• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1311-1316
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• 2010

본 연구에서는 316L 스테인리스강 테스트 시편으로 직선 슬롯(slot) 용접을 수행하고 X-선 회절법을 이용하여 용접 잔류응력을 측정하였다. 또한 3차원 유한요소해석을 통하여 슬롯용접을 모사하고 시편의 용접잔류응력 분포를 구하였다. 슬롯용접은 용접잔류응력 특성을 고찰하는데 있어 맞대기 용접에 비하여 고려할 변수가 적으며, 용접 시작부터 종료까지 용접잔류응력 분포 특성을 쉽게 파악할 수 있는 장점이 있다. 테스트 시편의 표면에서 용접잔류응력을 용접 시작부와 중간부분, 종료부의 세 위치에서 측정값과 해석값을 비교하였고 용접잔류응력 분포특성을 고찰하였다. 유한요소해석 결과로부터 시편 내부의 용접잔류응력 분포특성을 살펴보았다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.141-147
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• 2014

This study aims to investigate the influence of bevel angles on the fatigue life of V-groove butt-welded joints with back-plates made by SM490A steel material, generally used for excavators, because changes in the geometry, material and surface properties of welded regions affect the fatigue life of welded structures. Butt type test specimens were prepared by the $CO_2$ welding of rolled steel plates (SM50A steel) with a thickness of 13.5 mm at a welding speed of 30 cm/min and these Butt type test specimens had two different groove angles, which are $40^{\circ}$ (A type) and $30^{\circ}$ (B type). In order to investigate differences in fatigue life between two types, 4-point bending fatigue tests were conducted with a stress ratio of R=0.1 under the cyclic loading environment at a frequency of 5 Hz at room temperature. The fatigue life of A type specimens was approximately 7% higher than that of B type specimens. The stress concentration factors calculated by finite element analysis were 2.16 for A type and 2.25 for B type, whose difference was caused by the influence of the back-plates of butt-welded structures. The current results could provide important guidelines to determine the V-groove angle of butt-welded joints with a satisfactory fatigue life, although under severe operating conditions.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.116-116
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• 2009

마그네슘 합금은 구조용으로 사용 가능한 금속 재료 중 가장 가벼운 소재이며, 동시에 비강도 및 비강성과 같은 기계적 특성이 우수하여 알루미늄 합금의 뒤를 이을 차세대 경량 재료로써 주목을 받고 있다. 더욱이 석유자원의 대부분을 소비하고 있는 운송기기 분야에서는 경량화를 통한 연비향상과 배출가스 저감이 가장 큰 과제이며, 이 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로 최경량 소재인 마그네슘 합금의 사용량은 더욱 증가할 것으로 기대된다. 한편 기존의 마그네슘 합금 관련 연구는 새로운 합금의 개발에 치우쳐 있었으며, 상대적으로 이들 합금을 활용하기 위한 가공기술, 특히 용접에 대한 연구는 아직까지 많이 부족한 실정이다. 이는 철강재와 비교하여 마그네슘 합금의 고유물성이 용접의 관점에서는 상당히 열악하기 때문으로, 마그네슘은 융점 및 비점은 낮은 반면, 증기압과 열전도율은 높고 표면장력 및 점성은 낮은 특성을 가지고 있다. 그러므로 타 공법에 비해 상대적으로 입열이 적고 고속용접이 가능한 레이저의 적용이 최적으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 Nd:YAG 레이저를 사용하여 압연판재로 상용화되어 있는 AZ31B 마그네슘 합금의 맞대기 용접성을 조사하였으며, 용접부의 미세조직과 용접조건에 따른 용접부의 기계적 특성을 비교 및 검토하였다. 용접부의 기계적 특성은 인장 및 경도시험을 통해 평가하였다. 그 결과 레이저 출력 1.2kW를 적용한 경우에 안정적인 강도를 얻을 수 있었으며 레이저 출력 1.5kW, 용접속도 80mm/sec의 조건에서 모재 인장강도 대비 103% 그리고 연신율 대비 47.1%의 최적의 결과가 얻어졌다. 또한 용접부의 경도는 모재와 동등하거나 다소 높은 수준이었다. 이는 용접시 용접부내 잔류하는 알루미늄에 의한 고용 강화 효과와 금속간화합물의 석출 빈도 증가, 그리고 레이저 용접의 특징인 급열급랭 공정에 기인한 결정립 미세화의 영향 때문으로 사료된다. 한편 용접부 미세조직을 관찰한 결과, 열영향부의 존재는 두드러지지 않았으며 용융경계부에서는 주상정이, 그리고 용접부 가운데에서는 등축정이 관찰되었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제26권2호
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• pp.92-97
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• 2008

In welding of thin plate, some defects such as melt through and unmelted zone occur easily at welding start, however there is a limited study on those problems. Therefore the effects of start block and arc length on melt through and unmelted zone at start were investigated in this study. When start block height was lower than base metal, there was melt through at start. And when the height was even with base metal, no unmelted zone existed. Unmelted zone was increased as start block height increased from 0mm to 0.5mm. However unmelted zone was not much changed as the height increasing from 0.5mm to 1.0mm. When gap existed between start block and base metal, melt through occurred. However, unmelted zone was increased as the contact force of start block on base metal was increased from 0kgf to 7.5kgf. And when arc length was decreased from 3.8mm to 3.0mm, unmelted zone was decreased. It was concluded that the optimum condition to prevent melt through and to minimize unmelted zone would be with start block height 0.25mm, contact force 3.0kgf, and arc length 3.4mm. This optimum condition was applied to the mass production line and resulted in satisfied outcome.

• Journal of Welding and Joining
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• 제28권4호
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• pp.26-32
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• 2010

The purpose of this study is to evaluate the residual stresses at the multi-pass FCA weldment using the finite element analysis (FEA). In order to do it, an H-type specimen was selected as a test specimen. The variable used was in-plane restraint intensity. The temperature distribution at the multi-pass FCA butt weldment was evaluated in accordance with the relevant guidance recommended by the KWJS. The effective conductivity for the weld metal corresponding to each welding pass was introduced to control the maximum temperature below the vaporization temperature of weld metal. The heat flux caused by welding arc was assumed to be applied to the weld metal corresponding to welding pass. With heat transfer analysis results, the distribution of transverse residual stresses was evaluated using the thermo-mechanical analysis and compared with the measured results by XRD and uniaxial strain gage. In thermo-mechanical analysis, the plastic strain resetting at the temperature above melting temperature of $1450^{\circ}C$ was considered and the weld metal and base metal was assumed to be bilinear kinematics hardening continuum. According to the comparison between FEA and experiment, transverse residual stresses at the multi-pass FCA butt weldment obtained by FEA had a good agreement with the measured results, regardless of in-plane rigidity. Based on the results, it was concluded that thermo-mechanical FE analysis based on temperature distribution calculated in accordance with the KWJS’s guidance could be used as a tool to predict the distribution of residual stress of the multi-pass FCA butt weldment.

• Journal of Welding and Joining
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• 제32권2호
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• pp.29-36
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• 2014

Recently, in order to enhance the function and usefulness of products, cladding of dissimilar materials that maximizes the performance of the material is being widely used in all areas of industry as an important process. Clad steel plate, produced by cladding stainless steel plate, an anticorrosive material, on carbon steel plate, is being used to produce pressure vessels. Stainless steel plate has good corrosion resistance, and carbon steel plate has good rigidity and strength; clad steel can satisfy all of these qualities at once. This study aims to find the ${\delta}$-ferrite behavior, mechanical properties, structure change, integrity and reliability of clad steel weld on hot rolled steel plates. For this purpose, multi-layer welding, repair welding and post weld heat treatment were implemented according to welding procedure specifications (WPS). In order to observe the mechanical properties and toughness of clad steel weld zone, post weld heat treatment was carried out according to ASME Sec. VIII Div.1 UW-40 procedure for post weld heat treatment. With heat treatment at $625^{\circ}C$, the hold time was used as the process variable, increased by intervals that were doubled each time, from 80 to 1,280 min. The structure of weld part was typical cast structure; localized primary austenite areas appeared near central vermicular ferrite and fusion line. The heat affected zone showed rough austenite structure created by the weld heat input. Due to annealing effects of heat treatment, the mechanical properties (tensile strength, hardness, impact value) of the heat affected area tended to decrease. From the results of this study, it is possible to conclude the integrity of clad steel welds is not affected much in field welding, repair welding, multi-layer welding, post weld heat treatment, etc.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권4호
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• pp.321-327
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• 2017

본 연구에서는 수평 자세에서의 TIG 용접 시 반응표면법(RSM)을 이용하여, 최적의 이면비드 형상을 구하는 연구를 진행하였다. 입력변수로는 베이스 전류, 피크 전류, 용접속도를 선정하였고, 이면비드 폭을 용접품질에 관한 출력변수로 하여 목표값을 5.4 mm로 설정하였다. Box-Behnken 실험계획법에 따라 실험을 진행하였고, 비드 폭에 관한 2차 회귀모형을 구한 후, F-테스트를 이용하여 회귀모델을 검정하였다. 그리고 망목특성의 호감도 함수를 사용하여 이면비드 형상을 평가함으로써 최적화를 수행하였다. 이렇게 도출된 최적의 용접조건은 코드화된 값으로 베이스 전류; 0.9204, 피크 전류; 0.8676, 용접속도; 0.3776이었다. 검증실험 결과 목표값에 근접한 5.38 mm의 이면비드 폭을 얻을 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.453-458
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• 2016

머신비전은 고속화된 자동화 생산 시스템의 품질 검사 방법으로 널리 활용되어 왔다. 본 연구에서는 멀티카메라를 사용하여 PC와 PLC 간 제어를 통해 용접부위의 치수를 실시간으로 측정하여 검사하는 머신비전 시스템을 개발하였다. 제안한 검사시스템은 맞대기 용접부위의 길이와 폭을 측정하여 용접부의 치수 균일성을 검사하도록 설계하였다. 광학계 및 물류는 병렬제어를 위해 PC와 PLC 간 TCP/IP 멀티쓰레딩 통신기법을 적용하였다. 금속재료의 반사 특성을 고려하여 용접비드의 형태나 용접시 발생하는 그을음에도 균일하게 검사부위의 영상획득이 가능한 동축조명계를 적용하였고, 검사 알고리즘은 OpenCV 라이브러리를 사용하여 용접치수검사에 맞게 개발하였다. 제작한 시스템을 실제 전자부품의 용접 자동화 라인에 설치하여 시스템의 작동오류 및 검사 성능을 검증한 결과, 요구되는 기능 및 검사 성능을 모두 성공적으로 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.176-183
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• 2010

강바닥판 박스거더에서 바닥틀은 강바닥판, 종방향 리브 및 횡방향 리브로 구성된다. 본 연구 대상 교량은 약 40년 동안 공용되어온 교량으로 바닥틀을 구성하는 U리브의 연결부에서 피로균열이 발생하여 다이어프램 사이에 U리브를 지지하기 위한 횡방향 리브 플레이트와 종방향 프레임을 설치하여 보강하였으나 추가적인 균열이 발생하였다. 균열이 발생된 U리브에는 볼트 연결 강판접착에 의한 보강이 수행되었으나 일부 보강된 리브에서 균열 및 응력집중이 발생되어 보강방법을 맞대기용접에 의한 보강방법으로 변경하였다. 본 연구에서는 U리브의 응력 변화를 파악하기 위해 프레임 보강 전후 구조해석을 수행하였고, 상시교통하중에 의한 응력변화를 파악하기 위해 변동응력을 측정하여 보강방법에 따른 영향을 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.6282-6288
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• 2014

본 논문은 용접 산업현장에서 많이 사용 되는 $CO_2$ 용접에서는 차량내부 및 탱크내부 용접에서 제어 패널을 볼 수 없는 곳, 작업장이 먼 곳 등에서 용접사가 용접을 하면서 용접조건에 맞는 전류와 전압을 조절할 수가 없고, 전류와 전압을 조절하기 위해 용접을 중단하고 잦은 이동으로 용접 구조물의 순간적인 냉각에 의해 용접결함이 발생된다. 본 연구에서는 기존의 $CO_2$ 용접기 3종류를 각각 사용하여 원격제어 토치의 용접에 대해 SS400 용접구조용 압연강재를 사용하여 원격제어 토치와 기존 $CO_2$ 용접 토치를 V형 맞대기 수직자세로 용접실험을 실시하고 용접 부의 표면비드 상태의 형상을 육안검사 관찰하고 또한 이를 침투탐상검사 및 굽힘 시험을 통해 용접부의 외관품질에 대하여 중점적으로 수행하여 용접결함 감소 및 기존 상용용접기에 교체사용에 대한 성능 및 호환성여부에 미치는 영향에 대해 평가하였다.