• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.99-99
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• 2010

최근 자동차 산업은 고효율 및 친환경이라는 전세계적인 이슈에 따라 고연비의 자동차 개발에 총력을 다하고 있다. 그러므로 다양한 고강도 강 및 경량 금속이 자동차의 차체에 적용되고 있다. 특히 철강재료에 있어서 기존의 저 탄소강에서 다양한 기능을 갖은 고강도 강으로 그 종류가 다양화되고 있으며 이에 따라 저항 점용접을 이용한 차체의 접합은 점점 이종의 강판을 접합하는 비율이 점차로 늘어나고 있다. 이와 같이 강판의 종류가 다양해짐에 따라 수많은 이종 강판에 대한 조합이 생기고 있으며, 이를 모두 실험을 통해 최적 용접조건을 찾기에는 많은 시간과 노력이 투자되어야 된다. 그러나 시뮬레이션 기법으로 이종 접합의 초기 용접조건에 대한 정보를 얻는다면, 최소의 실험을 통해 좀 더 손쉽게 최적의 용접조건을 도출할 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 실제 자동차에 많이 쓰이는 강판인 EDDQ급 도금강판 0.7t와 440R 급 1.2t 및 DP 590 1.0t의 3종류의 이종 강판에 대한 점 용접특성을 저항 점용접 전문 소프트웨어인 SORPAS를 이용하여 시뮬레이션하고 분석하였다. 시뮬레이션은 겹치기 순서에 따라 용접 전류, 가압력, 용접 시간을 변수로 하여 각각의 겹침 순서에 대한 2개의 용접 점에 대한 너겟의 크기를 분석하였으며 로브 곡선을 얻을 수 있었다. 이를 통해 3겹의 겹치기 순서에 따른 용접 특성을 비교할 수 있었으며, 이것을 실제 생산라인의 자동차 차체의 조립 순서 결정에 있어서 응용함으로써 용접 특성을 고려한 차체 조립에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국레이저가공학회지
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• 제14권3호
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• pp.12-16
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• 2011

In automotive industry, because of the consideration of fuel economy, lightweight alloys have been adopted and are expected to be extensively used in the future. Magnesium alloys are among the promising materials, due to their lightweight and good mechanical properties. This study is related to the laser weldability of AZ31B magnesium alloy, an all-purpose wrought alloy with good strength and ductility. A 4kW Nd:YAG laser was used to join AZ31B sheet, and the effects of welding parameter on the quality of lap-welded joints were investigated. As a result of this study, the optimal condition was obtained, and the effect of gap distance was also revealed on the porosity control.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3155-3160
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• 2010

최근 자동차 산업은 고효율 자동차의 개발에 박차를 가하고 있으며 이에 따라 차체 경량화 및 내식성 방지를 위한 고강도강 및 도금강의 사용이 증가하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 자동차 차체에 쓰이는 3종의 다른 강판에 대하여, 겹침 순서에 따른 용접 특성을 시뮬레이션 기법을 이용하여 분석하였다. 자동차 차체에 많이 사용되는 EDDQ 급의 도금강판 0.7t와 인장강도 440 MPa급의 440R 1.2t, 그리고 AHSS (Advanced High Strength Steel)인 DP 590 0.2t 판재에 대하여 겹치기 순서에 따른 용접 특성을 시뮬레이션 하였고, 너겟 성장 곡선 및 전류에 따른 너겟의 크기로 그 용접성을 분석하였다. 또한 용접 시 발생되는 각 접촉부의 접촉저항을 이용하여 겹침순서에 따른 너겟의 크기를 분석하였으며, 이를 통해 최적의 겹치기 순서를 제안할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.624-627
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• 2010

최근 자동차 업계서는 차량의 온실가스 배출량을 줄이고 연비를 개선시킬 수 있는 방법 중의 하나로 경량화 소재를 사용하여 차체의 중량을 줄이는 연구가 활발히 진행 중에 있다. 특히 알루미늄 합금의 경우 기존 강재에 비해 비중이 낮아 가볍고 부식에 대한 저항성이 높아 많이 사용되어지고 있는 추세이다. 본 연구에서는 먼저, 저입열 용접공정을 적용하여 용접 변수와 토치의 각도에 따른 인장강도 특성을 비교하여 적정 용접 범위를 산정하였으며, 인장강도와 비드형상의 관계를 다중 회귀 분석을 이용하여 비드 예측 회귀 모델을 제시하였다. 또한 호감도 함수를 적용한 반응표면분석법을 이용하여 자동차 생산 현장에서 겹치기 용접 이음부의 강건한 용접 품질을 가질 수 있는 최적용접 공정 조건을 도출할 수 있는 효과적인 방법을 제안하고자 한다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.28-28
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• 2009

최근 전세계적으로 유가 상승 및 배기가스 배출 저감과 관련된 각종 환경규제에 대응하기 위하여 선진 자동차회사들은 $CO_2$ 배출 저감 기술과 기존 내연기관 차량의 연비향상을 위해 엔진성능 개선, 구동시스템의 최적화, 차량 경량화, 공기저항 감소 등에 초점을 맞춰 차량의 연비향상과 배기가스 규제에 대응하고 있다. 특히, 자동차 중량의 30%를 차지하는 차체의 경량화는 엔진효율을 높여 자동차의 성능향상을 극대화시키고, 그로 인해 연비향상을 도모할 수 있으므로 환경오염 방지와 연료절감에 가장 적합하고 효과적인 방법이다. 이에 기존의 강재에 비해 비중이 낮으면서 유사한 강도와 내식성이 뛰어난 알루미늄 합금의 차체 적용에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 자동차 Door에 알루미늄 합금(Al 5052)의 적용 가능성을 판단하기 위해 반응표면분석법(Response surface methodology)을 이용하여 저입열 Pulse MIG 용접 공정변수를 최적화하였다. 첫째, 저입열 Pulse MIG 용접에서 용접 공정 변수(용접전압, 용접속도, Gap)의 변화가 비드 형상에 미치는 영향에 대해 평가하였다. 요인분석법을 이용하여 용접 공정 변수와 비드 형상 변수와의 주효과와 교호작용효과를 분석하였고, 이를 통해 비드 형상 변수에 영향을 크게 미치는 용접 공정변수를 선별하여 다중회귀분석을 통해 용접 공정 변수 변화에 따른 비드형상 예측 회귀모델을 제안하였다. 둘째, 자동차 Door 생산 현장에서 박판 알루미늄 합금 겹치기 용접 이음부의 0~1 mm 갭 발생에 대해 강건한 용접조건을 제시하기 위해 반응표면법(Response surface methodology)을 이용하여 저입열 Pulse MIG 용접 공정 변수를 최적화하였고, 그 적용 가능성을 확인하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.67-67
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• 2009

알루미늄 합금 재질은 무게의 경량화와 기계적강도가 우수하며 다른 비철금속에 비하여 값이 저렴한 장점이 있다. 현재 산업현장에서 활용하는 가장 흔한 접합법으로 TIG, RSW 등과 같은 용융 용접법을 현재는 많이 사용 하고 있지만 열전도도가 높아 열 확산이 빠르고, 이에 따라 모재의 팽창이 일어나 열변형을 유발하며, 산화피막은 그 내부에 함유된 결정수가 아크용접 중 분해되어 수소를 방출함으로 기공이 발생하여 부도체로 저항용접시 전도성을 방해하는 등의 문제를 발생시킨다. 또한 철에 비해 4배정도 큰 전기전도율에 따라 저항용접시 대전류를 사용해야 하는 등의 문제점이 발생하고 있다. 이와 같은 알루미늄 합금의 용융용접 과정에서 발생하는 단점을 극복하는 기술로 고상접합 방법인 마찰교반용접법(Friction Stir Welding)이 활용되고 있다. FSW는 1991년 영국의 TWI에서 개발된 최신 용접법으로 모재를 용융점 아래에서 고상용접시키는 방법으로 용융에 따른 열변형과 흄가스(hume gas)와 스패터(spatter)를 억제시켜 주는 친환경적인 용접법이다. 이러한 마찰교반용접의 기술은 그동안 특허에 따른 로열티가 산업현장에서 사용하는데 문제가 되었으나 특허보호 기간인 20년이 1년정도의 기간밖에 남지 않은 상황에서 그 사용은 날로 증가하리라 본다. 이러한 마찰교반용접부의 결함을 평가하는 방법에는 UT, RT 등이 활용되고 있으나 얇은 박판에서의 결함검출은 용이하지 않다. 이리한 문제점을 해결하기위하여 초음파 가진을 이용한 적외선 열화상 검출 기법을 이용하여 마찰교반용접부의 결함 검출 가능성을 연구하였다. 20kHz의 주파수를 400Watt로 가진시켜 겹치기(lap joint) 마찰교반용접이된 A6061-T6의 용접부에 초음파를 입사하였을 때 발생하는 열을 적외선 열화상 카메라를 이용하여 측정함으로써 마찰교반겹치기 용접부의 결함 검출에 활용하였다. 용접부에 초음파를 입사하였을 때 부분적으로 온도차이가 발생하였고, 그에 따른 열화상을 검출 할 수 있었다. 이러한 열화상과 실제 시험편의 용접부의 강도를 평가하기 위하여 인장시험을 하였다. 그 결과 초음파 적외선 열화상 검출에서 발열부위가 나타난 부분이 인장시험에서 낮은 인장강도를 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1367-1375
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• 2010

본 연구에서는 핫스템핑 소재로 사용되는 보론합금강판 22MnB5의 단일 겹치기 점용접에서 용접부의 강도 향상을 위한 최적화를 수행하였다. 최적화 과정은 다구찌 실험계획법에 의해 행해졌으며 공정변수는 전류, 가압력 및 통전시간으로 선정하였고, 잡음인자로서 핫스템핑 시 소재의 가열온도와 유지시간을 고려하였다. 가열조건에 따라 22MnB5 표면의 알루미늄 도금층과 모재 간의 확산반응에 의해 화합물층 두께에 산포가 발생하였으며 이러한 산포는 너겟의 형성에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 한편 용접부의 인장전단강도를 목적함수로 하였을 때, 이러한 가열조건에 강건한 최적의 용접 조건은 전류 8kA, 가압력 4kN, 통전시간 18cycle로 선정되었다. 최적 조건의 검증 결과 용접부의 인장전단강도 는 32kN으로서 요구되는 규격인 23kN보다 크게 증가되었다.