• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.116-116
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• 2009

마그네슘 합금은 구조용으로 사용 가능한 금속 재료 중 가장 가벼운 소재이며, 동시에 비강도 및 비강성과 같은 기계적 특성이 우수하여 알루미늄 합금의 뒤를 이을 차세대 경량 재료로써 주목을 받고 있다. 더욱이 석유자원의 대부분을 소비하고 있는 운송기기 분야에서는 경량화를 통한 연비향상과 배출가스 저감이 가장 큰 과제이며, 이 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로 최경량 소재인 마그네슘 합금의 사용량은 더욱 증가할 것으로 기대된다. 한편 기존의 마그네슘 합금 관련 연구는 새로운 합금의 개발에 치우쳐 있었으며, 상대적으로 이들 합금을 활용하기 위한 가공기술, 특히 용접에 대한 연구는 아직까지 많이 부족한 실정이다. 이는 철강재와 비교하여 마그네슘 합금의 고유물성이 용접의 관점에서는 상당히 열악하기 때문으로, 마그네슘은 융점 및 비점은 낮은 반면, 증기압과 열전도율은 높고 표면장력 및 점성은 낮은 특성을 가지고 있다. 그러므로 타 공법에 비해 상대적으로 입열이 적고 고속용접이 가능한 레이저의 적용이 최적으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 Nd:YAG 레이저를 사용하여 압연판재로 상용화되어 있는 AZ31B 마그네슘 합금의 맞대기 용접성을 조사하였으며, 용접부의 미세조직과 용접조건에 따른 용접부의 기계적 특성을 비교 및 검토하였다. 용접부의 기계적 특성은 인장 및 경도시험을 통해 평가하였다. 그 결과 레이저 출력 1.2kW를 적용한 경우에 안정적인 강도를 얻을 수 있었으며 레이저 출력 1.5kW, 용접속도 80mm/sec의 조건에서 모재 인장강도 대비 103% 그리고 연신율 대비 47.1%의 최적의 결과가 얻어졌다. 또한 용접부의 경도는 모재와 동등하거나 다소 높은 수준이었다. 이는 용접시 용접부내 잔류하는 알루미늄에 의한 고용 강화 효과와 금속간화합물의 석출 빈도 증가, 그리고 레이저 용접의 특징인 급열급랭 공정에 기인한 결정립 미세화의 영향 때문으로 사료된다. 한편 용접부 미세조직을 관찰한 결과, 열영향부의 존재는 두드러지지 않았으며 용융경계부에서는 주상정이, 그리고 용접부 가운데에서는 등축정이 관찰되었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제25권3호
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• pp.64-71
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• 2007

The dissolution phenomenon of the solid phase powder and base metal by liquid phase insert metal during Transient Liquid Phase bonding using the mixed powder composed of the modified GTD111(base metal) powder and the GNi3 (Ni-l4Cr-9.5Co-3.5Al-2.5B) powder was investigated. In case of the mixed powder contains modified GTD111 powder 50wt%, all of the powder was melted by liquid phase at 1423K. At the temperature between solidus and liquidus of GNi3, liquid phase penetrated into the boundary of the modified GTD111 powder and solid particle separated from powder was melted easily because area of reaction was increased. With increasing mixing ratio of the modified GTD111, it needed the higher temperature to melt all of the modified GTD111 powder. During Transient Liquid Phase bonding using the mixed powder composed of the modified GTD111 50wt% and GNi3 50wt% as insert metal, width of the bonded interlayer was increased with increasing bonding temperature by reaction of the base metal and liquid phase in insert metal. Dissolution of the base metal and modified powder by liquid phase progressed all together and after all of the powder was melted nearly, the dissolution of the base metal occurred quickly.

• 비파괴검사학회지
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• 제24권4호
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• pp.348-353
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• 2004

이 연구는 터빈베어링의 신뢰성을 평가하기 위하여 초음파 C-Scan 방법을 적용한 기술이다. 수침법에 관한 연구는 실험실과 현장검사 적용에 광범위하게 사용되는 기술이다. 여기에서는 C-Scan 방법을 이용하여 베어링의 모재와 Babbitt 금속간 경계부의 상태를 평가하였다. 수침법 C-Scan 방법에 의한 초음파 영상은 베어링 경계부의 상태를 확인하는데 효과적인 방법으로 사용될 수 있었다. 초음파 영상의 분해능을 높이기 위하여 집속형 탐촉자를 사용하고, Babbitt 금속과 베어링 모재간의 접합경계면에서 발생하는 초음파 음압 반사율을 측정하여 결함의 검출과 면적을 추정할 수 있었다. 초음파 수침법은 베어링 접합부의 박리위치와 박리면적의 경계면을 결정하여 크기를 계산하는데 아주 유용하게 사용될 수 있는 기술이며, 이 연구에서 개발된 기술은 화력발전소에서 사용되고 있는 터빈베어링의 건전성을 확보하는데 적용되었다.

• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제35권4호
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• pp.157-165
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• 2019

Recently, lean duplex stainless steel, STS329FLD with less nickel (reduced to 0.5~1.5%) has been developed as a substitute of austenitic stainless steel (8%~10.5% nickel in STS304) and included in Korean standards (KS). This paper investigates the block shear behavior of cold-formed duplex stainless steel (STS329FLD, nominal plate thickness of 1.5mm) fillet-welded connection with base metal fracture. Main variables are weld lengths in the longitudinal and the transverse directions of applied force ranged from 20mm to 50mm. As a result, specimens failed by typical block shear facture (the combination of gross section tensile fracture and shear fracture or shear yielding) and ultimate strength of the specimens got higher with the increase of weld length. Block shear fracture strengths predicted by current design specifications (KBC2016/AISC2016 and EC3) and existing proposed equations for welded connections by Topkaya, Oosterhof & Driver and Lee et al. were compared with test strengths. KBC2016/AISC2016 and EC3 design specifications underestimated block shear strength of STS329FLD welded connections by on average 24%, 29%, respectively and Oosterhof & Driver, Topkaya and Lee et al's equations overestimated the ultimate strength of the welded connection by the range of 3% to 44%.

• 한국추진공학회지
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• 제15권2호
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• pp.50-55
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• 2011

고성능 로켓엔진에 사용되는 다단연소싸이클의 주요 부품인 예연소기 개발 과정에서 브레이징 접합부를 모사하는 시편에 대한 강도 시험을 수행하고 유한 요소 해석 결과와 비교하였다. 진공 브레이징 되는 헤드의 산화제 분사기 및 진공 가압 브레이징되는 냉각채널 접합부를 모사할 수 있는 시편을 설계 및 제작하고 파단 시험을 수행하였다. 두 시편 모두 접합부가 아닌 모재에서 파단이 발생하였다. 그리고 해석을 통하여 예측된 파단 부위와 변형율이 시험 결과와 잘 일치하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.67-67
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• 2009

알루미늄 합금 재질은 무게의 경량화와 기계적강도가 우수하며 다른 비철금속에 비하여 값이 저렴한 장점이 있다. 현재 산업현장에서 활용하는 가장 흔한 접합법으로 TIG, RSW 등과 같은 용융 용접법을 현재는 많이 사용 하고 있지만 열전도도가 높아 열 확산이 빠르고, 이에 따라 모재의 팽창이 일어나 열변형을 유발하며, 산화피막은 그 내부에 함유된 결정수가 아크용접 중 분해되어 수소를 방출함으로 기공이 발생하여 부도체로 저항용접시 전도성을 방해하는 등의 문제를 발생시킨다. 또한 철에 비해 4배정도 큰 전기전도율에 따라 저항용접시 대전류를 사용해야 하는 등의 문제점이 발생하고 있다. 이와 같은 알루미늄 합금의 용융용접 과정에서 발생하는 단점을 극복하는 기술로 고상접합 방법인 마찰교반용접법(Friction Stir Welding)이 활용되고 있다. FSW는 1991년 영국의 TWI에서 개발된 최신 용접법으로 모재를 용융점 아래에서 고상용접시키는 방법으로 용융에 따른 열변형과 흄가스(hume gas)와 스패터(spatter)를 억제시켜 주는 친환경적인 용접법이다. 이러한 마찰교반용접의 기술은 그동안 특허에 따른 로열티가 산업현장에서 사용하는데 문제가 되었으나 특허보호 기간인 20년이 1년정도의 기간밖에 남지 않은 상황에서 그 사용은 날로 증가하리라 본다. 이러한 마찰교반용접부의 결함을 평가하는 방법에는 UT, RT 등이 활용되고 있으나 얇은 박판에서의 결함검출은 용이하지 않다. 이리한 문제점을 해결하기위하여 초음파 가진을 이용한 적외선 열화상 검출 기법을 이용하여 마찰교반용접부의 결함 검출 가능성을 연구하였다. 20kHz의 주파수를 400Watt로 가진시켜 겹치기(lap joint) 마찰교반용접이된 A6061-T6의 용접부에 초음파를 입사하였을 때 발생하는 열을 적외선 열화상 카메라를 이용하여 측정함으로써 마찰교반겹치기 용접부의 결함 검출에 활용하였다. 용접부에 초음파를 입사하였을 때 부분적으로 온도차이가 발생하였고, 그에 따른 열화상을 검출 할 수 있었다. 이러한 열화상과 실제 시험편의 용접부의 강도를 평가하기 위하여 인장시험을 하였다. 그 결과 초음파 적외선 열화상 검출에서 발열부위가 나타난 부분이 인장시험에서 낮은 인장강도를 보였다.

• 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.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.30-30
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• 2009

GTA 용접에서 용입, 용접부의 크기와 형상이 형성되는 아크 물리학적 현상을 이해함에 있어서 에너지 분포특성은 매우 중요한 인자이다. GTA 용접에서 아크 길이의 변화와 사용된 실드 가스 종류에 따라 음극인 텅스텐 전극 팁의 아크 루트 직경에 큰 변화를 주며, 양극인 모재 쪽의 에너지 분포에 영향을 미치며 된다. 기존의 연구자들은 저전류나 중전류 영역의 GTA 용접에서 텅스텐 전극의 선단각과 용입 형태와 의 관계를 plasma 기류 등에 의해 고찰하거나, 최대 아크압력에 미치는 전극형상의 영향에 대하여 연구하였다. 용접부에 작용하는 아크 압력의 분포는 결국 운동 에너지의 분포이다. 기존의 연구자들에 비하여 보다 간편한 실험을 통하여 양극 모재위의 아크 압력에 의한 에너지 분포특성을 규명하는 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 GTA 용접의 용접전류 100A~200A 영역에서 아크 길이 변화와 Ar 가스에 $H_2$ 혼합에 따른 측정된 아크 압력으로부터 기존연구자들의 아크 물리학적 결과들을 활용하여 양극 모재 위에 작용하는 전류밀도 분포를 유도하는 것이다. GTA 용접에서 아크 길이의 변화와 Ar 가스에 $H_2$ 혼합은 아크 압력분포에 큰 영향을 미치며, 이에 따라 에너지 분포특성에 많은 영향을 미친다. 아크 길이가 증가함에 따라 Ar가스와 $H_2$ 혼합가스의 에너지 분포는 감소하였고, Ar가스에 $H_2$ 혼합에 의해 아크 에너지가 증가하여 용입형상에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다. 이에 대한 연구는 향후 GTA 용접 응용분야 확대 적용될 것이며, 아크 물리학 연구에 기초적이고 아주 중요한 과학적인 자료가 될 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.131-138
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• 2010

최근에 철도의 고속화에 따라 차량의 경량화가 요구되기 때문에 알루미늄을 적용한 차량이 증가하고 있다. 알루미늄 차량의 차체는 대부분이 가스용접을 사용하였으나, 이 용접방법은 접합부의 기계적 성질이 모재에 비해 상당히 저하되는 경향이 있다. Hitachi, Bombardier 등의 철도 선진 제작사를 중심으로 가스용접에 비해 접합부의 기계적 성질이 우수한 마찰교반용접을 알루미늄 차체의 용접에 적용하고 있다. 본 논문에서는 철도차량에 사용되고 있는 A6005의 알루미늄 합금 압출재에 대하여 기존의 가스 용접방법인 GMAW와 새로운 용접방법인 마찰교반용접(FSW)을 적용한 경우에 접합부의 기계적 성질을 비교 분석하여 FSW가 GMAW에 비해 기계적 성질이 우수하다는 것을 확인하였다. 또한, FSW를 적용한 경우에 대해 용접 변수가 접합부의 기계적 성질에 미치는 영향을 민감도 분석을 통해 확인한 결과, 공구의 이송속도가 가장 큰 영향을 주는 용접 변수임을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.13-13
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• 2010

개요- 반도체 시장의 확대 및 소자의 고집적화와 장비의 초정밀화 등 고정도 생산성을 요구하는 현대 진공산업 시장에서는 정밀한 제품을 대량으로 생산할 수 있도록 지원할 수 있는 대용량 장비의 수요가 급증하고 있다. 서론- 하루가 다르게 발전하는 기술 경쟁 사회에서는 보다 성능이 좋은 제품을 다른 국가 또는 다른 업체와 차별화된 기술적 우위를 선점해야 한다. 본문-이에따라, 고신뢰도, 고생산성이 요구되는 진공산업 시장에 발맞추기 위한 일환으로 크라이오 펌프의 재생시간을 단축시켜 생산성 향상을 높이고, 기존의 제품에서 소비자가 느꼈던 진동을 최소로 줄일 수 있도록 저진동 제품의 설계를 통한 고객 만족의 제품을 개발함과 동시에, 맥동관 냉동기의 기술상업화를 꾀한 극저온기술 영역의 발전을 함께 도모하고자 한다. 현재까지는 국내의 일부 정부출연 연구소와 학교, 일부 특수산업 분야에서만 크라이오 펌프를 사용하고 있으나, 상업적인 설계 및 생산은 완전히 전무한 상태이다. 이는 진공시장의 잠재적인 성장을 고려할 때 국산화가 시급한 상황이다. 이러한, 상황을 고려하여 현재 기계연구원과 우성진공, 국민대학교가 맥동관 냉동기를 접목시킨 급속재생형 저진동 크라이오 펌프를 지난 2008년부터 산학연 협동으로 개발 진행 중에 있다. 크라이오 펌프의 핵심 기술은 냉동기의 효율에 있다고 볼 수 있으며, 이러한 냉동기의 효과를 높이기 위하여, 제작 공정에 진공 브레이징을 사용하여, 열교환기와 교환기 내의 충진재들과의 정확한 간극을 유지하면서 접합을 할 수 있는 환경요건을 지속적인 실험을 통해 지식을 습득하고 있다. 진공 브레이징은 외관을 아름답고 정교하게 접합할 수 있으므로, 추후 상품으로의 가치를 높일 수 있으며, 서로 다른 이종금속 간의 접합이 가능하여 열교환기의 무산소동과 스테인레스 튜브와의 접합을 가능하게 할 수 있었다. 진공브레이징에 쓰이는 모재는 여러가지가 있으며, 접합의 환경 또한 일반 용접보다 다양하므로 여러번의 실험을 통한다면, 성능은 우수하면서 외관으로 손색이 없는 개발품이 나올수 있겠다는 의견이 모아지고 있는 중이다. 본론- 아직까지는 미국의 CTI사나 일본의 ULVAC 등의 크라이오 펌프의 선진 기업에 비해 기술력이 많이 부족하기는 하지만, 아직 많은 부분이 미개발된 분야이고, 향후 후발국과의 차별을 두어 선진기술을 확보하기 위해서는 기존의 방식을 단순히 따라하는 것이 아닌 남들과 다른 원천기술의 확보가 더 필요하며, 이를 위해 부단한 노력과 시행착오를 거쳐 맥동관 냉동기형 크라이오 펌프라는 기술을 확보할 예정이다.