• 대한기계학회논문집A
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• 제41권3호
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• pp.219-224
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• 2017

본 연구는 수송기계 축 등에 이용되는 캠 형상 부분만을 기존의 단조품인 SF45와 축 부분은 일반기계구조용 탄소강재인 SM45C를 직경 20 mm를 이용하여 이종 마찰용접을 수행하였다. 최적조건을 규명하기 위해 인장시험 등 용접품질과의 상관관계를 고찰하였고, 또한 최적조건에서 마찰용접 후 열처리를 시행하여 용접재(As-welded)와 후열처리재(PWHT)에 대한 회전굽힘 피로시험을 시행하였다. 결과적으로 두 이종재가 강한 혼합으로 계면에서도 개재물 및 산화막이 플래시로 토출되어 양호한 접합상태임을 확인하였다. 더욱이 모재(SF45)와 후열처리재의 피로한도 각각 180 MPa, 250 MPa로 나타났다. 이는 후열처리재가 SF45 모재에 비해 약 40 %의 피로수명이 향상되었음을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제14권2호
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• pp.112-121
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• 1994

초음파 C-scan 기법에 의해 스폿(spot)용접의 품질 평가를 위한 비파괴진단 평가에 관한 기초적인 실험적 검토를 하였다. 먼저, 스폿용접부 초음파탐상에 앞서 뉴우톤링의 모델링 실험을 통해 미소 간극을 갖는 접합계면에서의 초음파 반사 거동의 해석 결과를 근거로 스폿용접부의 너겟 형상과 크기, void 결함등의 정량적 평가와 corona bond의 정확한 식별에 최적한 초음파시험방법 및 조건의 설정을 시도하였다. 초음파시험 후 용접시험편을 절단하고, 그 절단면을 초음파현미경(SAM)과 광학현미경의 단면 관찰을 통해 스폿용접 품질 평가를 위한 초음파 비파괴평가법의 유용 가능성 유무, 적용 한계 등을 검토하였다. 그 결과 본 실험에 사용한 집속 초음파탐촉자(25MHz)에 의한 너겟 내부에 존재하는 void 크기의 검출한계는 $10{\mu}m$였으며 너겟 크기는 초음파시험의 경우가 최대 1mm정도 크게 측정되어 corona bond의 정확한 식별과 너겟 직경의 정량적 평가에 접근하기 위해서는 초음파 C-scan 데이터의 각종 화상 처리 기술의 적용에 의한 corona bond부의 명확한 식별 방법에 대한 연구 검토가 요망됨을 알 수 있었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제12권3호
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• pp.48-55
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• 1994

In this experiment, to find optimum brazing conditions for Cu/Stainless Steel brazing using filler metals of Ag-Cu-Zn-Cd system, first of all spreading ratio was tested on 304 stainless Steel and low carbon steel. And then shear test of brazed joint was executed. As the result of that, the shear strengths of brazed joints were the range of 60-90 MPa. Through microstructure analysis for brazed interface layer, We found as follows. Firstly interface layer increased as time increased. Secondly continuous layer of Ag-Cd compound was observed along the side of stainless steel. Also by means of EDS analysis for fracture surface, ductile fracture was occurred and precipitates on the fracture surface were found to include Cr, Mn, Si in Ag-rich phase.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.171-177
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• 2007

In this paper, an evaluation method of fracture toughness on interface cracks was investigated in friction welded dissimilar materials with interfacial edge cracks. To establish a reasonable strength evaluation method and fracture criterion, it is necessary to analyze stress intensity factor under the load and residual stress condition on friction welded interface between dissimilar materials. The friction welded specimens with an edged crack were prepared for analysis of stress intensity by using the boundary element method (BEM) and the fracture toughness. A quantitative fracture criterion for friction welded STS 304/SM 45C with interface crack is suggested by using stress intensity factor, F and the results of fracture toughness experiment.

• Journal of Welding and Joining
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• 제7권2호
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• pp.12-24
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• 1989

천이액상확산접합법은 접합계면에 일시적으로 액상이 형성되기 때문에, 고상확산접합법과 비교 하여 비교적 쉽게 금속결합을 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 정밀하게 표면을 가공할 필요가 없으 며, 접합압력이 거의 필요 없다는 것이 잇점이라고 할 수 있다. 도한, 접합온도에서 등온응고되 기 때문에, 브레이징법과 비교하여 접합계면에 취약한 금속간화합물(Metallic Compound)이 생 성되지 않으므로, 기계적성질 및 내식성이 우수한 접합이음부를 얻을 수 있다는 잇점이 있다. 따라서, 본 접합법은 원리적으로 모재(Base Metal)와 거의 같은 정도의 물리적, 화학적, 기계적 성질을 갖는 접합이음부(Joint or Bonded Interlayer)를 얻을 수 있는 접합법이라고 생각되어진 다. 본 해설에서는 천이액상확산접합법의 기본원리, 접합기구, 접합인자 및 실용된 예에 대해서 서술하고자 한다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제5권3호
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• pp.28-37
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• 1987

To clarify the debonding phenomena of clad steel, the effect of thermal treatment (temperature, holding time) on the interfacial strength of clad steel was preliminarily investigated. From this study, it was confirmed that the interfacial strength of clad steel was deteriorated by thermal treatment and the amount of strength deteriorated, depending on the condition of thermal treatment, could be evaluated by the following equation. ${\sigma}_{ HT}/{\sigma}_{i}/=A_{0}-A\;exp(-Q/RT)log(t/t_{0})$ This equation implies that temperature has a far strong effect on strength deterioration than tiem. The deterioration of interfacial strength of clad steel after thermal treatment may be derived from the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between component materials and microstructural change along the interface.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 1998년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.19-20
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• 1998

오버레이용접에 의한 표면개질기술(Weld Surfacing or Hardfacing Technology)은 내식성, 내 마모성, 또는 내열성을 갖는 합금의 용접재료를 모재 표면에 균일하게 용착(오버레이:Ovedayer)시킴으로써 목적하는 재료의 표면성질을 향상시키는 표면처리의 한 방법이으로써 1922년 Stoody가 Steel Tube에 Cr합금 분말을 충진한 용접봉을 제조하여 석유시추용 회전드릴의 선단 표면을 오버 레이 용접시켜 내마모성을 획기적으로 개선시킴으로써 이루어 졌다. 초기 오버레이 용접기술은 발전설비I 제철설비I 시벤트설비, 그리고 제지설비 등 주로 설비 부품들의 표면부 내마모성을 개선시키는 방향으로 주로 연구 개발이 이루어졌으나, 기술개발의 진전으로 탈황설비 둥의 표면부 내식성 향상, 연속주조롤 표면부의 내산화성, 내열피로성, 내마모 성 향상 둥을 위해 점차 산업전반에 널리 이용되고 있으며, 설비의 고도화 및 장수명화가 요구되 면서 본 기술의 중요성 또한 점차 부각되고 있다. 그림 1은 연강의 모재 위에 셀프쉴드플럭스코어드와이어(Self-Shield Flux Cored Wire:SS-FCW, 이하 55-FCW라 기술함)를 사용하여 오버레이 용접올 하는 장면을 도식적으로 나 타낸 것이다. 모재와 전극재인 용접봉(S5-FCW) 사이에서 아크가 발생되고, 아크열에 의해서 용접 봉 및 모재 일부가 용융되면서 모재 표면에 새로운 오버레이 표면층이 형성된다. 통상 오버레이 층의 1층 두께는 2-6mm 내외이며, 단층 혹은 다충 오버레이를 자유롭게 실시한다. 오버레이층의 물성은 아크열에 의한 모재로의 용입정도에 따라 1층부에서는 모재의 영향을 크게 받지만 오버레 이충 수가 증가된 3층부에서 부터는 전적으로 용접봉의 성분에 좌우된다. 사진 1은 연강(55-41)의 모재위에 크롬탄화물이 다량 함유된 고크롬 탄화물형 내마모재가 오버 레이된 내마모 복합강판 (wear plate)의 단면 미세조직 사진으로써 모재부와 오버레이충을 함께 보여주고 있다. 모재와 오버레이 충간의 경계면은 모재 일부가 용융된 후 웅고하면서 형성됨으로 인해서 도금이나 용사층과는 달리 매우 견고하게 결합되어 있다. 따라서 계면부의 탈락이라는 문 제점은 거의 없어 심한 응력을 받는 기계구조물 및 부품에도 본 기술은 널리 적용되고 있다. 그리고 사진 1에서 알 수 있는 바와 같이 모재와는 전혀 상이한 재료를 자유로이 선택하여 표면 유효층 일부만 오버레이시키며I 주조 및 단조가 불가능한 재료까지도 표면부에 오버레이 시킴으로 서 부품 및 설비의 제조에 있어 재료비의 절감과 제품의 수명이 획기적으로 개선될 수 있다. 그리고 최근에는 도금 빛 용사 둥과 같은 표면처리를 할 경우임의 소재 표면에 도금 및 용 사에 용이한 재료를 오버레이용접시킨 후 표면처리를 함으로써 보다 고품질의 표면층을 얻기위한 시도가 이루어지고 있다. 따라서 국내, 외의 오버레이 용접기술의 적용현황 및 대표적인 적용사례, 오버레이 용접기술 및 용접재료의 개발현황 둥을 중심으로 살펴봄으로서 아직 국내에서는 널리 알려지지 않은 본 기 술의 활용을 넓이고자 한다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.73-73
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• 2010

합금원소가 다량 첨가된 고합금강, 스테인리스강, Ni기 초내열합금 등은 용접시 혹은 후열처리 동안 열영향부 (HAZ: heat-affected-zone)에서 결정립계를 따라서 액화균열이 종종 발생한다. 이러한 액화균열은 급속한 가열시 HAZ의 결정립계가 국부적으로 용융되어 액상필름을 형성하고, 냉각시 수축으로 인한 인장구속응력에 의해 필름을 따라서 균열이 발생하여 생성된다. HAZ 결정립계 액화는 탄화물, 황화물, 인화물, 보론계 화합물 등이 급가열시 기지와의 반응에 의해 표피 액상을 형성하는 조성적 액화 (constitutional liquation)에 의한 액상의 결정립계 침투로 설명되거나, 결정립계 자체의 용융점을 상당량 낮추는 보론(B), 인(P), 황(S)등의 편석에 의한 국부적 입계 용융으로 주로 연관 지어 해석한다. HAZ 액화균열은 고온 입계균열 현상이므로, 결정립계의 특성에 따라 크게 영향을 받으며 결정립계 character 설계에 의해 액화균열 저항성을 개선시킬 수 있음을 유추할 수 있다. 한편, 본 연구자들은 최근 Ni기 초내열합금에 있어 입계 serration 현상을 새롭게 발견하였으며, 이론적 접근법을 통해 serration을 위한 특별한 열처리 방법을 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, 보론 편석 및 HAZ 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. SIMS (secondary ion mass spectrometry)를 이용하여 열처리 직후 결정립계 보론편석 정도를 비교하였다. 파형입계 시편의 경우, 일반직선형 시편에 비해 결정립계에 보론편석 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다. 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세조직을 정량적으로 분석하였다. 파형입계 시편 및 일반직선형 시편 모두 최고온도 $1060^{\circ}C$이상부터 입계 탄화물이 기지내로 완전 용해되고 입계가 액화되기 시작하였다. 최고온도별로 입계액화비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 훨씬 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화된 필름이 입계를 따라 전파되지 않고 부분적으로 단락되어 있음이 관찰되었다. 액화시험 후 투과전자현미경을 이용한 EDS (energy dispersive spectrometry) 분석을 통해 결정립계 액화의 주요원인은 입계 $M_{23}C_6$의 조성적 액화반응 보다는 보론 편석 (원자 및 $M_{23}(CB)_6$)으로 인한 결정립계 국부용융이 더 유력함을 유추할 수 있었다. 따라서 상기 결과로부터 입계구조가 안정되어 계면에너지가 낮은 파형입계가 보론편석에 대한 저항성이 우수하였으며, 이러한 결과는 액화 저항성에 대응되어 영향을 미침을 알 수 있었다. 게다가 파형입계에 액상 필름이 생성되더라도 낮은 계면에너지에 의해 비롯된 상대적으로 낮은 적심성 (wettability)에 의해 필름이 쉽게 전파되지 않음을 'Smith 입계 wetting 이론'을 이용하여 해석할 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.189-194
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• 2003

It is important to evaluate strength of dissimilar weld zone to use dissimilar materials safely. This study examines mechanical characteristics of dissimilar weld zone between low alloy steel and austenitic stainless steel that satisfies welding related requirements of ASME Code, experimentally reviews metallurgical and mechanical properties at and adjacent to weld interface. It is confirmed that hardness singularity occurs at the weld interface, and that optimum buttering thickness is more than 5㎜ from view points of tensile & yield strength. From a macroscopic view, brittle fracture characteristics is observed in buttering weld zone by tensile test.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2006년도 춘계 학술대회 개요집
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• pp.59-61
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• 2006

The $CO_2$ laser cladding was conducted on an AC2B alloy with feeding Fe-based powders. A powder feeding rate (PFR) and a travel velocity were related with the cracks adjacent to the Fe/Al interface. Preheating temperature was varied to study the interface crack. Preheating to $250^{\circ}C$ during the laser cladding suppressed the interface crack ratio (ICR). The ICR was limited for the single pass clad and the reciprocating test for the slide wear was conducted on an overlay cladding experiment. Comparing with no overlap overlay, the overlay clad with 50% overlap showed better wear resistance.