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알루미늄 합금 7075의 용가재에 따른 GTA용접공정의 기계적 특성 평가
손영산(Yeong-San Son),임병철(Byung-Chul Lim) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.4
본 연구는 7075 알루미늄 합금의 용가재에 따른 GTA용접공정의 기계적 특성을 평가 하기위해 인장시험, 미세경도시험과 같은 실험을 실시하였다. 방사선비파괴 시험 결과 KS D 0242규격의 1급의 기준에 만족하였으며 용가재에 따른 용접의 결함증가 등의 문제점은 없는 것으로 판단된다. 인장시험 결과 Al 7075를 용가재로 사용하였을 때에만 용접부에서 파단이 일어났으며 Al 7075, ER 4043의 용가재에 따른 인장강도는 각각 240㎫, 253㎫로 나타나며 항복강도는 각각 132㎫, 120㎫로 나타났으며 연신율은 각각 6.6%, 13%로 나타났다. 미세경도시험 결과 Al 7075를 용가재로 사용했을 때 용착금속부는 경화되어 Hv132로 나타났으며 ER 4043을 사용한 시편의 용착금속부의 경도는 각각 약 24% 감소하여 나타났다. Al 7075의 용접의 경우 같은 합금 조성의 용가재를 사용하여 용접 하면 용착금속부가 경화하여 용착금속부에서 파괴가 일어날 수 있으므로 같은 합금의 조성의 용가재를 사용하지 않는 것이 바람직하다. 위와 같은 실험을 통하여 7075 알루미늄합금의 용접시 같은 합금 조성의 용가재인 Al 7075를 사용하는 것 보다는 Al-Si계인 ER 4043을 용가재를 사용하는 것이 바람직하다. In the GTA welding process of Al 7075 alloy using different types of filler metals, the tensile test and micro-hardness test were conducted to evaluate the mechanical characteristics. Also, the radiographic test result showed that the weld met the criterion of level 1 in accordance with KS D 0242 for verifying the welding integrity and there were no welding defects. The tensile test result obtained using Al 7075 as a filler metal showed that the material was fractured in the weld zone. The tensile strengths of the materials using Al 7075 and ER 4043 as the filler metal were about 240㎫ and 253㎫, their yield strengths were about 132㎫ and 120㎫ and their elongation percentages were 6.6% and 13%, respectively. The micro-hardness value of the deposited metal zone when using Al 7075 as the filler metal was Hv 132. However, the micro-hardness of the material using ER4043 as the filler metal was about 24% lower than that using Al 7075. When the chemical composition of the filler metal is the same as that of the material itself, fracture can occur in the deposited metal zone. Therefore, it is not desirable to use the same material as the filler metal for the welding of Al 7075 alloy. Moreover, the use of Al-Si based ER 4043 as a filler metal is more desirable than using the same material as a filler metal for welding Al 7075.
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가스메탈아크 용접 시 가스 비율에 따른 페라이트계 스테인리스와 냉간압연 강재의 기계적 특성
손영산(Young-San Son) 산업기술교육훈련학회 2017 산업기술연구논문지 (JITR) Vol.22 No.2
In this study, welding properties of dissimilar materials between SPCC and STS430J1L were evaluated by GMA welding proces s with changing of ratio of mixture. Mechanic al properties were evaluated through tensile test, micro hardness test and bending test. Appearance of bead was the most beautiful and the number of spatters were happened least, when using the mixture of Ar 98% + O2 2% and flow rate of 10 or 15ℓ/min. In the result of the tensile test, specimen was broken at the substrate of SPCC regardless of the ratio of the mixture. The more component ratio of the O2 gas increased, t he more micro hardness of DMZ decreased.
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GTAW Double Torch의 육성용접 공정최적화에 관한 연구
임병철(Lim, Byung-Chul),손영산(Son, Young-San) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.3
본 연구에서는 STS316 스테인리스강에 가스텅스텐아크용접을 수행하였다. 더블토치 장치를 이용하여 스텔라이트계 육성용접을 실시하였고, 다구찌 기법을 적용하여 경도 측정값에 대한 응답변수를 산출하여 공정 최적화를 도출하였다. 또한 이 공정변수가 육성용접의 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 다구찌 기법에 의한 육성용접의 공정설계에 있어서 다중응답 변수를 고려한 최적공정설계는 매우 유효한 것을 확인할 수 있었다. 또한 각각의 응답변수에 대한 공정변수의 기여도 및 기여도에 대한 영향을 손쉽게 분석할 수 있었다. 육성용접에서 중요한 기계적 특성 요소인 경도값을 고려한 최적공정 조건은 전류 105 A, 전압 18V, 예열온도 200℃, 후열온도 100℃로 확인 되었다. 더블토치를 이용한 가스텅스텐아크용접의 최적조건에서 제작된 시험편의 경우 단일 토치를 사용 하였을 때 보다 더블토치를 사용하는 조건에 의해 제작된 시험편의 경우 경도는 8.19% 높은 양호한 특성을 나타내었다. In this study, GTAW was carried out on austenitic STS316 stainless steel. Overlay welding with the stellite-base filler metal was implemented using a double torch. The response variable was calculated on the measured Vickers hardness for process optimization using the Taguchi method and its response variable was then analyzed about effect on overlay welding characteristics. The optimal process design by the Taguchi method is extremely effective in the overlay welding process for the multiple response variables. In addition, the effects of contribution rate about each response variable was analyzed easily. The conditions of the optimal process were 105A, 18V, pre-heat treatment at 200℃, and post weld heat treatment at 100℃. The Vickers hardness of the specimens produced under the optimal condition of GTAW by the double torch was 8.19% higher than that by a single torch.
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이종재(Lee, Jong-Jae),손영산(Son, Young-San) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.8
본 연구에서는 가스아토마이저를 이용하여 Fe계 비정질 합금 분말을 제조하였고, 제조된 비정질 분말의 특 성을 평가하였다. Fe계 비정질 합금분말의 형상, 결정구조, 비정질 형성능 분석은 고분해능 주사전자현미경(FESEM), X-선 회절분석기, 시차주사열량측정법(DSC)을 이용하여 각각 분석하였다. 분말은 45~90 ㎛ 크기의 구형으로 생성되 었다. 제조된 Fe-계 합금분말을 X-선 회절 분석한 결과 결정피크는 관찰되지 않고 전형적인 비정질 결정구조 피크만 관찰되었다. 합금분말의 DSC 분석결과 벌크비정질합금에서 나타나는 Tg와 Tx가 존재하였으며, Tg = 530 ℃, Tx = 560℃로 관찰되었다. 이러한 결과로부터 본 연구를 통하여 제조된 구형의 벌크비정질합금(BMG) 분말은 레이저 용접 에 적용이 가능한 재료임을 알 수 있었다. In this study, Fe-base alloy powder was prepared by gas atomizing method. Shape and crystal structure of the powder were investigated by FESEM, X-ray diffraction, and DSC. The powder was produced in a spherical shape, with a size of 45 ~ 90 ㎛. X-ray diffraction analysis revealed that the powder was fully amorphous, showing typical broad amorphous peak. From DSC analysis, Tg and Tx that are generally found in a bulk amorphous alloy were also observed in the alloy powder. Tg and Tx of the powder were 530 ℃ and 560 ℃, respectively. These results suggest us that the bulk amorphous alloy (BMG) powder prepared in this study is applicable to laser welding.
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