• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.21-21
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• 2009

현장의 GMA 용접기는 일반적으로 용접기 본체로부터 와이어 송급장치까지의 거리가 약 50m 정도 떨어져 있고 송급장치로부터 토치까지의 거리는 약 3~5m 정도이다. 특히 국산 GMA 용접기의 와이어 송급장치는 DC 모터의 일종인 프린트모터를 사용하고 있으며 제어기는 오픈루프 제어를 하고 있다. 따라서 와이어 송급속도의 변동을 보상할 수 있는 어떤 수단도 장착되어 있지 않다. 또한 송급장치와 토치간 와이어를 안내하는 케이블 도관의 마찰 때문에 토치 끝단에서의 와이어 송급속도가 불규칙해질 수밖에 없다. 용접 시 와이어 송급속도의 순간적인 변동 때문에 용접부의 전류 파형이 매우 불규칙해지고 이 때문에 용융된 용적이 용융풀로 이행하지 못하고 스패터로 비산하는 현상을 발생시킨다. 본 연구에서는 이를 해결하고자 국산 SCR 용접기 및 인버터 용접기와 호환 가능한 디지털 제어형 와이어 송급장치와 Push-Pull 용접 토치를 개발하였다. 또한, 개발된 시스템을 이용하여 정 역 방향 제어기술을 적용하였고 아크 발생 시의 스패터 최소화 공정을 제안하였다. 실험은 SM490A 강재를 사용하여 BOP(Bead On Plate) 용접을 실행하였다. 용접 중 LabVIEW를 이용하여 아크 발생 초기 전류, 전압 그리고 와이어 송급속도를 측정하였고, 고속 카메라를 이용하여 용접현상을 분석하였다. 본 연구를 통해 아크 발생 초기의 스패터를 최소화하는 공정을 도출할 수 있었다. 용접공정 변수인 아크 발생 초기의 와이어 송급속도, 와이어의 역송급 진행거리 그리고 역송급 판단 시점의 용접 전류 값은 실험을 통해 얻을 수 있었다. 또한, 이 연구를 통해 개발된 시스템의 성능을 평가하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.11-11
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• 2009

GMA용접은 높은 생산성과 자동화 효율로 널리 사용되고 있다. 그러나 종래의 인버터 용접기는 스패터 발생이 높고 고속용접이 어려운 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 와이어 송급 전후진을 가능하게 하는 장치를 개발하였고 개발된 장치를 H사의 펄스용접기에 장착하여 기계적 제어(와이어 전후진 고속 송급제어)를 통해 저스패터와 고속 용접이 가능한 기계적 전류파형을 개발하였다. 스패터는 단락과 아크발생시에 높은 전류로 인해 발생되기 때문에 기계적 제어를 통하여 Fig. 1에 보는 바와 같이 낮은 전류에서 단락과 아크발생이 일어나 스패터 발생이 줄어들게 되고 기계적 제어를 통해 단락과 아크발생 주기가 일정하게 되어 아크의 안정성 및 고속용접에 유리하게 된다. 개발된 기계적 파형을 이용하여 가장 스패터 발생이 많은 재료인 스틸과 $CO_2$를 보호가스로 하여 용접전류와 용접 속도를 변화시키며 실험한 결과 저스패터 및 1.5m/min이상의 용접 속도에서 안정된 비드를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.9-9
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• 2009

기존 아날로그 SCR 타입의 용접시스템은 케이블 길이가 변화함으로써 신호 왜곡에 따른 와이어 송급이 일정하지 못하였다. 또한 신호선의 과다로 케이블의 무게와 보수에 어려움이 있었다. 이런 단점을 디지털 통신을 이용하여 모터제어의 신뢰성을 확보하여 정밀제어가 가능한 와이어 피더 및 통신선을 이용한 싱글케이블 단순화을 이루고자 한다. 본 연구에서는 케이블 길이에 따른 와이어 송급제어(송급모터 속도 제어)의 왜곡을 최소할 수 있는 디지털 통신기반의 용접시스템을 개발하고자 한다. 디지털 모터제어 및 용접기와의 통신장치를 개발하여 용접성능 테스트를 수행하면서 기능 보완 작업을 수행하였다. 성능테스트에는 송급모터 제어기능, 용접기와 통신 신뢰성, 용접 시��스 제어, 제어기의 신뢰성 및 용접 테스트가 포함된다. 본 연구에서 개발된 디지털 기반의 송급시스템을 당사 $CO_2$ 용접시스템에 적용하여 용접품질 향상, 케이블 경량화 및 신뢰성을 확보하여 타 용접 시스템에 확대 적용하고자 한다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.14 no.4
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• pp.16-23
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• 1996

용접변수는 재현성을 보장하기 위하여 명시되어져야 할 모든 변수라고 정의 되어질 수 있다. 이러한 용접변수는 이음 설계, 용접부 청소, 홈가공, 예열, 후열처 리, 용접법 변수(예, 용접속도, 전압, 잔류) 등이다. 이러한 용접 변수는 용접절차서 (welding procedure apecification)에 그 내용과 측정값을 기술하도록 되어 있다. 본고에서는 좁은 의미에서 용접변수인 용접전류, 전압, 용접속도, 용접부의 온도 측정 방법을 설명하고 그 활용방법에 대하여 기술하고자 한다. 이러한 용접변수는 컴퓨터 에 접속하여 측정이 이루어 지도록 하여 측정자료의 평가, 기록 및 공정제어에 이용 될 수 있다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.8 no.4
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• pp.307-312
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• 2003

Joining thin aluminum alloy is difficult using most welding techniques. Many of problems associated burn-through by the high heat input. Common welding techniques are TIG, MIG, and MIG-PULSE welding. The VP-GMAW provides more control of the heat balance in the welding arc by taking advantage of the different arc characteristics obtained with each of the two polarities. In this paper, we proposed new VP-GMAW method by control DSP 320C32, and the characteristic and experiment result-voltage, current, welding bead, penetration by this method are presented.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.137-138
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• 2015

본 논문에서는 PIPO로 구성된 서브머지드 아크 용접시스템의 제어와 7개의 동작모드를 가지는 운용 알고리즘을 제안하였다. 또한, 실제 용접 실험에 제안된 알고리즘을 적용하여 AC 출력과 DC 출력 제어 시의 용융속도와 용적이행에 따른 용접부의 차이를 확인하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.12
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• pp.1055-1060
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• 2016

Laser welding is a high-density energy welding method. Hence, deep penetration and high welding speed can be realized with lower heat input as compared with conventional welding. The heat input of a CW laser welding is determined by laser power and welding speed. In this study, bead and lap welding of $0.5mm^t$ pure titanium was performed using a fiber laser. Its weldability with laser power and welding speed was evaluated. Penetration, bead width, joining length, and bead shape were investigated, and the mechanical properties were examined through tensile-shear strength tests. Welds with sound joining length were obtained when the laser power and welding speed were respectively 0.5 kW and 2.5 m/min, and 1.5 kW and 6 m/min, and the weld obtained at low output presented better ductility than that obtained at high output.

• Journal of Welding and Joining
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• v.14 no.3
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• pp.29-40
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• 1996

Electron beam 용접은 전자총에서 발생된 electron beam을 렌즈로 집속시켜 고 에너지의 열원을 얻는 것을 기본 원리로 하고 있다. Electron beam은 렌즈에 의해 매우 작게 집속(0.1 - 1mm.PHI.)시켜 높은 에너지밀도로 만들 수 있으므로 용접을 매우 깊게(수십 - 수백 mm) 할 수 있다. 이러한 용접 특성은 모재의 열변형을 최소로 하여 용접 부위가 원래의 성질을 잃어버리는 것을 최소화한다. 그러나, deep welding 의 경우 입력 파워 밀도가 너무 큰 관계로 계면 부위가 기계적 충격에 약하다는 단점 을 갖고 있다. Electron beam 용접은 서로 다른 금속을 filler material 없이 용접할 수 있으며 복잡한 구조의 용접이 가능하다. 또한 대부분의 electron beam 용접은 진공 중에서 이루어지기 때문에 공기의 영향을 받지 않는다는(산화 방식) 특성을 갖고 있다. 즉, 공기와의 접촉이 적기 때문에 산화가 방지되고 용접 순도가 매우 높다는 장점을 갖고 있다. 이는 반면 장치가 거대해지고 비싸다는 단점으로 작용한다. 1980년대 부터 이러한 단점의 극복을 위해서 대기중에서의 electron beam 용접에 관한 연구가 수행 되어 실용화 단계에 이루고 있다. 최근 전자, computer기술의 발달로 electron beam 출력을 더욱 더 정밀하게 조절할 수 있고, computer와 sensor의 결합으로 자동용접 위치 제어와 NC(Numerical Control) 작업대의 설치로 완전 자동화 용접 공정이 가능 하다. 그 결과 높은 용접 속도를 얻을 수 있으며 무인 생산 체계에로의 응용이 가능 하다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.20-20
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• 2010

GTA (Gas Tungsten Arc)용접은 불활성 분위기에서 용접이 이루어지기 때문에 타 아크용접법에 비해 용접부 품질이 우수하여 고품질이 요구되는 산업분야에 널리 이용되고 있다. 하지만 스테인리스강으로 pipe를 제조하기 위해 GTA 용접을 적용할 경우, Laser 및 고주파 용접 (HFIW)에 비해 용접부 품질 및 용접속도가 낮기 때문에 pipe를 제조하는 산업에서 적용에 제한을 받고 있다. 하지만, GTA는 laser 혹은 HFIW에 비해 가격이 1/10수준으로 낮고, 용접부 gap tolerance 및 용접면 관리범위가 넓은 장점이 있기 때문에 GTA의 용접속도 및 용접품질을 향상시키기 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 일반적으로 스테인리스강 GTA용접 시 용접속도를 향상시키기 위해, 모재의 성분 제어 (합금성분 최적화-Al, S, Se, O등), Flux 도포 기술 (산화물을 용접전에 도포하여 용접속도 향상) 및 혼합보호가스 적용 등이 있다. 스테인리스강 용접 시 보호가스로는 용접부 품질을 확보하기 위해 Ar을 주로 사용하고 있다. 하지만 용입 특성을 향상시키기 위해 아크의 온도를 높일 수 있는 He, 혹은 $H_2$ gas를 단독 혹은 혼합하여 사용하고 있다. 오스테나이트계 스테인리스의 경우 용입특성을 향상시키기 위해 Ar에 $H_2$를 2~10%정도 혼합하여 사용하고 있다. 페라이트계 스테인리스강은 수소에 대한 고용도가 상대적으로 작아 용접부 수소 취화를 일으킬 수 있기 때문에 적용에 제한을 받고 있어 그 대안으로 산소를 극히 소량을 혼합하여 용입성 향상에 대한 연구가 보고 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 페라이트계 스테인리스강의 용입특성을 향상시킬 목적으로 Ar에 산소를 미량 첨가 (1%미만) 하여 용접전류 및 산소 함량에 따른 용입특성의 변화에 대해 연구하였다. 또한 기계적인 물성 및 부식특성을 평가하였고, 최종적으로 실용화 가능성을 파악하기 위해 용접전극의 수명 테스트를 실시하였다. 실시한 결과, 산소가 첨가량 증가 할수록 용입특성은 상승하였으며, 기계적인 물성 또한 산소를 첨가하지 않은 경우에 비해 거의 유사한 값을 얻을 수 있었다, 하지만 산소함량이 증가 할수록 전극의 수명은 감소하여 교체주기가 증가함을 알 수 있다. 본 연구를 통해 얻어진 기술을 상용화시키기에는 극복해야할 문제가 있지만, 소재 합금성분 설계 시 용접생산성 향상위한 산소성분 범위를 제시할 수 있으리라 판단된다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.12b
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• pp.382-384
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• 2011

최근 오일샌드, 극지유전, 심해저자원 등 극한지 자원개발이 활발해짐에 따라 수요가 증대되고 있는 극한지용 내마식 소재는 내마식성과 함께 저온 인성이 요구되고 있다. 철계 합금에서 관찰되는 변형유기 마르텐사이트 상변태는 입자의 충돌에 의한 충격을 흡수하고 소재의 표면을 가공경화시켜 내마식성 향상 및 저온 인성에 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있지만 합금조성의 정교한 제어가 필요하기 때문에 오버레이 용접에 적용하기 위해서는 모재와의 희석률을 제어하는 방안이 필요하다. 용접플럭스 설계기술은 용접시 금속이행모드, 용융풀 거동 등과 같은 용접현상 제어를 통해 오버레이 용접재료의 용접성과 용접비드형상, 용접부 희석률을 최적화할 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 내마식 고인성 오버레이 용접재료의 개발을 위해 다양한 용접플럭스를 첨가한 메탈코어드 와이어를 제조하고 일정 송급속도에서 GMA 용접시 용접전압과 용접전류 간의 관계를 분석하여 용접플럭스가 아크현상 및 희석률에 미치는 영향을 조사하였다.