• 한국해양공학회지
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• 제13권3호통권33호
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• pp.83-91
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• 1999

Taking a view of joining by welding the IN713C to SCM440 and SCM415 steel in production of turbochargers, the frictin welding process may be utilized as a new approach for joining them of other conventional welding processes. It is because the friction welding has more technical and technical and economic advantages than the other welding processes. As this welding process has the characteristics such as curtaliment of production time and materials and cost reduction, etc.. So, this paper deals with determining the preper friction welding condition and analyzing various mechanical properties of friction welded joints of the super heat resisting steel to alloy stee(IN713C to SCM440 and SCM415). And the in-process real-time weld quality evaluation technique by acoustic emission during friction welding of IN713C to SCM440 and SCM415 steels with higher confidence and relibility has been much required even though it might be the first trial approach for developing it. Then, this first study aimed to develop the optimization of dissimilar friction welding of heat resisting steels (INC713 to SCM440, SCM415) for turbine, considering on strength and toughness.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권6호
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• pp.775-782
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• 2013

본 연구에서는 마찰교반용접재의 피로균열전파 거동의 공간적 불규칙성을 고찰하기 위한 연구의 일환으로써, 최적의 조건에서 마찰교반용접된 7075-T651 알루미늄 합금 용접부의 LT-방향의 각각 5개의 피로균열전파 시험편에 대하여 일정 응력확대계수범위 제어하의 피로균열전파 실험을 수행하여 마찰교반용접부의 교반용접부재(WM)와 열영향부재(HAZ) 그리고 모재(BM)에 대한 피로균열전파 거동을 실험적으로 고찰하였다. WM재의 피로균열전파율이 가장 빠르게 나타났으며, 그 다음 HAZ재와 WM재 순으로 나타났다. 게다가 시험편간 피로균열전파율의 변동성은 WM시험편에서 가장 높았고, 반면 BM재에서 가장 낮게 나타났다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.918-928
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• 1995

This paper deals with the various mechanical properties and fatigue strength in the FRW1 (friction welded interface) of high speed steel (HSS-Co) to SM55C through the tensile test, hardness test and fatigue test. The data of FRW specimens are also compared with those of the base materials (HSS-Co and SM55C steel). Three kinds of specimens used in this study are the friction welded joints, HSS-Co and SM55C carbon steel with circumferential notch, saw notch and smooth, respectively. It is confirmed that the applied welding conditions are optimum methods in order to minimize the heat affected zone (HAZ) and hardness distribution at the HAZ. The fatigue strengths at N = 10$^{6}$ cycles of smooth, circumferential notch and saw notch specimens in the FRW joints are about 299.2 MPa, 123.8 MPa and 247.5 MPA, respectively. The fatigue strength of the friction welded joints is almost equal to that of the SM55C carbon steel in the optimum welding conditions. The fatigue cracks initiated at the welded zone are propagated along the side of SM55C steel.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권3호
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• pp.273-278
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• 2012

선박 구조재료 FRP 재료의 대체 재료로 빠른 선속과 선적량 증가는 물론 재활용이 용이한 Al 선박으로 전환되고 있다. 본 논문에서는 인장실험을 통해 레저선박에 사용되는 5456-H116 합금에 대한 최적의 마찰교반용접 조건에서 프루브 직경의 효과를 기술하였다. 마찰교반용접에서 이송속도, 회전속도를 변수로 5 mm의 프루브 직경을 사용하여, 이송속도가 61 mm/min의 조건에서 가장 우수한 결과를 나타냈다. 프루브 직경 6 mm, 회전속도 170-210 rpm, 이송속도 15 mm/min 에서는 낮은 회전속도로 인하여 불충분한 용접열이 발생하여 거친 표면과 기공이 형성 되었다. 회전속도 500-800 rpm인 경우, 용접부에 칩이 관찰되었으며, 기공은 생기지 않았고, 용접표면은 우수하였으나 1100-2500 rpm에서는 지나친 용접열의 발생으로 많은 칩이 발생하였다. 열에 의한 영향은 용접 배면에서 관찰되었다. 이송속도가 15 mm/min에서 회전속도의 증가하게 되면 마찰이 증가함에 따라 용접열이 발생한다. 기계적 특성은 용접 입열량이 증가할수록 재질의 연화가 가속화되어 저하하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.7-13
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• 2019

본 연구에서는 이종경량재료의 마찰교반용접을 모사할 수 있는 유한요소 해석모델을 개발하고, 이를 통해 기초분석과 실용적 적용 가능성에 대해 고찰하였다. Coupled Eulerian Lagrangian 에 기반한 유한요소모델을 구성하였으며, 해석 모델은 외연적 시간적분을 이용하여 열-온도, 변위-응력 물리계로 이루어진 다중 물리계를 복합적으로 계산하며, 용접툴 표면과 피용접 재료 간 마찰, 극심한 소성변형으로 인한 열에너지 발생, 그리고, 밑면을 통한 열에너지 소산 등 열발생원과 열전달 메카니즘이 모두 고려되었다. Al6061T6와 AZ61 판재의 맞대기용접을 고려하였으며, 주요 용접변수인 용접 속도와 용접툴 회전속도를 변화시킨 세 가지 조건에 대해 해석을 실시하였다. 각 해석은 피용접물의 온도분포, 결함의 분포, 소성변형률 분포가 출력이 가능하였다. 구축한 모델을 이용한 해석 결과 알루미늄보다는 마그네슘부에서 더 높은 온도가 발생하였으며, 회전속도가 커질수록 최대 온도가 증가하기보다는 알루미늄쪽으로 높은 온도가 분산되어 가는 경향을 보였다. 또한, 회전속도가 커질수록 피용접물 재료가 위로 올라오는 플래시 결함의 경향 예측이 가능하였으나, 툴 주변 결함 형성예측은 메시가 세밀하지 못하여 정확한 결과를 산출하기에는 부족하다고 볼 수 있다. 본 모델은 마찰교반용접 중 발생 가능한 여러 물리계의 여러 물리적 현상을 실제에 가깝게 반영하고 있으며, 실험적으로 밝히기 어려운 기초 분석에 응용될 수 있으나, 1달이 넘는 해석소요시간을 감안하면 실용적으로 최적의 용접조건 도출에 응용되기는 어렵다고 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.85-90
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• 2010

자동차 후진기어용 축재는 단조재로서 그 형상은 복잡하고 열처리 및 가공공정이 어려울 뿐 아니라, 제품수명 저하 등의 문제점으로 인한 경제적 손실이 크다. 따라서 종전의 일체형 단조품을 캠 형상 부분만을 기존의 단조품(SF 45)으로 사용하고, 나머지 축 부분은 일반 기계구조용 탄소강재(SM 45C)로 대체를 위한 이종마찰용접을 적용하였다. 마찰용접 변수인 회전수, 마찰압력, 업셋압력, 가열시간, 업셋시간 등의 상호작용에 의한 용접품질과의 상관관계를 고찰하였으며, 최적조건에서 마찰용접을 한 후 용접재(as-welded)와 고주파 열처리를 시행한 후열처리재(PWHT)의 접합부 특성을 비교 고찰하였다. 이는 종전의 일체형 단조품에 비해 단조비용 절감, 피로수명향상, 기계가공에 따른 공정수 및 재료절감 등의 경제적 파급효과가 클 것으로 기대된다.

• 수산해양기술연구
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• 제14권2호
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• pp.79-87
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• 1978

기관밸브용접 SCr4-21-4N 및 SUH3-21-4N을 연구선정된 최적마찰압접조건 하에서 마찰압접을 하고 이때 생기는 압접부의 잔류응력 및 경도의 peak 등 압접결함의 제거 및 압접성능개선을 위한 열처리에 관하여 실험연구한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 배기 valve용강 SCr4-21-4N 및 SUH3-21-4N의 마찰압접을 위한 최적조건으로서 회전수 3,000rpm, 마찰가열압 p 하(1)=8 kg/mm 상(2), upset 압 p 하(2)=20 kg/mm 상(2), 압접가열시간 t 하(1)=3초, upset 시간 2.5초를 선정한 것이 매우 타당함이 실험적으로 입증되었다. (2) 이종재질 SUH3-SUH31, SCr4-SUH31, SCr4-SUH3, SUH3-CRK22, SCr4-21-4N 및 SUH3-21-4N의 마찰압접에 관한 저자의 종래 연구와 본연구 결과는 압접부의 압접 특성이 서로 매우 일치하였다. (3) SCr4-21-4N 및 SUH3-21-4N의 마찰압접부의 잔류응력 및 전도의 peak를 제거하기 위한 최적열처리조건은 $600^{\circ}C$$\times$30min.$\times$room air cooling의 normalizing임이 확인되었다. (4) 이때 열처리 후에는, 열처리전의 인장강도의 약 20%가 감소했으나, 파단 위치는 열영향부로부터 모재 SCr4 및 SUH3 측으로 이동하였다. (5) 상기 최적조건 하에서 마찰압접되고 열처리된 압접부의 현미경 조직검사 결과, 압접부가 매우 좁고 압접결함이 없으며, 치밀하고 조밀한 조직의 우수한 압접이었음이 확인되었다. (6) 상기 최적조건은, 기관 valve 생산을 위한 타이종재질의 마찰압접조건으로도 응용될 수 있을 것이다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.803-808
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• 2000

This thesis studied whether friction welding of SPSS, localized torsion bar material could be accomplished or not. And then optimum welding conditions were examined and leaded through tensile, impact, torsion and hardness test after postweld heat treatment of the actual field condition. Obtained results were as follows; Linear relationship was existed between heating time and total upset, and a quadratic equation model could be made between tensile strength and heating time. Optimum welding conditions with fine structure were as follows in case total upset(U)=8.5mm; the number of rotations(n)=2,000 rpm, heating pressure($p_1$)=80MPa, upset pressure($p_2$)=200MPa, heating time($t_1$)=4sec, upset time($t_2$)=3 sec.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.191-199
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• 2019

In this paper, dissimilar friction welding were produced using 15 mm diameter solid bar in chrome molybedenum steel(SCM440) to stainless steel(STS316L) to investigate their mechanical properties. Consequently, optimal welding conditions were n=2000 rpm, HP=70 MPa, UP=140 MPa, HT=10 sec and UT=10 sec when the metal loss(Mo) is 8.6 mm. In addition, an acoustic emission technique was applied to evaluate the optimal friction welding condition. AE parameters including the cumulative count, amplitude and energy showed a various changes according to the friction condition. A continuous type waveforms and low frequency spectrum was presented in friction time. On the other hand, a burst type waveform and high frequency spectrum was exhibited in pressing time.

• 수산해양기술연구
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• 제17권2호
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• pp.93-103
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• 1981

Si-Cr계 내열강 SUH3와 Cr-Ni계 stainless강 SUS 303 및 이들이 마찰용접재 SUH3-SUS303을 $1,060^{\circ}C$에서 용체화처리하고 다시 $700^{\circ}C$에서 10, 100시간 시효열처리한 각 시험편의 고온 피로강도에 대한 시효열처리의 효과를 알기 위하여 $700^{\circ}C$에서 고온 회전굽힘 피로시험을 하고 파약거동을 미시적으로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) SUH3재와 SUS303재의 최적마찰용접조건은 회전수 2420rpm, 마찰가압력 $8kg/mm^2$, 전 upset량 7mm(마찰가압시간 3sec, upset시간 2sec)이었다. 2) $700^{\circ}C$ 고온에서 장시간 이루어지는 고온피로시험에 있어, 용체화처리재의 S-N 곡선 경사부의 기울기가 가장 급하게 나타났다. 3) SUH3-SUS303 마찰용접재는 $1,060^{\circ}C$에서 1시간용체화 처리하고, $700^{\circ}C$에서 시효처리하는 경우 최적시효시간은 10시간이었다. 4) 10시간 시료재의 고온피로한도는 모재보다 SUH3은 75.4%, SUS303은 28.5% 높았으며, 용접재 SUH3-SUS303은 44.2% 정도 높았다. 100시간 시효재는 모재보다 SUH3은 64.91% SUS303은 30.4% 높았으며, SUH3-SUS303은 30.4% 높았으며, SUH3-SUS303은 36.6% 높았다. 5) 마찰용접재의 상온 및 고온의 피로파단은 모두 SUS303의 모재측에 발생하였으며, 용접면에서의 파단은 전혀 없었다. 6) SUS303재와 마찰용접재 SUH3-SUS303재의 크랙은 입내파양형이었으나 SUH3은 입계크랙의 전파로 파양한다.