Considering the fuel consumption of car, a light structure of aluminum alloys is desired for car body nowadays. However, fusion welding of aluminum alloys has some problems of reduction of joint efficiency, porosity formation and hot cracking. ill the present work, investigation to improve the joint performance of laser welded joint has been carried out by addition of Cu, Ni, and Zr to A6N01 alloy welds. Aluminum alloy plate of 2.0mm in thickness with filler metal bar was welded by twin beam Nd:YAG laser facility (total power:5kW). The filler metals were prepared by changing the chemical compositions for adding the elements into the weld metal. Thirteen filler metal bars were prepared and pre-placed into the base metal before welding. Ar gas shielding with a flow rate of 10 l/min was used. The defocusing distance is kept at 0 mm. At travel speeds of 3 to 9 m/min and at laser power of 5kW (front beam 2kW rear beam 3kW), full penetration welds were obtained, whereas at travel speeds of 12 to 18 m/min and same power, partial penetration was observed. The joint efficiency of laser-welded joint was improved by the addition of Cu, Ni, and Zr due to the solid solution hardening, grain refining and precipitation hardening. The type of hardening has been further considered by metallurgical examination.
Laser has been called a "Quantum Machine" because of its mechanism of generation since the development on July 7,1960.by T.H.Maiman. We can now use this machine as a tool for manufacturing in industries. At present, 45kW CO2 laser, 10kW Nd:YAG laser, 6kW LD pumped YAG laser and 4kW direct diode laser facilities are available for welding a heavy steel plate of 40mm in thickness and for cutting metals at high speed of 140m/min. Laser Materials Processing is no longer a scientific curiosity but a modern tool in industries. Lasers in manufacturing sector are currently used in welding, cutting, drilling, cladding, marking, cleaning, micro-machining and forming. Recently, high power laser diode, 10kW LD pumped YAG laser, 700W fiber laser and excimer laser have been developed in the industrialized countries. As a result of large numbers of research and developments, the modem laser materials processing has been realized and used in all kinds of industries now. In the present paper, metallurgical studies on laser materials processing such as porosity formation, hot cracking and the joint performances of steels and aluminum alloys and dissimilar joint are discussed after the introduction of laser facilities and laser applications in industries such as automotive industry, electronics industry, and steel making industry. The wave towards the use of laser materials processing and its penetration into many industries has started in many countries now. Especially, development of high power/quality diode laser will be accelerate the introduction of this magnificent tool, because of the high efficiency of about 50%, long life time and compact.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.6
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pp.167-174
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1998
The ultrasonic test is recognized for its significance as a non-destructive testing method to detect volume defects such as porosity and incomplete penetration which reduce strength in the weld zone. This paper illustrates the defect detection in the weld zone of ferritic carbon steel using ultrasonic wave and the evaluation of pattern recognition by chaotic feature extraction using time series signal of detected defects as data. Shown in the time series data were that the time delay was 4 and the embedding dimension was 6 which indicate the geometric dimension of the subject system and the extent of information correlation. Based on fractal dimension and lyapunov exponent in quantitative chaotic feature extraction, feature value of 2.15, 0.47 is presented for porosity and 2.24, 0.51 for incomplete penetration The precision rate of the pattern recognition is enhanced with these values on the total waveform of defect signal in the weld zone. Therefore, we think that the ultrasonic pattern recognition method of weld zone defects of ferritic carbon steel by ultrasonic-chaotic feature extraction proposed in this paper can boost precision rate further than the existing method applying only partial waveform.
Jung, Dong-jin;Park, Dong-Yong;Lee, Jin Kyu;Kim, Hyung Jun;Lee, Kee-Ahn
Korean Journal of Metals and Materials
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v.46
no.5
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pp.321-327
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2008
Cu based amorphous ($Cu_{54}Zr_{22}Ti_{18}Ni_6$) coating was produced by cold spraying as a new fabrication process. The microstructure and macroscopic properties of amorphous coating layer was investigated and compared with those of cold sprayed pure Cu coating. Amorphous powders were prepared by gas atomization and Al 6061 was used as the substrate plate. X-ray diffraction results showed that Cu based amorphous powder could be successfully deposited by cold spraying without any crystallization. The Cu based amorphous coating layer ($300{\sim}400{\mu}m$ thickness) contained 4.87% porosity. The hardness of Cu based amorphous coating represented $412.8H_v$, which was correspond to 68% of the hardness of injection casted bulk amorphous material. The wear resistance of Cu based amorphous coating was found to be three times higher than that of pure Cu coating. The 3-point bending test results showed that the adhesion strength of Cu based amorphous coating layer was higher than that pure Cu coating. It was also observed that hard Cu base amorphous particle could easily deform soft substrate by particle collisions and thus generated strong adhesion between coating and substrate. However, the amorphous coating layer unexpectedly represented lower corrosion resistance than pure Cu coating, which might be resulted from the higher content of porosity in the cold sprayed amorphous coating.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.7
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pp.434-441
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2016
Friction Stir Welding (FSW) is a solid-state joining process involving the frictional heat between the materials and tools. The amount of heat conducted into the workpiece determines the quality of the welded zone. Excessive heat input is the cause of oxides and porosity defects, and insufficient heat input can cause problems, such as tunnel defects. Therefore, analyzing the temperature history and distribution at the center of the Friction Stir Welded zone is very important. In this study, the temperature distribution of the friction stir welding region of an AZ61 magnesium alloy was investigated. To achieve this goal, the temperature and metal flow was predicted using the finite element method. In FE analysis, the welding tool was simplified and the friction condition was optimized. Moreover, the temperature measuring test at the center of the welding region was performed to verify the FE results. In this study, the tool rotation speed was a more dominant factor than the welding speed. In addition, the predicted temperature at the center of the welding region showed good agreement with the measurement results within the error range of 5.4% - 7.7%.
Aluminium and its alloys are widely used in brazing various components in automotive industries due to their properties like lightweight, excellent ductility, malleability and formability, high oxidation and corrosion resistance, and high electrical and thermal conductivity. However, high machinability and strength of aluminium alloys are a serious concern during casting operations. The generation of porosity caused by dissolved gases and modifiers affects seriously the strength and quality of cast product. Brazing of Al and its alloys requires careful monitoring of temperature since theses alloys are brazed at around the melting temperature in most of the aluminium alloys. Therefore, the development of low temperature brazing filler alloys as well as superior strength Al alloys for various engineering applications is always in demand. In various heat exchangers and automotive applications, poor strength of Al alloys is due to the inherent porosities and casting defects. The unstable mechanical properties is therefore needed to be controlled by adding various additive elements in the aluminium and its alloys, by a change in the heat treatment procedure or by modifying the microstructure. In this regard, this article reports the effect of various elements added in aluminium alloys to improve microstructure, brazeability, machinability, castability as well as to stabilize the mechanical properties.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.14
no.1
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pp.15-23
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2018
A compact heat exchanger is one of critical components in a very high temperature gas-cooled reactor (VHTR). Alloy 617 (Ni-Cr-Co-Mo) is considered as one of leading candidates for this application due to its excellent thermal stability and strengths in anticipated operating conditions. On the basis of current ASME code requirements, sixty sheets of this alloy are prepared for diffusion welding, which is the key technology to have a reliable compact heat exchanger. Optical microscopic analysis show that there are no cracks, incomplete bond, and porosity at/near the interface of diffusion weldment, but Cr-rich carbides and Al-rich oxides are identified through high resolution electron microscopic analysis. In high-temperature tensile testing, superior yield strengths of the diffusion weldment compared to the code requirement are obtained up to 1223 K ($950^{\circ}C$). However, both tensile strength and ductility drop rapidly at higher temperature due to the insufficient grain boundary migration across the interface of diffusion weldment. Best fit curves for minimum yield strength and average tensile strength are drawn from the experimental tensile results of this study.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.32
no.4
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pp.411-420
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1996
The structure of the scale formed on the surface of Fe - Cr - X alloys exposed to 1143K high sulfidation($Ps_2$ = 1.11$\times$$10^-7$ atm, $Po_2$ = 3.11$\times$$10^-20$ atm) or sulfidation/oxidation(($Ps_2$= 1.06$\times$$10^-7$ atm, ($Po_2$ = 3.11$\times$$10^-18$ atm) environment has been observed and analysed using XRD, SEM/EDS. To investigate the possibility of protective film formed on the surface of the alloys, Aluminium, Nickel were selected as alloying elements. Thermodynamic phase stability diagram was used to predict the reaction path of scale formed on Fe - Cr - X alloys. Parabolic rate constant($K_p$) value with 6wt% Al in Fe - 25Cr alloy decreased significantly compared with the Fe - 25Cr alloy without 6wt% Al. Since thin layer of defect free sulfide film, (Al, Cr)Sx, was formed at the alloy/scale interface. Fe - rich sulfide scale at outer layer and Cr - rich sulfide scale containing porosity at inner layer of Fe - 25Cr alloy have been observed. The reaction path for these scales could be predicted by the thermodynamic stability diagram.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.23
no.7
s.166
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pp.1065-1074
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1999
This study proposes the analysis and evaluation method of time series ultrasonic signal using the chaotic feature extraction for ultrasonic pattern recognition. Features extracted from time series data using the chaotic time series signal analysis quantitatively welding defects. For this purpose analysis objective in this study is fractal dimension and Lyapunov exponent. Trajectory changes in the strange attractor indicated that even same type of defects carried substantial difference in chaoticity resulting from distance shills such as 0.5 and 1.0 skip distance. Such differences in chaoticity enables the evaluation of unique features of defects in the weld zone. In experiment fractal(correlation) dimension and Lyapunov exponent extracted from 6dB ultrasonic defect signals of weld zone showed chaoticity. In quantitative chaotic feature extraction, feature values(mean values) of 4.2690 and 0.0907 in the case of porosity and 4.2432 and 0.0888 in the case of incomplete penetration were proposed on the basis of fractal dimension and Lyapunov exponent. Proposed chaotic feature extraction in this study enhances ultrasonic pattern recognition results from defect signals of weld zone such as vertical hole.
The corrosion properties of Ni-Cr-W-Mo-B alloy sprayed by the high velocity oxy-fuel spraying (HVOF) was studied as a function of heat treatment by using both potentiodynamic polarization and immersion tests in the H₂SO₄ solution. The mechanical property was also evaluated by a microhardness tester. Microstructural characteristics of te as-sprayed and annealed coatings at 550, 750 and 950℃ have been analyzed by means of OM, XRD, SEM and TEM. The results showed that the corrosion resistance was improved by increasing the annealing temperature. As-sprayed coating had metastable and heterogeneous phases such as amorphous, nanocrystalline and very refined grain and precipitates, which induced a localized corrosion. The localized corrosion occurred preferentially at the unmelted particles which were composed of Ni matrix and Cr, W and Mo riched phase segregated in the boundaries. As annealing temperature was increased, the microstructure had shown some changes - reduction of porosity and s[plat boundary decomposition and crystallization of amorphous/nanocrystalline phases, grain coarsening,, formation and growth of precipitates such as {TEX}$M_{23}C_{6}${/TEX} and {TEX}$M_{7}C_{3}${/TEX}. In addition, the compositional difference between matrix and boundary phases gradually disappeared, which changed the corrosion type from localized corrosion to general corrosion and thus enhanced corrosion resistance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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