• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.89-94
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• 2015

본 연구의 목적은 열처리 전 후의 보론강 레이저 용접성을 비교하는 것이다. 일반적으로 보론강이 핫스탬핑 공정에 사용되고 있으며, 핫스탬핑 공정은 강판을 오스테나이트 온도까지 가열한 후 성형과 동시에 냉각하는 방법이다. 열처리후 보론강은 1500 MPa 이상의 고강도를 가진다. 따라서 본 연구에서는 보론강 및 핫스탬핑강의 레이저 용접성을 조사한 후 비교하였다. CW 디스크 레이저를 이용하여 레이저 출력 및 용접속도를 변화시켜가며 맞대기 및 겹치기 용접을 실시하였다. 맞대기 용접 결과, 핫스탬핑강에서 완전 용입을 얻을 수 있는 임계냉각속도가 보론강보다 낮았으며, 겹치기 용접결과 완전 관통이 일어난 용접 조건에서는 접합부 폭은 용접속도와 관계없이 거의 유사하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1069-1075
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• 2012

레이저는 고밀도 열원으로써, 입열을 최소화하면서 고속용접이 가능한 장비이다. 특히 최근 상업화된 고출력 파이버 레이저는 특유의 발진원리 때문에 높은 빔품질과 소형화된 시스템이 가능하다. 이러한 장점들로 인해 파이버 레이저는 LNG 카고탱크에 대해 선박 내부에서 용접이 가능한 가장 적합한 열원이라고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 선박산업에 레이저 용접기술을 적용하기 위해 파이버 레이저를 이용하여 LNG 선용 스테인리스강의 용접을 진행하였다. 연구에서 사용한 재료는 카고탱크에 사용되고 있는 오스테나이트계 스테인리스강인 두께 1.2mm의 STS304L였다. 레이저 출력 및 용접속도를 변화시켜가면서 겹치기 및 맞대기 용접을 실시한 후 용입특성을 분석하여 최적의 접합조건을 도출하였다. 그 결과 용접부에서 모재보다 우수한 기계적 성질을 얻을 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권6호
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• pp.589-595
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• 2013

본 논문은 플라즈마 절단 면 특성이 I Groove 서브머지드 아크 용접 용락 현상에 미치는 영향과 용락 현상을 감소시키는 방법에 대하여 연구하였다. 조선해양 구조물의 주판은 대부분 후판으로 설계되고 깊은 용입을 얻기 위하여 고 전류를 사용하게 된다. 용접부의 절단 품질에 따라서 서브머지드 아크용접 진행 시 용락 현상이 자주 발생되고 이는 용접부의 품질 저하와 수정 작업을 유발시킨다. 본 연구의 플라즈마 절단 실험에서 나타난 특성으로 I형상 그루브 직각 절단 시 상,하면에 플라즈마 열원에 의한 녹음 현상과 함께 하면 한 방향에 약 2~4도 정도의 각 변형 베벨이 형성됨을 확인하였다. 이는 맞대기 이음에서 용락 현상의 주된 원인이며 모재 절단 시 상면 방향에 I 그루브 형상에 가깝도록 한 방향 기준으로 V형상 그루브 4도 베벨을 시공하여 서브머지드 아크 용접을 실시한 결과 용락 현상을 현저히 저감시키는 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.6114-6118
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• 2013

본 연구에서는 초음파 탐상시험의 펄스 반사법으로 각각 용접결함에 따른 초음파 펄스파형모형을 연구하였다. 균열은 예리하고 선명한 신호들을 발생한다. 탐촉자를 결함주위로 이동하면 에코높이는 변한다. 긴 균열에서는 탐촉자가 결함 주위를 원형으로 목돌림주사법을 사용하여 탐상하면 에코높이는 급격히 감소한다. 그 에코 봉우리는 바늘과 같이 얇고 날카롭다. 기공은 단일 결함으로부터 발생하는 에코는 예리하고 선명하다 하지만 집단의 기공들은 다수의 반사들이 중첩되고 트레이스가 들쭉날쭉한 에코가 발생한다. 슬래그 개재물은 크랙과 슬래그 결함위치에서 각각 목돌림 주사법을 사용하여 탐상하면 그 에코형상은 어느 정도 차이를 볼 수 있었다. crack은 그 에코높이가 급격히 변하는 반면에 슬래그 개재물은 증가${\rightarrow}$감소${\rightarrow}$증가${\rightarrow}$감소된다. 또한 다수 밀집된 기공의 위치에서 결함은 대표적 에코형상과 같은 잡다한 에코형상은 슬래그에서는 볼 수 없었다. 용입불량은 결함의 에코형상은 크랙과 같이 날카롭고 예리하게 나타났고, crack과 비슷한 에코형상은 갖고 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제1권2호
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• pp.1-8
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• 2000

본 연구에서는 상용 순수 티타늄 소재를 사용하여 안경테를 레이저 빔 용접으로 제조하기 위하여 광섬유로 전송되는 가변 펄스곡 80 ㎲-10 ms. 최대 평균출력 200 W, 첨두출력 12 kW와 최대 펄스에너지 50J성능의 초정밀 Nd:YAG 레이저 용접장치를 설계 제작하고 이 장치를 사용하여 안경테 제조를 위한 최적 용접조건을 선정하기 위한 실험을 수행하였다. 안경테를 위한 T이음 및 맞대기 이음형상을 용접할 때 평균출력, 광섬유 형태, 초점위치 등에서 용입상태와 용접결함을 조사하여 최적 용접조건을 선정하였고 안경테 부품 장석(temple hinge)과 다리, 톱바를 레이저 용접으로 시제품을 제작하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.49-60
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• 2002

용접법은 선박 생산 공정에 있어서 금속 접합을 위해 가장 많이 사용되고 있다. 용접은 금속 접합을 위해 유용한 방법이지만 국부적 가열, 용융, 냉각으로 이어지는 열하중에 의하여 잔류응력과 잔류변형을 발생시킨다. 잔류응력은 구조물의 강도에 부정적인 영향을 끼치고, 잔류변형은 조립 작업에 부정적인 영향을 끼치게 된다. 그러므로 역학적 방법에 의한 잔류응력과 잔류변형의 예측은 이들을 제어할 수 있는 방법을 작업 전에 제시할 수 있도록 하므로, 선체 강도 확보와 선박 생산성 향상을 위하여 매우 중요한 문제라고 볼 수 있다. 본 논문에서는 이러한 배경에서 용접 현상을 가장 잘 시뮬레이션할 수 있는 방법인 유한요소법을 이용한 3차원 열탄소성 해석을 이용하였다. 열탄소성 해석을 위하여 온도분포를 계산한 후 계산된 온도분포를 이용하여 용접변형 및 응력을 순차적으로 계산하였다. 온도분포 계산을 위하여 용융과정을 엔탈피 방법을 이용하여 구현하였으며, 용접비드의 용입은 요소생성법을 이용하여 구현하였다. 본 연구에서 제안된 해석과정은 기존 연구에서 제시한 실험결과와 정성적으로 일치하는 결과를 주는 것을 확인하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제16권5호
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• pp.119-133
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• 1998

To implement full automation in pipe welding, it si most important to develop special sensors and their related systems which act like human operator when detecting irregular groove conditions. In this study, an automatic pipe Gas Metal Arc Welding (GMAW) system was proposed to full control pipe welding procedure with intelligent sensor systems. A five-axes manipulator was proposed for welding torch to automatically access to exact welding position when pipe size and welding angle were given. Pool status and torch position were measured by using a weld-pool image monitoring and processing technique in root-pass welding for weld seam tracking and weld pool control. To overcome the intensive arc light, pool image was captured at the instance of short circuit of welding power loop. Captured image was processed to determine weld pool shape. For weld seam tracking, the relative distance of a torch position from the pool center was calculated in the extracted pool shape to move torch just onto the groove center. To control penetration of root pas, gap was calculated in the extracted pool image, and then weld conditions were controlled for obtaining appropriate penetration. welding speed was determined with a fuzzy logic, and welding current and voltage were determined from a data base to correspond to the gap. For automatic fill-pass welding, the function of human operator of real time weld seam control can be substituted by a sensor system. In this study, an arc sensor system was proposed based on a fuzzy control logic. Using the proposed automatic system, root-pass welding of pipe which had gap variation was assured to be appropriately controlled in welding conditions and in torch position by showing sound welding result and good seam tracking capability. Fill-pass welding by the proposed system also showed very successful result by tracking along the offset welding line without any control of human operator.

• 전기전자학회논문지
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• 제5권2호
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• pp.190-200
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• 2001

본 논문은 용접이상을 검출하기 위한 특징벡터의 선택과 퍼지 기술을 사용한 용접이상 분류기의 설계 및 구현에 관한 것이다. 용접이상 특징 벡터로써 시간 영역에서 절대적분치, 영교차수를, 주파수 영역에서 파워 스펙트럼 계수를, 두 영역 모두를 고려하여 히스토그램을 비교하였다. 그래프 분석에 의하여 특징벡터로서 히스토그램을 선택하였고, 상대 히스토그램의 최대 빈도수와 대응 구간 값이 정상 용접과 용입불량을 구분하는 데 가장 유효하다는 것을 발견하였다. 이 특징 벡터를 사용하여 퍼지 용접이상 분류기를 구현하였고, 695개의 용접 데이터 프레임에 대하여 시험하여 정분류율이 92.96%을 보여, 그 유효성을 입증하였다. 실험실에서의 결과로써 실제적인 산업용 레이저 용접 검사기로써 상대적 히스토그램을 이용한 퍼지 용접이상 분류기가 효과적임을 알 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1373-1377
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• 2014

핫스탬핑 공정은 고강도의 강을 얻을 수 있는 방법으로써, 일반적으로 보론강을 오스테나이트 온도까지 가열한 후, 성형과 냉각을 통해 제품을 생산한다. 열처리된 보론강은 1500MPa 이상의 강도를 가지기 때문에 경량화와 안전성을 동시에 향상시킬수 있는 특징이 있다. 뿐만아니라 우수한 성형성으로 인한 치수정밀도가 기존 강판대비 90 % 이상 향상되어 우수한 성형품질을 확보할 수 있는 장점도 있다. 따라서 본 연구에서는 디스크 레이저를 사용하여 핫스탬핑 강판의 맞대기 및 겹치기 용접을 실시하여 용접특성을 파악하였다. 실험결과, 맞대기 용접에서는 맞댄면의 갭에 영향으로 인해 겹치기 용접과 비교하여 더 빠른 속도에서도 완전 용입을 얻을 수 있었으며, 모든 용접부에서 열영향부에서 화이트밴드가 관찰되었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.114-114
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• 2009

최근 국내외에서 자동차 연비와 성능 향상을 위하여 고부가가치 자동변속기의 개발이 적극적으로 추진되고 있다. 특히, 유럽(ZF)과 일본(JATCO, AISIN)을 비롯한 변속기 부품의 기술선진국에서는 전자빔 용접을 적용한 고부가가치 자동변속기 제품이 개발되어 다양한 고급차 모델에 적용되고 있으며 2010년까지 8속 자동변속기를 출시할 예정으로 개발을 추진하고 있다. 이러한 자동변속기를 개발하기 위하여 부품의 성형 및 가공정밀도 관리가 중요하며, 최종 조립되는 부품의 전처리(연질화처리, 탈지, 이물질 제거등)와 용접시 용접변형을 최소화하기 위한 공정조건의 엄격한 관리가 요구되고 있다. 변속기 부품으로 사용되는 소재는 성형성 확보를 위한 연질재(SPCC)와 강도를 확보하기 위한 고강도강(SAPH400, SPFH590)으로 서로 다른 두께의 재질이 조립되어 최종단계에서 용접공정에 의해 제작되고 있다. 특히, 연질재는 복잡한 형상으로 성형한 다음, 가공을 거쳐 경화를 위한 연질화처리가 요구되기 때문에 건전한 용접을 하기 위해서는 용접면에 접한 연질화 처리부는 연질화 처리재가 잔존하지 않도록 완전한 제거할 필요가 있다. 만약 전처리 공정에서 충분한 세척과 가공품의 정도관리가 확보되지 않으면 전자빔 용접시 고온에서 이물질 증발과 잔류, 스패터 발생등에 의한 용접부 결함발생이나 용접변형으로 인하여 제품불량이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 최종 조립공정인 용접작업시 발생되는 결함을 방지하고 이 두께 및 이종소재의 전자빔 용접비드 형상(비드 폭, 용입깊이)을 최적화 함으로서 용접부 변형을 최소화하고 충분한 강도를 확보하고자 전자빔 용접전류와 속도에 따른 비드형상을 비교검토 하고자 하였다. 그리고 실차적용시 신뢰성을 확보하기 위하여 전자빔 용접한 자동차 변속기 부품의 비틀림 시험을 실시하였으며 전자빔 용접 전, 후의 변형량을 측정하여 변속기 부품으로서의 적용성을 검증하고자 하였다.