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용접구조물의 부분 제거에 따른 용접변형의 재분포에 관한 실험적 연구 (Experimental Study of the Redistribution of Welding Distortion According to the Partial Removal of Welded Structure)

  • 김용래;왕초;김재웅
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권7호
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    • pp.707-712
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    • 2015
  • 용접변형은 용접 시 구조물 내에서의 불균일한 온도분포특성으로 인하여 필연적으로 유발되는 현상이다. 또한 용접변형이 발생된 용접구조물의 일부를 제거하는 과정에서 구조물내의 용접잔류응력과 강성의 연속적인 변화에 따라 추가적인 변형이 발생하여 변형의 재분포가 이루어진다. 특히, 이러한 현상은 선박의 제조과정 중 대형블럭을 옮기기 위해 설치된 러그의 절단과정에서 살펴볼 수 있다. 용접구조물의 부분 제거 시 발생되는 변형의 재분포는 절단공구의 파손 등의 문제를 야기하기도 한다. 본 논문은 실험을 통하여 용접구조물의 부분 제거에 따른 용접변형의 재분포가 어떠한 양상으로 발생되는지 연구하기 위한 것이다. 실험을 위해 필릿용접을 실시하였고, 용접된 리브의 일부를 제거함에 따라 발생되는 종굽힘과 각변형을 측정하여 비교 및 분석하였다.

유전자 알고리즘을 이용한 GMA 필릿 용접 비드형상 예측에 관한 연구 (A Study on Bead Geometry Prediction the GMA Fillet Welding using Genetic Algorithm)

  • 김영수;김일수;이지혜;정성명;이종표;박민호
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제30권6호
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    • pp.126-132
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    • 2012
  • The GMA welding process involves large number of interdependent variables which may affect product quality, productivity and cost effectiveness. The relationships between process parameters for a fillet joint and bead geometry are complex because a number of process parameters are involved. To make the automated GMA welding, a method that predicts bead geometry and accomplishes the desired mechanical properties of the weldment should be developed. The developed method should also cover a wide range of material thicknesses and be applicable for all welding position. For the automatic welding system, the data must be available in the form of mathematical equations. In this study a new intelligent model with genetic algorithm has been proposed to investigate interrelationships between welding parameters and bead geometry for the automated GMA welding process. Through the developed model, the correlation between process parameters and bead geometry obtained from the actual experimental results, predicts that data did not show much of a difference, which means that it is quite suitable for the developed genetic algorithm. Progress to be able to control the process parameters in order to obtain the desired bead shape, as well as the systematic study of the genetic algorithm was developed on the basis of the data obtained through the experiments in this study can be applied. In addition, the developed genetic algorithm has the ability to predict the bead shape of the experimental results with satisfactory accuracy.

유한요소법을 이용한 파괴 역학적 방법의 신뢰성설계기술에 관한 연구 (A Study on Reliability Design of Fracture Mechanics Method Using FEM)

  • 백승엽;이봉구
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제16권7호
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    • pp.4398-4404
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    • 2015
  • 스테인리스 강판은 동적기계구조물을 제작하기 위한 구조용 재료로 널리 사용된다. 또한 이들을 일체화 시키는 방법으로 가스용접을 많이 사용하게 되는데 가스용접에는 다양한 종류에 의해 구조물을 일체화 시킨다. 따라서 부재와 부재를 연결하는 용접부에 대한 응력분포 및 피로강도평가는 구조물의 건전성 및 수명을 연구하는데 매우 중요한 요소가 된다. 그래서 본 연구에서는 피로시험에 의해서 얻어지는 ${\Delta}P-N_f$ 관계를 유한요소해석법에 의해서 최대주응력으로 ${\Delta}{\sigma}-N_f$ 관계로 나타내어 피로설계기준을 정하였고, 이 결과를 이용해서 확률론적 통계해석기법을 적용해서 가속식을 추정하여 임의의 목표수명을 예측할 수 있는 신뢰성설계기술기법을 제시하고자 하였다.

톱절단법과 연속압입시험법을 이용한 발전소용 배관의 용접 잔류응력 비교평가에 관한 연구 (A Study on the Comparative Evaluation of Welding Residual Stresses of Pipes in Power Plants using Saw-rutting and Indentation Methods)

  • 최원두;이상국;이영호;길두송
    • 비파괴검사학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.328-333
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    • 2003
  • 최근 발전설비의 용접부에서 발생하는 사고 유형은 용접결함으로 인한 손상은 거의 발생하지 않고 있으나 용접 열영향부와 용접 재질의 물성이 부적절하여 발생하는 것이 대부분이다. 특히 잔류응력은 용접구조물의 파괴에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 그러므로 용접부를 다량으로 포함하는 발전설비에서는 잔류응력의 분포와 크기가 정확하게 파악되어야 한다. 본 연구에서는 발전설비에 사용되는 박판 및 후판의 용접배관의 잔류응력을 파괴적 방법인 톱 절단법과 비파괴적 방법인 연속압입시험법으로 측정한 후 비교하여 측정법의 적절성을 검토하고자 하였다.

마할라노비스 거리를 이용한 압력용기 용접부 용접성 평가에 관한 연구 (A Study Evaluating Welding Quality in Pressure Vessel Using Mahalanobis Distance)

  • 김일수;이종표;이지혜;정성명;김영수;;박민호
    • 한국생산제조학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.22-28
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    • 2013
  • Robotic GMA (Gas Metal Arc) welding process is one of widely acceptable metal joining process. The heat and mass inputs are coupled and transferred by the weld arc to the molten weld pool and by the molten metal that is being transferred to the weld pool. The amount and distribution of the input energy are basically controlled by the obvious and careful choices of welding process parameters in order to accomplish the optimal bead geometry and the desired quality of the weldment. To make effective use of automated and robotic GMA welding, it is imperative to predict online faults for bead geometry and welding quality with respect to welding parameters, applicable to all welding positions and covering a wide range of material thickness. MD (Mahalanobis Distance) technique was employed for investigating and modeling the GMA welding process and significance test techniques were applied for the interpretation of the experimental data. To successfully accomplish this objective, two sets of experiment were performed with different welding parameters; the welded samples from SM 490A steel flats. First, a set of weldments without any faults were generated in a number of repeated sessions in order to be used as references. The experimental results of current and voltage waveforms were used to predict the magnitude of bead geometry and welding quality, and to establish the relationships between weld process parameters and online welding faults. Statistical models developed from experimental results which can be used to quantify the welding quality with respect to process parameters in order to achieve the desired bead geometry based on weld quality criteria.

위상배열 초음파 기법을 이용한 TOFD 검사에 관한 연구 (A Study on TOFD Inspection Using Phased Array Ultrasonic Technique)

  • 윤병식;김용식;이희종;이영호
    • 비파괴검사학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.304-310
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    • 2005
  • 용접부 및 구조물에 발생된 결함의 깊이를 정밀하게 측정하기 위한 노력은 현재까지 계속되어 왔으며 앞으로도 계속되어야 할 연구분야중의 하나이다. TOFD 검사기법은 현재까지 결함의 깊이를 측정하기 위한 여러 가지 검사 방법중에 가장 정밀한 것으로 알려져 있다. 그러나 사용하는 초음파 굴절각에 따른 빔의 도달범위에 의하여 결함을 놓칠 우려가 있다. 본 여구에서는 일반적인 TOFD 기법대신 위상배열 초음파 기법을 이용한 TOFD 검사를 적용하여 두께가 두꺼운 검사대상에 대하여 결함의 검출능 및 깊이 측정결과를 비교하였다. 위상배열 초음파를 이용한 TOFD 검사를 사용함으로써 다양한 결함에 대하여 검출능 및 정확한 깊이 측정이 가능함을 실험적으로 확인하였다. 본 연구에서 개발된 위상배열 TOFD 기법은 발전설비의 압력용기와 같은 두꺼운 검사대상에 적용될 경우 검사 신뢰도 향상에 기여할 것으로 판단된다.

자동차 차체용 1.2GPa급 TRIP 강의 Weld-bond부 너깃경에 따른 인장전단특성에 관한 연구 (A study on tensile shear characteristics for weld-bonded 1.2GPa grade TRIP steels with changes in nugget diameter for automotive body application)

  • 최일동;박지연;김재원;강문진;김동철;김준기;박영도
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제33권2호
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    • pp.69-77
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    • 2015
  • High strength steels have been continually being developed to improve in fuel economy in automotive and ensure safety of passengers. New bonding and welding methods have been required for improving weldability on high strength steels. In this study, resistance spot welding and Weld-bond with nugget diameters of 4.0mm, 5.0mm, 6.0mm and 7.0mm were produced and tested, respectively. In order to confirm the effect of nugget diameters on tensile shear characteristic of the Weld-bond, tensile shear characteristics of Weld-bond were compared with those of resistance spot welding and adhesive bonding. Peak load of Weld-bond were increased as the nugget diameter increases. After appearing maximum peak load continuous fracture followed with second peak owing to load being carried by resistance spot weldment. Fracture modes of the adhesive layer in Weld-bond fractures were represented by mixed fracture mode, which are cohesive failure on adhesive part and button failure at resistance spot welds. The results showed that the tensile shear properties can be improved by applying Weld-bond on TRIP steel, and more apparent with nugget diameter higher than 5${\surd}$t.

고장력강(HT50) 레이저용접부의 용접잔류응력 및 파괴인성 특성 (The Welding Residual Stress and Fracture Toughness Characteristics of HT50 Laser Welded Joint)

  • 노찬승;방희선;방한서;오종인
    • 한국해양공학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.71-76
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    • 2007
  • Recently, many industries have been employing the application of laser beam welding, due to the resulting high welding quality, such as smaller width of melting and heat affective zone, smaller welding deformation, and fine grains of weldment, compared to arc welding. However, in order to appropriately utilize this welding process with steel structure, the characteristics of welding residual stresses and fracture toughness in welded joints are to be investigated for reliability. Therefore, in this study, the mechanical properties of weldments by arc and laser welding are investigated using FEM to confirm the weldability of laser welding to the general structural steel (HT50). The Charpy impact test and 3-points bending CTOD test are carried out in the range of temperatures between $-60^{\circ}C\;and\;20^{\circ}C$, in order to understand the effect on the fracture toughness of weldments. From the research results, it has been found that the maximum residual stress appears at the center of plate thickness, and that the fracture toughness is influenced by strength mis-match.

Cumulative Angular Distortion Curve of Multi-Pass Welding at Thick Plate of Offshore Structures

  • Ha, Yunsok;Choi, Jiwon
    • Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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    • 제1권2호
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    • pp.106-114
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    • 2015
  • In the fabrication of offshore oil and gas facilities, the significance of dimension control is growing continuously. But, it is difficult to determine the deformation of the structure during fabrication by simple lab tests due to the large size and the complicated shape. Strain-boundary method (a kind of shrinkage method) based on the shell element was proposed to predict the welding distortion of a structure effectively. Modeling of weld geometry in shell element is still a difficult task. In this paper, a concept of imaginary temperature pair is introduced to handle the effect of geometric factors such as groove shape, plate thickness and pass number, etc. Single pass imaginary temperature pair formula is derived from the relation between the groove area and the FE mesh size. By considering the contribution of each weld layer to the whole weldment, multi-pass imaginary temperature is also derived. Since the temperature difference represents the distortion increment, cumulative distortion curve can be drawn by integrating the temperature difference. This curve will be a useful solution when engineers meet some problems occurred in the shipyard. A typical example is shown about utilization of this curve. Several verifications are conducted to examine the validity of the proposed methodology. The applicability of the model is also demonstrated by applying it to the fabrication process of the heavy ship block. It is expected that the imaginary temperature model can effectively solve the modeling problem in shell element. It is also expected that the cumulative distortion curve derived from the imaginary temperature can offer useful qualitative information about angular distortion without FE analysis.

LP가스 용기의 부식 및 가스누출 원인 분석 (Analysis for Cause of Corrosion and Gas Leakage on LP-Gas Cylinder)

  • 최송천;조영도;권정락;김지윤
    • 한국가스학회지
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    • 제5권1호
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    • pp.52-59
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    • 2001
  • LP가스 용접 용기의 가스 누출사고에 대한 통계적 분석을 통하여 사고 발생에 영향을 미치는 주된 요인을 조사하였다. 그 결과 대부분의 가스 누출은 용접부 국부부식에 따른 핀홀에 의한 누출이 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 2부구조 용기에서의 열처리조건의 문제점과 3부구조 용기의 T부위 터짐 현상에 의한 대책안을 제시하였다. 나아가, LP 가스 용기의 용접부 및 모재부에 대하여 산성비와 해수 분위기에서의 부식속도를 전기화학적 부식실험을 통하여 측정하였다. 또한, LP가스 용기의 제조공정중 분체도장 공정에 의한 도장막의 부착성 및 결함을 주사전자현미경을 통하여 분석하고 최적의 도장 두께를 제시하였다.

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