억제할 필요가 있었다. 이 기술을 사용하면 탄소의 제거량이 적어도 되기 때문에 결과적으로 이산화탄소 배출 억제로도 연결된다.

한편 마찰 교반 접합도 탄소량이 많아도 대응할 수 있지만 단단한 재료보다 소모품이 되는 회전 공구의 수명이 짧아져 비용이 비싸지는 과제가 있었다.

이 기술은 압력과 온도를 계산하면 일반적인 철강재료 및 알루미늄 등 다양한 금속에도 적용할 수 있다.

이번 연구 성과는 17~19일 도호쿠대학에서 개최되는 용접 학회 가을 전국대회에서 발표된다.

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