TIG welding enables to produce high quality weldment. However it has some problems such as shallow penetration and large distortion due to low penetration aspect ratio after welding. In order to overcome those problems, there are many ongoing studies on A-TIG welding, which use active flux. In this study, the effect of arc length and shield gas on penetration aspect ratio with melt-run welding on STS 304 6t, on which active flux was spreaded, was investigated. Arc length was changed from 1mm to 3mm, and aspect ratio became higher as arc length was decreased in this range. 100% Ar gas, Ar-$H_2$ mixed gas, Ar-He mixed gas, and 100% He gas were used as shield gas in this study. When Ar-$H_2$ mixed gas, Ar-He mixed gas, and 100% He gas were applied, penetration and melting efficiency were both increased as compared with 100% Ar gas. Aspect ratio was the highest with Ar-2.5% $H_2$ mixed gas.
Recently welding of aluminum material is actively carried out to make lightweight in the fields of LNG vessels, aircraft, chemical plants, etc. To obtain high strength, hardness and elongation, elements such as manganese, zinc, silicon, etc should be added in aluminum alloy, which has been improved on the mechanical properties like precipitation hardening, age hardening, loosening, corrosion resistance acid resistance. Ar gas is used as a shielding gas of MIG welding for aluminum, also $N_2$, $O_2$, $CO_2$, $H_2$ etc can be added depending on the composition of the alloy. In this study, Ar + $O_2$, Ar, and He were used for welding, hardness, penetration status and changes in composition of penetrated parts were compared and analyzed. This made it possible to know the status and changes of the process in the penetrated parts depending on used gas throughout this study.
Bead shape control with gas force process has been developed to overcome the concave back bead in pipe orbital welding. However, It is impossible to make a convex back bead using the existing gas nozzle, because it has high gas-consuming and low gas force. The purpose of this paper, to develop optimum shape of nozzle which to reduce the consumption of gas, maximizing the shield gas force with low cost and high productivity coincide the Green welding. In this paper venturi-type nozzle was designed by using the Venturi meter and compared velocity, pressure, arc shape in the flat position with existing CP-nozzle. As a result, Venturi-type nozzle's maximum velocity and pressure was improved at the same flow rate. Also heat input was increased by the arc contraction in the flat position.
Bead shape control with gas force process has been developed to overcome the concave back bead in pipe orbital welding. However, It is impossible to make a convex back bead using the existing gas nozzle, because it has high gas-consuming and low gas force. The purpose of this paper, to develop optimum shape of nozzle which to reduce the consumption of gas, maximizing the shield gas force with low cost and high productivity coincide the Green welding. In this paper venturi-type nozzle was compared with existing CP-type nozzle by TIG pulse welding in overhead position. As a result, CP-type occurs the wormholes in the overhead position, but the Venturi-type without the pore and formed a good bead appearance.
GMA 용접 중 100% $CO_2$ 가스를 사용하는 $CO_2$ 용접은 경제적이고 고능률적이라는 점 때문에 많이 사용되고 있다. $CO_2$ 용접의 아크현상과 스패터 발생량은 용접용 와이어의 화학성분, 실드가스, 용접조건 등에 영향을 받는다. 특히 용접조건은 용적이행 모드를 결정하기 때문에 스패터 발생량에 커다란 영향을 미친다. 본 연구는 $CO_2$ 용접 재료 중 두 type의 FCW(titania계, semi-metal계)를 이용하여 용접조건을 변화시켜 아크현상과 스패터 발생량을 파악하여 용접부의 품질 평가와 용접조건 설정에 기여코져 한다. 본 연구를 통해, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. 1) 저전류 영역(140A)의 FCW 모두 22V까지는 전형적이 단락이행이 나타났고, 스패터 발생량의 증가와 저전류 스패터 입도를 대립화하였다. 2) 대전류 영역(320A)의 전형적인 globular이행에서 titania계 FCW가 semi-metal계 FCW보다 아크 안정성이 양호하였다.
Tungsten inert gas (TIG) welding is commonly used in industries that require airtightness, watertightness, oiltightness, and precision. It is a non-consumable welding method that is commonly used for the welding of non-ferrous metals, but it can be used to weld most metals. The methods of TIG welding can be divided into three types. The first, manual welding is done directly on the metal by a welder with a torch. The second, semi-automatic welding, gets help from a material supplying machine, but it is conducted by a welder. Lastly, automated welding is conducted fully by a machine during its process and operation. Depending on the selection of electrode, the amount of heat that is applied to the base material and the electrode rod changes and makes the shape of welded parts different. A direct-current positive electrode was used for this study. Through the change of shielding gas type on a structural steel (SS-400) that is commonly used in industry, the composition and shape changes in welded parts were detected after welding. The heat-affected area, hardness value, and tensile strength were also identified through hardness testing and tensile testing. In this study, it was found that the higher hardness value of the heat-affected is, the weaker the tensile strength becomes.
In this study, the plug weldability of STS 304 was investigated. The parameters which influence plug weldability were pushing pressure of the plates, position of welding wire and composition of shielding gases. Among these factors, the composition of shielding gases and hole diameter of the upper plate were found to be the major factors influencing weld quality. To evaluate weldability, tensile shear strength of the plug welded specimen was measured and compared with tensile strength of butt welded specimen. Hardness was measured for both plug weld and butt weld. The microstructure of the weld metal and HAZ were also characterized.
GTA 용접에서 용입, 용접부의 크기와 형상이 형성되는 아크 물리학적 현상을 이해함에 있어서 에너지 분포특성은 매우 중요한 인자이다. GTA 용접에서 아크 길이의 변화와 사용된 실드 가스 종류에 따라 음극인 텅스텐 전극 팁의 아크 루트 직경에 큰 변화를 주며, 양극인 모재 쪽의 에너지 분포에 영향을 미치며 된다. 기존의 연구자들은 저전류나 중전류 영역의 GTA 용접에서 텅스텐 전극의 선단각과 용입 형태와 의 관계를 plasma 기류 등에 의해 고찰하거나, 최대 아크압력에 미치는 전극형상의 영향에 대하여 연구하였다. 용접부에 작용하는 아크 압력의 분포는 결국 운동 에너지의 분포이다. 기존의 연구자들에 비하여 보다 간편한 실험을 통하여 양극 모재위의 아크 압력에 의한 에너지 분포특성을 규명하는 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 GTA 용접의 용접전류 100A~200A 영역에서 아크 길이 변화와 Ar 가스에 $H_2$ 혼합에 따른 측정된 아크 압력으로부터 기존연구자들의 아크 물리학적 결과들을 활용하여 양극 모재 위에 작용하는 전류밀도 분포를 유도하는 것이다. GTA 용접에서 아크 길이의 변화와 Ar 가스에 $H_2$ 혼합은 아크 압력분포에 큰 영향을 미치며, 이에 따라 에너지 분포특성에 많은 영향을 미친다. 아크 길이가 증가함에 따라 Ar가스와 $H_2$ 혼합가스의 에너지 분포는 감소하였고, Ar가스에 $H_2$ 혼합에 의해 아크 에너지가 증가하여 용입형상에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다. 이에 대한 연구는 향후 GTA 용접 응용분야 확대 적용될 것이며, 아크 물리학 연구에 기초적이고 아주 중요한 과학적인 자료가 될 것으로 판단된다.
Arc pressure is one of important factors in understanding physical arc phenomena. Especially it affects on the penetration, size and shape of TIG welding. Some researches were reported on the effect of arc pressure in low and middle current region. But there are not any research in high current region. The purpose of this study is to investigate the arc pressure distribution with mixing ratio of shield gas such as Ar and He gases. A Cu block with water cooling was specifically designed and used as an anode electrode in order to measure the arc pressure in high current region. Then, the arc pressure distribution was measured with change in welding current and mixing ratio of shield gases. The arc force was obtained by numerically integrating the measured results. As the results, it was shown that the arc pressure was concentrated at the central part of the arc in middle and high current regions when a pure Ar gas was used. In case of Ar + He mixing gas, the arc pressure was much lower than that of pure Ar gas. In addition, it was widely distributed to radial direction.
전세계적으로 환경문제에 대한 위기의식이 고조됨에 따라 운송산업 분야에서는 차체경량화를 통해 이와 같은 문제를 해결하고자 하였다. 차체경량화의 방법으로써 보론강을 $900^{\circ}C$이상의 온도에서 가열한 후, 성형과 동시에 냉각하여 1500 MPa 이상의 강도를 얻을 수 있는 핫스탬핑 공정이 제시되고 있다. 하지만 핫스탬핑 공정에 일반적으로 사용되고 있는 보론강의 레이저 용접성에 대한 연구결과는 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 보론강의 레이저 용접특성을 조사하기 위해 레이저 매개변수에 대하여 기초적 연구를 실시하였다. 실험결과, 실드가스에 대한 매개변수의 최적의 조건은 $Q=20{\ell}/min$, ${\alpha}=40^{\circ}$, d = 20 mm, l = 0 mm이며, 맞대기 용접부의 경도는 용접부에서 마르텐사이트 형성으로 인해 급격하게 상승하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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