• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.9 no.4
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• pp.871-877
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• 2008

It is important to investigate the relationship between weld process parameters and weld bead geometry for adaptive arc robot welding. Howeve, it is difficult to predict an exact back-bead owing to gap in process of butt welding. In this paper, the quantitative prediction system to specify the relationship external weld conditions and weld bead geometry was developed to get suitable back-bead in butt welding which is widely applied on industrial field. Multiple regression analysis for the prediction of process parameters was used as the research method. And, the results of the prediction method were compared and analyzed.

• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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• 2011.06a
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• pp.76-76
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• 2011

선박이나 산업 플랜트에서 파이프 또는 탱크류의 맞대기 용접 시 안정적인 이면비드의 형성은 매우 중요하다. 대부분의 현장에서 파이프 맞대기 초층용접부의 안정적인 이면비드를 형성하기 위해 3mm의 루트갭을 띄우고 루트면이 없는 V-그루브에서 필러를 사용하는 수동 TIG용접을 주로 사용하고 있다. 수동 TIG용접은 고품질의 비드와 우수한 아크안정성, 그리고 용접인자의 제어가 쉽다는 장점이 있다. 그러나 수동 TIG용접은 용접속도가 10cpm정도로 느리기 때문에 GMAW에 비해 생산성이 낮고 작업자의 숙련도에 따라 품질이 변하게 된다. 본 연구에서는 높은 생산성과 기준갭 1.5mm에서 단차의 허용공차를 크게 하기 위해 루트면 3mm를 가지는 U-그루브의 설계를 하였으며, 두꺼운 루트면을 가지는 그루브에서 안정적인 이면비드를 형성시키기 위해 GMAW에서 아크 충격량에 대한 검토를 실시하였다. GMAW의 아크력이 용입에 어떠한 영향을 미치는지 검토하기 위해 수냉되는 동판에 갭을 1.5mm 띄우고 동일한 용착량과 입열량에서 아크력만을 변화시켜 실험하였다. 또한, U-그루브의 루트부를 모델링하여 두께3t의 평판시편을 각각의 갭과 단차 조건에서 실험하였다. 이 때, 기준갭 1.5mm에서 갭에 의해 생기는 단면적을 기준 갭단면적, 갭이 증가함에 따라 증가되는 단면적을 추가 갭단면적, 갭이 감소함에 따라 감소하는 단면적을 감소 갭단면적으로 정의하였다. 용접 중 발생하는 추가, 감소 갭단면적에 대하여 용착량을 50%의 수준으로 증가, 감소 시켰다. 갭에 따라 아크력을 변경하여 실험을 실시하였고 이면비드의 형상을 확인 하였다. 마지막으로 평판 시편의 조건에서 안정적으로 이면비드가 형성된 조건을 pipe U-그루브에 적용하였다. 그 결과 동판에서 용착량과 입열량이 같음에도 불구하고 아크력이 증가함에 따라 용입이 깊어짐을 확인하였다. 또한. 3t 평판시편에서 아크력의 제어를 통해 큰 단차와 갭이 있을 때, 안정적인 이면비드를 얻을 수 있는 조건을 확립하였다. 마지막으로 pipe U-그루브에서 앞선 실험의 용접조건으로 갭과 단차의 변화에 대해 실험을 하였으나, 시험편의 두께차이에 의한 전도 열손실로 인해 이면비드의 형성이 어려웠고, 아크 충격량의 증가를 통해 이러한 문제를 해결하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.23-23
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• 2009

우수한 용접부 품질 때문에 TIG를 이용한 오비탈 용접은 파이프 용접에 널리 사용되고 있다. 하지만 루트갭이 없고 루트페이스가 큰 맞대기 오비탈 용접의 위보기 및 경사상진자세에서는 오목한 이면비드가 형성되기 쉽지만, 이러한 문제를 극복하기 위한 연구는 희박한 실정이다. 본 연구에서는 위보기 및 경사상진자세에서 볼록한 이면비드의 형성을 연구하기위해서 용융지의 제어 방법을 적극적으로 검토하였다. 4mm 두께의 SS400 시편을 위보기 및 경사상진자세에서 각각 Bead-on-plate 용접하고, 이 때 비드성형기의 사용에 따른 비드 형상 변화를 관찰하였다. 텅스텐 전극과 비드 성형기간의 거리(Tip To Former Distance, 이하 TTFD)를 4.5mm에서 7.5mm로 1mm단위로 변경시켜 실험하였으며, TTFD가 증가할수록 위보기 및 경사상진자세에서 이면비드 높이가 감소하였으며 표면비드의 처짐이 증가하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.41 no.4
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• pp.321-327
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• 2017

In this study, to investigate the shape of the back bead as a weld quality parameter and to select the optimal condition of the root-pass TIG welding of a horizontal butt-joint, an experimental design and the response surface method (RSM) have been employed. Three parameters are used as input variables, which include the base current, peak current, and welding speed. The back bead width is selected as an output variable representing the weld quality, the target value of the width is 5.4 mm. Conducting the experiments according to the Box-Behnken experimental design, a $2^{nd}$ regression model for the back bead width was made, and the validation of the model was confirmed by using the F-test. The desirability function was designed through the nominal-the-best formula for the appropriate back bead width. Finally, the following optimal condition for welding was selected using the RSM: base current of 0.9204, peak current of 0.8676, and welding speed of 0.3776 in coded values. For verification, a test welding process under the optimal condition was executed and the result showed the back bead width of 5.38 mm that matched the target value well.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.25-25
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• 2009

종래의 위보기 자세에서 용접은 중력이 모재의 표면으로 향하고 있어 용융금속이 중력에 의해 표면방향으로 흘러내리게 되어 용접 실시가 불가능하였다. 이에 Shield Gas Force, Trailing Gas Force 그리고 Ahead Gas Force를 적절히 적용하여 Position Welding에서 중력으로 인해 Molten Metal이 처지는 문제를 극복하여 생산성 향상으로 연결할 수 있음을 선행 실험을 통해 확인하였으나 기존의 C(Convergent)형, CP(Convergent Divergent)형 및 P(Parrallel)형 가스 노즐은 용접조건에 따라 실드 가스의 소모량이 많고, 토출되는 실드가스력이 부족하여 용접시 볼록한 이면 비드 형성을 위한 용융 풀을 효과적으로 제어 할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 동일량의 실드 가스 공급시 가스 노즐을 통해 토출되는 실드가스의 소모를 줄이고 실드가스력을 극대화하여 저가의 고생산성을 가진 친 환경 용접기술(Green welding)에 부합하는 CDP(Convergent Divergent Parrallel)형 가스 노즐을 제작하여 기존의 CP형 가스 노즐과 비교 분석하였다. 또한 Overhead Position에서의 비드형상제어와 Flat Position에서 방풍효과를 비교해 보았다. 그 결과 CDP Nozzle은 CP Nozzle보다 동일한 유량에서 풍속은 3.5배, 냉각능력은 1.5배, 가스압력은 6.25배로 우수한 성능을 확인할 수 있었고, Overhead Position에서 가스 유량을 동일하게 하여 용접하였을 때 CP Nozzle의 경우 오목한 이면비드가 나타났지만 CDP Nozzle의 경우 볼록하게 양호한 이면비드 형상이 나타났고, Flat Position에서의 방풍효과 비교실험에서 CDP Nozzle에서는 깊고 균일한 용입을 CP Nozzle에서는 불안정한 용입이 나타났는데 이는 CDP Nozzle의 경우 풍속에 의한 Arc Blow가 적게 발생하여 상대적으로 더 나은 용입을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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• v.20 no.1
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• pp.74-80
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• 2011

In this study, a variety of welding experiments were carried out to optimize root-pass welding process using GMA process. Based on the experimental results, optimal welding conditions were selected after analyzing correlation between welding parameters and back-bead geometry. Then, effectiveness of empirical models developed was compared and analyzed, and optimized empirical models were finally developed for predicting back-bead by analyzing the main effect of each factor which affects back-bead geometry and their influence on interaction. Also, functions proper for expressing the surface of back-bead were selected using diverse quadratic functions, and back-bead geometry was visualized using empirical models developed and quadratic functions.

• Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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• v.16 no.5
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• pp.84-89
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• 2007

This research was done on the basis of assumption that there is a relationship between welding parameters and geometry of the back-bead being a gap in arc welding. Multiple regression analysis was used as method for predicting the geometry of the back-bead. The analysis data and the verification data were used for the formation of multiple regression analysis. The method was used to perform the prediction of the back-bead.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 1996.05a
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• pp.21-25
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• 1996

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.16 no.4 s.71
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• pp.479-492
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• 2004

When U-ribs of steel deck plates are connected at the field, overhead welding should be done with backing strips. Misalignments may occur and lead to eccentric moments as well as high stress concentrations at welded joints. In this study, stress analyses and fatigue tests were carried out. Stress analyses for U-ribs' welded joints with backing strips were performed with different misalignments, root shapes, root gaps, and backing strip sizes. From the stress analyses, the stress concentration factors increased with increasing misalignments and root gaps. With the fixed misalignments and root gaps, the stress concentration factors obtained in the case of the semi-circle root shape were lower than those in the case of the right-angle root shape. It was verified that backing strip sizes have little influence on stress concentration factors. The fatigue tests for U-ribs' welded joints with backing strips indicated that increased misalignments shorten fatigue life drastically and cracks usually initiate at the root of the base metal and are propagated to the weld bead surface. Based on the results of the stress analyses, root-shape control methods were developed to mitigate stress concentration by changing welding condition control, radius curvature, and flank angle.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 1996.10b
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• pp.792-795
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• 1996

In TIG welding of pipe, back bead size monitoring is important for weld quality assurance. Many researches have been performed on estimation of the back bead size by heat conduction analysis. However numerical conduction model based on many uncertain thermal parameters causes remarkable errors and thermomechanical phenomena in molten pool can not be considered. In this paper, filler wire feeding force in addition to weld current, wire feedrate, torch travel speed and orbital position angle is monitored to estimate back bead size in orbital TIG welding. Monitored welding process variables are fed into an artificial neural network estimator which has been trained with the monitored process variables (input patterns) and actual back bead size (output patterns). Experimental verification of the proposed estimation method was performed. The predicted results are in a good agreement with the actual back bead shape. The results are quite promising in that estimation of invisible back bead shape can be achieved by analyzing the welding parameters without any conventional NDT of welds.