• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.26 no.2
• /
• pp.300-307
• /
• 2002

Partial penetration welding joint is defined as groove welds welded from one side, without steel backing or groove welds welded from both sides but without back gouging. So it has an unwelded portion at the root of the weld. Study of partial penetration weldment fracture behavior includes residual stress analysis and fracture analysis. The J-integral loses its path independency in residual stress field. Therefore, it is necessary to introduce a new J-integral, J, which is defined including the effect of plastic deformation and thermal strain. In this study, theoretical formulation and program were developed for the evaluation of J-integral for the crack tip located in the weldment. Evaluations of fracture behavior were performed for partial penetration multi-pass weldment of 25.4mm thick plate by J-integral. From a point of fracture in partial penetration multi-pass welding, it seemed to be better to control root face smaller than 6.35mm.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.25 no.11
• /
• pp.1813-1819
• /
• 2001

Partial penetration welding Joint defines that groove welds without steel backing, welded from on side, and groove weeds welded from both sides but without back gouging, that is. it has an unwelded portion at the root of the weld. In this study we analysed fur residual stress and displacement distribution on partial penetration welding condition of thick plate metal. For 25.4mm thick plate, theoretical residual stress and displacement analysis by finite element method using ABAQUS was carried out and compared with the experimental result using hole-drilling method. In results of the condition of partial penetration, it appeared that longitudinal stress at welding area was a little difference and transverse stress did not have any effect by partial penetration multi-pass welding. From a point of welding distortion in partial penetration multi-pass welding, it seemed to be better to control root face smaller than 6.35mm.

• Journal of Welding and Joining
• /
• v.15 no.3
• /
• pp.79-87
• /
• 1997

This study was performed to evaluate basic characteristics of electron beam welding process for a 9% Ni steel plate. The principal welding process parameters, such as working distance, accelerating voltage, beam current and welding speed were investigated. The AB (Arata Beam) test method was also applied to characterize beam size and energy density of the electron beam welding process. The electron beam size was found to decrease with the increase of accelerating voltage and the decrease of working distance. So, in case of high voltage (150kV), spot size and energy density of electron beam were revealed to be 0.9mm and $6.5\times10^5W/\textrm{cm}^2$ respectively. The accelerating voltage among the welding parameters was found to be the most important factor governing the penetration depth. When the accelerating voltage of electron beam was low ($\leq$90kV), beam current and welding speed did not affect on the penetration depth significantly. However, in case of high voltage ($\geq$120kV), the depth of penetration increased very sensitively with the increase of beam current and the decrease of welding speed.

• Proceedings of the KWS Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.42-42
• /
• 2010

알루미늄 합금은 질량 대비 강도가 우수하고 내식성 및 저온 특성이 양호하여 구조재로서 널리 사용되고 있다. 또한 그 사용 추세가 점점 증가 하고 있으며 알루미늄 합금의 용접을 위해 현재까지 다양한 용접 공정이 적용되었다. 일반적으로 GMAW, GTAW 등의 아크 용접과 박판의 경우 저항 점용접, 그 외의 $CO_2$ laser, Nd:YAG laser와 같은 고밀도 에너지 용접 공정에 의한 연구 결과들이 많이 발표 되었다. 하지만 알루미늄 합금의 특성 상 용접부에 기공과 균열과 같은 결함들이 각 공정에서 많이 발생하며 이러한 결함을 감소시키기 위한 용접기술에 관해 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 GMAW, Plasma-GMAW 공정을 적용하여 알루미늄 합금의 용접특성을 비교하였다. 알루미늄 합금 Al 5052, Al 6061 4mm 두께 모재에 대해 BOP(Bead On Plate) 용접실험을 실시하였으며 생산성 측면에서 각 공정에 따라 완전 용입 시 최대 용접 속도를 측정하여 비교하였다. 용접 품질 측면에서는 비드 표면 및 단면을 검사하고 인장시험을 수행하였으며, 용접 기공과 균열을 X-ray 촬영을 통해 비교하였다. 또한 고속카메라 촬영을 통해 용접 중 플라즈마로 인한 산화막 제거 효과를 확인하고 각 공정별 용접 시작부의 아크 안정성을 평가하였다. 인장시험 결과 모든 모드에서 모재에서 파단됨을 확인 하였고, Plasma-GMAW 공정의 경우 플라즈마의 예열효과로 인하여 GMAW 보다 완전용입 기준 용접속도가 빨랐으며, 청정작용도 우수한 것으로 확인되었다.

• Proceedings of the KWS Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.29-29
• /
• 2010

레이저 용접은 고밀도 에너지빔을 이용하는 용접방법으로 아크용접에 비해 빠른 용접과 깊은 용입이 가능하며, 낮은 열이력을 가지는 장점이 있다. 때문에 열에 의해 연화되는 고강도강의 용접에 큰 이점을 가지고 있다. 차체경량화 추세와 더불어 차량에 고강도강의 적용이 늘어나고 있는데 충돌시 차량 구조를 유지시켜주는 범퍼나 B-필러와 같은 부품에 적용되는 무도금 보론 합금강과 알루미늄 코팅 보론 합금강은 핫스템핑(Hot Stamping) 기술에 의해 제조된 소재로 약 1.5GPa의 인장강도를 가진다. 알루미늄 코팅 보론 합금강의 경우 제조공정과 이송 중 소재 표면산화에 의한 산화철발생 또는 표면 탈탄 현상을 방지하기 위해 알루미늄 코팅 처리를 하는데 이러한 코팅층이 용접시 용접부의 물성을 저하시키는 역할을 한다고 보고되어 있다. 본 연구에서는 1.5GPa급 무도금 보론 합금강과 알루미늄 코팅 보론 합금강을 대상으로 레이저 용접을 적용하여 용접부 특성을 파악하고자 하였다. 실험은 겹치기 형상으로 Fiber Laser, Disk Laser를 적용하여 진행하였으며 빔Size, 용접속도, Gap등을 변경하며 해당조건에서의 용입특성, 파단모드, 기계적특성 등을 알아보았다.

• Journal of Korean Association for Spatial Structures
• /
• v.8 no.3
• /
• pp.91-99
• /
• 2008

As number of the buildings increases, it shows new trends such as twisted, tilted, taperer shape. As a structural solution for the new trend buildings, diagonal grid (Diagrid) structure was developed. Though a few buildings was built using diagird system, the structural performance of the corresponding node was not clearly identified. Therefore, experimental evaluation is needed to apply diagrid for higher buildings. In this study, the node was tested depending on the amounts of welding materials. As a result, the partial welding can provide enough strength for the node as required in the full penetration welding under monotonin compressive loadings.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
• /
• v.25 no.4
• /
• pp.431-440
• /
• 2013

In this study, a standard tensile welded-joint test was conducted to select a welding electrode suitable for recently developed HSA800 steel. Two welding electrodes were available at the time of this study; one was GMAW-based and the other FCAW-based. The tensile test specimens were fabricated by joining 60mm-thick HSA800 plates according to the AWS-prequalified groove welded joint details. Specimens which violate the standard root opening distance (ROD) were also included to see if poor construction tolerance could be accommodated. During fabrication, serious concerns about the welding efficiency of the GMAW-based product were raised by a certified welder. Both welding electrodes showed satisfactory and similar performance from welded joint strength perspective. But groove welded joints made by using the FCAW-based rod consistently showed more ductile and stable behavior. The AISC provisions for PJP joint strength were shown to be very conservative under direct tensile loading. Violating the AWS prequalified ROD by 100% apparently passed the strength criteria, but unusual crater-like fracture surface was observed.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
• /
• v.26 no.5
• /
• pp.407-418
• /
• 2014

As a continuing work of previously conducted standard tension tests, full-scale flexural tests were conducted in this study to assess the structural performance the CJP groove welded joints connecting thick HSA800 plates. Two welding electrodes were available at the time of this experimental research; one was GMAW-based electrode A and the other FCAW-based electrode B. Three full-scale box-type beam specimens with single bevel- and V-groove CJP welded joints were fabricated from 60mm and 25mm thick HSA800 plates according to the AWS-prequalified groove welded joint details. In designing the specimens, all possible limit states like local and lateral torsional buckling were carefully controlled in order to induce flexural plastic yielding or eventual joint fracture. All the CJP joints made by both welding electrodes showed satisfactory performance and were able to transfer the tensile flange forces higher than that corresponding to the measured tensile strength of HSA800 flange plates. However, it should be noted that, during fabrication, serious concerns about the welding efficiency and workability of the GMAW-based electrode were raised by a certified welder. The fracture occurred at the unbeveled (or vertical) interface between the weldment and the base metal when the GMAW-based electrode was used in the single-bevel joint, implying the possibility of insufficient melting. Thus, the FCAW-based electrode B is again recommended as the choice of welding electrode for HSA800 plates. The limited test data of this study implies that the V-groove CJP joint should be used in favor of the single bevel CJP joint, if possible.

• Proceedings of the KWS Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.30-30
• /
• 2009

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.

• Proceedings of the KWS Conference
• /
• 2004.05a
• /
• pp.103-105
• /
• 2004

키홀 용접현상에 관한 연구는, 키홀 현상이 용융금속내부에서 아주 빠른 속도로 과도적으로 이루어지기 때문에 그 계측과 해석이 곤란하여 수 많은 가정이나 가설 하에서 용입형상과 키홀의 거동에 관한 해석이 국한된 영역에서 이루어지고 있는 것이 현실이다. (중략)