• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.41-41
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• 2010

에어컨용 냉매 압축기, 냉장고용 냉매압축기 및 자동차 샷시 부품들은 주로 겹치기 필릿용접을 GMAW 으로 실시하고 있다. 그러나 용접 시 스패터 발생으로 인한 추가공수가 요구되며 작업환경 또한 열악한 실정이다. 따라서 저가의 고생산이면서 용접비드의 외관이 미려하고 스패터, 소음 그리고 Fume 이 발생되지 않는 청정한 TIG 용접이 있지만, 용접속도가 수십 cpm 이하로 제한되어 생산성이 낮다는 기술적 모순을 가지고 있다. TIG 용접에서 생산성을 증가시키기 위해 모재와 와이어를 고속 용융 시키려면 전류를 높여 입열량을 증가시켜야 하지만, 증가된 전류로 인하여 상승된 아크력이 험핑비드와 언더컷이 발생되는 물리적 모순을 가진다. 또한 필러와이어를 사용한 기존의 TIG 용접에서 필러 와이어는 주로 원형 단면 와이어를 사용하게 되는데 와이어의 직경이 증가함에 따라 비표면적은 감소하여 용융효율이 낮아지므로 $\Phi$1.2 이하의 필러와이어를 송급하여 용접하였다. 그러나 요구되는 용착량이 큰 경우 필러 와이어를 고속으로 송급하게 되는데 이 경우 필러 와이어 용융이 곤란하거나 송급상의 문제가 자주 생겨 용접속도를 고속으로 하기 곤란하였다. 따라서 필러와이어를 사용한 TIG 용접에서 용착금속의 용융효율을 높게 함으로서 전류를 크게 증가시키지 않으면서도 용접속도를 높일 수 있는 용접 공정개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 비표면적을 증가시켜 용착금속의 높은 용융효율을 얻을 수 있도록 개발된 와이어와 기존의 $\Phi$3.2 일반와이어 및 를 이용하여 BOP TIG 용접에 비교 실험하였으며, 개발된 와이어와 기존의 $\Phi$1.2 필러와이어를 이용하여 필릿용접부에 적용 실험하여 비교하였다. 그 결과 개발된 와이어의 경우 적절한 비드를 형성하였으나 3.2 일반와이어의 경우 과도한 볼록비드와 불용착부의 문제가 발생하였고, 필릿용접 비교실험에서는 각각 200cpm과 50cpm에서 적절한 비드가 형성되어 더 높은 용착금속 용융효율을 얻을 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.32 no.6
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• pp.519-525
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• 2008

For this study, SM45C steel rods using generally for power transmission shafts and machine components was selected and welded by butt-GMAW method. And then it was studied about estimation of fatigue strength and the region of infinite life by Haigh diagram using Goodman's equation. Fatigue strength in weld zone presents highly in order of the boundary between deposited metal zone and heat affected zone, deposited metal zone, heat affected zone. This result agrees with distribution of hardness in weld zone. Fatigue strength in base metal zone presents highly compared with weld zone in low cycles between $10^4$ cycles and $10^6$cycles, but it presents the lowest fatigue strength on the order of heat affected zone in the vicinity of $10^6$cycles. It is the result that the first high compressive residual stress distributed by drawing process of the steel rods is released and the base metal is softened by alternating stresses. The region of infinite life by Haigh diagram presents highly in order of the boundary between deposited metal zone and heat affected zone, deposited metal zone, heat affected zone. From this results, it is demanded that the stress for safety design of machine components using SM45C butt-welded steel rods must be selected in the region of the lowest infinite life of heat affected zone.

• Journal of Welding and Joining
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• v.17 no.4
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• pp.85-92
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• 1999

In GMAW, the spatter is generated because of the variation of the arc state. If the arc state is quantitatively assessed, the control method to make the spatter be reduced is able to develop. This study was attempted to develop the optimal model that could estimate the arc state quantitatively. To do this, the generated spatters was captured under the limited welding conditions, and the waveforms of the arc voltage and of the welding current were collected. From the collected waveforms, the waveform factors and their standard deviations were produced, and the linear and non-linear regression models constituted using the factors and their standard deviations are proposed to estimate the arc state. the performance test to the proposed models was practiced. Obtained results are as follow. From the results of correlation analysis between the factors and the amount of the generated spatters, the standard deviations of the waveform factors have more the multiple regression coefficients than the waveform factors. Because the correlation coefficient between T and {TEX}$T_{a}${/TEX}, and s[T] and s[{TEX}$T_{a}${/TEX}] was nearly one, it was found that these factors have the same effect to the spatter generation. In the regression models to estimate the arc state, it was fond that the linear and the non linear models were also consisted of similar factors. In addition, the linear regression model was assessed the optimal model for estimating the arc state because the variance of data was narrow and multiple regression coefficient was highest among the models. But in the welding conditions which the amount of the generated spatters were small, it was found that the non linear regression model had better the estimation performance for the spatter generation than the linear.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.39-39
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• 2009

고강도강의 용접성은 저온균열 저항성으로 대변되는데, TMCP강과 HSLA강 등이 개발되면서 고강도강의 저온균열저항성이 크게 향상되어 무예열 용접성이 확보되었다. 그러나 용접재료 측면에서는 그에 상응하는 재료의 개발이 지연되어 용착금속부에서의 저온균열이 심각한 문제로 대두되고 있는 실정이다. 이러한 문제는 800 MPa급인 HY-100강재를 HSLA-100강으로 대체하는 과정에서 현실적인 문제로 제기 되었다. 즉 HSLA강은 용접 예열이 필요치 않았으나 기존의 용접재료, 즉 HY-100 강재에 사용하던 용접재료를 사용하게 되면 용착금속부에서 저온균열이 발생하여 용접예열을 생략할 수 없다는 판단에 이르게 되었던 것이다. 이에 본 연구의 목적은 HSLA-100강을 무예열 용접할 수 있는 GMA 용접와이어 개발하는 것이며, 구체적인 개발 목표는 무예열 용접조건에서 800 MPa 이상의 인장강도를 가지며 $-50^{\circ}C$에서의 충격인성이 50 J 이상인 GMA 용접와이어 개발하는 것이다. 이러한 용접재료를 합금설계함에 있어 무예열 용접성을 확보하기 위하여 용접재료의 탄소함량을 0.01% 수준으로 하고, 용착금속의 인장강도와 저온 충격치에 미치는 Mn과 Mo 함량의 영향을 검토하고 각각의 조성을 실험계획법으로 확정하였다. 그리고 확산성수소량에 따른 저온균열 발생 여부를 확인하여 무예열용접성을 확보하기 위해서는 확산성수소량이 3ml/100g 이하가 되어야 한다는 사실을 실험적으로 확인하였다. 그리고 이를 달성하기 위해서는 원자재인 와이어로드의 표면 품질이 중요하다는 사실도 확인할 수 있었다. 다음으로는 실험계획법에 의거하여 선정된 합금조성의 신뢰성을 검증하기 위하여 800kg 중량의 시제품을 생산하였으며, 생산된 시제품에 대해서는 실험계획법에서 사용한 Ar+5%CO2외에도 Ar+20%CO2를 적용하여 보호가스의 영향을 검토하였다. 검토 과정에서 Ar+20%CO2용으로 사용하기 위해서는 용접재료의 Si 및 Mn 함량이 상향조정되어야 함을 확인할 수 있었다. 그리고 탄소함량을 0.05% 수준으로 증가시키면 Mo 함량을 크게 저하시킬 수 있음도 확인할 수 있었다. 이러한 과정을 거쳐 개발된 GMA 용접재료는 무예열 용접조건에서 저온균열이 발생하지 않았으며, 인장강도는 830 MPa이었으며 $-50^{\circ}C$에서의 충격치는 90 J 이상이었다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.84-84
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• 2009

파이프라인을 건설함에 있어 가장 중요한 기술이 배관 용접기술이다. 즉 파이프와 파이프를 연결하는 작업이 공사 진척도를 결정하기 때문에, 이를 얼마나 경제적으로 신속하게 수행해 나가느냐하는 것은 건설기간 및 건설비용을 결정하는 핵심 요소이다. 가스배관 시공 원주용접 방법은 여러 가지 있는데, 현재 국내에서는 전량 수동용접을 채택하고 있다. 이 방법은 국내 가스배관을 건설한 초기부터 적용해온 것으로 우수한 품질을 확보할 수 있으며, 취약한 국내 자동화기술과 열악한 도로 매설 시공여건에서 적용하기 용이한 방안이다. 그러나 우수한 용접기량을 보유한 용접사가 점차 부족해지고, 배관시공 시간을 단축하고 비용을 줄이기 위한 필요성이 점차 커지면서 이를 해결할 수 있는 기술로서 자동원주용접방안이 있다. 이 기술들은 해외 가스배관에 이미 오래전부터 적용되어 용접부위 신뢰성과 품질 우수성을 확보하고 시공비용절감을 달성하고 있다. 자동용접을 적용하기 위해서는 용접절차를 수립하여 절차인증시험을 수행하고, 기존방안과 동일이상의 품질이 확보되며 효율성을 겸비해야만 한다. 국가 기본에너지의 안정적인 공급을 위해 적기 시공이 필요하고, 1 km당 10 억원 이상이 소요되는 배관시공비용 중 약 1/3이 용접비파괴검사 비용인 점을 감안할 때 품질이 확보되면서 경제적인 시공방안이 있다면 이를 적용하는 것이 국가 산업 경제적 측면에서 필요한 일이다. 이와 관련된 연구에서는 국내 가스배관 원주용접에 적용 가능한 용접공정을 검토하고, 용접절차를 수립하여 절차인증시험을 수행하였으며, 추가로 배관 원주 자동용접부위에 대한 기계적 특성 평가를 실시하였다. 현재 국내 건설여건과 비파괴검사 기준을 만족시키고 안전성과 효율성을 겸비한 방법으로는 초층과 2층은 수동 GTAW를 적용하고 나머지 층은 반자동 FCAW를 적용하는 방안이 적절한 것으로 판단된다. 전 층을 자동 GTAW로 용접하는 방안은 품질은 확보되지만 효율성측면에서 대형배관에는 적용하기 어려울 것으로 보이며, 해외에서 많이 사용되는 자동 GMAW 방안은 국내 비파괴검사기준을 만족시키기 어려워 검토대상에서 제외하였다. 본 논문에서는 두 가지 용접방법에 대한 용접공정개발과정과 원주용접부위 기계적 특성을 검토하여 최적방안을 제시하고자 한다.

• 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.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.14 no.5 s.60
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• pp.647-656
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• 2002

High-strength steel in steel bridges is the key to achieving cost-efficiency because it facilitates lightweight construction and rationalizes structure. The future of high-strength steel is bright, with its use projected to expand. As such, it is necessary to evaluate precisely various factors affecting the process of fabricating high-strength steel, i.e., welding heat, strain hardening, and weldability and performance of the welded joints. This study therefore performed the maximum hardness test and y-groove weld crack test using welding processes such as SAW, FCAW, and GMAW, in order to investigate the welding performance and characteristics of welded Joints or high-strength steel produced in Korea such as SM570, POSTEN60, and POSTEN80. In addition, a series of welding tests was carried out to estimate the tensile strength, bending characteristics, absorbed energy, and hardness in welded joints.

• International Journal of Advanced Culture Technology
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• v.3 no.1
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• pp.61-67
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• 2015

The application of SS400 carbon steel and AISI430 ferritic stainless steel joint has been increased in industries because of the advantage of both metals was able to increase the service lifetime of the important structures. Therefore, a fusion welding process that could produce a sound weld and good joint properties should be optimized. This research is aimed to weld a butt joint of SS400 carbon steel and AISI430 ferritic stainless steel using Gas Metal Arc Welding (GMAW) welding process and to study the effects of welding parameters on joint properties. The experimental results were concluded as follows. The optimized welding parameter that produced the tensile strength of 448 MPa was the welding current of 110A, the welding speed of 400 mm/min and the mixed gas of $80%Ar+20%CO_2$. Increase of the welding current affected to increase and decrease the tensile strength of the joint, respectively. Lower welding current produced the incomplete bonding of the metals and indicated the low tensile strength. Microstructure investigation of the welded joint showed a columnar grain in the weld metal and a coarse grain in the heat affected zone (HAZ). The unknown hard precipitated phases were also found at the grain boundaries of the weld metal and HAZ. The hardness profile did not show the difference of the hardness on the joint that was welded by various welding currents but the hardness of the weld metal was higher than that of the other location.

• Journal of Welding and Joining
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• v.12 no.1
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• pp.59-72
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• 1994

This paper presents an on-line quality monitoring and control method to obtain a uniform weld quality in gas metal arc welding (GMAW) processes. The geometrical parameters of the weld pool such as the top bead width and the penetration depth plus half back width are utilized to assess the integrity of the weld quality. Since a good quality weld is characterized by a relatively high depth-to-width ratio in its dimensions, the second geometrical parameter is regulated to a desired one. The monitoring variables are the surface temperatures measured at various points on the top surface of the weldment which are strongly related to the formation of the weld pool The relationship between the measured temperatures and the weld pool size is implemented on the multilayer perceptrons which are powerful for realization of complex mapping characteristics through training by samples. For on-line quality monitoring and control, it is prerequisite to estimate the weld pool sizes in the region of transient states. For this purpose, the time history of the surface temperatures is used as the input to the neural estimator. The control purpose is to obtain a uniform weld quality. In this research, the weld pool size is directly regulated to a desired one. The proposed controller is composed of a neural pool size estimator, a neural feedforward controller and a conventional feedback controller. The pool size estimator predicts the weld pool size under growing. The feedforward controller compensates for the nonlinear characteristics of the welding process. A series of simulation studies shows that the proposed control method improves the overall system response in the presence of changes in torch travel speed during GMA welding and guarantees the uniform weld quality.

• Journal of Welding and Joining
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• v.25 no.5
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• pp.58-63
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• 2007

The relationship between GMA welding conditions and the bead shape of overlay weld was studied by using ${\Phi}1.6mm$ hypo-eutectic metal-cored wire designed for hardfacing against the severe metal-to-metal wear. As the welding voltage increased, the dilution also increased but the sudden drop of dilution was observed at $30{\sim}33V$. It was considered to be due to the decrease of penetration resulting from the change of transfer mode, from short circuit to spray. It was also found that the behavior of penetration with welding current was dependant on the transfer mode. The short circuit mode exerted the penetration to decrease while the spray mode did it to increase with increase of welding current. The former was considered to be responsible for the remarkable decrease in dilution at low welding voltage region. The change of transfer mode also had an effect on the behavior of bead width with welding current but it did not on the bead spreadability defined as W/H ratio. It was considered that the optimal welding conditions for multi-pass overlay welding could be obtained from the bead spreadability suitable for bead lapping and the dilution as low as possible in the spray transfer mode.