Laser welding of metals has been widely used to improve a wear resistance and a corrosion resistance of the industrial parts. The objective of this research works is to investigate the influence of the process parameters, such as the welding for metals with CW Nd:YAG lasers. The bead-on-plate welding tests are carried out for several combinations of the experimental conditions. In order to quantitatively examine the characteristics of the butt welding, the welding quality of the cut section, stain-stress behavior and the hardness of the welded part are investigated. From the results of the investigation, it has been shown that the optimal welding condition without defects in the vicinity of the welded area and with a good welding quality is 1325W of the laser power, and 1.4m/min of laser welding speed.
고온고압장치(High Temperature and Pressure Vessels)의 적용을 위한 기초연구로서 9Cr-1Mo강 용접부의 연화특성에 대하여 검토하였다. 9Cr-1Mo 강재에 Bead-on-Plate용접을 실시한 후, 용접부의 기계적 성질과 그 현미경조직관찰 및 미세경도를 측정한 결과, As-Welded 및 용접 후열처리(PWHT)등의 조건에 관계없이 용접열향부의 변태역과 템퍼링역의 경계에서 모재의 경 도보다 낮은 경도값(연화역)을 나타내었으며 이러한 원인은 결정립계(Grain boundary)에 석출 되는 탄화물의 형성에 의한 뜨임 현상임이 판명되었다.
The objective of this paper is to investigate the effect of residual stresses on the $\Delta$K$\sub$th/ and fatigue crack growth behavior of butt weldments. For this purpose, transverse butt sutmerged arc welding was performed on SM50A steel plate and CT(compact tension) specimens which loading direction is perpendicular to weld bead were selected. Welding residual stresses distribution on the specimen was determined by hole drilling method. The case of crack located parallel to weld bead, the states of as weld and PWHT, $\Delta$K$\sub$th/ of specimens(HAZ, weld zone) was higher than that of the base metal probably because of the compressive residual stresses of crack tip. In low $\Delta$K region, it is estimated that the effects of residual stresses for da/dN are great. In region II, the da/dN of weldments in as weld state was lower than that of the base metal. Though da/dN of Weldments in PWHT state was similar to that of the base metal. The constant of power law, m in two states consisted with the base metal. Therefore , it is estimated that the value of m is not affected by residual stresses. Fatigue crack growth behavior of weldments consisted with the base metal considering the effective stress intensity factor range($\Delta$K$\sub$eff/) included the effect of initial residual stress(Kres). Thus, we can predict the fatigue crack growth behavior of weldment by knowing the distribution of initial residual stress at the crack tip.
본 논문에서는 선박 및 해양 구조물을 구성하는 용접 판구조물의 변형 및 잔류응력 등 용접 초기 결함을 효율적으로 평가할 수 있는 열탄소성 해석방법을 정립하였다. 또한 평판의 선상가열공법(line heating process)을 열탄소성 시뮬레이션함으로써 작업의 고능률화 및 자동화를 위한 기초연구를 수행하였다. 판구조물에 대한 열전도 해석을 수행하기 위하여 해석적인 방법과 수치적인 방법을 병행하였다. 판구조물의 열탄소성 해석방법에 있어서는 초기변형도법에 근거한 유한요소법을 사용하였으며, 증분 구간중 소성 구역에서는 응력 증분 및 항복응력 중분의 2 차항까지 고려해서 시간 증분을 최적 제어함으로써 해석 불능에 빠지는 문제를 극복하였다. 특히 응력 중분에 탄성계수의 온도에 따른 증분을 2 차항까지 포함시켰다. 평판의 두께와 입열량을 변화시키면서 일련의 용접 열탄소성 실험을 수행하였는 바, 온도 및 용접 변형을 계측하여 수치 계산 결과와 비교하여 상호 부합성이 양호함을 확인하였다.
The effects of welding speed were investigated on penetration characteristics, defects and mechanical properties including formability test in Nd:YAG laser welded 1000MPa grade DP steels. A shielding gas was not used and bead-on-plate welding was performed with various welding speeds at 3.5kW laser power. Defects of surface and inner beads were not observed in all welding speeds. As the welding speed increased, the weld cross-section varied from the trapezoid having wider bottom bead, through X type, finally to V type in partial penetration range of welding speeds. The characteristic of hardness distribution was also investigated. The center of HAZ had maximum hardness, followed by a slight decrease of hardness as approaching to FZ. Significant softening occurred at the HAZ near BM. Regardless of the welding speed, the weld showed approximately the same hardness distribution. In the perpendicular tensile test with respect to the weld direction, all specimens were fractured at the softening zone. In the parallel tensile test to the weld direction, the first crack occurred at weld center and then propagated into the weld. Good formability over 80% was taken for all welding conditions.
The characteristics of underwater welding of SWS490 steel were investigated. The bead-on-plate type welding with one or three pass using ilmenite and water-proofed type electrodes was performed by varying welding currents and the sizes of electrodes used. The amounts of hydrogen absorbed inter the weld metal were measured according to the JIS Z 3118 specification and the results were interpreted in terms of the cold cracking behaviours of the welded steel. The microstructural changes as well as the microhardness distribution after underwater welding were also investigated using Vickers microhardness tester and S.E.M (scanning electron microscopy) and O.M (optical microscopy). The results indicated that the cold cracking could be avoided by three pass welding under low current with an electrode with a small diameter.
For the horizontal fillet welding with one plate in a vertical position, there will be a higher tendency of weld metal falling down rather than for the butt-welding in flat position. Such phenomenon could bring about the overlap or deflection of weld pool, and consequently induce the poor mechanical strength of weldments. Therefore, a precise position control of welding torch in conjunction with the weld qualify plays an important role in welding robot applications. In the present study, an experimental method was proposed for deriving a mathematical model between the leg length and the welding conditions. Finally, an algorithm was proposed for weld seam tracking and improvement of the weld quality. The reliability of the proposed algorithm was evaluated through various experiments, which showed that the proposed algorithm can be very effective for tracking the weld line and simultaneously achieving the sound weld bead.
In the present work, Taguchi method for electron beam welding(EBW) process in AISI 4130 steel plate has been adopted for investigating the contribution of effect of welding variables. $A L_8(2^7)$ orthogonal array is adopted to obtain the effect of adjustment parameters. The adjustment parameters consist of accelerating voltage, beam current, travel speed and focus currrent. And the quality features selected for the EBW process are bead width of weldment, reinforcement, penetration depth, undercut and area of weld metal. Variance analysis is performed in order to check the effect of adjustment parameters on EBW. The mechanical properties of electron beam welded joints for each heat treatment conditions are investigated in comparison with those of base metal, especially from the view point of tensile and impact properties.
In carrying out the elastic-plastic analysis, four conditions (equilibrium equation, constitutive equation, condition of compatibility and yield condition) should be satisfied. In welding, the temperature largely changed from a melting temperature to a room temperature. So, yield stress of materials largely changed, too. In particular, yield stress becomes about zero over $700^{\circ}C$. The analysis should be carried out under the condition that equivalent stress generated in temperature increment ${\Delta}T$ did not exceed yield stress of materials at high temperature over $700^{\circ}C$. It should be sufficiently recognized that the obtained results were not reliable if this condition was not satisfied.
Wet Underwater arc welding process is inverstigated by using experimentally developed flux coated underwater arc welding electrode and SS400 steel plate of 12mm thickness as base metal. Two kinds of different flux covered wet arc welding electrode of 3.2mm diameter (UW-1, UW-2) are individually developed and one of the improved underwater welding electrode (UW-2) may be put to practical use for underwater arc welding process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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