• 한국해양공학회지
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• 제13권1호통권31호
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• pp.88-93
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• 1999

This paper presents the experimental examinations and statistical quantitative analysis of the correlation between the cumulative counts of acoustic emission(AE) during plastic deformation periods of the welding and the tensile strength and other properties of the bar-to-bar welded joints of O.D. 16mm shaft(SM40C) as well as the various welding variables. And this is a new approach which attempts finally to develop real-time quality monitoring system for friction welding. The results lead to a practical possibility of real-time quality control more than 100% joint efficiency showing good weld with no micro structural defects.

• 한국해양공학회지
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• 제13권3호통권33호
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• pp.77-82
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• 1999

The compleete joining method for dissimilar hot die punch materials and its real-time evaluation method are not available at present. Brazing method has been used for joining them, but it is known that the welded joint by the brazing has the lower bonding efficiency and reliability than the diffusion welding. The friction wleding with a diffusion mechanism in bonding was applied in this study. So, this work was carried out to determine the optimal friction welding conditions and to analyze mechanical properties of friction welded joints of hot die punch materials (STD61 for the blade part of hot die punch) to alloy steel (SCM440 for the shank park of hot die punch) such as plunger. In addition, acoustic emission test was carried out during friction welding to evaluate the weld quality.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권6호
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• pp.775-782
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• 2013

본 연구에서는 마찰교반용접재의 피로균열전파 거동의 공간적 불규칙성을 고찰하기 위한 연구의 일환으로써, 최적의 조건에서 마찰교반용접된 7075-T651 알루미늄 합금 용접부의 LT-방향의 각각 5개의 피로균열전파 시험편에 대하여 일정 응력확대계수범위 제어하의 피로균열전파 실험을 수행하여 마찰교반용접부의 교반용접부재(WM)와 열영향부재(HAZ) 그리고 모재(BM)에 대한 피로균열전파 거동을 실험적으로 고찰하였다. WM재의 피로균열전파율이 가장 빠르게 나타났으며, 그 다음 HAZ재와 WM재 순으로 나타났다. 게다가 시험편간 피로균열전파율의 변동성은 WM시험편에서 가장 높았고, 반면 BM재에서 가장 낮게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.280-288
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• 2016

본 연구의 목적은 마찰교반용접을 마그네슘 합금에 응용하기에 앞서 형상이 다른 두 종류의 용접 툴을 마찰교반용접 시험에 적용 및 비교하여 마그네슘 합금 마찰교반용접에 더 적합한 용접 툴을 제안하였다. 용접 툴의 효과를 알아보기 위해서 용접조건 변수 중 이송속도는 200mm/min으로 고정하였고 회전속도를 400, 600, 800rpm으로 변화시키면서 용접부의 거동과 용접 툴 변화에 따른 효과를 평가 및 관찰하였다. 기계적 물성 평가를 위해 인장시험과 경도시험을 수행하였으며, 용접부 내 거동 및 결함의 유무를 확인하기 위하여 용접부에 수직인 방향의 횡단면을 광학현미경을 통해 관찰하였다. 용접 툴에 관계없이 회전속도가 400rpm일 때 결함이 관찰되었으며, 회전속도가 증가할수록 결함이 감소하는 경향을 보였다. 최종적으로 회전속도 800rpm에서 결함이 없는 용접부를 얻었다. 용접 툴 변화에 따른 기계적 물성 평가 결과 C type 용접 툴을 적용한 경우 보다 우수한 결과가 나타났다. 기계적 물성이 가장 우수한 용접조건은 회전속도 800rpm, 이송속도 200mm/min 이었고, 이때 용접부의 인장강도, 항복강도 그리고 연신율은 모재 대비 90.0%, 69.1%, 83.2% 수준으로 각각 나타났다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 1997년도 특별강연 및 춘계학술발표 개요집
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• pp.15-18
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• 1997

• 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.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.102-107
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• 2006

This study investigates the properties as the difference friction welding area on SM25C steel rod. The tensile and bending strength and of welded joints, the hardness distribution of welds, the microstructure of welds and the tensile fracture surfaces were mainly investigated through this experiment. The fixed friction welding conditions were revolution 2000rpm, friction pressure 70Mpa, friction time 1.5sec, upset pressure 100Mpa, upset time 2.0sec, upset length 2.8mm and changeable friction welding parameter was friction welding area.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.49-49
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• 2009

마찰교반접합법은 특정한 회전수로 회전하는 용접 툴을 이용하여 접합하고자 하는 피접합재의 맞댄면에 삽입시킨 후 툴을 이동시키거나 혹은 시편을 견고하게 고정시킨 장치(backing plate)가 움직여 고상 상태에서 접합이 이루어진다. 알루미늄, 마그네슘 등 비교적 융점이 낮은 저융점 재료의 재료에 처음 적용이 되어 많은 연구가 활발히 진행되었고 타 용접방법에 비해 우수한 접합특성을 나타내었다. 최근 이러한 마찰교반접합은 이러한 저융점 재료를 넘어서 스틸, 타이타늄, 니켈 등과 같은 고융점 재료 등에 대한 적용이 늘어나고 있다. 마찰교반접합을 이용하여 이러한 고융점 재료의 접합 경우 내마모성 및 내열성 등의 내구성이 갖추어진 툴과 이러한 툴을 냉각시킬 수 있는 냉각 장치 등이 필요로 하나 경제적 측면이나 접합부의 우수한 특성 등을 고려 할 때 그 적용 및 발전 가능성이 매우 높다고 볼 수 있다. 최근 무공해 연료로 각광받고 있는 액화천연가스 (LNG)의 수요가 급증함에 따라 LNG 저장탱크 소재로 널리 사용되고 있는 9% Ni강의 수요 또한 증가하고 있는 상황이다. 하지만 9% Ni 강은 극저온용 소재로 용접부의 저온인성 ($-196^{\circ}C$)이 가장 중요하기 때문에 저온인성을 확보하고자 Inconel 계나 Hastelloy계 등의 니켈 기 합금을 용접재료로 사용하고 있으나 이러한 용접재료는 가격이 매우 고가이며 또한 용접 후 용접부의 강도가 낮다는 문제가 제기되고 있다. 또한 LNG 탱크 제작시 사용되는 용접법은 GTAW, SAW 및 SMAW 이지만 국내에서는 주로 SMAW에 의존하고 있는 실정인 관계로 보다 더 경제적인 용접 프로세스의 적용 가능성이 검토되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 마찰교반용접을 이용하여 두께 4mm의 9% Ni 강에 대해 맞대기 마찰교반접합을 실시하였다. 툴 회전 속도 및 접합 속도를 고정한 상태에서 접합을 실시 하였으며 접합 시 툴은 $Si_3N_4$로 제작된 툴을 사용하였다. 접합 후 외관상태 점검, 미세조직 관찰, 경도, 인장 강도 및 저은 충격 측정 등의 실험을 실시하였고, 이러한 결과를 이용하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제10권2호
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• pp.69-76
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• 1996

In-process quality control and high reliability of the weld are the major concerns in applying friction welding to the economical and qualified mass-production. Experimental examinations and quantitative analysis were performed for the optimiaztion of similar friction welding of hydraulic valve spool steels(SNCM220, SCM435, SACM645, SCM415, ${\varphi}24). The quantitative correlations were found between the initial cumulative counts of acoustic emission(AE) occurring during plastic deformation periods of the welding and the fatigue life as well as weld strength and welding conditions. A real-time evaluation system was developed for the friction weld quality by AE.

• 한국생산제조학회지
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• 제21권6호
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• pp.932-937
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• 2012

In the presented study, SM45C carbon steel parts were joined by friction welding. The welding process was carried out under optimized conditions using statistical approach. The study of SM45C is conducted with various combinations of process parameters. Parameter optimization, microstructure and mechanical property correlation are the major contribution of the study. The welded joints were produced by varying spindle revolution speed, friction pressure, upset pressure and burn-off length. Tension tests were applied to welded parts to obtain the strength of the joints. Fracturs properties were additionally obtained experimentally under fluctuated tensile loads. Microstructures using microphotographs were examined in the weld interface and weld region and heat affected zone and base metal and flash zone of welded parts. Finally, Hardness variations in welding zone and base metal were also obtained. Through these tests, the optimum conditions of parameters for ${\phi}20$ SM45C in friction welding were obtained when the friction spindle revolution was 1,950 rpm, the friction pressures was 30 MPs, upset pressures was 50 MPs.