폭발 용접의 기원과 발전

1차 세계 대전 중 엔지니어들은 장갑 탱크에 박힌 파편에서 특이한 점을 발견했습니다. 파편은 단순히 탱크의 측면에 꽂힌 것이 아니라 충격으로 인해 탱크의 재료와 파편이 융합되었습니다. 이로 인해 폭발 용접이라는 과정이 탄생하게 되었습니다. 폭발 용접은 두 금속을 고속으로 충돌시켜 용접하는 방법으로 전통적인 용접 방법으로는 어렵거나 비효율적인 금속을 결합할 수 있는 좋은 방법으로 입증되었습니다. 듀폰에 의해 1960년대에 특허를 받은 이 방법은 알루미늄과 고강도 강철처럼 서로 다른 금속을 용접하는 데 유리합니다.

전자기 성형과 VFAW의 탄생

2011년 오하이오 주립 대학교의 글렌 S. 대헨 교수와 아누팜 비벡 연구 과학자는 전자기 성형을 연구하고 있었습니다. 이 과정은 커패시터 뱅크에서 솔레노이드 코일로 큰 펄스 전류를 보내는 방식입니다. 이들은 전류를 얇은 와이어나 포일에 전달하여 전기 폭발을 통해 높은 압력을 생성할 수 있다는 것을 발견했습니다. 이를 바탕으로 비벡은 이 기술을 용접 과정으로 전환하기 위한 단계를 밟았습니다. 그 결과로 탄생한 것이 증발 포일 액추에이터 용접(VFAW)입니다.

VFAW의 작동 원리

VFAW는 폭발 용접과 같은 방식으로 두 작업물을 고속으로 충돌시켜 용접합니다. 그러나 폭발물을 사용하는 대신, VFAW는 강력한 전기 펄스를 포일에 전달합니다. 포일은 증발하면서 플라즈마 가스를 생성하고, 이 가스가 확장되면서 플라이어를 타겟으로 밀어냅니다. 이 과정에서 플라이어는 순식간에 고속으로 움직여 두 재료가 융합됩니다.

산업화와 VFAW의 미래

오하이오 주립 대학교 연구팀은 VFAW 기술을 산업화하기 위해 여러 파트너들과 협력하고 있습니다. 현재 콜드워터 머신 컴퍼니와 협력하여 VFAW 시스템을 개발하고 있으며, 이 기술은 특히 특수한 도전 과제를 해결하려는 전문 작업장에서 유용할 것으로 보입니다. 장기적으로는 자동차 산업과 같은 대규모 생산 환경에서도 활용될 가능성이 있습니다.

VFA 기술의 다른 응용

VFA 기술은 용접 외에도 성형, 절단, 엠보싱 등의 다양한 응용이 가능합니다. 예를 들어, 펀치가 없는 절단 과정이나 스프링백을 줄이는 방법 등으로 사용될 수 있습니다. 이러한 기술은 고강도 재료를 비용 효율적으로 처리하는 데 유용할 것입니다.

결론

VFA 기술은 미래의 제조 현장에서 많은 잠재력을 가지고 있습니다. 이 기술을 통해 고속으로 금속을 충격하여 새로운 형태로 만들거나, 용접할 수 있습니다. 오하이오 주립 대학교 연구팀은 이 기술을 교육 기관과 협력하여 새로운 세대의 기술자들에게 소개하고 있습니다. VFAW와 같은 기술은 제조업의 미래를 변화시킬 중요한 도구가 될 것입니다.