• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제17권4호
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• pp.100-106
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• 1993

A study on optimizing the friction welding of copper(C1100) to aluminium(A1050) for developing the electrical sleeve was experimentally carried out and also on real-time nondestructive evaluation of the friction weld quality (strength) was accomplished by acoustic emission technique. The results obtained are summarized as the following ; 1) The heating upset $U_1$(mm) or total upset U(mm) tends to increase according to the increase of heating time $t_1$(sec). The relations between $U_1$ and $t_1$ or U and $t_1$are computed as follows when n=2000rpm, $P_1$=4, $P_2$=8kgf/$mm^2$, and $t_2$=6sec. U=1.6$e^{0.39t_1}$ $U_1$=3.65$e^{0.25t_1}$. 2) It was notified that the proper welding conditions by considering on both strength with more than 100% joint effieciency and toughness are heating time of 1.5-2.25 sec under n=200rpm, $P_1$=4, $P_2$=8kgf/$mm^2$, $t_2$=6sec. 3) It was confirmed that both AE total counts(N, counts) and the weld tensile strength (${\sigma}$, kgf/$mm^2$) of the welded joints increase as the increase of heating time, respectively, the relations between N and $t_1$, ${\sigma}$ and $t_1$ are computed from data points by regression analysis using the least square method as follows in case of the above proper condition ; N=50108+23917(ln $t_1$)${\sigma}$$=11.85+2.06(ln $t_1$). 4) Both empirical and calcularated equations of relationship between .sigma. and N are very coincident with a high reliability, as the following in case of the above proper welding condition ; Calculated : ${\sigma}$=0.00008N+7.5 Empirical :${\sigma}$= $8.17e^{0.0000072N}$. 5) It was confirmed that the real-time nondestructive weld strength evaluation for friction welding of copper(C1100) to aluminium(A1050) could be possible by acoustic emission technique.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.51-51
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• 2010

Recently just as in the automobile industry, shipbuilders also try to reduce material consumption and weight in order to keep operating costs as low as possible and improve the speed of production. Naturally industry is ever searching for welding techniques offering higher power, higher productivity and a better quality. Therefore it is important to have a details research based on the various welding process applied to steel and other materials, and to have the ability both to counsel interested companies and to evaluate the feasibility of implementation of this process. Submerged-arc welding (SAW) process is usually used about 20% of shipbuilding. Similar to gas metal arc welding(GMAW), SAW involves formation of an arc between a continuously-fed bare wire electrode and the work-piece. The process uses a flux to generate protective gases and slag, and to add alloying elements to the weld pool and a shielding gas is not required. Prior to welding, a thin layer of flux powder is placed on the work-piece surface. The arc moves along the joint line and as it does so, excess flux is recycled via a hopper. Remaining fused slag layers can be easily removed after welding. As the arc is completely covered by the flux layer, heat loss is extremely low. This produces a thermal efficiency as high as 60% (compared with 25% for manual metal arc). SAW process offers many advantages compared to conventional CO2 welding process. The main advantages of SAW are higher welding speed, facility of workers, less deformation and better than bead shape & strength of welded joint because there is no visible arc light, welding is spatter-free, fully-mechanized or automatic process, high travel speed, and depth of penetration and chemical composition of the deposited weld metal. However it is difficult to application of thin plate according to high heat input. So this paper has been focused on application of the field according to SAW process for thin plate in ship-structures. For this purpose, It has been decided to optimized welding condition by experiments, relationship between welding parameters and bead shapes, mechanical test such as tensile and bending. Also finite element(FE) based numerical comparison of thermal history and welding residual stress in A-grade 3.2 thickness steel of SAW been made in this study. From the result of this study, It makes substantial saving of time and manufacturing cost and raises the quality of product.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.263-275
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• 2014

본 연구에서는 SRC 기둥-H형단면과 U형단면으로 구성된 합성보 접합부에 관해서 반복가력실험을 실시하였다. 합성보에 관한 핵심요소는 H형단면과 U형단면 간 용접접합부의 구조적 성능이다. 이 두 부재 접합부의 성능을 향상시키기 위해서는 수직스티프너와 사다리꼴 스티프너가 필요하다. 접합부의 반복적인 성능을 평가하기 위해서 5개의 실대형 실험체를 계획하였으며, 실험변수는 H형단면의 크기($H-500{\times}200{\times}10{\times}16$, $H-600{\times}200{\times}11{\times}17$), 스티프너와 상부근의 유무 및 용접접근공(WAH)의 유무 등이다. 실험결과, H-500 시리즈 및 H-600 시리즈 보가 있는 실험체의 회전각은 각각 4%와 3%로 나타났으며, 이는 특수모멘트골조와 중간모멘트골조에 요구되는 값이다. 실험결과는 스티프너와 상부근이 있는 실험체의 변형능력이 그렇지 않은 실험체에 비해서 우수한 결과를 보였다. 끝으로, 실험체의 에너지소산능력과 변형도 분포를 요약하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제20권1호
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• pp.49-59
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• 1984

선박용 강판(KR Grade A-1, SWS41A, SWS41B)의 수중용접 최적화에 관한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 국산 라임티타니아계 용접봉 피복제의 흡수속도는 약 60분에서 일정하게 되고, 침수시간 8분까지의 흡수속도는 약 0.15%/min 였으므로 40cm 용접기간중의 정미 흡수량은 약 0.22%미만에 불과하였다. 2. 위의 이유와 건조, 직접, 침수용접봉에 의한 대기중, 수상, 수중용접과 모재의 인장강도 및 미시조직 비교실험결과에 의하면, 수중용접시간이 8분이내의 충분히 짧은 때에는 강도상 건조된 직접용접봉의 사용이 가능할 것이다. 3. 용접조건이 수중용접비이드에 미치는 영향을 KR Grade A-1강판에 대하여 조사한 결과, 용접각도는 60$^{\circ}$, 용접전류는 160A정도, 용접봉지름은 4mm인 경우가 적합하며, 또한 비이드외관과 X-선검사에 의하면 일미나이트, 라임티타니아, 고산화티탄계 용접봉이 가장 적합하였다. 4. 위의 용접봉 종류와 각 지름에 대해 비이드외 관검사에 의한 적정 수중용접전류의 범위는 어느 일정 범위내에 제한되며, 용접봉지름의 증가에 따라 전류는 증가하는 경향이다. 5. 수중용접부의 용착금속부에 관한 기계적특성조사에 의하면, 인장강도와 항복강도는 입열량과 이차함수적 관계가 성립되고, 이음효율이 100% 이상의 범위가 존재하며, 충격치와 스트레인은 모재의 경우보다 낮으나 그 증가현상이 고입열량 범위에서 존재하므로, SWS41A에 대한 수중용접 최적입열량범위는 약 13~15KJ/cm이다. 한편, 인장-인장 편진 피로한도가 모재의 경우보다 높고, 충격치와 연신율을 고려하여 구한 최적입열량의 범위는 약 16~19KJ/cm로서, 피로강도를 높이기 위한 입열량은 정적 인장강도때보다 고입열량으로 수중용접해야 한다. 이때 모든 실험식의 신뢰성은 95%수준이다. 6. 수중용접부에 대한 X-선검사와 미시조직검사 및 경도분포조사에 의하면 용접결함은 발견되지 않았으며, 특히, 깊이 1mm 표층부의 모재측 열영향부와 본드(bond)와의 경계부근에 경도 Hv400 max으로서 미세 마르텐사이트, 베이나이트, 퍼얼라이트와 소량의 조대한 입계페라이트 조직이며 그 외의 부위는 퍼얼라이트와 페라이트 조직으로서, 수소취성영향의 극심한 경도증가 및 조직은 발견되지 않았다. 7. 위에서 구한 입열량의 최적범위 내에서의 제어에 의하여 수중용접 할 경우, 신뢰성 있는 용접품질의 최적화가 가능할 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.27-35
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• 2015

본 연구에서는 피로 하중 및 크리프 하중을 받는 Mod.9Cr-1Mo (ASME Grade 91)강 시편에 대한 일련의 실험결과로부터 재료물성치인 고온 균열진전 모델을 개발하였다. 이 균열진전 모델은 크리프-피로하중을 받는 균열체의 결함평가에 사용되는 물성치이다. 한국원자력연구원이 수행한 일련의 피로 균열진전(FCG) 속도 실험 및 크리프 균열진전(CCG) 속도 실험 결과로부터 균열진전 모델을 결정하고, 이를 프랑스의 고온 설계 기술기준인 RCC-MRx 와 비교함으로써 설계 물성치의 보수성에 대해 검토하였다. RCC-MRx 는 FCG 모델 및 CCG 모델을 Section III Tome 6 에서 제공하고 있는데, 실험으로부터 결정한 균열진전 모델과 비교한 결과 RCC-MRx 의 FCG 모델은 보수적인 것으로 나타난 반면 CCG 모델은 비보수적인 것으로 나타나 동 물성치에 대한 검증이 필요한 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 기계적 강도 및 크리프 시험결과에 대해서도 RCC-MRx 의 물성치와 비교 및 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.535-547
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• 2012

PSRC 기둥은 앵글을 콘크리트에 매입시킨 기둥으로, 단면의 외곽 코너에 배치되는 앵글이 기둥의 휨-압축에 저항하고, 횡철근은 기둥의 전단과 앵글-콘크리트 사이의 부착에 저항한다. 본 연구에서는 KBC 2009에 따라 PSRC 합성기둥의 휨, 전단, 부착 설계방법을 정립하고, 단순지지된 2/3 스케일의 PSRC 보와 SRC 보의 2점 가력 휨실험을 통하여 제안된 설계법을 검증하고 PSRC 합성기둥의 파괴특성을 분석하였다. 단면의 강재비와 횡철근 간격을 실험 변수로 고려하였다. 실험결과, KBC 2009으로 예측한 PSRC 합성기둥의 휨, 전단, 부착 강도는 실험결과와 잘 일치하였다. 고강도 앵글이 기둥 단면의 외곽에 배치되므로 PSRC 합성기둥은 동일한 강재비를 갖는 일반 SRC 합성기둥 단면에 비하여 매우 우수한 휨저항 성능을 나타냈다. 그러나 앵글과 콘크리트 사이의 부착강도가 충분히 학보되지 못한 경우 합성기둥 단면의 휨항복강도를 발휘하기 이전에 앵글의 부착파괴, 피복콘크리트 파괴, 횡철근의 파단 등이 발생하였다. 또한 앵글 용접성 및 인성이 부족할 경우 앵글-횡철근 용접부에서 앵글의 파단에 의해 실험체가 파괴되었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.211-219
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• 2009

비렌딜 트러스가 면내 휨모멘트 하중을 받는 지관 정방형의 각형강관 T형 접합부의 거동을 실험적으로 조사하기 위한 것이 본 논문의 목적이다. T형 접합부에서 각형강관 주관 플랜지면의 위에 각형강관 지관이 용접으로 접합되어 있다. 주요 변수로는 주관 두께에 대한 폭의 비($2{\gamma}$)로 ${16.7{\leq}2{\gamma}{\leq}33.3}$의 범위이고, 주관 폭에 대한 지관 폭의 비인 폭비($\beta$)로 ${0.40{\leq}{\beta}{\leq}0.71}$이다. 접합부에 면내 휨모멘트 하중이 작용하도록 총 9개의 실험체를 제작하여 실험하였다. 실험결과, 각형강관 지관 정방형의 T형 접합부에 대한 면내 휨강도는 주관 폭두께비와 폭비에 관계없이 주관 플랜지 휨변형에 의해 결정됨을 알 수 있다. 또한, 지관 정방형의 각형강관 T형 접합부의 면내 휨강도는 사용성에 의해 지배되는 것으로 나타나 면내 최대 휨강도는 1%B 변형시의 휨강도($M_{1%B}$)에 1.5배로 평가할 수 있는 것을 알 수 있다. 최종적으로 지관 정방형의 각형강관 T형 접합부에 대한 면내 휨강도는 주관의 폭두께비가 작을수록, 주관 폭에 대한 지관 폭의 비인 폭비가 클수록 접합부의 휨강도는 선형으로 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.98-106
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• 2011

강박스거더의 바닥틀은 바닥강판, 종방향 리브 및 횡방향 리브로 구성된다. 강바닥판 교량은 용접 접합부의 개소가 많고 중차량 접지하중과 반복응력의 증가에 의해 피로손상의 발생 가능성이 매우 높다. 일반적으로 강바닥판의 피로균열은 중차량 트럭하중의 반복적인 재하하중으로 인한 국부응력에 의하여 발생한다. 또한 중차량 통행량의 증가 및 통행차량의 대형화는 피로균열 발생 가능성을 촉진한다. 따라서 교량에 영향을 미치는 실제 통행 차량하중의 하중재하 패턴을 고려한 하중 접지면적에 따른 교량의 거동을 정확히 평가하는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 강바닥판 교량에서 통행 차량의 접지면적과 하중재하 효과를 고려하여 설계하중에 의한 접지면적과 실제 통행 차량의 접지면적을 유한요소해석을 통하여 비교 평가하였다. 유한요소해석은 강바닥판 교량의 4가지 하중 재하패턴에 대하여 수행하였다, 또한 해석은 다이아프램의 설치 유무에 따른 통행트럭의 접지면적 영향을 비교 평가하였다. 유한요소해석 결과, 실제 싱글타이어의 하중재하면적이 설계하중의 접지면적보다 보다 큰 국부응력을 보였고, 바닥강판은 전륜하중인 싱글타이어 재하에 의해 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 다이아프램의 설치 유무는 탄성영역에서 다이아프램 설치가 강바닥판 가로리브와 세로리브 교차부의 피로저항에 대한 구조성능 개선에는 효과가 없는 것으로 나타났다.