3.3 실험결과 및 고찰
3.3.5 마그네슘 합금으로 제작한 후드 이너패널 (hood inner panel) 의
본 연구에서 후드 이너패널의 시작품 제작은 690 mm(폭)×1,200 mm(길이) 크
기의 AZ31B-O 판재의 맞대기 용접으로 수행되었다. 이것은 기본 물성과 적정
맞대기 용접조건을 도출하기 위해 사용된 실험용 시험편의 크기인 50 mm
(폭)×150 mm(길이)와 비교하여 상당히 큰 치수이다. 따라서 이너패널의 용접에
서는 패널의 크기 및 용접길이의 증가에 따른 열전도율의 차이를 고려하여 용 접조건을 선정할 필요가 있다. 용접실험은 맞대기 용접에서 가장 우수한 기계 적 특성을 보였던 레이저 출력 1.5 kW, 용접속도 80 mm/s를 기준으로 하였으며, 시험편의 형상변화를 고려하여 용접속도를 70 mm/s로 하향 조정해 용접을 실시 하였다. 실드가스로는 안정적으로 비드의 산화가 제어되었던 Ar을 사용하였으 며, 전면실드유량은 맞대기 시험과 동일한 25ℓ/min을 공급하였다. 그러나 이면 실드의 유량은 길어진 용접선에 대한 유속저항을 고려하여, 맞대기 시험에 사 용된 10ℓ/min보다 상승된 15ℓ/min으로 상향 조절하였다.
Fig. 3.47은 상기의 실험조건으로 용접된 패널의 외관사진이며, Fig. 3.48의 전 면 및 이면비드에서 미려한 모습을 확인할 수 있다.
한편 용접이 완료된 패널을 후드 모양으로 성형하기 위해서는 상온에서 성형 성이 떨어지는 마그네슘의 특성상 온간성형이 요구되므로, 본 연구에서는 금형 과 패널을 함께 가열하는 방식을 택하였다. 이를 위해 Fig. 3.49에 나타낸 것처 럼 패널은 가열로에 넣고, 금형은 가열토치를 사용하여 300°C에서 350°C 사이 의 온도까지 가열하였다. 그 후 패널을 금형 위에 올려서 프레스로 성형한 후, 금형으로부터 탈착시키는 Fig. 3.50의 (a), (b) 및 (c)의 과정을 거치게 된다. Fig.
3.48의 (d)는 성형이 완료된 후드 이너패널의 외관사진이다. 우선 외관검사결과, 맞대기 용접부에서 균열이나 찢어짐과 같은 결함은 관찰되지 않았다.
그러나 용접이 불량하거나 비드외간이 미려하지 못한 경우, 또는 성형온도가 적합하게 올라가지 못한 경우에는 Fig. 3.51에 나타낸 것과 같은 결함이 발생하
였다. (a)는 소성을 심하게 받을 때 용접부를 가로 지로며 패널이 찢어진 형상
이며, (b)는 용접이 불량하여 발생한 결함으로 판단된다. 그 외에 (c)에서처럼 용접부와는 상관없이 성형온도가 부적합하여 소재에 성형균열이 발생하는 경우 도 있었다.
따라서 마그네슘 합금 판재로 후드의 이너패널을 제작하기 위해서는 적정한 용접조건 및 선형온도의 선정이 필수적이며, 이 두 가지 조건을 모두 충족하였 을 때 Fig. 3.52에 나타낸 것과 같은 양호한 이너패널을 확보할 수 있었다.
Fig. 3.47 Photo of inner panel after butt welding
Fig. 3.48 Bead appearance of inner panel
(a) Front bead (b) Back bead
Fig. 3.49 Heating furnace and die for warm forming (a) Heating furnace (b) Heating of die
Fig. 3.50 Making procedures of hood inner panel
(a) (b)
(c) (d)
Fig. 3.51 Defects of hood inner panel after warm forming
(A)
(a) (A)
(B)
(b) (B)
(C)
(c) (C)
Fig. 3.52 Finished products of hood inner panel