• 한국표면공학회지
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• 제45권5호
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• pp.181-187
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• 2012

The Friction Stir Welding (FSW) has mainly been used for making butt joints in Al alloys. The development of Friction Stir Lap Welding (FSLW) would expand the number of applications. In this study, microstructures and mechanical properties of FSLW in A5052 alloy were investigated under varying rotating speed and probe length. Investigating the characteristics as FSLWed conditions were as below ; Failure Maximum load by shear fracture was increased proportional to the width of joint area, which was increased by input heat, stirring intensity in the case of 2.3 mm probe length. Tensile fracture occurred, and maximum load was determined due to side worm hole of joint area and softening of microstructure in the case of 3.0 mm probe length. In the case of 3.7 mm probe length, material hook and bottom worm hole were appeared at the end interface of joint area. The most sound FSLW condition with no defects was 3.0 mm probe length and 1500 rpm-100 mm/min. No defects were showed in 1500 rpm-100 mm/min and 1800 rpm-100 mm/min, but Vickers microhardness distribution in TMAZ/HAZ which was fracture zone was lower in 1800 rpm-100 mm/min than in 1500 rpm-100 mm/min. In this condition highest tensile strength, 215 MPa (allowable rate 78% of joint efficient) was obtained.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권2호
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• pp.135-143
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• 2013

마찰교반용접은 운송 분야 등에서 널리 상업화되고 있다. 본 연구는 마찰교반용접된 A2024-T4 합금의 결함을 비파괴검사(방사선투과검사, 초음파탐상시험, 전기전도도시험)와 파괴시험(인장강도 및 미세조직 관찰)을 실시하여 관찰하였다. 실험 결과 결함 분포도를 얻을 수 있었다. 방사선투과검사에서 발견되지 않은 미세결함이 초음파탐상시험에서는 발견되었으며, 초음파탐상시험은 음압의 차이와 그에 대응하는 색에 의해 결함의 정도를 검사할 수 있는 효과적인 방법이었다. 또한 전기전도도 측정값은 결함의 양이 많아짐에 따라 감소하는 경향을 보였다. 비파괴검사와 파괴검사를 통해 얻은 가장 건전한 조건의 이음 효율은 91% 이었다. 따라서 비파괴검사는 마찰교반용접된 A2024-T4 합금을 검사하는데 있어서 효과적인 방법이라 사료된다.

• 수산해양기술연구
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• 제36권4호
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• pp.322-328
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• 2000

남해안 연근해에서 조업하는 정치망 어선에 양망작업시 보조기계로 사용되는 캡스턴의 드럼에서 용접부 온도분포 및 구배를 해석한 결과의 주요 사항은 다음과 같다. 1. 용융부 근처는 냉각개시 1초 이내에 950$^{\circ}C$/sec, 10초 이내는 40$^{\circ}C$/see 정도의 급격한 냉각속도가 형성되었다. 2. 열영향부(HAZ)는 용접 후 1초가 경과할 때 370$^{\circ}C$/sec의 가열속도로 온도가 증가한 후, 이 후 25$^{\circ}C$/sec 냉각속도로 온도가 감소한다. 용접종료 10초 후 모재 내부에는 1.64$^{\circ}C$/mm, 40초가 지났을 때는 0.26$^{\circ}C$/mm 정도의 온도구배가 형성되었다. 3. 용접부 근처는 길이 방향을 따라 격심한 온도편차를 보이고 있으나 두께방향으로는 거의 나타나지 않는다. 이 결과는 향후 캡스턴 드럼의 용접부 최적설계시, 탄소성 열응력 및 열변형 거동을 해석하는 연구의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권8호
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• pp.931-940
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• 2006

Defect assessment of a weld zone is important in fitness-for-service evaluation of plant components. Typically a J and $C^*$ estimation method for a defective homogeneous component is extended to a mismatched component, by incorporating the effect due to the strength mismatch between the weld metal and the base material. The key element is a mismatch limit load. For instance, the R6/R5 procedure employs an equivalent material concept, defined by a mismatch limit load. A premise is that if a proper mismatch limit load solution is available, the same concept can be used for any defect location (either a weld centre defect or a heat affected zone (HAZ) defect) and for any material combination (either two-material or multi-material combinations; either similar or dissimilar joints). However, validation is still limited, and thus a more systematic investigation is needed to generalise the suggestion to any geometry, any defect location and any material combination. This paper describes the effect of structural geometry on the $C^*$ integral for defective similar welds, based on systematic elastic-creep 2-D and 3-D finite element (FE) analyses, to attempt to elucidate the questions given above. It is found that the existing 'equivalent material' concept is valid only for limited cases, although it provides conservative estimates of $C^*$ for most of cases. A modification to the existing equivalent material concept is suggested to improve accuracy.

• 한국가스학회지
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• 제2권2호
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• pp.34-39
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• 1998

국내에 액화천연가스가 도입된 이래 환경에 대한 문제를 인식함에 따라 천연가스의 수요는 계속적으로 증가하고 있다. 청정연료인 천연가스는 용접에 의해 고장력강 배관을 사용하여 각 도시로 공급되고 있다. 천연가스 공급용 배관은 공급압력에 따라 중압관과 고압관으로 구분된다. 배관은 주로 작업의 용이성으로 피복아크용접에 의해 용접되며, 현장 작업여건에 따라 다른 용접공정이 적용되기도 한다. 본 연구는 고압관으로 사용되는 API 5L X42 배관에 대한 용착금속부의 미세조직 변화와 기계적 특성을 관찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.4398-4404
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• 2015

스테인리스 강판은 동적기계구조물을 제작하기 위한 구조용 재료로 널리 사용된다. 또한 이들을 일체화 시키는 방법으로 가스용접을 많이 사용하게 되는데 가스용접에는 다양한 종류에 의해 구조물을 일체화 시킨다. 따라서 부재와 부재를 연결하는 용접부에 대한 응력분포 및 피로강도평가는 구조물의 건전성 및 수명을 연구하는데 매우 중요한 요소가 된다. 그래서 본 연구에서는 피로시험에 의해서 얻어지는 ${\Delta}P-N_f$ 관계를 유한요소해석법에 의해서 최대주응력으로 ${\Delta}{\sigma}-N_f$ 관계로 나타내어 피로설계기준을 정하였고, 이 결과를 이용해서 확률론적 통계해석기법을 적용해서 가속식을 추정하여 임의의 목표수명을 예측할 수 있는 신뢰성설계기술기법을 제시하고자 하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권8호
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• pp.628-634
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• 2011

SA508 Gr.4N Ni-Cr-Mo low alloy steel, in which Ni and Cr contents are higher than in commercial SA508 Gr.3 Mn-Mo-Ni low alloy steels, may be a candidate reactor pressure vessel (RPV) material with higher strength and toughness from its tempered martensitic microstructure. The inner surface of the RPV is weld-cladded with stainless steels to prevent corrosion. The goal of this study is to evaluate the microstructural properties of the clad interface between Ni-Cr-Mo low alloy steel and stainless weldment, and the effects of post weld heat treatment (PWHT) on the properties. The properties of the clad interface were compared with those of commercial Mn-Mo-Ni low alloy steel. Multi-layer welding of model alloys with ER308L and ER309L stainless steel by the SAW method was performed, and then PWHT was conducted at $610^{\circ}C$ for 30 h. The microstructural changes of the clad interface were analyzed using OM, SEM and TEM, and micro-Vickers hardness tests were performed. Before PWHT, the heat affected zone (HAZ) showed higher hardness than base and weld metals due to formation of martensite after welding in both steels. In addition, the hardness of the HAZ in Ni-Cr-Mo low alloy steel was higher than that in Mn-Mo-Ni low alloy steel due to a comparatively high martensite fraction. The hardness of the HAZ decreased after PWHT in both steels, but the dark region was formed near the fusion line in which the hardness was locally high. In the case of Mn-Mo-Ni low alloy steel, formation of fine Cr-carbides in the weld region near the fusion line by diffusion of C from the base metal resulted in locally high hardness in the dark region. However, the precipitates of the region in the Ni-Cr-Mo low alloy steel were similar to that in the base metal, and the hardness in the region was not greatly different from that in the base metal.

• 수산해양기술연구
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• 제25권2호
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• pp.87-104
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• 1989

Recently, with the tendency of more lightening, high-strength and high-speed in the marine industries such as marine structures, ships and chemical plants, the use of the aluminium Alloy is rapidly enlarge and there occurs much interest in the study of corrosion fatigue crack characteristics. In this paper, the initiation of surface crack and the propagation characteristics on the base metal and weld zone of 5086-H116 Aluminium Alloy Plate which is one of the Al-Mg serious alloy(A5000serious) used most when building the special vessels, were investigated by the plane bending corrosion fatigue under the environments of marine, air and applying cathodic protection. The effects of various specific resistances on the initiation, propagation behavior of corrosion fatigue crack and corrosion fatigue life in the base metal and heat affected zone were examined and its corrosion sensitivity was quantitatively obtained. The effects of corrosion on the crack depth in relation to the uniform surface crack length were also investigated. Also, the structural, mechanical and electro-chemical characteristics of the metal at the weld zone were inspected to verify the reasons of crack propagation behavior in the corrosion fatigue fracture. In addition, the effect of cathodic protection in the fracture surface of weld zone was examined fractographically by Scanning Electron Microscope(S.E.M.). The main results obtained are as follows; (1) The initial corrosion fatigue crack sensitibity under specific resistance of 25Ω.cm% show 2.22 in the base metal and 19.6 in the HEZ, and the sensitivity decreases as specific resistance increases (2) By removing reinforcement of weldment, the initiation and propagation of corrosion crack in the HAZ are delayed, and corrosion fatigue life increases. (3) As specific resistance decreases, the sensitivity difference of corrosion fatigue life in the base metal and HAZ is more susceptible than that of intial corrosion fatigue crack. (4) Experimental constant, m(Paris' rule) in the marine environment is in the range of about 3.69 to 4.26, and as specific resistance increases, thje magnitude of experimental constant, also increases and the effect by corrosion decreases. (5) Comparing surface crack length with crack depth, the crack depth toward the thickness of specimen in air is more deeply propagated than that in corrosion environment. (6) The propagation particulars of corrosion fatigue crack for HAZ under initial stress intensity factor range of $\Delta$k sub(li) =27.2kgf.mm super(-3/2) and stress ratio of R=0 shows the retardative phenomenon of crack propagation by the plastic deformation at crack tip. (7) Number of stress cycles to corrosion fatigue crack initiation of the base metal and the welding heat affected zone are delayed by the cathodic protection under the natural sea water. The cathodic protection effect for corrosion fatigue crack initiation is eminent when the protection potential is -1100 mV(SCE). (8) When the protection potential E=-1100 mV(SCE), the corrosion fatigue crack propagation of welding heat affected zone is more rapid than that of the case without protection, because of the microfissure caused by welding heat cycle.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.455-467
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• 2017

본 논문에서는 원통형 다층 이종 금속 용접부를 대상으로 유한요소 해석을 수행하여, 열원 입력 방법과 용접 비드 생성 방법이 용접 잔류 응력 분포에 미치는 영향을 고려하였다. 열원 입력 방법은 열속 입력 방법과 온도 경계조건 입력 방법으로 나누어 비교하였고, 용접 비드 생성 방법은 요소망 생성 방법과 평온 요소망 방법으로 나누어 비교하였다. 두 열원 입력 방법에 따른 열 해석 결과는 차이가 있었으나, 응력 해석 결과는 유사하였다. 이것은 고온(약 $1000^{\circ}C$ 이상)에 노출되었던 영역이 비슷하고, 고온에서 재료의 강도가 매우 낮아 용접 비드의 온도가 용접잔류응력에 미치는 영향이 미미하기 때문이다. 두 용접 비드 생성 방법의 용접 잔류응력 분포는 유사하였지만 요소망 생성 방법 적용 시 용접 비드 경계에서 겹침과 들뜸이 발생하였다. 대변형이 발생하는 모델의 용접부 형상을 정확하게 모사하기 위해서는 평온요소망이 더 적합하다고 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1367-1372
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• 2014

전세계적으로 환경문제에 대한 위기의식이 고조됨에 따라 운송산업 분야에서는 차체경량화를 통해 이와 같은 문제를 해결하고자 하였다. 차체경량화의 방법으로써 보론강을 $900^{\circ}C$이상의 온도에서 가열한 후, 성형과 동시에 냉각하여 1500 MPa 이상의 강도를 얻을 수 있는 핫스탬핑 공정이 제시되고 있다. 하지만 핫스탬핑 공정에 일반적으로 사용되고 있는 보론강의 레이저 용접성에 대한 연구결과는 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 보론강의 레이저 용접특성을 조사하기 위해 레이저 매개변수에 대하여 기초적 연구를 실시하였다. 실험결과, 실드가스에 대한 매개변수의 최적의 조건은 $Q=20{\ell}/min$, ${\alpha}=40^{\circ}$, d = 20 mm, l = 0 mm이며, 맞대기 용접부의 경도는 용접부에서 마르텐사이트 형성으로 인해 급격하게 상승하였다.