• 대한기계학회논문집A
• /
• 제26권2호
• /
• pp.300-307
• /
• 2002

Partial penetration welding joint is defined as groove welds welded from one side, without steel backing or groove welds welded from both sides but without back gouging. So it has an unwelded portion at the root of the weld. Study of partial penetration weldment fracture behavior includes residual stress analysis and fracture analysis. The J-integral loses its path independency in residual stress field. Therefore, it is necessary to introduce a new J-integral, J, which is defined including the effect of plastic deformation and thermal strain. In this study, theoretical formulation and program were developed for the evaluation of J-integral for the crack tip located in the weldment. Evaluations of fracture behavior were performed for partial penetration multi-pass weldment of 25.4mm thick plate by J-integral. From a point of fracture in partial penetration multi-pass welding, it seemed to be better to control root face smaller than 6.35mm.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제14권3호
• /
• pp.20-28
• /
• 1996

고밀도 에너지를 열원으로 이용하는 고출력 레이저로는 CO$_{2}$레이저와 Nd;YAG 레이저가 있다. 레이저는 열가공임에도 불구하고 빔의 스폿경을 작게하여 높은 에너지 밀도($10^{6}$ W/cm$_{2}$ 이상)을 얻을 수 있으므로 열영향이 작고 작은 변형범위내에서 용접을 할 수 있고 입력 에너지의 제어성이 좋아서 미세한 용접이 가능하게 하고, 빔폭 대비 용입깊이가 커서 깊은 용접 비드가 형성되며, 자동화가 용이하다는 장점이 있다. 특히 Nd;YAG 레이저의 경우는 광 섬유를 이용하므로서 에너 지의 시간 분할 및 에너지 분할을 할 수 있는 등 분기 및 배치가 용이하며 펄스의 활 용을 극대화 할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 결점으로도 맞대기 용접의 경우 갭의 여유가 판두께, 초점위치, 빔모드에 따라 변화하는데 이는 빔 스폿이 작음에 따른 장점이 단점으로 작용하는 경우이다. 레이저 용접부의 비드 폭이 좁기 때문에 인장 강도가 모재의 인장강도보다 밑도는 것도 겹쳐서 용접된 이음 부분의 인장강도에 있 어서 단점이 되고 있다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제15권8호
• /
• pp.102-108
• /
• 1998

본 논문에서는 Nd-YAG 레이저 용접 프로세스를 이용하여 두께가 다른 STS304스테인레스 박강판을 대상으로한 점용접에 관한 연구로서, 레이저 용접은 미소부위에 효율적인 접합가공이 가능한 공정으로 비접촉식 가열원을 이용하기 때문에 접합공정 중 기계적 변형이 없고, 레이저 빔을 국부가열원으로 하여 매우 좁은 부분에 제한적으로 열을 가할 수 있어서 강한 금속적 결합이 요구되는 소형부품의 접합에 이용될 수 있다. 뿐만 아니라 공정 변수들을 변화시켜 실제 접합부에 들어 가는 입열량을 쉽게 제어할 수 있다는 등 많은 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 1mm이하의 스테인레스 박판에 대한 레이저 점용접을 FDM과 신경회로망을 이용하여 해석하고 용접부의 너겟 크기, 용접부 깊이 등의 형상을 예측하였다. 또한 레이저 점용접에 있어서의 주요 변수인 펄스 에너지, 펄스 타임, 박판의 두께, 두 판사이의 간극크기 등득 변화시켜 실험하고 수치해석을 검증하기 위하여 여러 가지 강에 대한 레이저 점용접 실험을 수행하였다. 또한 수치해석 시뮬레이션을 위하여 윈도우 프로그래밍을 개발하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2000년도 특별강연 및 춘계학술발표대회 개요집
• /
• pp.260-263
• /
• 2000

In this study, constant amplitude fatigue tests on load-carrying fillet welded specimen carried out, and fatigue strengths were evaluated. Also, an attempt is made to develop a new analytical model with more accuracy to predict the fatigue crack propagation life of fillet welded cruciform joints of SWS 490B steels containing lack of penetration defects. from the result of this study, fatigue crack growth characteristics of load-carrying fillet welded cruciform joints, containing lack of penetration defacts are found to be affected by the weld geometry and the number of weld pass.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제22권3호
• /
• pp.88-93
• /
• 2021

선박의 건조과정이나 압력용기의 몸체 부분을 용접할 경우 많이 사용되는 SAW(Submerged Arc Welding)는, 용접 부위에 분말 형태의 용제(Flux)를 일정 두께로 살포하고 그 속에 전극 와이어를 연속적으로 공급하여 용접이 이루어지는 방법으로 용접 시 발생되는 아크열이 외부로 노출되지 않는 특징이 있으며, 잠호용접으로 불리기도 한다. 또한 1,500~3,000A의 전류까지 통전 할 수 있는 고전류 용접이 가능하며 아크효율이 95% 이상, 미세한 금속 산화물 입자인 Welding Fume 발생량이 적고 아크광선이 외부로 노출되지 않아 청정한 작업이 가능하며 용입이 깊고 결함이 잘 발생하지 않아 용접 이음부의 신뢰도가 높다. 본 연구에서는 SM490C-TMC 후판을 서브머지드 아크용접(SAW)을 이용하여 이종 용접한 후 용접부의 기계적 특성을 인장, 경도, 매크로, 자분탐상 검사 결과를 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다. 굽힘 시험 결과 시료에서 표면의 터짐 현장이 발생하지 않았고 기타 결점의 유무를 확인할 수 없었으며, 이는 용접 이후 소성변형 과정에서도 충분한 인성을 발휘하고 있는 것으로 나타났으며, 1F 용접 방법이 굽힘 성능에 문제가 없는 것으로 판단되었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
• /
• pp.65-65
• /
• 2009

철강 재료의 GMA 용접 시, 보호가스로 $CO_2$ 가스를 사용하면 가격이 저렴하고 용입이 깊다는 장점이 있어 국내에서 광범위하게 사용되어 왔다. 그러나 일반적으로 활성가스인 $CO_2$를 사용한 GMA용접은 아크가 불안정하고 스패터가 많이 발생한다는 단점이 있어 아크 안정성 개선의 필요성이 부각되었다. 거기다 용접 자동화 및 용접 품질의 고급화 추세로 아크 안정성이 $CO_2$용접에서 점점 중요해지면서, 아크 안정화 및 스패터 저감을 위한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 본 연구에서는 GMA 용접 재료인 solid wire의 표면에 이온화 에너지가 낮은 금속인 인듐(In)을 전해 도금하여 중전류의 $CO_2$ 용접에 적용하였다. 고속 촬영과 아크 모니터링 분석을 통하여 금속 이행 모드 및 아크 안정화에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 동일 전압, 전류 조건에서 도금 두께를 달리하여 용접을 실시, 도금 두께에 따른 아크 안정성의 경향을 분석하였다. 그 결과 도금 두께가 두꺼워짐에 따라 아크가 넓어지는 것을 확인하였으며, 이는 아크 내에 이온화도가 높은 인듐 이온이 다량 포함됨으로써 이온의 양이 증가하기 때문인 것으로 생각된다. 또한 도금 두께가 일정 이상이 되면, 이행 모드가 용적의 아래에서 아크가 발생하는 반발 이행 모드에서 용적의 윗부분에서 아크가 발생하는 입상 용적 이행 모드로 바뀌었으며, 이때 단락 수가 현저히 줄어들어 아크가 안정해졌다. 이에 따라 인듐 도금 와이어는 기존보다 낮은 전류 영역에서도 안정적인 아크와 금속 이행 모드를 가지게 됨을 확인하였다.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제20권2호
• /
• pp.95-101
• /
• 2002

After high power lasers are avaliable in the commercial market, the number of applications of the laser welding has been increased in manufacturing industries. Although the tailored blank laser welding of butt jointed steel sheets is well known recently in the automotive industries, the lap joint laser welding is a new technology to the automotive manufacturing people as well as the design people. But the deep penetration laser welding seems to be preferred to the partial penetration welding for the lap joint welding in the automotive manufacturers because the partial penetration is a serious deflect for the butt joint. In this study, the feasibility of partial penetration welding fur the lap joint $CO_2$ laser welding was studied fur the 1mm thick 390MPa high strength steel sheets for automotive bodies. The process window of the lap joint partial penetration welding was obtained from experiments with the gap size and the welding speed as process parameters. The partial penetration welding was found excellent on the basis of the tensile shear strength and sectional geometry. The bead width, input energy Per volume, tensile-shear strength, deformation energy and the sectional geometries after tensile-shear tests of partial penetration welded specimens are compared with those of full penetration welded specimens with a series of gaps and welding speeds.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
• /
• pp.121-121
• /
• 2009

자동차는 코너 주행 시 In-corner와 Out-corner 의 바퀴 궤적이 달라지므로, 특별한 장치가 없이 좌우 구동 측의 바퀴가 같은 속도로 회전을 하게 되면 정상적인 주행이 불가능하다. 따라서 정상적인 코너 주행이 가능 하려면, 코너 안쪽 바퀴보다 바깥쪽 바퀴가 더 빨리 회전해야 하며 이러한 회전 차를 보상받지 못할 경우 바깥쪽 바퀴가 끌리는 현상이 발생하는데 이를 방지하기 위해 디퍼렌셜 기어가 필요하다. 현재 디퍼렌셜 기어는 디퍼렌셜 케이스와 링기어를 볼트로 체결하는 조립 공법을 통해 생산되고 있다. 하지만 볼트 체결 공법은 조립을 위한 볼트와 볼트 체결을 위한 플랜지와 볼팅을 위한 홀을 가공하는 공정이 필요하기 때문에 재료비 절감 및 생산 효율 향상에 매우 불리하고 볼트체결을 위한 부분 때문에 불필요한 무게가 증가하게 된다. 따라서 본 연구에서는 이러한 기계적 체결 방식을 레이저 용접 방식으로 대체하여 재료비를 절감하고 무게 저감을 통해 주행성능을 향상시키고자 하였다. 링기어의 소재는 침탄처리강(SCM420H)이며 디퍼렌셜 케이스의 소재는 주철(GCD500)을 사용하고 있다. 주철은 용접시 용접부와 열영향부에서 마르텐사이트 조직과 레데브라이트, 시멘타이트 조직이 생성되며 고탄소 모재의 탄소 확산으로 인한 부분 혼합영역에서 탄소 합금이 생성되어 균열이 발생하는 등 용접성이 매우 좋지 않은 것으로 알려져 있다. 이러한 주철의 난용접성을 해결하는 방법으로는 고탄소 모재 용접시 발생하는 탄소의 확산을 억제하거나 예열이나 후열 처리를 통한 냉각 속도의 제어하는 방법과 오스테나이트 안정화 원소를 첨가한 필러와이어를 사용하여 용접시 마르텐사이트와 시멘타이트의 성장을 방해하는 방법 등이 이용되고 있다. 본 연구에서는 예열처리나 후열처리를 통한 주철의 용접법은 대량 생산을 통한 원가절감을 노리는 자동차 업계의 특성에 비추어 볼 때 비용이나 프로세스 구성 면에서 적용하는 것이 어려울 것이라 판단하여 Ni-base filler metal을 통한 주철의 용접법을 선택하였고 그 결과 실차에 적용하기 위한 비틀림 강성 테스트나 내구 테스트는 통과하였으나 NVH 테스트 결과 볼팅 체결 방식에 비하여 소음이 커지는 문제가 발생하고 링기어의 HAZ부가 고경화 되는 문제가 발생하였다. 때문에 용입깊이를 초기 시제품인 5mm에서 4mm로 변경시켜 입열량 감소 및 용접변형을 줄여 소음 문제를 해결하고자 하였으며 링기어의 침탄층을 1mm 절삭하여 링기어 HAZ부의 고경화 문제를 해결하고자 하였다. 이러한 용접 구조 변경이 용접변형 및 강성과 피로에 미치는 영향력을 알아보고자 용접 및 열처리 상용 소프트웨어인 SYSWELD, 구조해석 상용소프트웨어인 NX_NASTRAN, 피로 해석 상용 소프트웨어인 FEMFAT을 이용하여 시뮬레이션 하였고 실제 구조 변경한 용접 시제품과 비교, 분석하였다.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제21권1호
• /
• pp.72-79
• /
• 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
• /
• 제19권6호
• /
• pp.636-642
• /
• 2001

Partial penetration welding joint defines the groove welds that applies the one side welding which does not use steel backing and both side welding without back gouging, that is, the partial penetration welding joint leaves an unwelded portion at the root of the welding area. In this study, we analyzed the residual stress and fracture on the thick metal plates that introduced the partial penetration welding method. As results of using above mentioned welding method, we could draw a conclusion that longitudinal stress and traverse stress occurred around the welding area was so minimal and did not affect any influence. We also performed the fracture behavior evaluation on the partial penetration multi-pass welding with 25.4mm thick plate by using theJ-integral, which finally led us the conclusion that the partial penetration multi -pass welding method is more applicable and effective in handling the root face with less than 6.35mm.