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자기 펄스 용접 살펴보기: 장점, 응용 분야 및 기술

12월 15, 2024

서로 다른 재료를 접합하는 최첨단 방법인 자기 펄스 용접(MPW)의 원리와 이점에 대해 알아보세요. 장비, 공정 매개변수, 자동차, 전자 제품 등의 응용 분야에 대해 알아보세요.

자기 펄스 용접 살펴보기: 서로 다른 재료를 고속으로 접합하기

이 글은 이종 재료 접합에 있어 자기 펄스 용접(MPW)의 중요성을 개괄적으로 설명하는 서론으로 시작됩니다. 이어서 자기 펄스 용접 프로세스 섹션에서는 MPW의 원리, 사용되는 장비, 영향을 미치는 주요 프로세스 매개변수에 대해 자세히 설명합니다. 마찰 교반 용접와 기존 방식에 비해 어떤 이점을 제공하는지 설명합니다. 다음 섹션인 'MPW로 이종 재료 접합하기'에서는 유사 용접과 이종 용접의 차이점을 논의하고 다양한 재료 조합에 대한 연구를 제시하며 결과물인 인터페이스의 구조와 특성을 살펴봅니다.

MPW의 특성화 및 모델링 섹션에서는 미세 구조 특성화 기법, 전기 및 기계적 테스트 방법, 수치 모델링 접근법을 통해 MPW 공정을 더 잘 이해할 수 있도록 초점을 맞춥니다. MPW의 응용 섹션에서는 다음과 같은 분야에서 MPW의 활용을 강조합니다. 자동차 구성 요소, 관형 구조물 결합 및 기타 최신 애플리케이션.

자기 펄스 용접(MPW)은 이종 재료를 접합하는 데 탁월한 성능을 발휘하는 강력한 상태 용접 공정입니다. MPW는 고속 전자기력을 활용하여 계면에서의 극심한 소성 변형을 통해 접합 부재 간의 금속학적 결합을 달성합니다. 이 과정에서 입력되는 강도는 중요하지 않으므로 일반적으로 금속 간 형성과 같은 열로 인한 결함이 발생하지 않습니다.

그럼에도 불구하고 1960년대부터 알려졌음에도 불구하고 MPW의 현대적 채택률은 다소 낮은 편입니다. 이는 공정 파라미터와 용접 형성 사이의 관계에 대한 이해가 부족하기 때문입니다. 현미경, 기계적 테스트 및 시뮬레이션을 포함한 특성화 기술은 중요한 지식을 제공했습니다. 그러나 전자기, 열역학 및 재료 특성 간의 복잡한 상호 작용으로 인해 MPW 테스트를 간소화해야 합니다.

이 글은 광범위한 글쓰기 감사를 통해 MPW의 적용을 추가하는 것을 의미합니다. 먼저 MPW 원칙과 장비에 대한 개요가 제공됩니다. 그런 다음 프로세스 매개변수의 영향과 결과 인터페이스의 특성화에 대한 주요 발견에 대해 설명합니다. 마지막으로 열린 문과 남아 있는 난제를 중심으로 MPW 애플리케이션에 대한 검토로 글을 마무리합니다. 이종 재료의 고속 접합에서 MPW의 가능성을 높이려면 MPW에 대한 논리적 이해를 증진하는 것이 중요합니다.

자기 펄스 용접 공정

이 섹션에서는 자기 펄스 용접 공정의 원리, 장비, 공정 매개 변수 및 다른 공정과 비교되는 장점을 포함하여 자기 펄스 용접 공정의 개요를 설명합니다. 전자빔 용접 프로세스.

자기 펄스 용접의 원리

자기 펄스 용접은 전자기력을 활용하여 빠른 충돌을 통해 재료를 접합합니다. 루프는 커패시터 뱅크에 의해 충전되어 자기장을 생성합니다. 이렇게 하면 근처에 있는 전도성 공작물에 소용돌이 흐름이 발생하여 2차 자기장이 만들어집니다. 연결 자기장은 공작물에 로렌츠 파워를 가하여 루프에서 멀어지는 속도를 높입니다. 다른 공작물과 충돌하면 심각한 소성 변형과 기계적 연동으로 인해 마이크로초 이내에 금속 결합이 이루어질 수 있습니다.

자기 펄스 용접 장비

일반적인 MPW 장비에는 전원, 높은 전기 에너지를 저장하는 커패시터 뱅크, 작동 컬, 전자기 펄스 발생기가 통합되어 있습니다. 커패시터 뱅크는 컬을 통해 충전된 후 방출되어 펄스 전류를 생성합니다. 이렇게 하면 전단지 공작물과 같은 인접한 전도성 재료에 와류가 흐르게 됩니다. 컬은 다양한 애플리케이션에 적합한 솔레노이드, 플레이트 또는 멀티 턴 플랜과 같은 다양한 모양을 가질 수 있습니다. 자기 운동을 조정하기 위해 추가적인 필드 셰이퍼가 사용되기도 합니다.

프로세스 매개변수에 영향을 미치는 요소

MPW에 영향을 미치는 주요 유연한 파라미터에는 커패시터 충전 전압 및 에너지, 컬 계산, 릴리스 전류 반복, 공작물 사이의 구멍, 플라이어 공작물 치수 및 전도도가 포함됩니다. 충전 전압과 에너지가 높을수록 더 주목할 만한 활성 에너지가 부여되고, 낮은 재발은 소용돌이 전류 형성을 더욱 발전시킵니다. 홀이 작을수록 영향 속도가 증가합니다.

자기 펄스 용접의 장점

상온에서 진행되는 강력한 상태 공정인 MPW는 강도 영향 영역과 같은 문제를 피하고 융합으로 용접하기 어려운 이종 재료의 접합을 강화합니다. 필러 금속이나 방어 공기가 필요하지 않으므로 자산 효율성을 더욱 높이고 배기가스 배출량을 줄일 수 있습니다. MPW는 기계화되고 신속한 생산에도 적합합니다.

MPW로 서로 다른 재료 결합하기

MPW를 사용한 유사 용접 및 이종 용접

MPW는 강한 상태에서 작업하기 때문에 이종 재료를 접합하는 데 적합합니다. 융착 용접은 다양한 연화점을 가진 재료를 접합할 때 강도를 입력하면 액화점이 낮은 재료가 먼저 용해되기 때문에 문제가 발생합니다. 이로 인해 접합부에서 응고 파단 및 취약한 금속 간 형성과 같은 문제가 발생합니다. 반면, MPW의 비물질 강도 입력은 이러한 문제를 피할 수 있습니다.

이종 재료 조합에 대한 연구

연구자들은 MPW를 이용한 다양한 이종 조합을 탐구해 왔습니다. 은은 구리에, 알루미늄은 강철, 마그네슘, 니켈에 용접되었습니다. 이종 구리-강 조인트도 마찬가지로 제공되었습니다. MPW는 빠른 충돌 시 계면에서 심각한 소성 변형을 일으켜 이종 금속 프레임워크 간의 금속학적 결합을 달성합니다.

인터페이스 구조 및 속성

일반적으로 MPW 인터페이스는 켈빈-헬름홀츠 파동과 같은 계면 불안정성 영향으로 인해 물결 모양을 띠게 됩니다. 근본적으로 독특한 액화 초점을 가진 재료를 결합하는 동안 충돌하는 동안 계면에서 제한된 용해가 금속 간 형성을 유도할 수 있습니다. Cu-Al 및 Al-Mg 간 금속과 같은 단계가 계면에서 관찰되었습니다. 접합부를 강화하는 동안 과도하게 깨지기 쉬운 금속 간 금속은 특성을 손상시킵니다.

MPW의 특성화 및 모델링

이 섹션에서는 MPW 접합부를 미세 구조적으로 설명하고 기계적-전기적 특성을 평가하기 위한 주요 절차에 대해 설명했습니다. 용접 중 전자기 기반 결합과 인터페이스 진화를 모방하기 위해 다양한 기법을 적용한 과거의 모델링 작업도 마찬가지로 요약했습니다. 다음 섹션에서는 MPW로 강화된 최신 애플리케이션을 살펴보겠습니다.

미세 구조 특성 분석

미세 구조 조사는 MPW 조인트의 인터페이스를 이해하는 데 필수적입니다. 방법에는 광학 현미경, SEM, TEM 및 3D X-빔 현미경이 포함됩니다. EDS/EPMA와 결합된 SEM/TEM은 계면 구성을 정확히 분석하고 다음을 식별합니다. 금속 간 단계. 인터페이스 전반에 걸친 미니어처 경도 테스트는 강도 변화를 평가합니다.

전기 및 기계 테스트

관절의 전기 저항은 관절 품질을 평가하기 위해 4가지 테스트 또는 켈빈 전략을 사용하여 추정합니다. 랩 전단 또는 맞대기 예의 강성은 기계적으로 평가됩니다. 용접부 전체의 경도 프로파일을 통해 변형률 변화를 추정합니다. 방사선 촬영과 같은 비재난적 방법은 조인트 계산 및 부적절성을 살펴봅니다.

MPW 프로세스의 수치 모델링

공정 모델을 만들면 이해에 도움이 됩니다. 맥스웰 방정식을 활용한 전자기 조사와 재료 구성 모델을 활용한 강역학 조사가 결합되어 있습니다. 라그랑지안, 라거, SPH 및 오일러 전략은 계면 진화를 모방합니다. 따뜻한 기본 결합 모델은 온도 필드를 예측합니다. 프로세스 경계 인식이 평가됩니다. 소성 변형, 스트리밍, 보이드 형성과 같은 인터페이스 특성이 모방됩니다.

MPW의 애플리케이션

자동 애플리케이션

가벼운 가입을 지원하는 MPW 알루미늄/마그네슘 부품을 차량의 강철에 적용합니다. 조인트는 드라이브 샤프트, 제어 너클, 섹션 및 숙박부를 통합합니다. 차체 부품은 경량화를 위해 용접됩니다. MPW는 강철/알루미늄/마그네슘이 포함된 맞춤형 공간도 접합합니다.

관형 구조 결합

MPW는 배기 프레임워크, 냉각 및 열교환기에서 근본적으로 기본적인 튜브형 모임을 생성합니다. 에너지 유닛에 대한 복잡한 구부러지고 예측할 수 없는 실린더 계산을 이해합니다. 슬림한 벽으로 둘러싸인 임상 및 운동 장비는 MPW에 의존합니다.

기타 애플리케이션

MPW를 사용하는 다른 최신 영역에는 방열판이 포함됩니다. 전자 제품, 배터리 연결, 광전지, 마이크로 일렉트로닉스, 센서 및 MEMS. 특정 응용 분야에는 금속 격자 복합재와 검토된 초합금의 접합이 포함됩니다. MPW는 전자기 컬뿐만 아니라 원자 및 항공 부품도 제작합니다.

결론

자기 펄스 용접은 기존의 융착 용접 공정에 비해 많은 장점을 제공하는 유망한 강 상태 용접 전략입니다. MPW는 빠른 전자기력을 활용하여 열을 가하지 않고도 계면에서 극심한 소성 변형을 통해 이종 재료를 접합할 수 있습니다. 따라서 MPW는 이종 금속의 용융 용접에서 종종 문제가 되는 강도 영향 영역 및 취약한 금속 간 형성과 같은 문제에서 벗어날 수 있습니다.

어쨌든 MPW는 1960년대부터 존재해 왔지만, 공정의 복잡성으로 인해 현대적 도입이 제한되어 있습니다. 현미경, 테스트 및 시뮬레이션을 통해 매개변수 간의 관계와 용접 형성에 대한 이해의 폭을 넓히기 위한 비판적 검토 노력으로 MPW의 도입이 가까워졌습니다. 그런데 전자기-열기계 커플링을 통해 MPW는 테스트를 완전히 간소화할 수 있게 되었습니다. 앞으로도 지속적인 연구를 통해 다양한 재료 조합과 응용 분야에 대한 풍부한 프로세스 창을 마련할 수 있을 것으로 기대됩니다.

이 감사를 통해 MPW의 원리, 장비 구성, 매개변수 및 인터페이스 특성화에 대한 주요 발견에 대한 개요를 파악할 수 있었습니다. 애플리케이션에 대한 검토는 자동차 및 전자제품과 같은 벤처 기업 전반에 걸쳐 잠재력을 보여주었습니다. 비즈니스 용도는 여전히 전문 분야이지만, 지속적인 논리적 검토를 통해 이종 재료의 고속 접합에서 MPW의 유용성을 보다 쉽게 강화할 수 있습니다. 이벤트가 추가적으로 발생하면 MPW는 다중 재료의 경량 수집을 통해 최첨단 계획에 대한 강력한 보증을 보여줍니다.