• Journal of Welding and Joining
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• 제26권3호
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• pp.45-50
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• 2008

SM45C steel rods being used generally for power transmission shafts and machine components was selected and welded by Butt-GMAW(Gas Metal Arc Welding) method. An estimation of fatigue life was studied by constructing S-N curve. Fatigue strength of base metal zone showed higher values than one of weld zone in low cycles between $10^4$ and $10^6$cycles. However, significant decrease in fatigue strength of base metal was found around $10^6$cycles, which were almost same as one of heat affected zone. This decrease was attributed that initial residual stress of the steel rods distributed by drawing process was diminished by continually applied load, and resulted in softening of base metal. The fatigue limit of the weld zone was highest in the boundary between deposited metal zone and heat affected zone, and followed by in the order of deposited metal zone, base metal zone, and heat affected zone. Based on these results, it is revealed that the stress for safety design of machine components using SM45C butt-welded steel rods must be selected within the region of the lowest fatigue limit of heat affected zone.

• Journal of Welding and Joining
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• 제21권1호
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• pp.72-79
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• 2003

Fatigue behaviour of partially penetrated butt-welded joints in high strength steel plates, in which crack-like structural defect, i.e. lack of penetration(LOP), is inevitably introduced during welding processes, was investigated. Fatigue lives of two types of welded joints, namely X-grooved and K-grooved joints, were experimentally determined first. Observed fatigue crack propagation behaviours of the partially penetrated butt-welds were interpreted through considering 3-dimensional semi-elliptical crack shape in front of the LOP. Based on such interpretation, a fracture mechanical method to estimate stress intensity factors at the crack tip was proposed. Since the fatigue lift of the partially penetrated butt-welds was strongly influenced by the ratio of size of the LOP to thickness, D/t, the D/t was used as a main parameter to calculate the fatigue lift by using the proposed method. Comparison of the fatigue lift obtained experimentally and analytically agreed well with each other. Hence it is suggested that the method used in this work to predict fatigue lift of the partially penetrated butt-welds can be applied to real cases with improved lift-prediction capability.

• Journal of Welding and Joining
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• 제28권3호
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• pp.73-78
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• 2010

The purpose of this study is to develop the control technology of the welding distortion caused by Auto NG-GTA(Narrow Gap-GTA) welding process at the STS 304 multi-pass butt weldment. Heat input model for Auto NG-GTA welding process was established and verified by measuring temperature change and molten pool shape at the bead-on-plate weldment. With the heat input model developed, the effect of tension load on the welding distortion at the STS 304 multi-pass butt weldment was evaluated using the thermo-elasto-plastic FE analysis. In accordance with FEA results, the angular distortion and transverse shrinkage sharply decreased with an increase in tension load. This result indicated that tensioning method was an effective countermeasure against the welding distortion of the STS 304 multi-pass butt weldment.

• Journal of Welding and Joining
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• 제28권4호
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• pp.33-40
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• 2010

The purpose of this study is to establish a predictive equation of transverse residual stress at the thick FCA butt weldment of large container vessel. The variables used were restraint degree, yield strength of base material, thickness of weldment and welding heat input. Restraint degree at the thick weldment of container ship having the various welding sequence was calculated using FEA. From the result, the H-type specimen was designed to reproduce the level of restraint degree at the actual weldment of containership. Based on the results, the predictive equations of the mean value and the distribution of transverse residual stress at each location of the weldment were established using dimensional analysis and multiple-regression method. The predictive equations were verified by comparing with those measured by XRD in the actual weldment of the ship.

• 한국정밀공학회지
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• 제8권1호
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• pp.41-49
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• 1991

A knowledge of the resdual stress distribution at circumferential weldments can normally increase the accuracy of a fracture assessment in pipe line. In this paper, we present the measurements about the residual stress distributions at three kinds of circumferential butt welded pipes using the holl drilling strain gage method. By this experiment, we have obtined the following characteristics. At the inner surface of the pipe region near the center line of welding is under high tensile residual stress. However, as the distance from the center line of welding increases, the tensile component decreases and finally becomes compressive residual stress at region far away from the center line of welding. The longitudinal residual stress at the outer surface is compressive regardless of the diameter of pipe and the circumferential stress is changed from compressive to tensile as pipe diameter increases. The results also demonstrate that the residual stress is mainly caused by self-restraint bending force in the pipe welding.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.42-42
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• 2009

마찰교반접합 (Friction Stir Welding)은 1991년 영국 TWI에서 개발된 접합 법으로서 회전하는 툴이 재료내부에 삽입되면 툴과 재료사이에서 발생하는 마찰열에 의하여 온도가 상승하게 되어 재료는 연화되고, 이러한 재료 내부에서 회전하는 툴이 이동하게 되면 재료 내부는 기계적 교반에 의해 소성변형이 일어남과 동시에 접합이 이루어진다. 마찰교반접합은 동적 재결정에 의한 접합부의 미세한 결정립 형성으로 인하여 기계적 특성이 향상되며 보호 가스가 필요 없어 친환경적임과 동시에 용융 용접 법에 비해 접합 시 에너지 소모가 적으며 또한 접합 후 접합부에서의 변형이 상대적으로 적다는 장점이 있다. 이러한 장점을 가진 마찰교반접합은 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 그리고 동 합금과 같은 저 융점 비철재료에 많은 연구와 적용 사례들이 있어왔다. 하지만 최근에는 일반 탄소강, 연강, 오스테나이트계 스테인리스강, 니켈 합금, 티타늄 합금과 같은 고융점 재료에도 연구 및 적용이 진행되고 있는 추세이다. 페라이트계 스테인리스강은 가격이 비싼 Ni을 함유하지 않아 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 강재의 가격은 낮으면서도 고온특성 및 내식성이 우수하여 건축용, 자동차 배기계용으로 널리 사용되고 있다. 하지만 이런 장점을 가진 페라이트계 스테인리스강을 기존의 용융 용접 법으로 접합 시 용접부 및 열영향부에서의 결정립의 조대화로 인한 인성 및 연성이 저하되며, 특히 예민화된 열영향부 입계 내에 Cr 탄화물이 석출되어 입계주변에 Cr 결핍 층을 형성되어 입계부식이 발생되는 문제점이 발생된다. 본 연구에서는 마찰교반접합을 이용하여 두께 3mm의 409 스테인리스강에 대해 맞대기 접합을 실시하였다. 접합 변수를 툴의 재료 (WC-12wt%Co, $Si_3N_4$)로 하여 접합을 실시하였고 접합 후 외관상태 점검, 광학 현미경과 주사 전자 현미경을 통하여 미세조직을 관찰하였으며 황산-황산동 부식 시험을 실시하여 접합부의 부식 특성을 평가하였다.

• 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.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.24-24
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• 2010

마찰교반접합법은 특정한 회전수로 회전하는 용접 툴을 이용하여 접합하고자 하는 피접합재의 맞댄면에 삽입시킨 후 툴을 이동시키거나 혹은 시편을 견고하게 고정시킨 장치(backing plate)가 움직여 고상 상태에서 접합이 이루어진다. 알루미늄, 마그네슘 등 비교적 융점이 낮은 저융점 재료의 재료에 처음 적용이 되어 많은 연구가 활발히 진행되었고 타 용접방법에 비해 우수한 접합특성을 나타내었다. 최근 이러한 마찰교반접합은 이러한 저융점 재료를 넘어서 스틸, 타이타늄, 니켈 등과 같은 고융점 재료 등에 대한 적용이 늘어나고 있다. 마찰교반접합을 이용하여 이러한 고융점 재료의 접합 경우 내마모성 및 내열성 등의 내구성이 갖추어진 툴과 이러한 툴을 냉각시킬 수 있는 냉각 장치 등이 필요로 하나 경제적 측면이나 접합부의 우수한 특성 등을 고려 할 때 그 적용 및 발전 가능성이 매우 높다고 볼 수 있다. 2상 스테인레스 강은 금속 조직적으로 페라이트와 오스테나이트 상이 거의 1:1의 동등한 비율로 매우 미세하게 결합된 구조를 가지고 있다. 또한 이상 스테인레스 강은 각상의 개개의 특성에 기인하여 염소 분위기에서 응력부식 저항성이 우수하고, 공식과 틈부식에 대한 저항성이 매우 뛰어나다. 그리고 이상 스테인레스 강은 비교적 고가인 Ni이 일반 오스테나이트 스테인리스 강의 약 1/2의 수준으로 적게 포함이 되어 경제적인 이점을 지니고 있으며 또한 용접성이 좋아 산업계의 수요는 현재 점차 증가하고 있는 상황이다. 하지만 이러한 이상 스테인리스 강은 용접 후 페라이트 상의 조대화, 그리고 페라이트 상의 분율이 오스테나이트 상의 분율보다 높아지게 되어 용접부에서의 저온 인성 감소 및 내식성 저하 등의 문제가 발생하게 된다. 그리하여 용접 시 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 입열량의 조절이 가장 필요로 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 마찰교반용접을 이용하여 두께 3mm의 대표적인 이상 스테인리스 강인 SAF2205 스테인리스 강에 대해 맞대기 마찰교반접합을 실시하였다. 툴 회전속도를 변수로 하여 접합을 실시하였으며 접합 시 툴은 $Si_3N_4$ 툴을 사용하였다. 접합 후 외관상태 점검, 미세조직 관찰, 경도 및 인장강도 측정 등의 실험을 실시하였고, 이러한 결과를 이용하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.547-556
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• 2001

본 연구에서는 실험을 통해 용접이음부의 형상 및 구속도의 크기 등을 변화시켜 측정한 용접 각변형량과 FEM해석을 이용한 해석결과로부터 구속계수를 유도하고 이를 고려한 등가하중을 결정하는 새로운 방법을 제시하였다. 새롭게 제시한 등가하중 결정 방법에 의한 수치해석결과는 실험결과와 잘 일치하여 그 타당성이 검증되었으며, 크기와 형상에 관계없이 대형구조물의 용접변형량을 예측하는데도 확대 적용할 수 있다. 한편 용접이음부 형상에 따른 구속에 대한 영향을 보면 맞대기용접의 경우 구속계수를 고려하지 않으면 실제 변형량보다 변형이 크게 발생하여 구속에 대한 영향을 크게 받으며 필렛용접의 경우 구속계수의 고려 유 무에 관계없이 거의 같은 변형량이 발생함으로써 구속에 대한 영향이 작음을 알 수 있었다.

• 한국생산제조학회지
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• 제21권4호
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• pp.532-540
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• 2012

In this study, some considerations have been suggested in developing on-site techniques to evaluate the sensitization of stainless steels. Electrochemical potentiokinetic reactivation (EPR) technique is known to be a candidate tool for field applications since it enables quantitative assessment in reasonable test time, compared to oxalic etching (ditch) technique. The on-site application of the test method imposes additional restrictions on the selection of the test method (for example, minimum surface preparation requirement, insensitivity to testing temperature, etc.). The EPR and etching techniques have been compared in order to sensitization of stainless steel structures. It has been widely reported that the maximum sensitivity in the welded structure of stainless steel is shown at heat-affected zone (HAZ) than weldments with cast structure. In this work, sectioned weldments and external surfaces were investigated to reveal the degree of sensitization by the etching and the results were compared with those of EPR test. The EPR test showed little sensitivity to surface roughness and test temperature.