• 대한금속재료학회지
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• 제47권7호
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• pp.440-446
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• 2009

Co base superalloys have been widely used for the parts of gas turbine due to their excellent strength, thermal fatigue, oxidation resistance and weldability at high temperature. In this study, directional solidifications were carried out at various solidification rates, including $0.5{\sim}300{\mu}m/s$ in the Co base superalloy FSX-414. The cellular interface were formed at a low solidification rate, $1{\mu}m/s$, and the dendritic interface was found at higher solidification rates, $5{\sim}300{\mu}m/s$. As the spacing of dendrite structure decreased, the size and spacing of eutectics decreased. Dendrite arm spacing decreased with increasing solidification rates and temperature gradient. It was interesting to find the $M_{23}C_{6}$ eutectic microstructure formed between $\gamma$ dendrites. Composition analysis showed that Cr and W were segregated severely between the dendrites, which resulted in the formation of Cr-rich $M_{23}C_{6}$ and W-rich MC carbides.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권7호
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• pp.105-112
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• 2021

Reduction of weld distortions and increase in productivity are some of the major goals of the shipbuilding industry. To address these issues, many researchers have attempted to apply new welding processes. In the shipbuilding industry, steel is the candidate material of choice owing to its good weldability. However, conventional welding techniques are not feasible for avoiding welding problems. Tip-rotating arc welding is one of the high-efficiency welding process that has several advantages, such as high welding speed, high melting rate, low heat input, and less distortion. The present study investigates the influence of the welding variables on the weld characteristics of tip-rotating arc welding. Welding was performed using EH36 as the base metal and SM-70s as the filler metal, which are widely used in shipbuilding. Basic experiments were conducted to understand the effects of the major welding variables, such as welding and tip-rotating speeds. The distortion and mechanical properties of the optimal welding conditions were used to evaluate the tip-rotating arc welding performance. Consequently, the feasibility of the tip-rotating arc welding process for joining steel components was investigated, so that the optimized welding conditions could be applied directly to ship body welding to enhance the quality of the welded joints.

• 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.

• 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.

• Corrosion Science and Technology
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• 제13권2호
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• pp.70-80
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• 2014

Duplex stainless steels with nearly equal fraction of the ferrite(${\alpha}$) phase and austenite(${\gamma}$) phase have been increasingly used for various applications such as power plants, desalination facilities due to their high resistance to corrosion, good weldability, and excellent mechanical properties. Hyper duplex stainless steel (HDSS) is defined as the future duplex stainless steel with a pitting resistance equivalent (PRE=wt.%Cr+3.3(wt.%Mo+0.5wt.%W)+30wt.%N) of above 50. However, when HDSS is welded with gas tungsten arc (GTA), incorporation of nitrogen in the Ar shielding gas are very important because the volume fraction of ${\alpha}$-phase and ${\gamma}$-phase is changed and harmful secondary phases can be formed in the welded zone. In other words, the balance of corrosion resistance between two phases and reduction of $Cr_2N$ are the key points of this study. The primary results of this study are as follows. The addition of $N_2$ to the Ar shielding gas provides phase balance under weld-cooling conditions and increases the transformation temperature of the ${\alpha}$-phase to ${\gamma}$-phase, increasing the fraction of ${\gamma}$-phase as well as decreasing the precipitation of $Cr_2N$. In the anodic polarization test, the addition of nitrogen gas in the Ar shielding gas improved values of the electrochemical parameters, compared to the Pure Ar. Also, in the erosion-corrosion test, the HDSS welded with shielding gas containing $N_2$ decreased the weight loss, compared to HDSS welded with the Ar pure gas. This result showed the resistance of erosion-corrosion was increased due to increasing the fraction of ${\gamma}$-phase and the stability of passive film according to the addition $N_2$ gas to the Ar shielding gas. As a result, the addition of nitrogen gas to the shielding gas improved the resistance of erosion-corrosion.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.431-440
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• 2013

본 연구에서는 HSA800 후판 강재에 적합한 용접재를 선정하고자 표준인장실험을 수행하였다. 본 연구 수행 당시 HSA800 강재에 적용가능한 용접재로 GMAW 용접재(외국산)와 FCAW 용접재(국내산) 두 가지가 추천되어 이들을 사용하였다. 맞댐용접상세와 루트간격을 주요 실험변수로하여 표준인장실험을 통해 용접부의 성능을 평가하였다. 강도에 대한 설계요구조건은 두 용접재 모두 만족하였으나 연성능력 측면에서 GMAW 용접재 보다는 FCAW 용접재가 일관되고 우수한 거동을 보임이 실험적으로 확인되었다. 특히 GMAW 용접재는 용접효율과 작업성의 문제로 현장에서의 상향용접이 어려운 것으로 파악되었다. 같은 완전용입용접이라도 Single bevel보다는 V-groove가 안정적인 구조거동을 보이는 것으로 나타났다. 또한 현행 용접기준의 표준루트 간격을 벗어날 경우 용착의 어려움으로 비정상 파단면이 형성되고 접합성능도 저하됨이 확인되었다. 부분용입용접 접합부의 실험결과에 의할 때 현행 AISC 기준의 부분용입용접부 강도규정은 매우 보수적임이 확인되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.144-150
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• 2019

본 연구는 고 장력 강판 SGAFC 780소재를 이용하여 저항 점 용접을 실시 하였으며, 조건에 따른 너깃 지름 측정, 유한 요소 해석 비교를 하였다. 너깃 지름 측정 결과 용접 전류 7kVA의 용접시간 18cycle 이상의 용접조건에서는 용접 최소 직경인 4.3mm 이상을 만족하는 것으로 나타났다. 9kVA과 10kVA이상에서 최소 너깃 직경인 4.3mm 이상으로 만족 하였으나, 높은 전류와 시간으로 인해 날림 현상이 발생하였고, 그로 인한 깊은 압흔이 잔류하였다. 용접성 평가 결과 최소 너깃 지름에서는 만족하지만 날림 현상이 발생하여 용접 불량으로 평가되는 구간이 존재함을 확인하였다. 하지만 날림 현상이 일어났음에도 충분한 하중 부담 능력을 가지는 영역도 확인했다. 유한 요소 해석 비교 결과 적정용접 구간에서의 유한 요소 해석과 실험 결과에서의 너깃 지름을 비교 했을 시 4.2% 미만의 오차율을 확인 했으며, 유한 요소 해석의 신뢰성을 확인 할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.52-60
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• 2018

최근 자동차 산업에서는 연비향상 및 안전규제 강화에 따라 차량 경량화가 필수적으로 요구됨에 따라 DP강(Dual Phase steel), CP강(Complex Phase steel), MS강(Martensitic Steel), TRIP강(Transformation Induced Plasticity steel), TWIP강(Twinning Induced Plasticity steel) 등과 같은 인장강도 700MPa 이상인 초고장력강(Ultra High Strength Steel)의 적용이 증가하고 있다. 초고장력강을 차체에 적용하기 위해서는 용접공정이 필수적이며, 원가 측면에서 유리한 전기저항점용접(Resistance Spot Welding, RSW)이 차체 용접에서 80%이상으로 가장 많이 적용되고 있다. 초고장력강은 강도향상을 위해 합금원소 함량을 늘이기 때문에 일반적으로 용접성이 열악한 것으로 알려져 있다. 이러한 초고장력강의 저항점용접의 경우 적정 용접조건 영역이 축소되고 용접부에서 계면파단 및 부분계면파단이 발생하는 것으로 보고되어 있어 결함 및 품질을 실시간으로 예측할 수 있는 용접품질 판정 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 저항 점 용접을 수행할 때 검출되는 2차 회로 공정 변수를 이용하여 용접부의 동저항을 모니터링하고, 이 동저항 패턴에서 용접 품질 판단에 필요한 인자들을 추출하였다. 추출한 인자들을 상관분석하여 용접 품질과의 상관성을 파악하였으며, 상관성이 높은 인자들을 이용하여 회귀분석을 실시하였다. 이를 근거로 현장 적용이 가능한 회귀 모델을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.543-547
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• 2015

고강도 철근을 생산하기 위해서는 템프코어(Tempcore)라고 불리는 냉각 공정이 적용되고 있는데, 템프코어를 이용하면 합금원소를 첨가하지 않고 Mild steel 로부터 강도 및 용접성이 우수한 철근을 생산 할 수 있다. 하지만 현장 설비를 이용하여 다양한 냉각 조건과 화학성분 변경의 영향을 평가하기에는 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 템프코어 공정을 모사하기 위한 장치를 개발하였으며, 이를 이용하여 경화된 표층부, 중간영역, 연한 내부 조직으로 이루어진 템프코어 조직을 구현하였다. 실험장치는 현장 설비와 동일한 Cooler 1 기가 장착되었고, 12~13 bar 의 압력과 최대 $50m^3/h$의 유량을 공급하는 펌프라인으로 구성되어 있다. 항복강도를 기준으로 400 MPa 이상을 요구하는 강종인 SD400 모사 결과 경화층 면적비 및 냉각 깊이 별 경도가 제품과 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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• pp.235-243
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• 2002

Ni-base superalloys are used extensively in industry, both in aeroengines and land based turbines. About 60% by weight of most modern gas turbine engine structural components are made of Ni-base superalloys. To satisfy practical demands, the efficiency of gas turbine engines has been steadily and systematically increased by design modifications to handle higher turbine inlet or firing temperatures. However, the increase in operating temperatures has lead to a decrease in the life of components and increase in costs of replacement. Moreover, around 80% of the large frame size industrial/utility gas turbines operating in the world today were installed in the mid-sixties to early seventies and are now 25 to 30 years old. Consequently, there are greater opportunities now to repair and refurbish the older models. Basically, there are two major factors influencing the weldability of the cast alloys: strain-age cracking and liquation cracking. Susceptibility to strain-age cracking is due to the total Ti plus AI content of the alloy; Liquation cracking is due either to the presence of low melting constituents or constitutional liquation of constituents. Though Rene 41 superalloy has 4.5wt.% total Ti and Al content and falls just below the safe limit proposed by Prager et al., controlled grain size and special heat treatments are needed to obtain crack-free welds. Varying heat treatments and filler materials were used in a laboratory study, then the actual welding of service parts was carried out to verity the possibility of crack-tree weld of components fabricated from Rene 41 superalloy. The microstructural observations indicated that there were two kinds of carbides in the FCC matrix. MC carbides were located along the grain boundaries, while M$_{23}$C$_{6}$ carbide was located both inter and intra granularly. Two kinds of filler materials, Rene 41 and Hastelloy X were used to gas tungsten arc weld a patch into the sheet metal, along with varying pre-weld heat treatments. The microstructure, hardness and tensile tests were determined. The service distressed parts were categorized into three classes: with large cracks, with medium cracks and with small or no visible cracks. No significant difference in microstructure among the specimens was observed. Specimens were cut from the corner and the straight edge of the patch repair, away from the corner. The only cracks present were found to be associated with inadequate surface preparation to remove oxidation. Guidelines for oxide removal and the welding procedures developed in the research enabled crack-free welds to be produced.d.