• Title/Summary/Keyword: Backing plate

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Jangdo(Small Ornamental Knives) manufacturing process and restoration research using Odong Inlay application (오동상감(烏銅象嵌)기법을 활용한 장도(粧刀)의 제작기술 및 복원연구)

  • Yun, Yong Hyun;Cho, Nam Chul;Jeong, Yeong Sang;Jang, Chu Nam
    • Korean Journal of Heritage: History & Science
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    • v.49 no.2
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    • pp.172-189
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    • 2016
  • In this research, literature research on the Odong material, mixture ratio, casting method and casting facility was conducted on contemporary documents, such as Cheongong Geamul. Also, a long sword was produced using the Odong inlay technique. The sword reproduction steps were as follows; Odong alloying, silver soldering alloying, Odong plate and Silver plate production, hilt and sheath production, metal frame and decorative elements, such as a Dugup (metal frame), production, Odong inlay assembly and final assembly. For the Odong alloy production, the mixture ratio of the true Odong, which has copper and gold ratio of 20:1, was used. This is traditional ratio for high quality product according to $17^{th}$ century metallurgy instruction manual. The silver soldering alloy was produced with silver and brass(Cu 7 : Zn 3) ratio of 5:1 for inlay purpose and 5:2 ratio for simple welding purpose. The true Odong alloy laminated with silver plate was used to produce hilt and sheath. The alloy went through annealing and forging steps to make it into 0.6 mm thick plate and its backing layer, which is a silver plate, had the matching thickness. After the two plates were adhered, the laminated plate went through annealing, forging, engraving, silver inlaying, shaping, silver welding, finishing and polishing steps. During the Odong colouring process, its red surface turns black by induced corrosion and different hues can be achieved depending on its quality. To accomplish the silver inlay Odong techniques, a Hanji saturated with thirty day old urine is wrapped around a hilt and sheath material, then it is left at warm room temperature for two to three hours. The Odong's surface will turn black when silver inlay remains unchanged. Various scientific analysis were conducted to study composition of recreated Odong panel, silver soldering, silver plate and the colouring agent on Odong's surface. The recreated Odong had average out at Cu 95.57 wt% Au 4.16wt% and Cu 98.04 wt% Au 1.95wt%, when documented ratio in the old record is Cu 95wt% and Au 5wt%. The recreated Odong was prone to surface breakage during manufacturing process unlike material made with composition ratio written in the old record. On the silver plate of the silver and Odong laminate, 100wt% Ag was detected and between the two layers Cu, Ag and Au were detected. This proves that the adhesion between the two layers was successfully achieved. The silver soldering had varied composition of Ag depending on the location. This shows uneven composition of the silver welding. A large quantities of S, that was not initially present, was detected on the surface of the black Odong. This indicates that presence of S has influence on Odong colour. Additional study on the chromaticity, additional chemical compounds and its restoration are needed for the further understanding of the origin of Odong colour. The result of Odong alloy testing and recreation, Odong silver inlay long sword production, scientific analysis of the Odong black colouring agent will form an important foundation of knowledge for conservation of Odong artifact.

Study on microstructure and mechanical properties of friction stir welded duplex stainless steel (마찰교반접합된 이상 스테인리스강의 미세조직 및 기계적 특성에 관한 연구)

  • Choi, Don-Hyun;Ahn, Byung-Wook;Yeon, Yun-Mo;Song, Keun;Jung, Seung-Boo
    • Proceedings of the KWS Conference
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    • 2010.05a
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    • pp.24-24
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    • 2010
  • 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. 2상 스테인레스 강은 금속 조직적으로 페라이트와 오스테나이트 상이 거의 1:1의 동등한 비율로 매우 미세하게 결합된 구조를 가지고 있다. 또한 이상 스테인레스 강은 각상의 개개의 특성에 기인하여 염소 분위기에서 응력부식 저항성이 우수하고, 공식과 틈부식에 대한 저항성이 매우 뛰어나다. 그리고 이상 스테인레스 강은 비교적 고가인 Ni이 일반 오스테나이트 스테인리스 강의 약 1/2의 수준으로 적게 포함이 되어 경제적인 이점을 지니고 있으며 또한 용접성이 좋아 산업계의 수요는 현재 점차 증가하고 있는 상황이다. 하지만 이러한 이상 스테인리스 강은 용접 후 페라이트 상의 조대화, 그리고 페라이트 상의 분율이 오스테나이트 상의 분율보다 높아지게 되어 용접부에서의 저온 인성 감소 및 내식성 저하 등의 문제가 발생하게 된다. 그리하여 용접 시 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 입열량의 조절이 가장 필요로 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 마찰교반용접을 이용하여 두께 3mm의 대표적인 이상 스테인리스 강인 SAF2205 스테인리스 강에 대해 맞대기 마찰교반접합을 실시하였다. 툴 회전속도를 변수로 하여 접합을 실시하였으며 접합 시 툴은 $Si_3N_4$ 툴을 사용하였다. 접합 후 외관상태 점검, 미세조직 관찰, 경도 및 인장강도 측정 등의 실험을 실시하였고, 이러한 결과를 이용하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

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Study on microstructure and mechanical properties of friction stir welded 9% Ni steel (마찰교반접합된 9% Ni 강의 미세조직 및 기계적 특성에 관한 연구)

  • Choi, Don-Hyun;Ahn, Byung-Wook;Choi, Jung-Hyun;Lee, Chang-Yong;Yeon, Yun-Mo;Song, Keun;Lee, Jong-Seop;Jung, Seung-Boo
    • 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.

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