• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.1
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• pp.115-124
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• 1989

Near-threshold fatigue crack-growth behavior at room temperature for a duplex stainless steel weldments was investigated to evaluate the effect of load ratio, microstructural change, and residual stresses. Near-threshold fatigue crack propagation behavior is found to show a marked sensitivity to .alpha./.gamma. phase ratio, and little residual stress effects. Threshold values in the heat affected zones are higher than those of base metals and threshold values for crack growth decrease with increasing the load ratio in the base metals and weldments. The fractrographic features in base metals, weldments and heat affectred zones were discussed in terms mechanism of crack growth.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.41.2-41.2
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• 2009

최근 자동차 시장에서는 레이저 열처리에 대한 관심이 집중되고 있다. 이는 현재까지 사용되어 왔던 점용접에 비해 이음부 형상에 제한이 적고 자유도가 높으며 짧은 시간내에 용접을 마쳐 열변형의 문제가 적기 때문이다. 이러한 이점 때문에 자동차 시장의 기술개발 동향이 차체 부품의 경량화와 원가절감을 위한 신기술 개발로 레이저 가공 기술을 접목시키고 있으며 이러한 신공정 개발은 지속적으로 확대되어 가고 있는 추세이다. 본 실험에서는 차체 접합을 위하여 신기술로 대두 되고 있는 레이저 용접법으로 박판을 접합하였다. 실험 조건은 동일한 재료 두 판을 합쳐 전력량을 변화시켰으며, 전력량의 한 조건을 잡아 용접 속도에 변화를 주었다. 용접 샘플의 물성을 평가하기 위하여 제품 내부의 구조를 비파괴 시험법을 통하여 분석하여 내부적 결함 및 내부 구조를 관찰하고, 열영향부 및 용접부 내부의 조직을 관찰하여 신기술에 대해 재료적 물성을 평가하고자 한다. 평가방법은 산업용 단층 촬영기(CT X-RAY)를 이용하여 재료를 파괴하지 않고 용접상태에 따른 내부구조를 분석하였으며, 용접부, 열영향부 그리고 모재 부분에 대해 경도를 측정하여 용접조건에 따른 경도양상을 관찰하였다. 또한 부위별로 조직을 관찰하여 재료 내부의 상을 관찰하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.116-116
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• 2009

마그네슘 합금은 구조용으로 사용 가능한 금속 재료 중 가장 가벼운 소재이며, 동시에 비강도 및 비강성과 같은 기계적 특성이 우수하여 알루미늄 합금의 뒤를 이을 차세대 경량 재료로써 주목을 받고 있다. 더욱이 석유자원의 대부분을 소비하고 있는 운송기기 분야에서는 경량화를 통한 연비향상과 배출가스 저감이 가장 큰 과제이며, 이 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로 최경량 소재인 마그네슘 합금의 사용량은 더욱 증가할 것으로 기대된다. 한편 기존의 마그네슘 합금 관련 연구는 새로운 합금의 개발에 치우쳐 있었으며, 상대적으로 이들 합금을 활용하기 위한 가공기술, 특히 용접에 대한 연구는 아직까지 많이 부족한 실정이다. 이는 철강재와 비교하여 마그네슘 합금의 고유물성이 용접의 관점에서는 상당히 열악하기 때문으로, 마그네슘은 융점 및 비점은 낮은 반면, 증기압과 열전도율은 높고 표면장력 및 점성은 낮은 특성을 가지고 있다. 그러므로 타 공법에 비해 상대적으로 입열이 적고 고속용접이 가능한 레이저의 적용이 최적으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 Nd:YAG 레이저를 사용하여 압연판재로 상용화되어 있는 AZ31B 마그네슘 합금의 맞대기 용접성을 조사하였으며, 용접부의 미세조직과 용접조건에 따른 용접부의 기계적 특성을 비교 및 검토하였다. 용접부의 기계적 특성은 인장 및 경도시험을 통해 평가하였다. 그 결과 레이저 출력 1.2kW를 적용한 경우에 안정적인 강도를 얻을 수 있었으며 레이저 출력 1.5kW, 용접속도 80mm/sec의 조건에서 모재 인장강도 대비 103% 그리고 연신율 대비 47.1%의 최적의 결과가 얻어졌다. 또한 용접부의 경도는 모재와 동등하거나 다소 높은 수준이었다. 이는 용접시 용접부내 잔류하는 알루미늄에 의한 고용 강화 효과와 금속간화합물의 석출 빈도 증가, 그리고 레이저 용접의 특징인 급열급랭 공정에 기인한 결정립 미세화의 영향 때문으로 사료된다. 한편 용접부 미세조직을 관찰한 결과, 열영향부의 존재는 두드러지지 않았으며 용융경계부에서는 주상정이, 그리고 용접부 가운데에서는 등축정이 관찰되었다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.30-30
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• 2010

고강도강의 용접성은 저온균열 저항성으로 대변되는데, TMCP강과 HSLA강 등이 개발되면서 고강도강의 저온균열저항성이 크게 향상되어 무예열 용접성이 확보되었다. 그러나 용접재료 측면에서는 그에 상응하는 재료의 개발이 지연되어 강재 개발로 인한 우수한 성능을 충분히 발휘하지 못하고 있으며 용접부의 건전성 문제가 심각하게 인식되고 있다. 이로 인해 고강도강에 적용시킬 수 있는 무예열 용접재료의 필요성이 대두되어 개발이 진행되고 있으며 상용화를 앞두고 있다. 이러한 용접재료의 개발단계에서 합금설계는 가장 중요한 항목으로 합금 조성에 따라 용착금속의 강도 및 인성에 상당한 변화를 가져오기 때문이다. 합금원소 중 Al은 강재의 탈산을 돕기 때문에 가능한 많은 양의 첨가를 요구하지만 적정량 이상을 초과하게 되면 오히려 용착금속의 저온인성 특성에 부정적인 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 고강도 GMA 용착금속의 Al함량을 단계적으로 변화시켜 용착금속 내 최적의 Al의 함량을 찾고자 하였다. 또한 높은 비용 및 많은 시간을 필요로 하는 와이어로드를 제작하지 않고도 Al함량을 조절 할 수 있는 방법을 고안하고자 하였다. 실험의 모재는 HSLA-100강을 사용하였으며 용접재료는 ER120S-G급의 GMA용접 재료를 사용하였다. 모재 성분과의 희석을 방지하기 위해 V-Groove 가공 후 6패스 Buttering 용접을 실시하였고, 다시 Buttering용접부에 V-Groove 가공을 하여 최종 용접을 실시하였다. 이 때 Al함량을 조절하기 위해 최종 용접 개선부 밑면에 홈을 판 후 Al fiber(직경 0.3mm)를 깔고 용접(입열량 20kJ/cm)하여 Al함유량을 총 3가지(0.003~0.04% Al)로 제어하였다. 용접 후 각각의 시편에 대해 미세조직, 충격시험, O/N분석, 성분분석 등의 시험을 수행하여 저온인성과의 상관관계를 알아보았다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.15 no.6
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• pp.13-23
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• 1997

폭발용접은 화약의 폭발에 의한 충격 에너지를 이용하여 금속을 접합시키는 방법으로서 화약의 폭발에 의해 생기는 순간적인 높은 에너지를 이용하는 접합법이다. 1944년에 처음으로 폭발용접의 기술적, 상업적인 이점으로 인해 수요가 증가하고 있는 실정이다. 적용 예는 거대한 판재의 cladding을 포함하여 cladding nozzle, tube 와 tubeplate의 접합, pipe와 pipe의 접합등에 사용되고 있다. 종래의 용접법으로는 용접이 곤란하거나 불가능한 것으로 생각되었던 이종금속에 대해서는 적용이 가능하 고, 용접에 의한 열영향을 받지 않으며 용접 속도가 대단히 빠르다는 잇점이 있다. 또한 용접의 차이가 커서 접합이 곤란한 금속을 폭발용접하면 이음부는 충분한 강도를 가지면서 용이하게 접합할 수 있는 것이 큰 특징이다. 대부분의 금속은 폭발용접이 가능하지만 폭발의 충격에 의해서 균열이 발생되기 쉽고 주철과 같이 취약한 금속 및 Mg을 함유한 알루미늄 합금(순 알루미늄과는 접합 가능함)등은 이 용접법을 사용하기 는 곤란하다. 시공상의 특징으로는 특별한 기계 장치가 필요하지 않고 모재가 판재 혹은 파이프상이면 모재 두께에 제한 받지 않고, 어떠한 형태와도 가능하기 때문에 다품종, 소량생산이 가능하다. 한편 접합시에 화약을 사용하기 때문에 취급에 있어서 주의를 요하고 큰 폭발음 때문에 용접장소의 제한을 받는다는 것이다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.15 no.1
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• pp.92-100
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• 1997

Weld repair of ASTM A-470 class 8 high pressure (HP) steam turbine rotor steel has been performed to extend the service life of older fossil units. Microhardness measurements were conducted across the weldment from unaffected base metal (BM) to weld metal (WM). The hardness of the BM was VHN 253, however it dropped up to VHN 227 at the heat affected zone (HAZ) close to unaffected BM for multipass SAW. This area of hardness drop is called "siftening zone" and has a width of 0.5-0.6mm. During creep rupture test, failure occurred around the softening zone and rupture time was 772.4hr at 19Ksi (132 Mpa) and 593.deg. C. Multipass MIG and TIG welding have been employed to reduce the softening zone width. The softening zone width for MIG was 0.3-0.4mm and for TIG was zero-0.4mm depending on heat inputs. However creep rupture time was decreased as softening zone width reduced. Creep rupture time also showed a close relationship with heat inputs in TIG process. The higher heat input, the longer rupture time. Most failure occurred at intercritical HAZ (ICHAZ), however rupture location was shifted to coarse grained HAZ (CGHAZ) as heat input decreased. The rupture surface showed tearing and dimple which indicated transgranular fracture. fracture.

• Journal of Welding and Joining
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• v.14 no.2
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• pp.90-95
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• 1996

In order to investigate characteristics of surface fatigue crack propagation from a pit shaped surface defect which frequently exists around welded joints, SS400 steel with thickness of 12mm, which has been generally used for structure members, was welded with submerged-arc butt type and machined for both surface. An initial surface defect of pit shape with the aspect ratio of 2 was made on the specimen. The initial defect was located at 5 different zones over the weldment : weld metal zone, boundary between weld metal and HAZ, HAZ, boundary between HAZ and base metal. Characteristics of surface fatigue crack propagation from the defect on each region under the same loading condition were investigated and compared.

• Journal of Welding and Joining
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• v.10 no.3
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• pp.40-53
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• 1992

고온고압장치(High Temperature and Pressure Vessels)의 적용을 위한 기초연구로서 9Cr-1Mo강 용접부의 연화특성에 대하여 검토하였다. 9Cr-1Mo 강재에 Bead-on-Plate용접을 실시한 후, 용접부의 기계적 성질과 그 현미경조직관찰 및 미세경도를 측정한 결과, As-Welded 및 용접 후열처리(PWHT)등의 조건에 관계없이 용접열향부의 변태역과 템퍼링역의 경계에서 모재의 경 도보다 낮은 경도값(연화역)을 나타내었으며 이러한 원인은 결정립계(Grain boundary)에 석출 되는 탄화물의 형성에 의한 뜨임 현상임이 판명되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.3
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• pp.333-340
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• 2010

This paper presents the distributions of the tensile and fracture properties of an alloy 82/182 dissimilar weld joint between an SA508 Gr.3 nozzle and F316L SS safe-end at ambient temperature. Tensile and J-R tests were conducted using specimens extracted from base metals, heat-affected zones (HAZs), buttering regions, and various regions of the weld metal. The results show that the root region of the weld has higher strength than the upper region. The yield and tensile strengths vary considerably within the root region of the weld. The buttering region had the lowest strengths. The strengths gradually increased as the F316L stainless steel weld boundary was approached. The variation of the strengths within the upper region of the weld is insignificant. The fracture toughness of the alloy 82/182 weld metal is less than those of both the base metals and both HAZs. Within the alloy 82/182 weld, the center of weld has a slightly lower fracture toughness than the weld boundary and buttering region, and the root region has greater toughness than the upper region of the weld.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.12
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• pp.1663-1668
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• 2012

A spacer grid, which is one of the structural components in a PWR fuel, is an interconnected array of slotted grid straps that are welded at the intersections to form an egg-crate structure. The spacer grid is required to have sufficient lateral crush strength to enable nuclear reactor shut-down during abnormal operating environments. Previous studies on the lateral crush strength analysis of the spacer grid were performed using only the base material properties. In this study, to investigate the effect of the lateral crush strength of the spacer grid when using the mechanical properties in the weld zone instead of the base material properties, lateral crush strength analysis by considering the mechanical properties in the weld zone as obtained from the instrumented indentation technique was performed, and the results were compared with those of previous studies.