• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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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.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권1호
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• pp.62-68
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• 2001

인공해수에서 HT-60강 용접부의 응력부식균열(SCC)과 음향방출(AE)신호특성을 알아보기 위하여 SCC외 AE실험을 동시에 실시하였으며, 양 실험결과를 상호 비교 분석하였다. 모재의 경우, -0.8V에서 보다 긴 파단수명을 보였고, 용해기구 등으로 인하여 -0.8V에 비해 -0.5V에서 AE가 많이 발생하였다. 그러나 시험편에 가해진 전위 값에 관계없이 최대하중 이후의 영역에서 AE 발생 수는 감소하였다. 용접재의 경우, 모재 및 후열처리재와는 달리 용접부의 특이성 때문에 많은 AE 발생과 큰 진폭의 범위$(40{\sim}100dB)$를 나타내었으며 최대하중 이후에도 AE 발생이 활발하였다. 또한, 보다 크고 많은 균열이 파단면에 형성되었음을 SEM관찰을 통하여 관찰할 수 있었으며, 이들 결과로부터 용접부는 인공해수에서 SCC현상이 가장 심하게 일어나고 있음을 확인할 수 있었다. 후열처리는 용접부의 연화를 초래하였고, 용접재에 비해 부식환경에 대한 민감도를 떨어뜨리는 효과를 가져왔다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2004년도 추계학술발표대회 개요집
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• pp.174-176
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• 2004

The duplex stainless clad vessel with 38m & over thickness shall be performed to PWHT based on the ASME code. In this case, it is well-known that precipitators such as carbides and sigma($\sigma$) phase are formed at gram boundary between ferrite and austenite phase. Therefore, a weld test for simulating this situation has been planned and performed by 3309LMo71-1 for barrier layer and E2209Tl-1 for 2nd & over layer and then carried out to investigate the overlaid weld metal. Based on the test results, it could be concluded that PWHT should be carried out after the completion of 1st(barrier) layer and then 2 & over layer should be applied.

• Journal of Welding and Joining
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• 제19권3호
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• pp.292-297
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• 2001

One of the major characteristics that affects the life of welded steel water pipes is the stress distribution caused by welding and external forces. Some studios have bean carried out on the residual stress of steel water pipes. But the results on the stress distributions by welding and complex external forces are rare, because real water pipes operate under the ground and many kinds of external forces act simultaneously on the joints. To understand the complex stress distributions of welded joints, therefore predictions by numerical or analytic methods are required. In this study, temperature and stress distributions in steel water pipes produced by welding are predicted by a three-dimensional finite element method(FEM). Based on these results, stress distributions by welding and complex external forces are evaluated by adopting the same numerical method. The influence of some post weld heat treatments on residual stress distributions is also investigated.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권4호
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• pp.402-408
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• 2006

Dissimilar friction welding were produced using 15(mm) diameter solid bar in chrome molybedenum steel(KS SCM440) to carbon steel(KS S45C) to investigate their mechanical properties. The main friction welding parameters were selected to endure good quality welds on the basis of visual examination, tensile tests, Vickers hardness surveys of the bond of area and H.A.Z and microstructure investigations. The specimens were tested as-welded and post-weld heat treated(PWHT). The tensile strength of the friction welded steel bars was increased up to 100% of the S45C base metal under the condition of all heating time. Optimal welding conditions were n=2,000(rpm), $P_1=60(MPa),\;P_2=100(MPa),\;t_1=4(s),\;t_2=5(s)$ when the total upset length is 5.4 and 5.7(mm), respectively. The peak of hardness distribution of the friction welded joints can be eliminated by PWHT. Two different kinds of materials are strongly mixed to show a well-combined structure of macro-particles without any molten material and particle growth or any defects.

• Journal of Welding and Joining
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• 제10권2호
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• pp.1-10
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• 1992

저탄소강은 일반적으로 용접성이 우수하지만 완전한 접합 강도와 용접부에서의 결함을 방지하기 위해서는 많은 주위가 필요하다. 용접부의 기계적 성질은 그 미세구조에 따라 좌우되는데, 이 구조는 모재의 화학조성, 용접 조건 그리고 후열처리에 의하여 결정이 된다. 이와 같이 용융용 접에 의한 저탄소강의 접합부는 저탄소함량으로 응고 균열에 대한 저항이 높다. 그러나 탄소의 함량이 증가하므로서 용접성은 저하하여, 0.3% 이상에서 용접부는 과열, 과냉, 저온 균열과 porosity에 취약하게 된다. 구조용강애 있어서는 용접성에 대한 일반적인 기준이 없으므로 이 러한 재료는 모재와 용접부의 기계적 성질, 고온 및 저온 균열성, 열간 및 냉각가공성등을 고려 하게 된다. 그러나 가장 중요한 것은 용접부의 신뢰도이다. 탄소강과 저합금강에 있어서 용접은 높은 강도를 얻을 수 있어야 하며 접합부에서 모재의 원래의 특성을 유지하여야 하고 결함이 없어야 할 것이다. 이와 같은 결함은 모재의 융접 이하에서 접합을 실시하는 고상접합으로 충 분히 억제할 수가 있다. 고상접합에서는 근본적인 미세조직의 결정화도 피할 수 있으며 고온균 일과 같은 결함의 위험도 배제할 수 있다. 고상접합은 용융용접과는 달리 모재를 용융시키지 않고 고체상태에서 접합을 하는데, 신금속 및 신소재의 개발과 첨단산업의 발달로 고상접합 기 술이 크게 각광을 받고 발전하게 되었다. 이와 같은 접합기술의 발전으로 기존의 용접으로는 접합이 불가한 소재, 용접기술의 적용이 곤란한 복잡한 형상, 복합기능 소재, 고품질 및 고정밀 성이 요구되는 소재등이 접합이 가능하게 되었다. 이러한 접합기술로는 brazing, 확산접합, 마찰 용접 등이 주로 많이 이용되고 있다. Brazing은 융점이 낮은 filler metal이 모재의 사이에서 용 융상태로 유입되어 냉각되면서 접합되는 방식이고 확산접합은 모재의 접합계면에서 원자의 상호 확산으로 접합을 하게 된다. 한편 마찰용접은 계면에서 회전에 의한 마찰열고 접합하는 방식 이다. 본 기술해설에서는 이러한 고상접합 기술을 이용한 철강재료의 접합에 대하여 고찰하도록 하겠다.

• 설비공학논문집
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• 제24권11호
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• pp.777-783
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• 2012

The hardness and strength test was performed to make the manufacturing process of SA213 P92 boiler pipe steel. And the microstructure change was studied to find out the cause of room temperature property of P92 steel, ie, low hardness and strength property. The room temperature property of P92 steel depends on the improper normalizing and cooling rate. Especially, Ferrite was formed and the steel had low hardness when the temperature was decreased slowly under the cooling rate $1^{\circ}C$/min after normalizing at the temperature around $A_{c1}$ to $A_{c3}$. The critical heat treatment temperature and cooling rate was over $900^{\circ}C$ and over $10^{\circ}C$/min to satisfy the minimum yield and tensile stress which was laid down by ASME Code.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.84-92
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• 2010

현재 가동 중인 몇몇 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부는 일차수응력부식균열(PWSCC : Primary Stress Corrosion Cracking) 발생의 세가지 조건(민감 재질, 부식 환경, 인장응력)을 동시에 충족하고 있다. 즉, 이종금속 용접부는 PWSCC에 민감한 재질인 Alloy 600 계열 합금으로 제작 또는 용접되어 있으며 고온 수화학 부식 환경 하에 놓여있다. 아울러 오스테나이트 스테인리스 강의 예민화 예방을 위한 용접 후열처리 미실시로 높은 인장 용접 잔류응력이 작용하고 있다. 이러한 이종금속 용접부의 특성상 PWSCC가 발생할 잠재성이 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 Alloy 600 계열 합금으로 제작 및 용접된 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부에 실제 PWSCC가 발생된 사례들이 다수 보고되고 있다. 운전 환경 및 재질 변화 없이 PWSCC 발생을 예방하기 위해서는 인장 잔류응력을 이완시켜 낮은 인장 또는 압축 응력화하여야 한다. 이러한 인장 잔류응력 이완방법들로는 PWOL(Pre-emptive Weld Overlay), 레이저 피닝(Laser Peening), MSIP(Mechanical Stress Improvement Process), 워터 제트 피닝(Water Jet Peening), IHSI(Induction Heating Stress Improvement) 방법들이 있는데 공정 시간이 짧고 열 에너지 원이 필요 없으며 전체적인 소성 변형을 야기시키지 않는 레이저 피닝을 본 연구의 대상 방법으로 한다. 본 연구에서는 동적 유한요소 해석을 통해 용접 잔류응력을 이완시키는 레이저 피닝의 효과를 검증하고 용접 잔류응력에 미치는 레이저 피닝 변수의 영향을 고찰하고자 한다. 내부 보수용접이 수행된 경수로 원전 가압기 노즐 이종금속 용접부에 레이저 피닝을 적용한 경우에 대해 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 동적 유한요소해석을 수행한 결과, 고온 수화학 일차수와 접하는 Alloy 600 계열 합금 내면에서의 인장 잔류응력이 상당히 이완됨을 확인하였다. 또한, 최대충격 압력이 증가할수록, 충격압력 지속시간이 증가할수록, 레이저 스팟 직경이 증가할수록 내표면 인장 잔류응력 이완 정도는 감소하나 이완되는 영역의 깊이는 증가함을 알 수 있다. 또한, 레이저 피닝 방향이 잔류응력 이완에 미치는 영향은 미미함을 알 수 있다.

• 한국해양공학회지
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• 제4권2호
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• pp.94-99
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• 1990

This paper deals with investigating experimentally the effects of PWHT on the weld quality such as strength, toughness, hardness and micro-structure of the welded joints in friction welding of torsion bar material SUP9A bar to bar. The results obtained are summarized as follows; 1) It was certified that the condition of the post-weld heat treatment(PWHT) for the friction welded joints was very satisfactory because both strength and toughness of the joints were improved as almost same as those of the base metal or better by the PWHT. 2) The peak of hardness distribution of the friction welded joints can be eliminated by PWHT, resulting in being almost equalized at the weld interface, the HAZ(heat affected zone) and the base metal. 3) The micro-structure of the base meta., HAZ and weld interface(WI) of friction welded joints welded at the optimum welding condition consists of the same sorbite structure obtained by PWHT and fined sorbite at WI, resulting in increasing toughness as well as strength, and no micro structural defect has been found at the friction welded zone.

• 한국해양공학회지
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• 제4권2호
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• pp.244-244
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• 1990

This paper deals with investigating experimentally the effects of PWHT on the weld quality such as strength, toughness, hardness and micro-structure of the welded joints in friction welding of torsion bar material SUP9A bar to bar. The results obtained are summarized as follows; 1) It was certified that the condition of the post-weld heat treatment(PWHT) for the friction welded joints was very satisfactory because both strength and toughness of the joints were improved as almost same as those of the base metal or better by the PWHT. 2) The peak of hardness distribution of the friction welded joints can be eliminated by PWHT, resulting in being almost equalized at the weld interface, the HAZ(heat affected zone) and the base metal. 3) The micro-structure of the base meta., HAZ and weld interface(WI) of friction welded joints welded at the optimum welding condition consists of the same sorbite structure obtained by PWHT and fined sorbite at WI, resulting in increasing toughness as well as strength, and no micro structural defect has been found at the friction welded zone.