• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.503-510
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• 2012

최근 고성능, 고강도 강재가 개발되어 강구조물에 많이 사용되고 있다. 새로 개발된 고강도 구조용 강재는 일반적인 강도의 강재에 비하여 인성, 용접성, 항복강도비 등이 다르므로 필릿용접부에 대해 기존 설계기준의 적용 타당성을 검토할 필요가 있다. 국내외의 설계기준에 따른 필릿용접부의 공칭강도 값을 비교한 결과 상당한 차이가 있음을 확인하였다. 필릿용접부 강도시험 결과를 수집 분석하였다. 필릿용접의 강도를 결정하는 주요변수로 모재의 항복강도와 인장강도, 그리고 용접금속의 인장강도를 각각 선택하여 강도 추정식을 도출하였다. 공칭강도 추정식을 사용하여 각 강종별로 구한 계산 값은, 선택한 주요변수의 종류와 관계없이 거의 동일한 것으로 나타났다. 필릿용접부의 거동특성과 설계의 실용성을 고려하여 모재의 인장강도를 기준으로 공칭강도를 산정하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 제안된 공칭강도와 비교한 결과 기존의 설계기준에 따른 필릿용접부의 공칭강도는 낮은 강도의 강재에 대해서는 비경제적이고, 고강도 강재의 경우에는 적절한 안전성을 확보하지 못할 우려가 있다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.23-23
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• 2010

마찰교반접합(Friction Stir Welding)은 1991년 영국 TWI에서 개발된 접합 법으로서 일정한 속도로 회전하는 툴이 재료내부에 삽입 되면서 툴과 재료사이에서 마찰열이 발생하여 연화된 재료와 접합 툴 사이에서의 기계적 교반에 의해 소성변형이 일어남과 동시에 접합이 이루어진다. 마찰교반접합은 동적 재결정에 의한 접합부의 미세한 결정립 형성으로 인하여 기계적 특성이 향상되며 보호 가스가 필요 없어 친환경적임과 동시에 용융 용접 법에 비해 접합 시 에너지 소모가 적다는 장점이 있다. 마찰교반접합은 기존의 저융점 재료에 관한 접합을 넘어서 최근에는 철계 합금, 타이타늄 합금, 니켈계 합금 등 고융점 재료에서의 적용에 관한 연구가 이루어지고 있다. 하지만 마찰교반접합을 이용하여 위와 같은 강한 재료를 접합하기 위해서는 내구성이 갖추어진 툴이 반드시 수반된다. 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강은 염화물의 농도가 높은 부식 환경에 적용되는 소재로서, 공식(pitting corrosion) 및 틈부식 (crevice corrosion)에 대한 내식성을 높이기 위하여 Mo의 함량을 6%로 낮추고 20~25% Cr과 Ni을 첨가하여 사용된다. 이러한 고합금의 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강은 여타 내식성 합금에 비하여 내식성이 매우 우수한 것으로 알려져 있다. 최근 SO2 배출에 대하여 규제가 강화되면서 화력 발전소용 탈황 설비 중 일부 장비에서 6% Mo가 첨가된 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강의 사용이 늘어나고 있다. 본 연구에서는 $Si_3N_4$ 툴을 사용하여 Mo이 6% 첨가된 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강인 1925hMo강을 마찰교반접합하였다. 툴 회전속도 (200rpm, 300rpm, 460rpm, 700rpm)를 변수로 하여 접합을 실시하였다. 접합 후 외관상태를 점검하였으며 광학현미경 (optical microscope)과 주사전자현미경 (scanning electron microscope)을 사용하여 미세조직 관찰을 하였으며 경도 및 인장강도 측정 등의 실험을 통하여 접합부의 기계적 특성을 평가하였다. 그 후 이러한 결과를 통하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.122-128
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• 2005

본 연구에서는 구조용강 SM520을 사용하여 교량용 박스 제작시 플럭스 코어드 아크용접법에서 가스실드방식과 셀프실드방식의 두 공정으로 제작된 용접부를 건전성, 기계적 성질 및 미세조직에서 비교하였다. 그 결과 두 용접 프로세스에 의해 제작된 용접부들은 매크로 조직 및 비파괴 검사 결과 건전성이 입증되었고, 항복 및 인장강도가 각각 $462{\sim}549\;MPa$와 $548{\sim}640\;MPa$였고, CVN 충격치는 $-20^{\circ}C$에서 요구값인 40J을 충족하였다. 결과적으로, 고속철도나 고속도로 건설시 사용되는 교량용 SM520강 박스 제조시 고소 및 강풍 조건하에서 용접할 때 셀프실드 아크용접법은 기존의 가스실드 아크 용접법과 비교하여 대등한 용접 특성들을 보였기 때문에 현장 시공시 적용 타당성이 있다고 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.679-684
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• 2017

마찰 교반 용접(Friction Stir Welding)은 금속 소재 대상으로 용접 툴과 용접 재료의 마찰열을 이용하여 재료 융점 이하의 온도에서 접합하는 용접 기법이다. 이번 연구에서는 금속 접합시 쓰이는 마찰 교반 용접 기법을 활용하여 마그네슘 합금(AZ31)을 용접할 때, 용접시 발생하는 용접 대상인 마그네슘 합금의 온도 및 속도 변화에 대해 유동 해석 기법을 활용하여 분석하였다. 분석을 위해 유동 해석 툴인 플루언트를 활용하여 모델링 및 해석을 진행하였다. 먼저 용접 소재는 온도에 따라 변하는 고점도 뉴턴 유체로 가정하였으며, 나선형 홈이 있는 용접 툴의 회전에 의한 회전 유동 발생을 모사하기 위해 회전 영역과 정지 영역으로 구분하여 모사하였다. 용접 툴과 용접 재료 사이의 인터페이스는 마찰 및 미끄러짐 경계조건을 부여하여 용접 툴로의 열전달 효과를 고려하였다. 위의 유동 해석 모델링을 통한 과도 해석 결과로부터 시간의 변화에 따른 용접 소재의 속도와 온도 특성을 파악할 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.108-108
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• 2009

니켈기지의 석출강화 초내열합금은 가스터빈의 고온부 부품 제조에 널리 사용되고 있다. 장시간 동안 부품의 강성 유지와 구조적 안정성을 확보하기 위해서는 니켈기지의 합금에 감마프라임 생성을 위한 원소를 첨가하는데 이에 따른 용접성의 저하 때문에 보통 초합금의 용접은 고온에서 수행하게 된다. 그러나 레이저용접의 경우는 용접변수 및 입열제어가 용이해 상온에서 초합금의 용접이 가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 일반적인 재료로 연성이 좋은 STS304 판재와 실제 블레이드의 재료로 사용되는 니켈계 석출강화 합금인 GTD 111DS 모재에 $CO_2$ 레이저를 이용하여 용접을 실시하였고 적용파우더와 파워, 용접속도 및 파우더 공급량 등을 달리 하였다. STS304 판재 사용시 Rene 80과 IN 625 파우더 모두 용접부에서 균열이 발생하지 않았다. 그러나 GTD 111DS 모재의 경우 IN 625 파우더에서는 결함이 없었으나 Rene 80 파우더를 사용시에는 용접부에 균열이 발생하였다. IN 625 파우더는 모재보다 기계적 성질이 떨어지는 문제가 있으나 Rene 80은 모재와 동등 이상의 기계적 성질을 보유하고 있기 때문에 Rene 80 의 적용을 위해 균열이 발생하지 않는 용접변수의 제어를 시도하였다. 용접변수의 조정 결과 레이저 파워와 파우더 공급량을 낮추고 용접속도를 높여 균열이 발생하지 않는 최적의 용접변수를 설정할 수 있었다. 최적화된 용접변수를 적용, 용접한 시편의 인장값을 보면 GTD 111DS 모재에 Rene 80 파우더로 용접된 시편의 인장강도가 상온/고온($760^{\circ}C$)의 조건에서 각각 GTD 111DS 모재의 인장강도 보다 높은 값을 나타내었다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.61-67
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• 2018

용접예열은 본 용접 전에 금속이 융착되는 모재면을 일정한 온도로 가열하는 것을 의미한다. 냉각속도 조절에 따른 재료 경화 정도 감소, 불순물 편석억제, 열적 변형방지, 그리고 수분제거 등 인접 영향부의 균열을 방지할 수 있다. 이러한 이유에서 고품질의 용접을 위하여 반드시 필요한 작업이다. 유도가열은 전자기유도 현상을 응용하여 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 효율적인 가열방식이다. 기체 및 액체를 이용한 연소발열과 비교하여 신속한 가열뿐만 아니라 청결하고, 안정적이며, 경제적이다. 단순한 구조로 주파수와 코일의 형태를 변형하여 가열체의 형상, 깊이, 재질에 관계없이 가열할 수 있다. 본 논문에서는 유도가열 기법을 이용하여 저주파 용접예열 시스템을 구현하였으며, 3종의 자동차 변속기 부품을 대상으로 권선코일 내에서 각 변속기 높이에 따라 권선코일 저항, 인덕턴스 및 자동차 변속기 부품의 온도변화를 관찰한 결과 전류의 변화는 저주파 가열에 있어 매우 중요한 요인으로 작용함을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.99-106
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• 1987

용접(鎔接) 강구조물(鋼構造物)의 피로균열성장거동(疲勞龜裂成長擧動)에 관(關)한 용접잔류응력(鎔擬殘留應力)의 거동(擧動)을 파악(把握)키 위하여 열처리(熱處理)를 실시(實施)하고 피로균열성장(疲勞龜裂成長) 및 검토(檢討)한 결과(結果) 용접부(鎔接部)는 경화(硬化)되어 늑성(勒性)이 감소(減少)되므로 소재부(素材部)보다 피로균열성장율(疲勞龜裂成長率)이 높았으며 이를 열처리(熱處理)한 결과(結果) 경도(硬度)나 저항력(抵抗力)이 증가(增加)되어 개선(改善)되었으며 $650^{\circ}C$ 정도(程度)에서 가장 이상적(理想的) 이었다. Elber 식(式)은 Paris-Erdogan 식(式)에 비(比)해 균열(龜裂)닫힘현상(現狀)을 고려(考廬)하므로 더 낮은 균열성장율(龜裂成長率)을 가지며 각(各) 열처리(熱處理)에 의한 곡선(曲線)들이 서로 비슷하므로 잔류응력(殘留應力)의 효과(効果)를 고려(考慮)할 수 없었다. 균열(龜裂)길이에 따른 개구하중(開口荷重)은 경도(硬度)가 높을수록 큰 값을 가지나 열처리(熱處理) 후(後)는 경도(硬度)값의 저하(低下)로 피로균열(疲勞龜裂) 성장율(成長率)이 낮아지며 흡수(吸收)에너지와 파괴늑성(破壞勒性)을 증대(增大)시켜 균열저지능력(龜裂沮止能力)을 가져 파괴(破壞)의 위험성(危險性)을 감소(減少)시킨다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제18권2호
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• pp.213-213
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• 2000

This study was performed to investigate types and formation mechanism of cracks in two Al alloy welds, A5083 and A7NO1 spot-welded by pulse Nd: YAG laser, using SEM, EPMA and Micro-XRD. In the weld zone, three types of crack were observed: center line crack($C_{C}$), diagonal crack($C_{D}$), and U shape crack($C_{U}$). Also, HAZ crack($C_{H}$), was observed in the HAZ region, furthermore, mixing crack($C_{M}$), consisting of diagonal crack and HAZ crack was observed.White film was formed at the hot crack region in the fractured surface after it was immersed to 10%NaOH water. In the case of A5083 alloy, white films in C crack and $C_D crack region were composed of low melting phases, Fe₂Si$Al_8$ and eutectic phases, Mg₂Al₃ and Mg₂Si. Such films observed near HAZ crack were also consist of eutectic Mg₂Al₃. In the case of A7N01 alloy, eutectic phases of CuAl₂, $Mg_{32}$ (Al,Zn) ₃, MgZn₂, Al₂CuMg and Mg₂Si were observed in the whitely etched films near $C_{C}$ crack and $C_{D}$ crack regions. The formation of liquid films was due to the segregation of Mg, Si, Fe in the case of A5083 alloy and Zn, Mg, Cu, Si in the case of A7N01 aooly, respectively.The $C_{D}$ and $C_{C}$ cracks were regarded as a result of the occurrence of tensile strain during the welding process. The formation of $C_{M}$ crack is likely to be due to the presence of liquid film at the grain boundary near the fusion line in the base metal as well as in the weld fusion zone during solidification. The $C_{U}$ crack is considered a result of the collapsed keyhole through incomplete closure during rapid solidification. (Received October 7, 1999)

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.280-288
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• 2016

본 연구의 목적은 마찰교반용접을 마그네슘 합금에 응용하기에 앞서 형상이 다른 두 종류의 용접 툴을 마찰교반용접 시험에 적용 및 비교하여 마그네슘 합금 마찰교반용접에 더 적합한 용접 툴을 제안하였다. 용접 툴의 효과를 알아보기 위해서 용접조건 변수 중 이송속도는 200mm/min으로 고정하였고 회전속도를 400, 600, 800rpm으로 변화시키면서 용접부의 거동과 용접 툴 변화에 따른 효과를 평가 및 관찰하였다. 기계적 물성 평가를 위해 인장시험과 경도시험을 수행하였으며, 용접부 내 거동 및 결함의 유무를 확인하기 위하여 용접부에 수직인 방향의 횡단면을 광학현미경을 통해 관찰하였다. 용접 툴에 관계없이 회전속도가 400rpm일 때 결함이 관찰되었으며, 회전속도가 증가할수록 결함이 감소하는 경향을 보였다. 최종적으로 회전속도 800rpm에서 결함이 없는 용접부를 얻었다. 용접 툴 변화에 따른 기계적 물성 평가 결과 C type 용접 툴을 적용한 경우 보다 우수한 결과가 나타났다. 기계적 물성이 가장 우수한 용접조건은 회전속도 800rpm, 이송속도 200mm/min 이었고, 이때 용접부의 인장강도, 항복강도 그리고 연신율은 모재 대비 90.0%, 69.1%, 83.2% 수준으로 각각 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제38권4호
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• pp.289-300
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• 2022

In the 6^th and 7^th centuries, 5 iron artifacts excavated form the Baekje Stone Tomb in Guryong-ri site, Ungcheon, Boryeong, were studied. The sample were metal microscopic observation, SEM-EDS analysis and Raman micro-spectroscopy analysis were conducted to understand the metallurgical characteristics. The microstructure observation showed the presence of ferrite and pearlite throughout, and differences in carbon content existed depending on the direction. Non-metallic inclusions were in the form of long lines, and most of them were wüstite, fayalite. It is indicated that the artifacts were forge welded using hypoeutectoid steel, with signs of carburizing and decarburizing processes. Some crystals with high P₂O₅, TiO₂, CaO content were identified as sarcopside, ulvöspinel, and perovskite, respectively, through Raman spectroscopy. A comparison of the results with previous studies on the sites of Bujang-ri site in Seosan and Bongseon-ri site in Seocheon, which are adjacent sites in the coastal area, revealed that, while heat treatment technology was available, the artifacts were not heat-treated considering the purpose for use for these artifacts. The chemical composition of the non-metallic inclusions P₂O₅, TiO₂, CaO were plotted in proportions to SiO₂ and compared with adjacent sites. Considering that the P₂O₅/SiO₂ ratio was widely distributed, the refining technology was not uniform. In addition, the TiO₂/SiO₂ ratio was found to be higher than that of other sites, meaning that a titanium-containing ore was used to manufacture the artifacts, unlike in surrounding sites, but it is not detected in all artifacts, so it may have been affected by various factors such as furnace walls in addition to raw materials. Although slag formers were used, considering the CaO/SiO₂ ratio and the (Al₂O₃/SiO₂)/(CaO/SiO₂) ratio, which appear to be similar to the surrounding sites, but it is possible that CaO containing raw ore was used because it is also affected by the components of raw ore. As a result of the study, it is highly likely that ore different from that of the surrounding sites was used for production, but a more comprehensive comparative study with the surrounding sites is needed in the future.