• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.8
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• pp.869-876
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• 2013

In order to estimate the fatigue life of mufflers at the early stage of researches and designs, the new prediction process was developed by the artificial neural network, which has the algorism of weldment properties. Bending fatigue test was carried out for defining the characteristics of muffler weldment fatigue life and damage. For considering and predicting mechanical and fatigue properties of the muffler, the maximum stress of weldment was adapted as the variable of artificial neural network training. Also, it was compared with the fatigue life predicting results using fatigue notch factors, for proving the newly developed process of the artificial neural network.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.115-115
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• 2009

아연코팅강판의 레이저 용접시 발생하는 용접결함은 이미 널리 알려진 이슈이다. 그러나 대부분의 연구가 박판을 중심으로 이루어지고 있어서, 후판을 중심으로 한 조선산업에서의 아연코팅 강판의 연구는 매우 미진한 실정이다. 이중 후판 아연코팅강판의 결함검출연구는 그 연구가 거의 전무한 실정으로, 본 연구에서는 후판 아연코팅강판의 레이저 겹치기용접시의 결함검출을 중심으로 실험을 실시하였다. 실험은 Fig. 1에서와 같이 광신호와 음향신호의 RMS를 통하여 raw signal에서 잘 나타나지 않았던 신호의 패턴을 확인함으로써 실제 신호와 비드와를 대응을 가능하게 하였다. 또한 결함 발생시의 RMS값을 건전한 상태와 비교분석하여 실제 결함검출의 가능성도 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.21 no.6
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• pp.89-97
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• 2022

Ultrasonic metal welding has been widely used for joining lithium-ion battery tabs. Weld quality monitoring has been an important issue in lithium-ion battery manufacturing. This study focuses on the weld quality monitoring in ultrasonic metal welding with the longitudinal-torsional vibration mode horn developed newly. As the quality of ultrasonic welding depends on welding parameters like pressure, time, and amplitude, the suitable values of these parameters were selected for experimentation. The welds were tested via tensile testing machine and weld strengths were investigated. The dataset collected for performance test was used to train the multi-layer perceptron neural network. The three layer neural network was used for the study and the optimum number of neurons in the first and second hidden layers were selected based on performances of each models. The best models were selected for the horn and then tested to see their performances on an unseen dataset. The neural network models for the longitudinal-torsional mode horn attained test accuracy of 90%. This result implies that proposed models has potential for the weld quality monitoring.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.121-121
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• 2009

자동차는 코너 주행 시 In-corner와 Out-corner 의 바퀴 궤적이 달라지므로, 특별한 장치가 없이 좌우 구동 측의 바퀴가 같은 속도로 회전을 하게 되면 정상적인 주행이 불가능하다. 따라서 정상적인 코너 주행이 가능 하려면, 코너 안쪽 바퀴보다 바깥쪽 바퀴가 더 빨리 회전해야 하며 이러한 회전 차를 보상받지 못할 경우 바깥쪽 바퀴가 끌리는 현상이 발생하는데 이를 방지하기 위해 디퍼렌셜 기어가 필요하다. 현재 디퍼렌셜 기어는 디퍼렌셜 케이스와 링기어를 볼트로 체결하는 조립 공법을 통해 생산되고 있다. 하지만 볼트 체결 공법은 조립을 위한 볼트와 볼트 체결을 위한 플랜지와 볼팅을 위한 홀을 가공하는 공정이 필요하기 때문에 재료비 절감 및 생산 효율 향상에 매우 불리하고 볼트체결을 위한 부분 때문에 불필요한 무게가 증가하게 된다. 따라서 본 연구에서는 이러한 기계적 체결 방식을 레이저 용접 방식으로 대체하여 재료비를 절감하고 무게 저감을 통해 주행성능을 향상시키고자 하였다. 링기어의 소재는 침탄처리강(SCM420H)이며 디퍼렌셜 케이스의 소재는 주철(GCD500)을 사용하고 있다. 주철은 용접시 용접부와 열영향부에서 마르텐사이트 조직과 레데브라이트, 시멘타이트 조직이 생성되며 고탄소 모재의 탄소 확산으로 인한 부분 혼합영역에서 탄소 합금이 생성되어 균열이 발생하는 등 용접성이 매우 좋지 않은 것으로 알려져 있다. 이러한 주철의 난용접성을 해결하는 방법으로는 고탄소 모재 용접시 발생하는 탄소의 확산을 억제하거나 예열이나 후열 처리를 통한 냉각 속도의 제어하는 방법과 오스테나이트 안정화 원소를 첨가한 필러와이어를 사용하여 용접시 마르텐사이트와 시멘타이트의 성장을 방해하는 방법 등이 이용되고 있다. 본 연구에서는 예열처리나 후열처리를 통한 주철의 용접법은 대량 생산을 통한 원가절감을 노리는 자동차 업계의 특성에 비추어 볼 때 비용이나 프로세스 구성 면에서 적용하는 것이 어려울 것이라 판단하여 Ni-base filler metal을 통한 주철의 용접법을 선택하였고 그 결과 실차에 적용하기 위한 비틀림 강성 테스트나 내구 테스트는 통과하였으나 NVH 테스트 결과 볼팅 체결 방식에 비하여 소음이 커지는 문제가 발생하고 링기어의 HAZ부가 고경화 되는 문제가 발생하였다. 때문에 용입깊이를 초기 시제품인 5mm에서 4mm로 변경시켜 입열량 감소 및 용접변형을 줄여 소음 문제를 해결하고자 하였으며 링기어의 침탄층을 1mm 절삭하여 링기어 HAZ부의 고경화 문제를 해결하고자 하였다. 이러한 용접 구조 변경이 용접변형 및 강성과 피로에 미치는 영향력을 알아보고자 용접 및 열처리 상용 소프트웨어인 SYSWELD, 구조해석 상용소프트웨어인 NX_NASTRAN, 피로 해석 상용 소프트웨어인 FEMFAT을 이용하여 시뮬레이션 하였고 실제 구조 변경한 용접 시제품과 비교, 분석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.10
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• pp.1507-1512
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• 2010

In this study, the plasma induced by $CO_2$ laser lap welding of 6t Zn coated steel used for ship building was measured using photodiodes and a microphone. Then, the welding phenomenon with gap clearance of lap joint was compared with RMS-treated signal. Thus, we found that intensity of the RMS-treated signal increased with Zn vaporization; further, the presence of defects results in rapid variations with the RMS value as a function of lap-joint parameters. Besides, the FFT value of the raw signal with variations of changing welding parameters was calculated, and then the calculated FFT frequency value was set as the bandwidth of digital filter for a more accurate in-process monitoring. The RMS values were acquired by filtering the raw signal. By matching the weld beads and the calculated RMS values, we confirmed that there is a strong relationship between the signals and the defects.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.21-21
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• 2010

AISI 316L 용접금속의 크롬/니켈 당량비에 따른 시그마상의 영향을 알아보기 위하여 응고모드가 다른 3종류의 플럭스 코어드 와이어를 제작하였다. AISI 316L 시편에 FCAW 프로세스를 적용한 용접재를 $650^{\circ}C$, $750^{\circ}C$, $850^{\circ}C$, $950^{\circ}C$에서 각 각 1H, 5H, 24H, 72H동안 열처리하였다. 크롬/니켈 당량비가 높을수록 즉, 크롬의 함량이 높아질수록 $\delta$-페라이트 함량은 증가하였으며, $\delta$-페라이트는 고온에서 시그마상으로 변태되었다. $\delta$-페라이트는 $650^{\circ}C$에서 가장 느리게 분해되었으며 $850^{\circ}C$에서 가장 활발히 분해되었다. 용접부의 특성상 크롬과 니켈 등의 합금원소에 의하여 응고온도범위가 넓어져 $950^{\circ}C$에서도 시그마상이 석출되었으며, 5시간 이상 유지 시 구형으로 존재하였다. 충격시험 시 시그마상에 의해 취약해진 inter-dendrite 를 따라 파면이 형성되었으며, $-100^{\circ}C$이하의 극저온에서는 시그마상의 양과 무관하게 충격흡수에너지는 0에 가까워졌다. 하지만 3%미만의 $\delta$-페라이트를 함유하는 AF모드에서 발생한 DDC와 미량의 시그마상은 충격흡수에너지에 결정적인 영향을 미치지 않았다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.49-49
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• 2009

마찰교반접합법은 특정한 회전수로 회전하는 용접 툴을 이용하여 접합하고자 하는 피접합재의 맞댄면에 삽입시킨 후 툴을 이동시키거나 혹은 시편을 견고하게 고정시킨 장치(backing plate)가 움직여 고상 상태에서 접합이 이루어진다. 알루미늄, 마그네슘 등 비교적 융점이 낮은 저융점 재료의 재료에 처음 적용이 되어 많은 연구가 활발히 진행되었고 타 용접방법에 비해 우수한 접합특성을 나타내었다. 최근 이러한 마찰교반접합은 이러한 저융점 재료를 넘어서 스틸, 타이타늄, 니켈 등과 같은 고융점 재료 등에 대한 적용이 늘어나고 있다. 마찰교반접합을 이용하여 이러한 고융점 재료의 접합 경우 내마모성 및 내열성 등의 내구성이 갖추어진 툴과 이러한 툴을 냉각시킬 수 있는 냉각 장치 등이 필요로 하나 경제적 측면이나 접합부의 우수한 특성 등을 고려 할 때 그 적용 및 발전 가능성이 매우 높다고 볼 수 있다. 최근 무공해 연료로 각광받고 있는 액화천연가스 (LNG)의 수요가 급증함에 따라 LNG 저장탱크 소재로 널리 사용되고 있는 9% Ni강의 수요 또한 증가하고 있는 상황이다. 하지만 9% Ni 강은 극저온용 소재로 용접부의 저온인성 ($-196^{\circ}C$)이 가장 중요하기 때문에 저온인성을 확보하고자 Inconel 계나 Hastelloy계 등의 니켈 기 합금을 용접재료로 사용하고 있으나 이러한 용접재료는 가격이 매우 고가이며 또한 용접 후 용접부의 강도가 낮다는 문제가 제기되고 있다. 또한 LNG 탱크 제작시 사용되는 용접법은 GTAW, SAW 및 SMAW 이지만 국내에서는 주로 SMAW에 의존하고 있는 실정인 관계로 보다 더 경제적인 용접 프로세스의 적용 가능성이 검토되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 마찰교반용접을 이용하여 두께 4mm의 9% Ni 강에 대해 맞대기 마찰교반접합을 실시하였다. 툴 회전 속도 및 접합 속도를 고정한 상태에서 접합을 실시 하였으며 접합 시 툴은 $Si_3N_4$로 제작된 툴을 사용하였다. 접합 후 외관상태 점검, 미세조직 관찰, 경도, 인장 강도 및 저은 충격 측정 등의 실험을 실시하였고, 이러한 결과를 이용하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.24 no.2
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• pp.10-16
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• 2006

본 논문에서는 전자 패키징의 고밀도 실장 프로세스와 관련하여 많은 연구와 개발이 이루어지고 있는 무연 솔더의 양산적용시의 문제점 침 도전성 접착제 및 3차원 패키징 기술과 신뢰성 평가방법 등을 개략적으로 소개하였다. 현재 국제적 규약에 의한 무연 솔더의 사용이 의무화되어 가고, 이에 따라 기존 솔더의 전기적 접속성, 열 도전성, 접합성 등의 특성을 확보하기 위한 새로운 재료 및 공정에 대한 연구 및 개발이 필요한 시점이다. 또한 기존의 접합 방법에서의 고집적화 및 미세 피치의 한계를 넘기 위한 3차원 패키징 기술 등이 시도되고 있다. 따라서 신소재 개발 및 공정 변화에 맞는 새로운 신뢰성 평가 방법의 도출도 필요하다. 아울러 국내 대학 및 관련 연구소에서도 국제 경쟁력을 향상시키고 차세대 첨단 산업 분야의 신기술을 확보하고 이를 선도하기 위한 체계적인 연구 활동이 요구된다.

• Proceedings of the Korean Society of Laser Processing Conference
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• 2006.06a
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• pp.47-51
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• 2006

레이저를 이용한 폴리머의 융착기술은, 자동차산업에서의 다양한 적용분야에 힘입어 새로운 접합기술로 각광을 받고 있다. 현재까지는, 대부분 작고 간단한 형상의 제품을 융착하는 분야에 많이 적용되어 왔으며, 튼 사이즈의 제품을 대량으로 생산하는 공정에서는 레이저융착이 가지는 다양한 장점에도 불구하고, 프로세스의 안정성, 사출후의 제품변형에 따른 갭의 관리, 작업속도등에 대한 이유로 본격적인 적용을 기피하고 있는 실정이다. 이러한 배경에 의하여 개발된 하이브리드방식(레이저빔+할로겐램프)의 폴리머융착 시스템은, 다이오드레이저에서 출력되는 $800{\sim}980nm$의 레이저파장과 할로겐 램프에서 방사되는 적외선영역의 파장을 동시에 사용함으로써 프로세스의 안장성과 융착효율을 향상시켰다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2006.10a
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• pp.178-180
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• 2006

The present article aims to develop a numerical method for numerical analysis of fusible filler behavior for self-interconnection process. The CIP(Cubic Interpolated Propagation) method is used for determination of interfaces and the CSF(Continuum Surface Force) model is adopted for evaluation of curvature. To validate these models, first, the present study performs the numerical simulation for a droplet formation and it simulates the interactions among fusible fillers inside resin under the operating condition. As a result, similar tendency is found compared to the experimental observation. This study would be a first step towards finding the optimum condition for self-interconnection process.