AA6061-T6 마찰 교반 리벳 용접: 미세조직 제어 및 기계적 특성 향상

기존 마찰 교반 점 용접(FSSW)으로 제작된 경량 합금 접합부는 키홀 및 훅 결함으로 인해 기계적 성능이 저하되는 문제가 있습니다. 본 연구는 AA6061-T6 알루미늄 합금 시트에 마찰 교반 리벳 용접(FSRW)을 적용하여 상-하부 시트 계면의 야금학적 접합과 리벳-시트 계면의 기계적 맞물림을 동시에 달성하는 하이브리드 접합부를 제작했습니다. 미세조직 변화, 동적 재결정 메커니즘, 그리고 용접 매개변수가 기계적 특성에 미치는 영향을 분석했습니다. 교반 영역은 연속적인 동적 재결정을 겪으며 결정립 크기가 2.08 μm로 미세화되고 재결정 분율이 75.9%에 달했습니다. 리벳-시트 계면의 최고 온도는 AA6061-T6 고상선의 70~90% 수준을 유지하여 Fe-Al 금속간 화합물 형성을 억제했습니다. 회전 속도, 이송 속도, 유지 시간은 열 이력을 결정하며, 이는 유효 접합 치수와 미세조직 특성에 영향을 미칩니다. 기계적 특성은 열 유도 미세조직 변화와 유효 접합 치수 변화의 복합적인 효과에 의해 좌우됩니다. 최적화된 조건에서 FSRW 접합부는 최대 전단 인장 강도 11.09 kN, 교차 인장 강도 8.12 kN을 달성했으며, 이는 기존 FSSW 접합부 대비 각각 82.7% 및 235.5% 향상된 수치입니다. 파단 관찰 결과, 균열은 주로 이동된 상-하부 시트 계면에서 시작되었으며, 열 입력 증가는 연성 딤플 파괴에서 전단 지배적인 박리 또는 뽑힘 파괴로의 전환을 촉진했습니다. 본 연구는 공정 매개변수 제어를 통해 FSRW가 경량 구조물에 적용 가능한 고강도 접합 기술임을 입증합니다.