Kong, Jong Pan;Park, Tae Jun;Na, Hye Sung;Uhm, Sang Ho;Kim, Jeong Kil;Woo, In Su;Lee, Jong Sub;Kang, Chung Yun
Korean Journal of Metals and Materials
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v.48
no.4
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pp.297-304
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2010
The microstructure and hardness of $CO_2$ laser welds were investigated in the Ti-stabilized ferritic stainless steel 409L. The observed specimen was welded in a fully penetrated condition in which the power was 5 kW and the welding speed 5 m/min. The grain structure near the bond line of the laser welds was produced by epitaxial growth. The grain size was the largest in the fusion zone, and HAZ showed nearly the same grain size as that of the base metal. The HAZ microstructure consisted of subgrains and precipitates that were less than 100 nm in size and that were located along the subgrain boundaries. On the other hand, the hardness was the highest in the fusion zone due to the large amount of small precipitates present. These were composed of TiN, Ti(C,N) and $TiO_2$+Ti(C,N). The hardness decreased continuously from the fusion zone of the base metal. The HAZ hardness was slightly greater than that of the base metal due to the existence of subgrains and precipitates in the subgrain boundary.
자기 구속 균열 시험법인 Tapered 시편 균열 시험법을 이용하여 Al-Mg 합금의 CW $CO_2$ 레이저 용접시 Mg 함량 변화에 따른 고온균열감수성 변화를 조사하였다. Mg 함량 1.9wt.%에서 최대균열감수성을 나타내고 있으며 이보다 Mg 함량이 증가하거나 감소하면 고온균열 감수성이 감소한다. 용접금속 결정립 크기 또한 고온균열감수성과 관련이 있으며 Mg 함량이 증가할수록 결정립이 미세화되며, 1.9wt.%Mg 이상에서 결정립이 미세화될수륵 고온균열 감수성 이 감소한다.
In this study, a preview-sensing visual sensor system is constructed far weld seam tracking in GMA welding. The visual sensor system consists of a CCD camera, a diode laser system with a cylindrical lens, and a band-pass-filter to overcome the degrading of image due to spatters and/or arc light. Among the image processing methods, Hough transform method is compared with the central difference method from a viewpoint of the capability for extracting the accurate feature position. As a result, it was revealed that Hough transform method can more accurately extract the feature positions and it can be applied to real time weld seam tracking. Image processing which includes Hough transform method is carried out to extract straight lines that express laser stripe. After extracting the lines, weld joint position and edge points are determined by intersecting the lines. Even though the image includes a spatter trace on it, it is possible to recognize the position of weld joint. Weld seam tracking was precisely implemented with adopting Hough transform method, and it is possible to track the weld seam in the case of offset angle is in the region of $\pm$$15^{\circ}$.
Gang Nam-Hyeon;Kim Cheol-Hui;Kim Jun-Gi;Lee Chang-U
Proceedings of the KWS Conference
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2006.05a
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pp.59-61
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2006
The $CO_2$ laser cladding was conducted on an AC2B alloy with feeding Fe-based powders. A powder feeding rate (PFR) and a travel velocity were related with the cracks adjacent to the Fe/Al interface. Preheating temperature was varied to study the interface crack. Preheating to $250^{\circ}C$ during the laser cladding suppressed the interface crack ratio (ICR). The ICR was limited for the single pass clad and the reciprocating test for the slide wear was conducted on an overlay cladding experiment. Comparing with no overlap overlay, the overlay clad with 50% overlap showed better wear resistance.
고밀도 에너지를 열원으로 이용하는 고출력 레이저로는 CO$_{2}$레이저와 Nd;YAG 레이저가 있다. 레이저는 열가공임에도 불구하고 빔의 스폿경을 작게하여 높은 에너지 밀도($10^{6}$ W/cm$_{2}$ 이상)을 얻을 수 있으므로 열영향이 작고 작은 변형범위내에서 용접을 할 수 있고 입력 에너지의 제어성이 좋아서 미세한 용접이 가능하게 하고, 빔폭 대비 용입깊이가 커서 깊은 용접 비드가 형성되며, 자동화가 용이하다는 장점이 있다. 특히 Nd;YAG 레이저의 경우는 광 섬유를 이용하므로서 에너 지의 시간 분할 및 에너지 분할을 할 수 있는 등 분기 및 배치가 용이하며 펄스의 활 용을 극대화 할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 결점으로도 맞대기 용접의 경우 갭의 여유가 판두께, 초점위치, 빔모드에 따라 변화하는데 이는 빔 스폿이 작음에 따른 장점이 단점으로 작용하는 경우이다. 레이저 용접부의 비드 폭이 좁기 때문에 인장 강도가 모재의 인장강도보다 밑도는 것도 겹쳐서 용접된 이음 부분의 인장강도에 있 어서 단점이 되고 있다.
The phenomenon of metal transfer has been investigated for different transfer modes using a digital high speed motion analyzer and an arc shadow-graphing system based on a laser source and related optical system. It was observed that the pinch instability phenomenon did not occur for the globular transfer mode, since the liquid globule was then spherical rateher than a cylindrical liquid bar. On increasing the ratio of carbon dioxide to argon, the transition current from globular to spray transfer generally increased, but it is interesting that the transition was observed to occur at the lowest current in a 5% CO$_{2}$-95% argon gas mixture. For pure carbon dioxide and helium shielding gases, the drop frequency increased slowly with increasing current. At high currents or an argon based shielding gas, the length of liquid bar decreased as the carbon dioxide content increased. The acceleration of a droplet within the arc was determined using the gas drag force theory and was found to be greater than the experimental results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.11
no.1
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pp.53-62
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1987
High power lasers provide a controllable and precise energy source in surface transformation hardening. A careful control of the process is needed in order that the surface layer of the material reaches the austenizing temperature, but that it does not melt. In order to achieve this the results of theoretical and experimental studies on the laser surface hardening of a medium carbon steel are described. A two-dimensional computer program, which can be used generally for the determination of transient temperature distributions in welding and heat treatment, was established on the basis of the finite element method. For the confirmation of the accuracy of the numerical analysis, a medium carbon steel (SM 45C) of 5mm thickness was heat-treated with a 1kW CW CO$_{2}$ laser machine, while the traverse speed and the distance from the focal point (defocused distance) were varied. Experimental and numerical results showed a similar tendency in correlations between the hardened zone shape and the process parameters. With increasing beam spot diameter the width and depth of the hardened zone increased for relatively small beam spot diameters, but decreased rapidly after reaching the maximum value, while with increasing traverse speed the width and depth of the hardened zone decreased monotonously. Too small beam spot diameters are to be avoided, since the surface melting would lower the surface hardness and produce an uneven surface which may be unacceptable because of the possible requirement for subsequent machining. It could be observed that for a given traverse speed and laser power input there exists a optimal range of the beam spot diameter, which produce a large width of the hardened zone but no melting on the surface.
In this paper, the effects of irregular bead shapes on fatigue life were investigated. A modified S-N curve method was used to estimate the fatigue life, which considered the inherent multiaxiality caused by the geometrical feature produced by the welding process. The point method of the critical distance method was used to determine the fatigue effective stress. Three types of fillet joint models were tested in the fatigue experiments. For each model, real bead shapes were collected using a 3D laser scanner, and finite element analyses were performed. The results of the analyses with actual bead shapes were compared with those using an idealized bead shape model. The results of the present analytical methods showed good agreement with the experimental results.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.3
no.2
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pp.102-104
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1986
최근 레이저 가공에 대한 관심이나 인식이 높아지고 재료가공분야에서 급속한 기술혁 신이 추진되고 있다. 여러 종류의 재료 가공 분야중 용접분야의 기술발전은 용접을 할때 사용되는 열원의 발전에 크게 영향을 받아 왔다. 현재 공업적으로 용접에 이용되고 있는 가장 발전 된 열원으로는 레이저 빔과 전자 빔이 있으나, 전자 빔 용접은 작업 환경과 피용 접물의 조건에 제한이 있으므로 레이저 빔 용접에 비하여 불리하다. 레이저 용접은 1960 년대에 전자부품의 용접에 적용된 이후 기술적으로 상업적으로 미약하던 레이저 용접 응용 과 1971 년 Brown과 Banas에 의해 수kw급 $Co_2$ 레이저로 심층 침투 용접이 발표된 이후 크게 증가하였다. 레이저 빔의 특성을 이용하여 전자 빔만으로 할 수 있었던 특수 정밀용접 을 해야하는 용접하기 어려운 재료의 용접에 레이저 빔을 이용하는 많은 실험이 행해져 오고 있다. 여기서는 레이저 용접의 특징, 용접 품질에 영향을 미치는 각 변수들, 레이저 용접의 응용사례에 대하여 개설하고자 한다.
회주철 모재의 표면에 감압 플라즈마 용사법으로 실리콘 분말을 피복시킨 후 $CO_2$ 레이저를 이용하는 표면 합금화로 고온 내스케일성이 향상된 표면 개질층을 제조하였다. 실리콘의 표면 합금층에는 응집상의 흑연(chunky graphite)이 $Fe_5Si_3$로 구성된 망상의 화합물 기지속에 정출하는 조직특성을 보였다. 대기 분위기에서 18.0ks동안 열중량측정(TG)한 결과 실리콘 표면 합금층의 무게 증가율은 회주철 모재에 비하여 923K에서는 약 1/3, 1098K에서는 약 1/10을 나타내었다. 그리고 1098K에서 18.0ks동안 유지시킨 주철모재 시편에서 원래의 모재표면을 기준으로 다공성의 외부스케일과 편상흑연을 따라 생성된 내부스케일로 구성된 두께 $60{\sim}70\;{\mu}m$의 두꺼운 산화스케일이 생성되었으나, 실리콘의 표면 합금층에서는 두께 $3{\sim}5\;{\mu}m$의 치밀한 외부 산화스케일만이 생성되었다. 실리콘 합금층의 단면 미소경도값은 MHV $300{\sim}1100$으로 그 변동폭이 심하였으나, 진공분위기에서 열처리(1223K, 18.0ks)한 경우 미소경도값의 편차는 MHV $300{\sim}500$으로 개선되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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