저항 점 용접은 1930년대에 Thomson에 의해 방법이 제안된 이후로 자동차, 전자, 항공기, 철도산업등에서 박판 금속(sheet metal)의 접합에 가장 널리 사용되고 있는 공정이다. 특히 자동차 차체와 같이 대부분 박판으로 구성되는 구조물에서는 저항 점 용접의 사용 범위가 매우 넓기 때문에 자동차 산업에서는 가장 기본적인 근본 기술 중의 하나로 인식되고 있다. 보통 자동차 한대를 생산하는데 소요되는 저항 점 용접 타점은 3000~4000개 정도로 자동차 차체 용접 공정의 대부분을 차지하고 있다. 또한 로봇과 연동된 자동화 공정으로 적용되고 있다. 최근의 자동차 차체를 구성하는 금속 재료가 자동차의 경량화, 친화경 소재의 사용자의 요구로 인해 새로운 강판이 사용된다. 자동차의 연비 향상을 위해서 다른 방법보다 자동차의 무게를 감소시키는 것이 가장 효율적이고, 쉽기 때문에 고장력 강판의 사용이 급속하게 증가하고 있다. 뿐만 아니라 차제의 부식성, 내마모성 향상을 위해 도금 처리된 강판의 사용도 활발하게 이루어지고 있다. 최근에 도장 공정 감소를 위해 도금 처리위에 도료 착색을 용이하게 하는 도료의 일부를 금속 표면에 처리된 강판의 개발도 진행되는 등 금속 소재의 변화가 다양하게 진행되고 있다. 이러한 새로운 강종은 기존의 AC 용접이나 DC 용접으로는 용접성 확보에 어려움을 가지고 있어, 새로운 저항 점 용접 공정의 연구 개발이 필요하다. 본 연구에서는 저항 점 용접 공정의 개선을 위해서 인버터 저항 점 용접기에서 용접 공정 중 전류를 제어하기 위한 효율적인 제어기 개발 방법과 개발된 제어기를 바탕으로 용접 중에 용접부의 품질을 예측하여, 용접 전류 및 가압력을 실시간 제어하여 안정적인 용접부의 품질을 갖질 수 있는 지능형 저항 점 용접기의 적응 제어기를 개발하는데 있다.
Our research dealt with micro fabrication using micro forming process. The goal of the research was to establish the limit of forming process concerning the size of forming material and formed shape. Flat-rolled ultra thin metallic foils of pure copper(3.0 and $1.0{\mu}m$ in thickness)and stainless steel($2.5{\mu}m$ in thickness) were used for forming material. We obtained the various shapes of micro channels as using designed forming process. $12-14{\mu}m$ wide and $9{\mu}m$ deep channels were made on $3.0{\mu}m$ thick foil and $6{\mu}m$ wide and $3{\mu}m$deep channels were made on $1.0{\mu}m$ thick foil. Si wafer die for forming was fabricated by using etching technique. And the relation of etching time and die dimension was investigated for fabricating precisely die groove. For the forming, die and metal foil were vacuum packed and the forming was conducted with a cold isostatic press. The formed channels were examined in terms of their dimension, surface qualities and potential for defects. Base on the examinations, formability of ultra thin metallic foil was also discussed. Finally, we compared the forming result with simulation. The result of research showed that metal forming technology is promising to produce micro parts.
The general way to process the surface by means of the laser was heat treatment for strengthening the surface hardness. They have used the laser for changing the property of the surface, especially for metal. Generally, it is recent increasing tendency to use the thin plate panel for making things smaller and lightweight. However, thin plate should be strengthened or let the thin plate panel have moment of inertia by means of engraving the groove or wave on them for lightweight and strengthening. Therefore it is expected that the thin plate panel can be harder and more stable through processing the metal surface by laser beam irradiation and the hardness of thin plate possibly can be also changed how many parts of them are harden. Through this research, it can be grasped how the hardness and mechanical characteristic changes according to width and depth of groove by laser affect the max stress by the ratio of $A_H/A_T$ (hardening area/total area) and characteristic of displacement and structural characteristic for making the thin plate harder by the strengthening metal surface of thin plate by laser through the experiment and analysis of FEA can be presented.
Values of process parameters in sheet metal forming can be estimated by various one-step inverse methods. One-step inverse methods based on deformation theory, however, cause some amount of error. The amount of error is generally increased as the deformation path becomes more complex. As a remedy, a new three dimensional multi-step inverse method is introduced for optimum design of blank shapes and strain distributions from desired final shapes. The approach extends a one-step inverse method to a multi-step inverse method in order to reduce the amount of error. The algorithm developed is applied to square cup drawing to confirm its validity by demonstrating reasonably accurate numerical results. Rapid calculation with this algorithm enables easy determination of an initial blank of sheet metal forming.
Although fibrous insulations are generally used with resistive insulation type, metallic insulation is proper matter to satisfy low head-loss and equipment life when considering the specific condition, especially for Nuclear power plant. Common insulation is resistance insulation with a low thermal conductivity. but RMI is made of sheet plate with low emissivity and closed air space. Thermal radiation is blocked by stainless steel with low emissivity. Thermal conductivity and thermal convection are blocked by closed air space. This study shows the changes and effects of the heat loss according to shape and method of stacking sheet plates inserted into the insulation and analyzed the most optimized way for thermal insulation performance. The result shows that using sheet plate structure through raised and protruding shape processing was the appropriate model to optimize thermal performance. Additionally, insulating performance of RMI improved by placing the sheet plate in a high temperature region intensively.
The interfacial adhesion properties of enamel-coated, alloyed steels were in detail characterized by spectroscopic techniques. The surfaces of alloyed steels existed as oxidized states of $Fe_3O_4$. Therefore, the oxidized surfaces of the steels significantly interacted with the coated enamels for the adhesion. Ti-alloyed steel showed many micro-boundaries during thermal treatment and these micro-boundaries might cause the decline of the interfacial adhesion between enamel and steel. The depth profiles of enamel-coated, alloyed steels were investigated by GDS (glow discharge spectroscopy) and Ti component was found to be related to the interfacial adhesion between enamel and steel.
플렉서블 태양전지용 연성기판재에는 플라스틱재와 금속재가 있다. 기존의 연성기판인 플라스틱의 경우 열과, 내구성, 화학약품에 약하다는 단점이 있으며, 금속기판은 높은 생산원가, 박판화의 어려움 등의 문제를 안고 있다. 일반적으로 기판재와 cell을 구성하는 반도체 층의 열팽창 거동 차이에 의한 열 변형이 태양전지의 공정안정성에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, cell을 구성하는 반도체 층과 열팽창 거동이 유사한 금속기판재의 적용이 필요하다. Si 박막 태양전지의 경우 Si 열팽창 거동과 비슷한 특성을 갖는 기판재의 개발이 필요하다. 전주법을 적용하여 조성이 다른 Ni계 합금의 열팽창 거동을 TMA 장비를 사용하여 측정하였다. 그리고 전산해석 Tool을 활용하여 가상의 Si 박막 태양전지 제조공정을 설정하고 고온 공정온도에서 상온으로 냉각시 발생되는 층간 열변형 연구를 수행하였고 열팽창 거동이 다른 합금 상에 Si층을 증착하여 열 충격에 의한 결함 발생여부를 관찰하였다.
결정질 실리콘 태양전지의 모듈화에는 일반적으로 저철분 강화유리를 사용하고 있으며, 이 경우 모듈화를 위해서는 3-5mm 두께의 강화유리를 EVA film을 사용하여 유리와 solar cell을 접착하는 방법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 0.7mm 두께의 강화 유리를 사용하고, EVA film을 사용하지 않는 방법으로 초경량의 모듈을 제작하고, 그 특성을 비교하였다. 그결과 박판강화유리를 이용한 경량 실리콘 태양전지의 모듈화의 가장 큰 문제점으로는 강화유리의 두께가 아주 얇기 때문에 발생하는 module의 bending 현상에 의한 silicon cell의 파괴가 일어나는 경우가 있었으며 이를 위한 bending 방지기술의 개발이 요구되는 것으로 나타났다. 개선효과로는 솔라셀 모듈의 에너지변환효율은 동일한 솔라셀을 사용하여 일반 3mm 급의 저철분강화유리로 제작한 모듈에 비해서 약 20% 개선효과가 있었으며, 경량화에는 Al계 금속 지지대를 제외한 모듈만을 비교하여 무게의 감량을 비교한 결과 70%이상의 감량 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 상기 결과로부터 본 연구를 통한 개발품은 BIPV형 solar cell module로 이용가치가 기대된다.
Design sensitivity analysis scheme is proposed in an elasto -plastic finite element method with explicit time integration using a direct differentiation method. The direct differentiation is concerned with large deformation, the elasto-plastic constitutive relation, shell elements with reduced integration and the contact scheme. The design sensitivities with respect to the process parameter are calculated with the direct analytical differentiation of the governing equation. The sensitivity results obtained from the present theory are compared with that obtained by the finite difference method in a class of sheet metal forming problems such as hemi-spherical stretching and cylindrical cup deep-drawing. The result shows good agreement with the finite difference method and demonstrates that the preposed sensitivity calculation scheme is a pplicable in the complicated sheet metal forming analysis and design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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