• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.18-18
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• 2010

최근에 건조되는 선박이나 구조물들은 점차 대형화 되어가고, 이에 사용되는 판재들은 점차 고강도 극후판재화 되어가고 있다. 극후판재의 용접성을 향상시키기 위해서는 대입열 용접이 주로 적용되고 있는 실정인데, 30 mmt 이상의 후판을 1 pass로 용접하기 위해서는 EGW(Electro-gas welding) 기법을 사용한다. 대입열 용접은 용접입열(heat input)이 매우 높아 용착금속과 열영향부의 냉각속도가 매우 느려 용접열영향부에서 특히 fusion line 근처의 열영향부는 결정립 조대화 및 취약한 미세조직을 형성함으로서 저온인성을 크게 저하시키고, 연화 현상(softening effect)을 발생시켜 강도가 저하되는 문제점이 주로 발생하였다. 하지만 이런 문제점을 해결하기 위해 대입열용접에 사용된는 강재의 미세조직을 제어하여 AlN, TiN, $TiO_2$ 등의 석출물을 이용한 용접열영향부의 저온인성을 향상시켰다. 이러한 문제점이 발생하는 대입열용접에서 저온인성 시험은 주로 fuison line + 1, 2mm에서 수행한다. 하지만 대입열 용접시 용착금속의 냉각속도도 매우 느리기 때문에 용착금속의 위치에 따라 저온 인성 특성이 다르게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 EGW 용착금속의 위치에 따른 저온인성 특성을 평가하기 위해 EH-36N, 40mmt 판재를 사용하여 1pole EG 용접 하였다. 용착금속의 저온인성 특성을 평가하기위해 충격 시편의 노치 위치가 fusion line - 2mm와 용접부 중앙을 기준으로 4곳을 선정하여 충격시험을 수행하였다. 또한 용착금속의 경도 분포를 알아보기 위해 micro vickers hardness tester(mitutoyo UR-501)을 사용해 hardness mapping 시험을 하였다. 용착금속의 저온인성은 미세조직과, 산소량에 따라 변화 할 수 있기 때문에 용착금속 위치를 달리하여 미세조직과 산소량도 각각 분석하였다. 용착금속의 저온인성을 향상시킬 수 있는 침상형페라이트와 비금속개재물의 상관관계에 관해 검토 하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.46-46
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• 2009

과거 고강도강 용접부에서 발생하는 저온균열은 주로 용접열영향부에서 발생하였는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 강재 메이커들은 고강도강의 용접성을 향상시키고자 노력하였다. 이러한 노력의 결과로 TMCP, HSLA 강 등이 개발되었고 이들 강재는 예열온도를 저하시킬 수 있다는 장점 때문에 보편화되어 사용되었다. 이러한 강재는 모재 예열온도를 기준으로 적용하게 되면 용착금속에서 저온균열이 발생하는 경우가 있다. 따라서 이제는 용접재료의 용접성, 즉 용접재료의 저온균열 저항성을 평가 할 수 있는 기법이 요구된다. 본 연구의 목적은 용착금속의 저온균열 저항성을 평가하는 것인데, 저온균열 저항성은 용착금속의 미세조직에 따라 다르게 나타날 수 있다. 용착금속의 합금조성은 기본적으로 용착금속에 요구되는 최저 강도와 충격인성을 만족할 수 있도록 설계한다. 하지만 유사한 강도의 유사한 합금조성이더라도 일부 합금 성분에 의해 용착금속의 미세조직들은 상이하게 나타날 수 있는데, 미세조직 특성에 의하여 용착금속의 강도와 저온인성이 결정된다. 용착금속의 저온균열 저항성을 평가하기위하여 Gapped Bead-on-Groove(G-BOG) 시험에 사용된 모재는 50mm 두께의 mild steel을 사용하였으며, 모재의 희석을 방지하기위해 15mm 깊이로 V-groove 가공 후 buttering 용접 하였다. 용접된 시편은 다시 5mm 깊이로 V-groove로 2차 가공 후 Ar + 20% $Co_2$ gas를 사용하여 용접하였다. 용접재료는 ER-100S-G grade로 비슷한 합금조성을 갖는 2 종류를 사용하였다. A용접재료는 Ti 이 0.1% 함유 되었으며, B용접재료는 Ti 함유되지 않은 것을 사용하였다. 또한 예열 온도에 따라 저온균열 감수성을 평가하기위하여 모재의 예열온도를 각각 상온, $50^{\circ}C,\;75^{\circ}C,\;100^{\circ}C$로 하여 실험을 진행하였다. 용착금속의 미세조직을 확인해본 결과 Ti 함유된 A 용착금속 미세조직은 대부분 침상형페라이트로 나타났으며, Ti 함유되지 않은 B 용착금속 미세조직은 대부분 베이나이트로 나타났다. G-BOG 시험 결과 Ti 함유된 A 시편이 Ti 함유되지 않은 B 시편보다 저온균열 발생량이 적었다. 이는 용착금속의 미세조직분포 및 특성에 따라 저온균열감수성이 다르다는 것을 나타낸다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.11 no.12
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• pp.4735-4741
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• 2010

The ultrasonic metal welding is highly used in extensive field due to the possibility for welding of various materials such as new materials, plated structures and etc, and its welding conditions has been diversify. In this paper, one-wavelength tool horn of step type designed for ultrasonic metal welding of dissimilar metal sheets has performed by FEM analysis. FEM analysis is applied to predict the natural frequency of ultrasonic tool horn and use of in the optimal design of ultrasonic horn shape. And the optimal design of one-wavelength step horn is confirmed experimentally using natural frequency analysis system.

• Journal of Welding and Joining
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• v.2 no.2
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• pp.29-37
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• 1984

발전설비를 비롯한 산업설비, 각종 압력용기 및 철구조물 제작시 발생하는 여러가지의 용접불량 중에서 슬래그 혼입이 차지하는 비율이 전체 불량의 절반 이상을 차지하고 있다. 특히 여타의 용접법에 비해 SMAW에 의한 슬래그 혼입의 발생이 가장 많으므로 이에 대한 결함 발생의 경향을 조사하고 그 방지대책을 설정하기 위하여 이번 실험을 실시하게 되었다. 수동 용접봉의 피복제 중 가스 발생 원인은 아아크 분위기를 생성하고 기타 부분은 슬래그가 되어 용융금속을 둘러싸서 이것을 보호하면서 용융지로 이행한다. 슬래그는 용융지 내에서 비이드 표면으로 부상하면서 탈산반응이나 불순물을 제거하는 정련작용을 한다. 또한 적당한 합금 원소의 보충, 용융금속의 유동성 증가 등에 의하여 양호한 용착금속의 생성을 돕는다. 한편, 슬래그는 고온금속을 덮어 이것을 보호함과 동시에 급냉을 완화하는 작용을 한다. 그러나 이러한 슬래그가 응고하는 용착금속 사이에 혼입된다면 용착금속의 기계적 성질을 저하시키는 중요한 요인이 된다. 슬래그 혼입에 대하여 간단하고 일반적인 방지대책은 많이 언급되어 있으나 슬래그 혼입의 방지대책에 대해 깊이 있는 연구가 거의 없다. 이번 실험에서는 광범위한 요인의 선제, 싯수의 제안으로 인하여 새로운 슬래그 혼입 기구의 설정이나 특정한 요인의 영향에 대한 정확한 한계치의 설정보다는 각 요인에 대한 정성적인 영향을 분석하였다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2001.11a
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• pp.44-48
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• 2001

The pipelines for natural gas transmission were buried in the ground of 1.5m depth. The pipelines were continuously subjected to vehicle load and internal pressure change by the quantity consumed of natural gas. In this paper, high cycle fatigue properties of natural gas transmission pipelines were studied. Fatigue specimens were obtained from the base and weld metal of circular pipe. Fatigue strength increased with increasing yield strength. Especially, the fatigue strength of base metal was higher than the yield strength of base metal and the fatigue strength of weld metal by manufactured process of TMCP.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.30-30
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• 2010

고강도강의 용접성은 저온균열 저항성으로 대변되는데, TMCP강과 HSLA강 등이 개발되면서 고강도강의 저온균열저항성이 크게 향상되어 무예열 용접성이 확보되었다. 그러나 용접재료 측면에서는 그에 상응하는 재료의 개발이 지연되어 강재 개발로 인한 우수한 성능을 충분히 발휘하지 못하고 있으며 용접부의 건전성 문제가 심각하게 인식되고 있다. 이로 인해 고강도강에 적용시킬 수 있는 무예열 용접재료의 필요성이 대두되어 개발이 진행되고 있으며 상용화를 앞두고 있다. 이러한 용접재료의 개발단계에서 합금설계는 가장 중요한 항목으로 합금 조성에 따라 용착금속의 강도 및 인성에 상당한 변화를 가져오기 때문이다. 합금원소 중 Al은 강재의 탈산을 돕기 때문에 가능한 많은 양의 첨가를 요구하지만 적정량 이상을 초과하게 되면 오히려 용착금속의 저온인성 특성에 부정적인 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 고강도 GMA 용착금속의 Al함량을 단계적으로 변화시켜 용착금속 내 최적의 Al의 함량을 찾고자 하였다. 또한 높은 비용 및 많은 시간을 필요로 하는 와이어로드를 제작하지 않고도 Al함량을 조절 할 수 있는 방법을 고안하고자 하였다. 실험의 모재는 HSLA-100강을 사용하였으며 용접재료는 ER120S-G급의 GMA용접 재료를 사용하였다. 모재 성분과의 희석을 방지하기 위해 V-Groove 가공 후 6패스 Buttering 용접을 실시하였고, 다시 Buttering용접부에 V-Groove 가공을 하여 최종 용접을 실시하였다. 이 때 Al함량을 조절하기 위해 최종 용접 개선부 밑면에 홈을 판 후 Al fiber(직경 0.3mm)를 깔고 용접(입열량 20kJ/cm)하여 Al함유량을 총 3가지(0.003~0.04% Al)로 제어하였다. 용접 후 각각의 시편에 대해 미세조직, 충격시험, O/N분석, 성분분석 등의 시험을 수행하여 저온인성과의 상관관계를 알아보았다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.2 no.2
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• pp.1-6
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• 1984

피복아아크 용접봉(이하 용접봉이라 함)의 피복제는 염기도에 따라 산성, 중성, 염기성으로 대별할 수 있다. 용접에서의 화학야금반응은 제강의 화학야금반응과 원리는 비슷하나 양자간 크게 다른 점은 용접시의 반응시간이 극히 짧다는 점이다. 이와같이 반응시간이 짧다는 점 이외에도 작업자가 직접 용융반응을 지켜 보면서 반응후에 나타나는 제반 문제점에 대비하여야 하는 어려운 점이 있다. 제강반응은 전문가만의 독특한 기술인 반면 용접은 용접봉 제조자 뿐만 아니라, 용접작업자 고유의 기술이므로 용접야금반응을 상식화 하고자 하는데 본 고는 의의를 두고 있다. 피복제 중에서의 염기도의 변화, 즉 염기도에 영향을 크게 미치는 탄산칼슘의 양을 임의로 변화시키므로서 다음과 같은 현상을 기대할 수 있다. (1)용접 작업성의 변화 (2)용착 금속의 화학성분 변화 (3)용착금속의 조직 변화 (4) 용착금속내의 수소 함유량 변화 (5)용착금속의 기계적 성질변화 등이다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2005.06a
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• pp.118-120
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• 2005

대형구조물 제작 시에는 세라믹백킹재 등 백킹재를 이용한 편면용접법이 많이 채용되고 있다. 이처럼 백가우징이 적용되지 않는 편면용접법으로 용접 시공 시, 표면부에 비해 루트부의 충격성능이 열화되는 경향이 있다. 본 연구에서는 세라믹백킹재를 채용한 편면용접법의 루트부의 저온 충격성능을 확보할 수 있는 용착금속의 Ni 함량에 대해 고찰하고자 한다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.41-41
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• 2010

에어컨용 냉매 압축기, 냉장고용 냉매압축기 및 자동차 샷시 부품들은 주로 겹치기 필릿용접을 GMAW 으로 실시하고 있다. 그러나 용접 시 스패터 발생으로 인한 추가공수가 요구되며 작업환경 또한 열악한 실정이다. 따라서 저가의 고생산이면서 용접비드의 외관이 미려하고 스패터, 소음 그리고 Fume 이 발생되지 않는 청정한 TIG 용접이 있지만, 용접속도가 수십 cpm 이하로 제한되어 생산성이 낮다는 기술적 모순을 가지고 있다. TIG 용접에서 생산성을 증가시키기 위해 모재와 와이어를 고속 용융 시키려면 전류를 높여 입열량을 증가시켜야 하지만, 증가된 전류로 인하여 상승된 아크력이 험핑비드와 언더컷이 발생되는 물리적 모순을 가진다. 또한 필러와이어를 사용한 기존의 TIG 용접에서 필러 와이어는 주로 원형 단면 와이어를 사용하게 되는데 와이어의 직경이 증가함에 따라 비표면적은 감소하여 용융효율이 낮아지므로 $\Phi$1.2 이하의 필러와이어를 송급하여 용접하였다. 그러나 요구되는 용착량이 큰 경우 필러 와이어를 고속으로 송급하게 되는데 이 경우 필러 와이어 용융이 곤란하거나 송급상의 문제가 자주 생겨 용접속도를 고속으로 하기 곤란하였다. 따라서 필러와이어를 사용한 TIG 용접에서 용착금속의 용융효율을 높게 함으로서 전류를 크게 증가시키지 않으면서도 용접속도를 높일 수 있는 용접 공정개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 비표면적을 증가시켜 용착금속의 높은 용융효율을 얻을 수 있도록 개발된 와이어와 기존의 $\Phi$3.2 일반와이어 및 를 이용하여 BOP TIG 용접에 비교 실험하였으며, 개발된 와이어와 기존의 $\Phi$1.2 필러와이어를 이용하여 필릿용접부에 적용 실험하여 비교하였다. 그 결과 개발된 와이어의 경우 적절한 비드를 형성하였으나 3.2 일반와이어의 경우 과도한 볼록비드와 불용착부의 문제가 발생하였고, 필릿용접 비교실험에서는 각각 200cpm과 50cpm에서 적절한 비드가 형성되어 더 높은 용착금속 용융효율을 얻을 수 있었다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.4 no.1
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• pp.125-136
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• 1984

In the weled structures, fatigue fracture mainly depends upon crack growth behavior. Specially anisotropy of crack growth orientation and welding direction become important factor of fracture in the welding jone. When fatigue stressed steel welded with nonfatigue stressed steel, at the low stress intensity factor range, residual stress become more important factor of growth behavior then properties of base metal but when the crack growth in the weld metal, toughness of weld metal become the most important factor. Especially nonhomgeniety of toughness for the weld metal make more scatter the relations of $da/dN-{\Delta}K$.