• 한국기계가공학회지
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• 제21권9호
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• pp.63-70
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• 2022

Laser welding has attracted great attention as a tool used to join electrical steel coils. In this study, laser butt welding for electrical steel coil joining was conducted using the Taguchi method. It was found that structural defects such as void sand cracks were not produced in welds. This indicated that the performance of laser welding in electrical steel was excellent. According to the Taguchi analysis, the total welding quality index (TWQI) considering the bead height and roughness and tensile strength of the weld joint was almost evenly affected by laser power, welding speed, and focal position. The optimum welding conditions to maximize the TWQI were a laser power of 1220W, welding speed of 90 mm/s, and a focal position of 1mm. The regress model predicting the TWQI was also developed using the surface response method. We found that the model predicts measured values with an average error of 16.36%.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권4호
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• pp.363-371
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• 2023

한 척의 선박을 건조하기 위해서는 다양한 크기의 블록(block)들을 이동 및 탑재해야 한다. 이러한 과정에서 블록의 체결 방법 및 각 조선소 설비 특성에 맞는 다양한 기능에 부합하는 러그를 사용하고 있다. 블록 구조의 중량 및 형태에 따라서 러그의 크기와 형상이 다양하며, 샤클(shackle)이 체결되는 홀 주변에 부족한 강성을 보완하기 위하여 덧판(doubling pad)을 용접하여 구조를 보강한다. 리프팅(lifting) 조건별 러그의 설계를 하는 방법은 보 이론(beam theory)에 의한 수계산 방법과 유한요소해석 모델링을 이용한 구조해석을 수행하고 있다. 해석적 방법의 경우, 요소의 종류와 모델링 방법에 따라서 결과 차이가 발생하여 표준화된 평가법의 정립이 필요한 상황이다. 이러한 모호한 방법론 적용 시 블록의 이동 및 반전(turn-over) 과정 중에서 심각한 안전 문제를 유발할 가능성이 있다. 본 연구에서는 러그의 실제 탑재공정에 따른 구조 응답을 평가할 수 있는 모델링 조건, 평가법을 확정하고자 다양한 변수의 영향을 수치 구조해석을 통하여 비교 및 분석하였다. 러그 홀(hole) 주변 덧판부와 용접 비드(bead)를 표현한 모델링 기법이 가장 실제적인 거동 결과를 주고 있다. 실제 러그와 동일한 조건(용접부 비드만 주재료와 연결)의 모델링에 등가하중을 적용한 결과는 MPC 하중 적용 결과보다 낮은 최종강도를 나타낸다. 더불어 해석 시간 단축을 위해서 2차원 쉘(shell) 요소를 적용한 경우, 덧판 두께를 85% 수준으로 감소시켜서 안전사용하중을 예측할 수 있음을 확인하였다. 논문에서 검토한 다양한 변수의 영향들 결과는 러그 설계 및 안전사용하중 예측에 근거 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.42-50
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• 2016

오버레이 용접은 희석율에 의해 적층 두께에 따라 화학성분 함량과 용접부의 경도에 영향을 미치며 이는 파이프 제품의 표면성질을 결정한다. 이로 인해 오버레이 용접은 적층의 수를 고려하여야 한다. 본 연구에서는 탄소강 모재에 내부식성 소재인 모넬 소재를 오버레이 용접하여 적층수에 따른 Fe함량, 모재와 모넬 소재와의 용접성, 부위별 경도와 표면 평탄도를 실험적으로 연구하였다. 각각의 평가는 평판의 모재와 파이프 모재에 3개의 층으로 오버레이 용접 후 실시하였다. Fe함량은 각 층별 시료를 채취하여 성분 분석을 통해 평가하였으며, 3Layer에서 만족하는 함량을 나타내었다. 또한 적층별 시편을 밴딩 시험하여 용접성을 평가하였다. 적층별 경도와 비드 평탄도는 Micro Vickers와 3차원 측정을 통해 평가하였다. 경도는 1Layer에서 발생하는 HAZ부에 의해 가장 높은 경도 값을 보였으며, 적층이 증가할수록 경도가 감소하였다. 비드 평탄도의 경우 적층수 증가에 따라 편차가 급격한 차이가 발생하였으며, 이는 경도와 함께 사용 목적의 측면에서 주의 깊게 고려해야 한다. 이러한 실험적 결과는 목적에 따른 용접 파이프 적층수의 결정 방법을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.133-138
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• 2019

본 논문은 자동차 구조용 열간 압연 강재인 SAPH440을 GMAW 겹치기 용접을 하여 용접 변수인 용접 전류, 용접 전압, 이송 속도를 달리하여 인장 특성을 평가하였다. GMAW 공정의 접합 변수에 따라 인장 시험을 수행하기 위하여 겹치기 용접 하여 KS B ISO 9018에 따라 시험편을 제작하여 실험하였다. 각 조건에 따른 비드 외관을 관찰하였고 그에 따른 인장시험을 하여 용접성을 평가하였다. 평가 결과 용접전류가 높을수록 깊은 용입이 형성되는 것을 알 수 있었으나 인장강도 측면에서는 모재부 파단으로 인해 일정 변수 이상부터는 큰 차이는 없는 것으로 확인되었다. 용접 전류 200A, 용접 전압 17V의 조건에서와 같이 전압에 비해 전류가 높으면 다량의 스패터가 발생하며 용접이 불안정하고 이로 인해 용접부 파단이 일어나는 것을 확인 하였다. 전압이 높을수록 대체로 결함이 발생 되지 않을 정도의 비드외관을 관찰할 수 있었으며 너무 높은 전압 또한 용접성에 영향을 끼치는 것을 확인하였다. 너무 낮은 전류와 전압의 조건에서는 용접이 정상적으로 되지 않아 인장강도를 측정할 수 없었다. 그러나 용접이 가능한 용접 조건에서는 전류가 증가함에 따라 전압과 이송속도가 증가하더라도 인장강도에는 큰 영향을 미치지 않았다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권3호통권70호
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• pp.387-396
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• 2004

본 연구에서는 강교량의 강상판에서 많이 사용되는 U리브 현장이음부에 대해 시공오차로 인한 단차의 영향을 조사하기 위해 실물 대모형에 대해 응력해석을 실시하였다. 또한 실물대모형 시험체를 제작하여 3점 휨 피로실험을 실시하였으며, 주사형전자현미경(SEM) 및 비치마크를 이용하여 피로균열 발생점 및 피로균열전파방향을 조사하였다. 실물대모형 모델에 대한 응력해석 결과, U리브의 하면 우각부에 응력이 크게 나타났으며, 단차가 커질수록 응력이 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 실물대모형 시험체에 대한 정하중 및 피로실험에서도 U리브 하면의 우각부에 응력이 크게 나타났으며, 단차가 크면 피로수명은 단축되고 단차가 적으면 피로수명은 길어졌다. 또한 파단면 조사결과, 피로균열은 모재측 루트부에서 발생하여 용접비드 표면측으로 전파되었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제26권1호
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• pp.63-68
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• 2008

This paper has aimed to prevent excessive heat input by controlling arc distribution and heat input capacity with pulse GTAW in order to improve weld quality in 0.08mm pressure gauge diaphragm and flange welding parts. A design of experiment was designed using Box-Behnken method to optimize a welding process. The pulse GTAW parameters such as pulse current, base current, pulse duty, frequency and welding speed were set to input variables while hydraulic pressure that represents welding characteristics in diaphragm and flange joint were set to output variables. Based on the test result, a second regression equation was obtained between input and output variables and turned out significant. Besides, an influence of parameters has been confirmed through response surface analysis using the second-order regression equation and optimum welding condition was obtained through a grid-search method. The optimum welding condition was set to pulse current 84.4(A), base current 29.6(A), pulse duty 58.8(%), frequency 10(%), and welding speed 596(mm/min). Then, decent bead shape was acquired with no excessive heat input under the $2.3kgf/cm^2$ of hydrostatic pressure.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권1호
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• pp.1-7
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• 2017

두 판을 맞대기 용접할 경우 용접부 시종단부 측면에 열전도도가 큰 금속(예를 들어 구리)으로 만든 엔드 탭을 장착하고 용접을 진행하면 용접부 끝부분의 비드흘러내림과 결함을 방지할 수 있다. 본 논문에서는 엔드 탭의 방열 성능을 강화시키기 위하여 자연 대류에 의한 방열 특성이 뛰어난 것으로 알려진 평판 휜 모양을 적용하였고, 실험 및 수치해석을 통하여 엔드 탭에 평판 휜 모양의 구멍이 있는 형상이 구멍이 없는 형상보다 방열 성능이 더 뛰어남을 확인하였다. 그리고 열, 유동해석을 통하여 엔드 탭의 휜 형상에 대한 냉각 속도를 평가하여, 방열 성능 측면으로 도움이 될 형상 인자적인 특성을 파악하였다. 그 결과, 엔드 탭에 수직 휜이 있으며 휜 간 간격에 최적 휜 간 간격 식을 적용한 구조가 우수한 형상으로 판단되었다.

• 한국안전학회지
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• 제33권5호
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• pp.9-14
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• 2018

The piping system of a nuclear power plant plays a role of transferring high energy fluid to equipment and various devices. The safety and soundness of these piping systems are very closely related to the operability of the power plant. In the case of a welded part of a small diameter pipe, it may grow as a microcrack due to a lack of penetration, and it may grow to a size that affects the safety of the pipe due to the influence of mechanical vibration and fatigue load. Resonance refers to an increase in energy as the natural frequency of an object coincides with the frequency applied to the external force. When this resonance occurs, the frequency is the resonance frequency. In this study, when defects exist in the welds of small diameter pipe, the natural frequency of the pipe changes and resonance may occur. Since these resonances are likely to cause fatigue damage to the piping, resonance frequency changes due to the size and shape of the defects are analyzed and evaluated. As a result of the vibration test, the resonance frequency tended to decrease as the depth of the defect deepened, and the influence was larger when the defect existed at the bottom of the top of the trough. Also, it was confirmed that the Transverse cracks had an effect on the resonance frequency in the presence of the cracks in the weld bead, compared to the longitudinal cracks. As a result of this study, it is expected that the cause of the defect and the condition of the pipe can be monitored because the resonance frequency tendency according to the shape of the crack is analyzed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.701-713
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• 2000

본 연구에서는 하중비전달형 필렛용접부를 대상으로 순수휨 상태에서 그라인딩 처리 및 TIG 처리에 따른 피로강도 향상정도 및 피로특성을 정량적으로 평가하기 위해서 일련의 4점 휨실험을 실시하였다. 피로실험결과 그라인딩 처리한 경우와 TIG 처리한 경우 $2{\times}106$회 피로강도가 한등급 향상되는 것을 알 수 있었으며, 국내 외의 피로설계기준에서 규정하고 있는 피로강도등급을 대체로 만족하고 있음을 알 수 있었다. 용접지단부의 기하학적 형상에 대한 매개변수해석결과 하중비전달형 필렛용접부에서 응력집중계수에 영향을 미치는 인자는 곡률반경과 비드접선각도임을 알 수 있었다. 한편 파괴역학적 해석 결과 피로균열 발생초기에는 균열보정계수에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 기하학적 형상 보정계수임을 알 수 있었으며, 상대깊이가 0.4 이상이 되면 기하학적 형상보정계수 보다는 유한판 보정계수가 보다 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 유한요소해석결과로부터 산정한 응력확대계수범위와 피로균열성장속도의 관계식으로부터 하중비전달형 필렛용접부의 피로수명을 비교적 정확하게 산정할 수 있었다.

• 한국레이저가공학회지
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• 제10권3호
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• pp.25-32
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• 2007

The effect of welding speed on the weldability, microstructures, hardness, tensile property of Nd:YAG laser welding joint in 600MPa grade precipitation hardening high strength steel was investigated. A shielding gas was not used, and bead-on-plate welding was performed using various welding speeds at a power of 3.5kW. Porosity in the joints occurred at 1.8m/min, but were not observed over the welding speed of 2.1m/min. However, spatter occurred over the welding speed of 6.6m/min. The hardness was the highest at heat affected zone(HAZ) near fusion zone(FZ), and was decreased on approaching to the base metal. The maximum hardness increased with increasing welding speed. The microstructure of FZ was composed of coarse grain boundary ferrite and bainite(upper) but the HAZ near the FZ contained bainite(Lower) and fine ferrite at a low welding speed. With increasing welding speed, ferrite at the FZ and the HAZ became finely and upper binite changed to lower bainite. In a perpendicular tensile test to the weld line, all specimens were fractured at the base metal, and the tensile strength and the yield strength of joints was equal to those of raw material. Elongation was found to be lower than that of the raw material.