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자동차 차체용 냉연 DP강 저항점용접부의 너깃경과 인장전단강도에 미치는 Si 함유량의 영향 (Effect of Si contents on Tensile-Shear Peak Load and Nugget Diameter in the Resistance Spot Welded of Dual Phase Steel for Automotive Body Applications)

  • 공종판;박태준;한태교;진광근;강정윤
    • 대한용접접합학회:학술대회논문집
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    • 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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    • pp.45-45
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    • 2009
  • 원가 측면에서 유리한 저항점용접(Resistance Spot Welding)이 차체 용접에 80%이상으로 가장 많이 적용되고 있다. 첨단고강도강(Advanced High Strength Steel)의 저항점용접성 및 용접부 특성에 미치는 공정 변수의 영향에 대한 연구결과는 많으나, 합금원소의 영향에 대해서는 전무하다. 특히, Si는 DP(Dual Phase)강에 첨가 시 균일한 마르텐사이트의 분포를 촉진하는 원소로 저항 점용접성 및 용접부 특성에 영향을 미칠 것으로 예상되며, 이에 대한 연구는 보고된바 없다. 본 연구에서는 냉연 DP강의 저항 점용접시 중요한 인자 중 하나인 너깃경과 전단인장강도에 미치는 Si함유량의 영향을 검토하였다. 사용된 강재 및 용접기는 1.2mm 두께의 Si함유량(0, 0.5, 1.0, 1.5wt%)이 다른 인장강도 780~1000MPa급 냉연 DP강과 단상 AC용접기를 사용하였다. 용접조건은 ISO 18278-2규격에 따라 가압력 4kA, 초기가압시간 40cycle, 유지시간 17cycle로 고정하고, 용접전류만 변화하여 용접을 실시하였다. 너깃경은 용접부 단면을 컷팅 후 폴리싱 하여, 광학현미경과 Image Pro plus를 이용하여 측정했으며, 인장시편규격은 JIS Z 3137를 이용하였다. Si함유량이 증가에 따라 스패터 발생 전류는 감소했고, 너깃경은 직선적으로 증가했다. Si함유량 증가에 따른 너깃경 증가 이유는 저항(R) 측정결과, Si함유량 증가에 따라 모재의 저항이 높아져, 따라서 입열량($Q=I^2Rt$)이 많아지기 때문으로 판단되었다. 인정전단강도는 Si함유량 증가에 따라 직선적으로 증가했다. 이러한 이유는 Si함유량 증가에 따라 너깃경이 증가되기 때문으로 판단되었고, 너깃경과 인장전단강도 사이에 직선적 관계(PL(kN)=$3.2N_{dia.}$-0.81, $R^2$=0.93)를 가지고 있었다. 파단양상은 Si함유량에 상관없이 5.4kA이하에서는 계면파단이 일어났고, 6.0kA이상에서는 풀 아웃 파단이 일어났다. 계면파단주원인은 용접부 가장자리에 지름이 약 $5{\mu}m$이하의 예리한 노치가 존재하여 노치응력집중과 HAZ계면 근처에 미접합부가 존재하기 때문으로 판단되었다. 6.0kA이상에서는 예리한 노치가 없었고, HAZ부가 완전히 접합되어 있기 때문에 풀 아웃 파단이 일어난 것으로 판단되었다. 따라서, Si함유량 증가에 따라 적정용접전류 구간은 감소했고, 너깃경은 직선적으로 증가했다. 또한, Si함유량 증가에 따라 인장전간강도는 증가 했으며, 너깃경과 인장전단강도 사이에 직선적 관계를 가지고 있었다. 파단 양상은 Si함유량에 상관없이 5.2kA이하에서는 계면파단이, 6.0kA이상에서는 풀 아웃 파단이 일어났다.

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서브프레임의 진동모드를 고려한 점용접 너깃의 피로수명 최적설계 (Fatigue Life Optimization of Spot Welding Nuggets Considering Vibration Mode of Vehicle Subframe)

  • 이상범;이혁재
    • 한국음향학회지
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    • 제28권7호
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    • pp.646-652
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    • 2009
  • 본 논문에서는 점용접 너깃의 피로수명을 고려한 차량 서브프레임의 용접간격 최적화 설계기법이 제안된다. 주파수영역 피로해석기법에 의해 점용접 너깃의 피로수명이 평가된다. 피로해석에서 사용되는 입력 데이터는 벨지안로 프로파일을 통과하는 차량동역학 해석과 차량 서브프레임 유한요소모델의 모드 주파수 해석을 통해 얻는다. 주파수 영역 피로해석으로 부터 얻은 피로수명 결과로부터 용접간격 최적화를 수행 할 설계점들이 선정된다. 점용접 너깃의 피로수명을 최대화시키는 용접간격을 얻기 위하여 4-요인, 3-수준 직교배열 실험계획법이 사용된다. 본 연구를 통하여 최적화된 서브프레임은 초기모델에 비하여 최소 피로수명을 갖는 용접 너깃의 피로수명이 약 65.8 % 증대되는 것을 알 수 있다.

고장력 강판(SGAFC780)의 저항 점 용접의 유한요소해석을 통한 너깃 직경 예측 (A Study on Prediction of Nugget Diameter by Resistance Spot Welding Finite Element Analysis of High Tensile Steel (SGAFC 780))

  • 이철호;김원섭;이종훈;박상흡
    • 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.

Sodium Tripolyphosphate와 카놀라유 첨가가 산란 성계육으로 제조한 치킨너깃의 품질에 미치는 영향 (Effects of Sodium Tripolyphosphate and Canola Oil on the Quality of Chicken Nuggets Made from Old Layer Meat)

  • 김준태;;정해성;안병기;이성기
    • 한국가금학회지
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    • 제45권2호
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    • pp.89-96
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    • 2018
  • 본 실험은 75주령 산란 성계(Hy-line) 가슴육을 이용하여 너깃을 제조하는데 STPP와 카놀라유 첨가가 이화학적 및 관능적 품질에 미치는 효과를 구명하기 위해 실시하였다. 성계육 너깃에 STPP를 0%, 0.1%, 0.2%, 0.3% 첨가할수록 수분함량과 수율 그리고 전단력과 경도가 유의적으로 증가하였다(P<0.05). 관능평가에서도 STPP 0.3%를 첨가하면 조직감과 향기 점수가 증가하였다(P<0.05). 카놀라유를 5%, 10%, 15%로 각각 첨가하여 성계육 너깃을 제조하면 카놀라유의 함량 증가에 따라 지방 유출과 수분 유출량이 증가하였지만(P<0.05), 전단력 및 경도에서는 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 관능평가에서도 카놀라유 15%를 첨가하면 조직감과 종합적 기호도가 유의적인 증가를 나타냈다(P<0.05). 이를 종합해 보면 STPP 0.3%와 카놀라유 15%를 성계육 치킨너깃에 첨가하면 품질이 향상된 제품을 생산할 수 있다고 판단된다.

유한요소 모델링을 이용한 아크 스폿 용접의 너깃 형상 예측 (Prediction of Nuggest Shape by Finite Element Modeling in Arc-spot Welding)

  • 황종근;장경복;김기순;강성수
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제17권2호
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    • pp.84-90
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    • 1999
  • The shape of weld nuggest in arc spot welding of 304 stainless steel was found by searching thermal history of a weld joint through a three-dimensional finite element model. The problem consists of one in which the finite element mesh is growing continuously in time in order to accomodate metal transfer in arc spot welding using element rebirth technique. The analysis was performed on the basis of experimental results. The finite element program MARC, along with a few user subroutines, was employed to obtain the numerical results. Temperature-dependent thermal properties, stir effect in weld pool, effect of phase transformation, and the convective and radiative boundary conditions are included in the model. Numerically predicted shape of weld nuggest is compared with the experimentally observed shape.

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