• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.23-23
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• 2010

마찰교반접합(Friction Stir Welding)은 1991년 영국 TWI에서 개발된 접합 법으로서 일정한 속도로 회전하는 툴이 재료내부에 삽입 되면서 툴과 재료사이에서 마찰열이 발생하여 연화된 재료와 접합 툴 사이에서의 기계적 교반에 의해 소성변형이 일어남과 동시에 접합이 이루어진다. 마찰교반접합은 동적 재결정에 의한 접합부의 미세한 결정립 형성으로 인하여 기계적 특성이 향상되며 보호 가스가 필요 없어 친환경적임과 동시에 용융 용접 법에 비해 접합 시 에너지 소모가 적다는 장점이 있다. 마찰교반접합은 기존의 저융점 재료에 관한 접합을 넘어서 최근에는 철계 합금, 타이타늄 합금, 니켈계 합금 등 고융점 재료에서의 적용에 관한 연구가 이루어지고 있다. 하지만 마찰교반접합을 이용하여 위와 같은 강한 재료를 접합하기 위해서는 내구성이 갖추어진 툴이 반드시 수반된다. 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강은 염화물의 농도가 높은 부식 환경에 적용되는 소재로서, 공식(pitting corrosion) 및 틈부식 (crevice corrosion)에 대한 내식성을 높이기 위하여 Mo의 함량을 6%로 낮추고 20~25% Cr과 Ni을 첨가하여 사용된다. 이러한 고합금의 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강은 여타 내식성 합금에 비하여 내식성이 매우 우수한 것으로 알려져 있다. 최근 SO2 배출에 대하여 규제가 강화되면서 화력 발전소용 탈황 설비 중 일부 장비에서 6% Mo가 첨가된 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강의 사용이 늘어나고 있다. 본 연구에서는 $Si_3N_4$ 툴을 사용하여 Mo이 6% 첨가된 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강인 1925hMo강을 마찰교반접합하였다. 툴 회전속도 (200rpm, 300rpm, 460rpm, 700rpm)를 변수로 하여 접합을 실시하였다. 접합 후 외관상태를 점검하였으며 광학현미경 (optical microscope)과 주사전자현미경 (scanning electron microscope)을 사용하여 미세조직 관찰을 하였으며 경도 및 인장강도 측정 등의 실험을 통하여 접합부의 기계적 특성을 평가하였다. 그 후 이러한 결과를 통하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.513-518
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• 2019

마찰교반용접(Friction Stir Welding) 기술은 금속 소재를 대상으로 하는 용접기술 중의 하나로 용접대상이 되는 소재와 고속으로 회전하는 용접툴 사이의 마찰로 인한 열을 활용하여 소재의 융점 이하 온도에서 접합하는 기술이다. 이번 연구에서는 마찰교반용접을 진행할 때, 용접 대상물의 내부 온도 변화를 분석하기 위한 방법으로 수치해석기법을 사용하였다. 용접소재로는 마그네슘 합금인 AZ31을 고려하였으며, 용접현상을 멜팅풀(melting-pool)이 생성되는 유동특성으로 간주하고 유동해석을 수행하기 위해 유동특성 수치해석 툴인 FLUENT를 이용하였다. 용접과정의 유동해석을 진행하기 위해 용접소재는 고점도 뉴턴 유체로 가정하였고, 용접툴과 용접대상 소재의 경계면은 마찰 및 미끄러짐이 동시에 발생하는 조건으로 경계조건을 선정하였다. 그리고 용접툴의 회전속도 및 용접속도를 변수로 하여 다양한 해석을 진행하였다. 해석 결과로부터 용접툴의 회전속도가 높을수록, 용접속도가 느릴수록 소재 내 최고온도가 증가함을 확인할 수 있었으며, 그 중 용접툴의 회전속도 차이가 온도 변화에 더 큰 영향을 보임을 확인하였다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2005년도 전기학술대회논문집
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• pp.331-338
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• 2005

The grain structure, dislocation density and second phase particles in various regions including the stir zone(SZ), thermo-mechanically affected zone(TMAZ), and heat affected zone(HAZ) of a friction stir weld 6.35mm thick aluminum 7075-T651 alloy were investigated and compared with the base metal. The microstruectures of nugget zone were compared according to tool rotation speeds and tool transition speeds. The hardness profiles of nugget zone were increased, while decreasing rotation speed and increasing welding speed. The optimal microstructure was gained at the low rotation speed 800rpm and th high welding speed 124mm/min. The nugget microstructures of fracture surface, transgranular dimple and quasicleavage type were showed different fracture type with the HAZ, shear fracture type.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.679-684
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• 2017

마찰 교반 용접(Friction Stir Welding)은 금속 소재 대상으로 용접 툴과 용접 재료의 마찰열을 이용하여 재료 융점 이하의 온도에서 접합하는 용접 기법이다. 이번 연구에서는 금속 접합시 쓰이는 마찰 교반 용접 기법을 활용하여 마그네슘 합금(AZ31)을 용접할 때, 용접시 발생하는 용접 대상인 마그네슘 합금의 온도 및 속도 변화에 대해 유동 해석 기법을 활용하여 분석하였다. 분석을 위해 유동 해석 툴인 플루언트를 활용하여 모델링 및 해석을 진행하였다. 먼저 용접 소재는 온도에 따라 변하는 고점도 뉴턴 유체로 가정하였으며, 나선형 홈이 있는 용접 툴의 회전에 의한 회전 유동 발생을 모사하기 위해 회전 영역과 정지 영역으로 구분하여 모사하였다. 용접 툴과 용접 재료 사이의 인터페이스는 마찰 및 미끄러짐 경계조건을 부여하여 용접 툴로의 열전달 효과를 고려하였다. 위의 유동 해석 모델링을 통한 과도 해석 결과로부터 시간의 변화에 따른 용접 소재의 속도와 온도 특성을 파악할 수 있었다.

• 한국생산제조학회지
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• 제19권5호
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• pp.653-659
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• 2010

Friction stir welding results in low distortion and high joint strength compared with other welding procedures, and is able to join all aluminium alloys that are not considered as virtually weldable with classical liquid state techniques. The comparative study on high cycle fatigue properties between A16005-T6 friction stir welds and MIG weld joints have been performed and fracture mechanisms for the fatigue specimens were investigated. Although mechanical properties are lower than the corresponding base material, FSW joints of A16005-T6 become higher at tensile and fatigue strength in comparison with the traditional fusion weld(MIG). The fracture surfaces of FSW and MIG fatigue specimens cleary show different aspects of the fracture morphology. MIG weldments were characterized by voids and cleavage(brittle fracture) but FSW specimens showed the presence of ductile fracture surface.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제30권1호
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• pp.30-41
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• 2006

This paper shows mechanical Properties and behaviors of macrostructures for specimens welded by F.S.W according to welding conditions and tool dimensions with $6.35mm_t$ aluminum 7075-T651 alloy plate. It apparently results in defect-free weld zone in case transition speed was changed to 15mm/min 61mm/min and 124mm/min under conditions of tool rotation speed such as 800rpm. 1250rpm and 1600rpm respectively with tool's Pin diameter 40mm and 60mm. The optimum mechanical property, ultimate stress,${\sigma}_Y=470Mpa$ is obtained at the condition of 124mm/min of travel speed with 800rpm of tool rotation speed using full screw type pin. shoulder dia. $20{\phi}mm$ pin dia. $6{\phi}mm$ and pin length 6mm. The full-screw type and the half-screw type pin shows the similar behaviors of weldability. It is found that the size of nugget is depended on tool transition speed and tool dimension by macrostructures of the cross section of weld zone.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2005년도 전기학술대회논문집
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• pp.348-358
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• 2005

This paper showed mechanical properties and behaviors of macrostructures for specimens welded by F.S.W according to welding conditions and tool with 6.35$mm_t$ aluminum 7075-T651alloy plate. It resulted in defect-free weld zone in case tool rotation speed was 800rpm, 1250rpm and 1600rpm respectively that transition speed was changed to 15mm/min, 61mm/min and 124mm/min with tool's pin diameter 4${\Phi}$mm and 6${\Phi}$mm. The optimum mechanical property, ultimate stress,${\sigma}_Y$=470Mpa was obtained at the condition of 124mm/min of travel speed with 800rpm of tool rotation speed using full screw type pin, shoulder dia. 20${\Phi}$mm, pin dia.6${\Phi}$mm and pin length 6mm. The full-screw type and the half-screw type pin showed the similar behaviors of weldability. It is found that the size of nugget was depended on tool transition speed and tool dimension by macrostructures of the cross section of weld zone.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2004년도 추계학술발표대회 개요집
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• pp.115-117
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• 2004

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2000년도 특별강연 및 추계학술발표대회 개요집
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• pp.311-313
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• 2000

• Journal of Welding and Joining
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• 제24권4호
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• pp.11-14
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• 2006