• 한국융합학회논문지
• /
• 제5권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2014

본 논문의 목적은 진동 피로해석 기법을 적용하여 다수의 용접점을 포함하고 있는 점용접 구조물의 강성변화를 고려하여 피로수명을 평가하는 것이다. 먼저 모재부 인장특성 및 점용접부의 인장 및 피로특성을 획득하였다. 유한요소법을 적용하여 S-N 선도를 획득하여 피로해석에 적용하였다. 주파수 응답해석을 수행하여 구조물의 전달함수를 획득하였고, 주파수영역에서 0.11의 PSD를 선정하여 수행하였다. 강성변화 및 고유진동수의 변화를 알아보기 위하여 점용접부의 총 6개 지점 중 최소수명이 발생하는 지점을 기준으로 1개씩 제거하여 반복 해석을 수행하였다. 따라서 강성이 낮아질수록 고유주파수도 낮아지는 것을 확인하였다. 이러한 조건하에서 진동피로해석을 수행하여 피로손상의 누적에 따른 전달합수의 변화를 고려한 진동피로해석을 수행하였다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
• /
• 한국마린엔지니어링학회 2011년도 전기공동학술대회 논문집
• /
• pp.76-76
• /
• 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.

• 동력기계공학회지
• /
• 제18권5호
• /
• pp.122-128
• /
• 2014

Generally, the mechanical components and structures are joined by many welding techniques, and therefore the welded joints are inevitable in the construction of structures. The Alloy 617 was initially developed for high temperature applications above $800^{\circ}C$. It is often considered for use in aircraft and gas turbines, chemical manufacturing components, and power generation structures. Especially, the Alloy 617 is the primary candidate for construction of intermediate heat exchanger (IHX) on a very high temperature reactor (VHTR) system. In the present paper, the low cycle fatigue (LCF) life of Alloy 617 base metal (BM) and the gas tungsten arc welded (GTAWed) weld joints (WJ) are evaluated by using the previous experimental results under strain controlled LCF tests. The LCF tests have been performed at room temperature with total strain ranges of 0.6, 0.9, 1.2 and 1.5%. The LCF lives for the BM and WJ have been evaluated from the Coffin-Manson and strain energy based life methods. For both the BM and WJ, the LCF lives predicted by both Coffin-Manson and strain energy based life methods was found to well coincide with the experimental data.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
• /
• pp.77-77
• /
• 2009

ELV(; End of Life Vehicles)를 비롯한 최근 환경 동향은 자동차 전장 모듈에 대하여 다양한 무연 솔더 적용을 요구하고 있다. 특히 자동차 엔진룸과 트랜스미션은 가동 중 고온 및 진동의 지속적인 영향을 받기 때문에 이와 유사한 환경에서의 신뢰성 연구가 필요한 시점이다. 이에 본 연구에서는 Sn3.5Ag, Sn0.7Cu, Sn5.0Sb 솔더 조성에 대하여 복합환경 조건하에서 접합부 신뢰성을 평가하였다. 복합환경을 구현하기 위하여 $-40{\sim}150^{\circ}C$ 범위의 온도 사이클과 랜덤 진동을 동시에 인가하였으며, 진동 가속도 3G, 진동주파수는 10~1000Hz 로 설정하여 자동차 환경을 충족하였다. 복합시험의 1 cycle 은 20 시간이며, 총 120 시간의 시험 동안 진동의 영향 및 진동과 고온이 동시에 작용하였을 경우의 영향에 대해 비교하였다. 테스트 모듈 제작을 위해 450 um 의 솔더볼이 적용되었으며, 각 조성의 솔더볼을 이용하여 BGA test chip 제작하였고, 제작된 BGA test chip 은 다시 daisy chain PCB 위에 실장 및 리플로우 공정을 통해 접합되었다. 테스트 동안 In-situ 로 저항의 변화를 관찰하여 파단의 유무를 판단하였고 전자주사현미경을 통해 파괴 기전을 평가하였다. 복합시험 시간에 따른 전단강도를 측정하였으며, 각 조성에 대하여 상이한 전단강도 변화를 관찰하였다. 계면 IMC 형상은 전단강도 변화에 영향을 주었으며, 특히 높은 온도가 IMC 성장을 촉진시켜 전단강도 감소에 영향을 주었다. 본 복합환경 시험 조건에서는 Sn0.7Cu 가 가장 안정적이었으며, 파단면을 관찰한 결과 연성파괴 모드가 관찰되었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
• /
• pp.80-80
• /
• 2009

패키징 구조의 발전이 점차 중요한 문제로 대두되어, 칩의 집적 기술의 발전에 따라 실장기술에서도 고속화, 소형화, 미세피치화, 고정밀화, 고밀도화가 요구되고있다. 최근 선진국을 중심으로 전자 전기기기 및 부품의 실장기술에서도 환경 친화적인 기술을 요구함에 따라, 저에너지 공정 및 무연 실장 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기존의 SOP(Small Out-line Package), QFP(Quad Flat Package) 등은 소형화, 다핀화, 고속화, 실장성에 한계가 있기 때문에, SMT(Surface Mount Technology) 형식으로 된 BGA(Ball Grid Array)가 휴대형 전화를 비롯한 기타 전자 부품 실장에 널리 사용되고 있다. BGA ball shear 법은 BGA 모듈의 생산 및 취급 중에 발생할지도 모르는 기판에 수평으로 작용하는 기계적인 전단력에 BGA solder ball이 견딜 수 있는 정도를 측정하기 위해 사용되는 시험법이다. 전단 시험에 의한 전단 강도의 측정 외에 전기전도도 측정, 파면 관찰, 이동거리(displacement), 유한요소 해석법 등을 병행하여 시험법의 신뢰성 향상에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 실험에서는 지름이 $500{\mu}m$인 Sn-3.5Ag 솔더볼을 이용하여 세라믹 기판을 접합하여 BGA 패키지를 완성하였다. 상부 기판에 솔더볼을 정렬시켜 리플로우 방법으로 접합 한 후 솔더볼이 접합된 상부 기판과 하부 기판을 접합 하여 시편을 제작하였다. 접합된 시편들은 $150^{\circ}C$에서 0~800시간 열처리를 실시하였고, 열처리를 하면서 각각 $3{\times}10^2A/cm^2,\;5{\times}10^3A/cm^2$의 전류를 인가하였다. 시편들을 전단 시험기를 이용하여 솔더볼의 기계적 특성 평가를 하였으며, 계면 반응을 관찰하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제12권3호통권46호
• /
• pp.231-238
• /
• 2000

본 연구는 용접지단부의 후처리 결과, 상대적으로 피로강도가 낮아진 용접루트부에 초점을 맞추었다. 용접루트부의 피로강도를 향상시키기 위하여 부분용입용접을 실시한 십자 리브 시험체와 보통의 필렛용접이음 십자 리브 시험체를 대상으로 피로시험을 행하였다. 그 결과, 부분용입용접을 한 시험체이더라도 용접그대로인 시험체의 경우는 보통의 필렛용접이음과 거의 동등한 피로강도를 보였다. 이것은 피로파괴가 지단부로부터 시작되었기 때문에 용접루트부의 보강책인 부분용입용접의 효과가 나타나지 않았다고 생각된다. 이에, 지단부의 피로파괴를 막기 위해 지단부를 후처리시킨 부분용입용접이음 시험체를 대상으로 피로시험을 한 결과, 보통의 필렛용접이음보다 상당한 피로강도 향상을 보였다. 그러므로 본 연구는 지단부로부터 피로균열 발생을 억제한다면, 부분용입용접이음으로 루트부의 피로강도를 향상시켜, 결국 전체적인 파단수명을 향상시킬 수 있을 것으로 생각한다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제38권4호
• /
• pp.75-82
• /
• 2001

건조 후 수행하는 수압시험 또는 화물의 적재 등과 같은 정하중은 파랑변동하중에 비하여 선체구조물에 상당히 큰 응력을 유발한다. 이러한 정하중이력에 의하여, 선체구조물의 응력집중으로 인해 피로강도가 문제되는 용접이음부에서는, 재료의 탄소성 거동에 의하여 초기용접잔류응력이 상당히 이완될 것으로 예상된다. 따라서, 이러한 용접이음부의 피로강도를 평가할 때에는 이완된 잔류응력의 영향을 고려하는 것이 보다 합리적이다. 본 연구에서는 선체구조물의 여러 가지 용접형태 중 Padding plate가 용접된 형태에 대하여 정하중이력($0.5{\sigma}Y,\;0.85{\sigma}Y$)에 의한 초기 용접잔류응력의 변화를 측정하며, 잔류응력의 변화가 피로강도에 미치는 영향을 검토한다.

• 한국안전학회지
• /
• 제29권4호
• /
• pp.9-14
• /
• 2014

Self-piercing riveting(SPR) is a mechanical fastening technique which is put pressure on the rivet for joining the sheets. Unlike a spot welding, SPR joining does not make the harmful gas and $CO_2$ and needs less energy consumption. In this study, static and fatigue tests were conducted using tensile-shear specimens with Al-5052 plates for evaluation of fatigue strength of the SPR joints. During SPR joining process for the specimen, using the current sheet thickness and a rivet, the optimal applied punching force was found to be 21 kN. And, the maximum static strength of the specimen produced at the optimal punching force was 3430 N. During the fatigue tests for the specimens, interface failure mode occurred on the top substrate close to the rivet head in the most high-loading range region, but on the bottom substrate close to the rivet tail in the low -loading range region. There was a relationship between applied load amplitude $P_{amp}$ and lifetime of cycle N for the tensile-shear, $P_{amp}=3395.5{\times}N^{-0.078}$. Using the stress-strain curve of the Al-5052 from tensile test, the simulations for fatigue specimens have been carried out using the implicit finite element code ABAQUS. The relation between von-Mises equivalent stress amplitude and number of cycles was found to be ${\sigma}_{eq}=514.7{\times}N^{-0.033}$.

• 동력기계공학회지
• /
• 제6권4호
• /
• pp.68-72
• /
• 2002

For the evaluation of a flaw in a welded stainless steel by the Time of Flight Diffraction(TOFD) Method, we have made the reference specimen for experimentation. As a result, we could analyze a specific character and the inner state of the structure in a welded stainless steel and we came to the conclusion as followed. (1) For analyze the structure state of a section in a welded stainless steel through the optical microscope, we could have analyzed the generated shape and the location of a flaw and the inner parts of the structure state through the microscope of eighty magnification and two hundred magnification about the soundness, the heat affected zone(HAZ) and the welded part. (2) Through the comparison with the shape and the size of a flaw in the welded part about the conventional ultrasonic test and the TOFD Method, we could make an observation the special character of the TOFD Method and principles. (3) We analyzed and collected the merit of the TOFD Method on the basis of the experimental result by the shape and the size of a flaw in the inner welded parts. So, we made up a base that we could use as a basic data for a similar flaw like that. Through the study as mentioned above, we could make an observation the flaw detective method and principles used in the TOFD Method.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제20권9호
• /
• pp.1-10
• /
• 2021

Recently, the repair and recycling of damaged mechanical parts via metal additive manufacturing processes have been industrial points of interest. This is because the repair and recycling of damaged mechanical parts can reduce energy and resource consumption. The directed energy deposition(DED) process has various advantages such as the possibility of selective deposition, large building space, and a small heat-affected zone. Hence, it is a suitable process for repairing damaged mechanical parts. The shaft is a core component of various mechanical systems. Although there is a high demand for the repair of the shaft, it is difficult to repair with traditional welding processes because of the thermal deformation problem. The objective of this study is to propose a repair procedure for a damaged shaft using the DED process and discuss its applications. Three types of cases, including a small shaft with a damaged surface, a medium-size shaft with a worn bearing joint, and a large shaft with serious damage, were repaired using the proposed procedure. The microstructure and hardness were examined to discuss the characteristics of the repaired component. The efficiency of the repair of the damaged shaft is also discussed.