• Journal of Welding and Joining
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• 제11권4호
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• pp.1-9
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• 1993

과거 10년 동안 용접 생산성 향상을 위한 연구 개발 노력은 다방면에서 진행되어 이제는 그 효과 가 복합적으로 나타나고 있다. 용접 자동화 분야에 있어서는 용접 Robot System이 고도화 되어 성능이 다양해 졌고, 용접기 분야에서는 용접전류파형 제어가 가능하게 되어 제품에 따라 성능면 에서 커다란 차이를 보이게 되었으며, 용접재료 분야에서는 다양한 용접재료가 개발되어 여러 분 야에서 생산성 향상에 기여하게 되었다. 이를 사용자 측면에서 보면 기술적인 면이 있는 반면, 그 에 비례하여 선택의 어려움 또한 증가하였다. 따라서 이 시대에서 요구하는 용접기술은 주어진 작업환경 및 조건에 따라 최적의 자동화 System, 용접기기 및 용접재료 등을 선택하여 가장 경 제적으로 용접제품을 생산할 수 있도록 하는 Engineering기술이라고 하겠다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.119-119
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• 2009

인버터 DC 저항용접의 적용성 증대 : 인버터 DC 저항용접 공법이 SPOT, PROJECTON, SEAM, BUTT 등의 공정에 다양하게 적용되어 저항용접 현장에서 고효율, 친환경적 용접 환경을 만드는데 일조 하고 있다. 특히 자동차의 경량화, 충돌내성 증대, 진동 및 내구성 증대, 공간활용 극대화, 새로운 Design 개념 적용 등의 산업전반에 걸쳐 나타나는 신 Trends로 고 장력 철재의 적용 범위가 확대되고 HSS(High Strength Steel), EHSS(Extra High Strength Steel), UHSS (Ultra High strength Steel ; Hot - Formed Steel )등 다양한 철판의 SPOT 저항용접이 필요하게 되었다. 기존의 AC 단상용접의 전력 특성 상 통전 중 무 통전 시간 과 높은 PEAK 전력, 단상 대 전력 소모로 인한 전력 DROP 등의 문제로 인하여 신소재의 용접 시 매우 많은 Spatter가 발생하고, 높은 용접품질의 확보가 어려워 지므로 이를 대체하기 위한 공법으로 MFDC ( 인버터 DC 저항용접공법 )이 적용되고 있다. 인버터 DC 저항용접의 적응제어 : MFDC라는 높은 효율의 용접 전력원이 확보 됨에도 불구하고 용접현장에서는 원 자재, 도금 등의 품질 산포, 프레스 물의 가공산포, 공기압 산포, 전극 과열 및 마모 등의 요인에 의하여 저항용접 산포가 발생하고 있다. 이는 인위적인 조작이 어렵고 불규칙적이며, 어디서나 산재하고 있는 문제이다. 이를 용접전력 제어 법으로 개선하여 일정한 용접성을 확보하기 위한 노력이 적응제어 기법이다. 정 전류, 정 전력 제어는 정량 제어로 용접 물을 비롯한 용접부의 변화와는 관계없이 설정된 일정량의 전력을 공급하기만 하는데 반하여 적응제어는 적절한 용접 작업 시의 용접 물의 상태, 전극의 가압, 표면 상태 등에 따른 변화 페턴을 기억하고 이후 진행되는 용접에 대하여 정상 페턴과의 차이를 감지 이를 보상하므로 고품질의 용접성을 보장하는 제어기법이다. 따라서 다양한 용접 산포 유발 요인에 의해 용접부의 변화가 발생한다 하여도 그 변화를 감지 하고 적절한 용접전력을 공급한다면 고품질의 용접성을 확보하는데 유용한 공법이 될 수 있다. 인버터 DC 저항용접의 SPC 관리 : SPOT 용접 시 획득할 수 있는 다양한 파라메터에 대하여 모니터링 하고 이 자료를 data 화 하여 품질 관리에 응용하게 되면 양산라인에서 반복적으로 발생되는 문제점을 확인 할 수 있고 이를 통계적 방법으로 추적 개선해 나간다면 용접 불량 감소 및 생산성 향상에 도움이 되며 작업자의 공정 능력 향상 및 기업의 기술축적에도 높은 기여를 할 수 있을 것이다. 용접 적응제어와 다양한 파라메터 모니터링이 한 system에서 이루어 질 때 높은 용접성 확보와 불량률 감소, 원가절감, 생산성 향상 등의 효과가 극대화 될 것이다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제10권4호
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• pp.107-116
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• 1992

자동차 공업에서의 용접은 주로 차체조립공정에서 많은 사용되고 있으며 전기저항용접, ARC 용접, GAS용접등이 쓰이고 있지만 특히 전기저항용접의 SPOT WELDING이 그 대부분을 차 지하고 있다. 자사의 경우 AUTO GUN이나 ROBOT의 적용으로 차종에 따라 자동화가 거의 90%에 이르며 이 수치는 향후 더욱 증가 되리라 본다. 최근의 연비향상을 위한 경량화와 장 기방청성 요구추세에 따른 새로운 소재 즉 Al, 2층도금강판등의 채택에 따라 자사실정에 맞는 적합한 용접기술개발이 필요하다. 본론에서는 점용접의 검사 방법과 검사기준, 용접 신뢰성 확 보를 위한 제시도와 신소재 적용에 대응한 개발의 필요성, 용접 자동화등의 현황들을 자사를 중심으로 실례를 들어 소개하고자 한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.628-631
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• 2010

환경문제에 대한 관심으로 자동차에 대한 경량화가 요구되는 동시에 안전규제가 강화 되고 있어, 높은 인장강도를 가지는 고강도 강의 차체 적용 비율이 점차 증가하고 있다. 또한, 자동차 1대를 조립하기 위한 저항 점용접 횟수를 줄이고, 용접부에 충격안정성을 확보하기 위한 관심이 고조되고 있다. 따라서, 국내 자동차 산업에서 용접부의 신뢰성을 보장하기 다양한 비파괴 검사를 적용하고 있으며, 생산 공정에 적용하고 있다. 그중에서 용접 전극 사이에서 동저항(Dynamic resistance, 용접 공정중모재의 저항값의 변화)을 계측하여 용접성을 평가하는 방법이 제시되고, 차체 조립공정 중에 적용하려는 시도가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 자동차 차체용 냉간 압연강판(590MPa dual-phase steel)을 인버터 DC 저항 점 용접하여, 용접전극 사이에서 동저항을 측정 하였다. 용접성은 인장전단 강도로 평가하였고, 용접 공정 변수는 용접 전류, 용접 시간, 가압력을 선정하였다. 동저항 그래프의 ${\alpha}$-peak와 ${\beta}$-peak값을 인장전단 강도에 따라 회귀 분석하여, 동저항에 따른 인장전단 강도를 예측하였다. 추가적으로, 용접부의 외관 형상 중에 압흔 깊이와 압흔자국 지름에 대한 회귀분석을 실시하였으며, 용접부 형상에 대한 신뢰성을 부여하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제12권1호
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• pp.38-43
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• 1994

고강도 알루미늄합금은 중량이 가벼우면서 인장강도와 항복강도가 높고 가공성, 성형성이 좋아 항공기, 자동차, 선박 등 수송용 재료로 각광을 받고 있으며, 이 중 Al-Zn-Mg계(7000계) 알루미늄 합금은 용접 구조물용 경량소재로 활용범위가 높다. Al-Zn-Mg계 알루미늄 합금은 고온에서 용체화 처리후 저온으로 급냉시킨 재료를 자연시효 또는 인공시효처리를 하여 이 때 석출되는 시효 석출물에 의해 강도를 증가시킨 석출 경화형 합금이다. 그런데, 7000계열 알루미늄합금은 적절한 열처리 작업을 통해 최적의 기계적 성질이 얻어지도록 합금설계가 되어있기 때문에 구조물 제작시 용접에 의한 ARC 열을 받게 되면 열이력(thermal cycle)에 의해 모재의 미세조직이 변화하고 용접 결함이 발생하며 강도의 약화와 함께 내식성 등이 저하한다. 따라서 고강도 알루미늄합금의 용접성을 향상시키기 위해서는 용접부의 미세조직거동과 용접부에 발생하는 용접결함의 현상을 조사하여 용접용 고강도 합금에 필수적으로 요구되는 용접성에 대한 검토가 충분히 이루어져야 한다. 따라서 본 고에서는 알루미늄합금, 특히 7000계열 알루미늄합금에 주목하여, 용접방법, 각종 결함과 대책, 용접부의 시효경화와 응력부식균열 및 기계적 성질 등을 지금까지 보고된 각종 자료를 기초로 하여 3회에 걸쳐 기술하고자 한다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.39-39
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• 2009

고강도강의 용접성은 저온균열 저항성으로 대변되는데, TMCP강과 HSLA강 등이 개발되면서 고강도강의 저온균열저항성이 크게 향상되어 무예열 용접성이 확보되었다. 그러나 용접재료 측면에서는 그에 상응하는 재료의 개발이 지연되어 용착금속부에서의 저온균열이 심각한 문제로 대두되고 있는 실정이다. 이러한 문제는 800 MPa급인 HY-100강재를 HSLA-100강으로 대체하는 과정에서 현실적인 문제로 제기 되었다. 즉 HSLA강은 용접 예열이 필요치 않았으나 기존의 용접재료, 즉 HY-100 강재에 사용하던 용접재료를 사용하게 되면 용착금속부에서 저온균열이 발생하여 용접예열을 생략할 수 없다는 판단에 이르게 되었던 것이다. 이에 본 연구의 목적은 HSLA-100강을 무예열 용접할 수 있는 GMA 용접와이어 개발하는 것이며, 구체적인 개발 목표는 무예열 용접조건에서 800 MPa 이상의 인장강도를 가지며 $-50^{\circ}C$에서의 충격인성이 50 J 이상인 GMA 용접와이어 개발하는 것이다. 이러한 용접재료를 합금설계함에 있어 무예열 용접성을 확보하기 위하여 용접재료의 탄소함량을 0.01% 수준으로 하고, 용착금속의 인장강도와 저온 충격치에 미치는 Mn과 Mo 함량의 영향을 검토하고 각각의 조성을 실험계획법으로 확정하였다. 그리고 확산성수소량에 따른 저온균열 발생 여부를 확인하여 무예열용접성을 확보하기 위해서는 확산성수소량이 3ml/100g 이하가 되어야 한다는 사실을 실험적으로 확인하였다. 그리고 이를 달성하기 위해서는 원자재인 와이어로드의 표면 품질이 중요하다는 사실도 확인할 수 있었다. 다음으로는 실험계획법에 의거하여 선정된 합금조성의 신뢰성을 검증하기 위하여 800kg 중량의 시제품을 생산하였으며, 생산된 시제품에 대해서는 실험계획법에서 사용한 Ar+5%CO2외에도 Ar+20%CO2를 적용하여 보호가스의 영향을 검토하였다. 검토 과정에서 Ar+20%CO2용으로 사용하기 위해서는 용접재료의 Si 및 Mn 함량이 상향조정되어야 함을 확인할 수 있었다. 그리고 탄소함량을 0.05% 수준으로 증가시키면 Mo 함량을 크게 저하시킬 수 있음도 확인할 수 있었다. 이러한 과정을 거쳐 개발된 GMA 용접재료는 무예열 용접조건에서 저온균열이 발생하지 않았으며, 인장강도는 830 MPa이었으며 $-50^{\circ}C$에서의 충격치는 90 J 이상이었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.117-117
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• 2009

저항 점 용접 시스템은 SCR 방식과 Inverter 방식으로 나뉘어지는데 현재 공급전원의 안정화 및 고속의 제어가 가능한 Inverter 방식으로 점차 변해가는 추세이다. 이러한 추세에 따라 기존 SCR 방식에서는 구현하기 힘들었던 고속의 전류제어가 요구되고 있으며 여러 제어 알고리즘들이 적용되고 있다. 일반적으로 전류를 제어하기 위해 PI제어 알고리즘이 많이 사용되고 있다. PI제어보다 좀더 반응이 빠르고 정밀한 제어 알고리즘의 적용이 시도되고 있지만 실질적으로 현장에 적용하여 활용하기에 어려움이 있어 PI제어가 많이 선호되고 있다. 일반적으로 용접전류의 제어는 일정한 전류를 공급할 수 있게 하는 것이 주요하지만 저항 점 용접 시스템에서는 일정한 전류의 공급 이외에 목표 전류까지 도달하는 응답시간 또한 주요한 사항으로 작용하고 있다. 이는 짧은 통전시간으로 인해 응답성에 따라 입열량의 차이가 나타나기 때문이다. 응답시간이 느릴수록 그만큼 전류의 공급이 적어지고 이로 인해 입열량이 감소하게 된다. 국내의 Inverter 방식의 경우 응답시간이 15ms 이상이지만, 해외 선진 제품의 경우 10ms 이하의 응답시간을 가져 크게는 1cycle(16.6ms)의 차이가 나고 같은 용접전류 조건에서도 용접성의 차이가 나타나게 된다. 본 연구에서는 응답시간에 따른 용접성의 변화와 응답시간 제어의 필요성을 확인하기 위해 PI제어기를 응답시간에 따라 설계하고 이를 자체 제작한 Inverter DC 저항 점 용접기에 적용하여 용접실험을 실행하였다. 용접소재로는 현 자동차용 강판 소재인 SPFC590, 1mmt를 사용하였고 인장 및 단면시험을 통해 용접성을 비교하였다. 또한 각각의 로브곡선을 도출하고 비교하여 응답시간에 따른 용접성의 차이를 확인하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.98-98
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• 2010

온실가스와 같은 환경오염으로 인한 규제로 인해 경량화 소재인 알루미늄의 차체 적용이 늘어가는 추세이다. 하지만 알루미늄의 낮은 용접성으로 인하여 기계적 접합법 등이 알루미늄의 접합에 사용되고 있으나 낮은 접합강도 등의 문제가 발생하고 있다. 본 논문에서는 스폿용접 시뮬레이션 프로그램인 SORPAS를 이용하여 건전한 용접부를 얻을 수 있는 알루미늄 합금 용접 조건을 도출하였고 실제 델타스폿 용접기를 이용하여 도출된 실험 결과와 비교 분석하였다. 이를 위하여 전극의 형태에 따른 용접성의 변화를 분석하였고, 전류 및 가압력 프로파일에 따른 용접성의 특징을 관찰하였다. 그리고 각각의 용접 변수들의 변화에 따른 용접 특성 평가 실험을 통하여 각 변수들의 특성을 파악하였고, 용접강도가 높고 용접부에 결함이 존재하지 않는 용접성을 가진 변수조건을 구하였다. 최종적으로 변수 특성 평가 실험의 결과를 바탕으로 Al 6032와 Al 5454에 대하여 넓은 적정용접 영역을 가진 로브 곡선을 도출하였다. 본 연구는 2009년도 서울시 산학연 협력사업(과제번호 10848) 및 BK21의 연구비 지원을 받아 수행 하였음.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.210-215
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• 1998

본 연구는 핫셀(Hot-cell)에서의 활용을 전제로 핵연료 봉단용접기술로 개발되고 있는 래이저(Laser) 용접기술을 핵연료봉 퍼복재인 Zircaloy-4에 적용하여 그 용접성에 대한 기초적 특성을 분석하고, 관련 용접변수들의 용접성에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 사용된 용접기는 평균출력 150W급인 펄스형 Nd:YAG 레이저 용접기였으며, 보호가스 (shielding gas) 종류와 유량(flow rate), 용접속도(travel speed), 초점위치(focus position), 빔 파워(beam power), 시편의 표면거칠기(specimen surface roughness) 등의 용접변수가 용입 깊이와 용접비드 폭, 기계적 특성, 그리고 용접결함에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 용접변수로 범 파워 125W이상, 초점위치 2mm, 그리고 보호가스로는 He가스가 적절하였으며, 시편의 표면거칠기가 거칠수록 용입깊이가 깊었다. 본 연구를 통해 핵연료봉 피복재 Zircaloy-4의 레이저 용접시 신뢰성 있는 용접조건을 확립하기 위한 기초자료를 얻을 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.9-9
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• 2009

기존 아날로그 SCR 타입의 용접시스템은 케이블 길이가 변화함으로써 신호 왜곡에 따른 와이어 송급이 일정하지 못하였다. 또한 신호선의 과다로 케이블의 무게와 보수에 어려움이 있었다. 이런 단점을 디지털 통신을 이용하여 모터제어의 신뢰성을 확보하여 정밀제어가 가능한 와이어 피더 및 통신선을 이용한 싱글케이블 단순화을 이루고자 한다. 본 연구에서는 케이블 길이에 따른 와이어 송급제어(송급모터 속도 제어)의 왜곡을 최소할 수 있는 디지털 통신기반의 용접시스템을 개발하고자 한다. 디지털 모터제어 및 용접기와의 통신장치를 개발하여 용접성능 테스트를 수행하면서 기능 보완 작업을 수행하였다. 성능테스트에는 송급모터 제어기능, 용접기와 통신 신뢰성, 용접 시��스 제어, 제어기의 신뢰성 및 용접 테스트가 포함된다. 본 연구에서 개발된 디지털 기반의 송급시스템을 당사 $CO_2$ 용접시스템에 적용하여 용접품질 향상, 케이블 경량화 및 신뢰성을 확보하여 타 용접 시스템에 확대 적용하고자 한다.