• Title/Summary/Keyword: FSW-Tool application

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방전 플라즈마 소결 공법을 이용한 FSW-Tool 용 $WC-5Mo_2C-5Co$ 소결체 제조와 기계적 특성 평가

  • Yun, Hui-Jun;Park, Hyeon-Guk;Lee, Seung-Min;Bang, Han-Seo;Bang, Hui-Seon;O, Ik-Hyeon
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2011.10a
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    • pp.40.2-40.2
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    • 2011
  • 초경합금은 경도가 높은 재료를 말하며 일반적으로는 탄화텅스텐(WC)계 재료를 말한다. 국내 현재 초경합금 동향은 반도체 산업, 내마모성 공구, 절삭공구, 금형 등 많은 분야에 사용되어지고 있다. 또한 최근 들어 FSW (Friction Stir Welding, FSW)기술이 발전함에 따라 접합기술개발이 다양화되면서 FSW Tool의 고성능의 초경 재료가 요구되어지며 장수명의 Tool개발이 되어야 한다. 국내에서는 초경 합금 재료로 사용되어지고 있는 텅스텐 카바이드(WC)와 코발트(Co)를 이용하여 많은 연구가 진행되었다. 본 실험에서는 텅스텐 카바이드와 코발트 및 몰르브덴 카바이드를 혼합하여 소결체를 제조하였다. 실험에 사용된 텅스텐 카바이드는 높은 경도를 가지고 강한 취성을 나타내며, 소결에 어려운 단점이 있다. 이러한 단점을 코발트와 몰리브덴 카바이드를 첨가하여 소결온도를 낮춰주는 역할과 액상 소결시 텅스텐카바이드 입자사이에 침투하여 액상소결에 의한 치밀화가 가능하게 해주며 인성이 향상되어 고인성 재료를 만들 수 있었다. 본 실험에서는 합성과 치밀화가 동시에 진행되는 SPS (Spark Plasma Sintering:SPS) 장비를 이용하여 실험을 진행하였다. 이 방법은 방전플라즈마 소결 공법으로, 기존의 연소법과 열간 가압기술(Hot-press, HIP)을 결합한 방식으로 단 시간, 단일공정으로 치밀한 소결체를 얻을 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 $WC-5Mo_2C$-5wt%Co 소결체 제조를 위해 원소 분말을 Horizontal ball milling 혼합하였다. 균일하게 혼합된 분말을 흑연다이에 충진하여 펄스전류와 기계적 압력을 동시에 가하여 $WC-5Mo_2C-5Co$ 복합재료를 제조하고 소결체의 밀도, 순도, 상변태, 미세조직 등을 분석 및 평가하였다. SPS공정 조건은 고진공하에서 $1,200^{\circ}C$-60MPa, 펄스비 12:1 조건으로 수행하였으며, 얻어진 $WC-5Mo_2C-5Co$ 소결체의 상대 밀도는 98%이상 이였다. 또한, 결정립 크기는 약 400 nm였으며, 경도는 $2,453kg/mm^2$를 나타내었다.

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Temperature Behavior in Dissimilar Butt Joint During TIG Assisted Friction Stir Welding (TIG-FSW 하이브리드 용접을 이용한 이종재 맞대기 용접부의 온도 분포 특성)

  • Bang, Hee-Seon;Bijoy, M.S.
    • Journal of Welding and Joining
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    • v.29 no.5
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    • pp.63-71
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    • 2011
  • Three-dimensional finite element analysis is performed to study the temperature distribution phenomenon of TIG assisted friction stir welding (TAFSW) between dissimilar plates (Al 6061-T6 and stainless steel 304). TAFSW is a solid-state welding process that integrates TIG (Tungsten Inert Gas) into a friction stir welding (FSW), to preheat the harder material ahead of FSW tool during welding. In order to facilitate the industrial application of welding, 3D numerical modeling of heat transfer has been carried out applying Finite Element Method (FEM). The temperature distribution due to heat generation during TAFSW on dissimilar materials joint is analysed using in-house solver. Moving heat source along with frictional heat between the work specimens and tool surface is considered to calculate the heat input. The analytical model used predicts successfully the maximum welding temperatures that occur on the dissimilar materials during TAFSW. Comparison with the infra red camera and thermocouple measurement results shows that the results from the current numerical simulation have good agreement with the measured data.

Evaluation of mechanical properties on friction stir lap jointed Al6061/HT590 alloys (겹치기 마찰교반접합 된 Al6061/HT590 합금의 기계적 특성 평가)

  • Kim, Eun-Hye;Lee, Kwang-Jin;Song, Kuk-Hyun
    • Journal of Welding and Joining
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    • v.33 no.2
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    • pp.8-13
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    • 2015
  • This study was carried out to evaluate mechanical properties of the jointed Al6061/HT590 alloys by friction stir welding (FSW). FSW was conducted under the conditions with tool rotating speed of 500 RPM and traveling speed of 300 mm/min., where Ar gas was introduced to prevent the materials from corrosion during the welding process. Electron back-scattering diffraction (EBSD) was used to characterize microstructures such as grain size, misorientation angle and crystal orientation. Evolution of intermetallic compounds in Al6061 during the process were examined in terms of morphology, size and aspect ratio at three distinct zones Al base material, heat affected zone and stir zone, where transmission electron microscope (TEM) was used. It was revealed that FSW gave rise to refinement of grains as well as growth of intermetallic compounds in Al6061. The morphological changes of intermetallic compounds exerted an influence on mechanical properties, resulting in occurrence of fracture in the part of the base material instead of the jointed parts (heat affected zone and stir zone). This study systematically evaluated the microstructural evolutions during the FSW for joining Al6061 with HT590 and their effect on mechanical properties.

Mechanical Properties and Fabrication of WC-Co Hard Materials by Rapid Sintering Method for Friction Stir Welding Tool Application (급속소결 방법을 이용한 마찰교반 접합 툴용 WC-Co 소결체 제조 및 특성 평가)

  • Park, Hyun-Kuk;Youn, Hee-Jun;Ryu, Jung-Han;Jang, Jun-Ho;Shon, In-Jin;Oh, Ik-Hyun
    • Journal of Welding and Joining
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    • v.30 no.6
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    • pp.92-97
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    • 2012
  • Using the pulsed current activated sintering method, the WC-10wt.% Co materials were densified using a WC and Co powder. The WC-Co almost completely dense with a relative density of up to 99.5 % after the simultaneous application of a pressure of 60 MPa and an electric current for 3 minutes almost without any significant change in the grain size. The average grain size of about $0.3{\mu}m$. The hardness and fracture toughness at $1000^{\circ}C$ were about $2200kg/mm^2$ and $9.8MPa.m^{1/2}$, respectively.