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SM490-TMC 후판(40 mm) 강재의 SAW 용접을 통한 기계적 특성 연구
이성준(Soung-Jun Lee) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.3
선박의 건조과정이나 압력용기의 몸체 부분을 용접할 경우 많이 사용되는 SAW(Submerged Arc Welding)는, 용접 부위에 분말 형태의 용제(Flux)를 일정 두께로 살포하고 그 속에 전극 와이어를 연속적으로 공급하여 용접이 이루어지는 방법으로 용접 시 발생되는 아크열이 외부로 노출되지 않는 특징이 있으며, 잠호용접으로 불리기도 한다. 또한 1,500∼3,000A의 전류까지 통전 할 수 있는 고전류 용접이 가능하며 아크효율이 95% 이상, 미세한 금속 산화물 입자인 Welding Fume 발생량이 적고 아크광선이 외부로 노출되지 않아 청정한 작업이 가능하며 용입이 깊고 결함이 잘 발생하지 않아 용접 이음부의 신뢰도가 높다. 본 연구에서는 SM490C-TMC 후판을 서브머지드 아크용접(SAW)을 이용하여 이종 용접한 후 용접부의 기계적 특성을 인장, 경도, 매크로, 자분탐상 검사 결과를 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다. 굽힘 시험 결과 시료에서 표면의 터짐 현장이 발생하지 않았고 기타 결점의 유무를 확인할 수 없었으며, 이는 용접이후 소성변형 과정에서도 충분한 인성을 발휘하고 있는 것으로 나타났으며, 1F 용접 방법이 굽힘 성능에 문제가 없는 것으로 판단되었다. SAW (Submerged Arc Welding) is often used for ship construction or welding pressure vessels and involves spraying a flux in a powder form to a welding site to a certain thickness and continuously supplying electrode wires therein. This welding method enables high current welding up to 1,500 to 3,000 A. Arc efficiency is higher than 95% and the technique allows clean work as it creates less welding fume, which is composed of fine metal oxide particles, and the arc beam is not exposed. In this study, SM490C-TMC thick plates were heterogeneously welded by SAW. Mechanical properties of welds were measured, and welds were assessed macroscopically and for adhering magnetic particles. The following conclusions were drawn. Bending tests showed no spots exploded on sample surfaces or any other defect, and plastic deformation testing confirmed sufficient weld toughness. These results showed the 1F welding method has no shortcomings in terms of bending performance.
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FCAW 이종접합에서 용접자세에 따른 기계적 시험 특성 평가
조병준(Byung-Jun Cho),이성준(Soung-Jun Lee) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.8
조선소, 교량 구조물, 건설기계, 플랜트 산업 등 다양한 분야에서 폭 넓게 활용되고 있는 이산화탄소 아크용접(FCAW: Flux Cored Arc Welding)은 피복 아크 용접(SMAW: Shielded Metal Arc Welding)의 단점을 보완하기 위한 대안으로 1950년대 초 개발되었다. FCAW는 모든 자세에서 용접이 가능하고 작업여건 변수가 많은 현장에서 우수한 품질을 얻을 수 있는 장점이 있어 탄소강과 합금강의 중판, 후판 용접에 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 FCAW를 이용하여 SS400(일반구조용 압연강재)와 SM490A(용접구조용 압연강재)를 이종용접한 후 용접부의 기계적 특성(인장시험, 굽힘시험, 경도시험, 충격시험, 매크로시험)을 분석하고 다음과 같은 결론을 도출하였다. 인장시험 결과, 모든 용접자세에서 KS 규격 인장강도 범위(400∼510 N/㎟)를 만족하였다. 굽힘시험 결과, 대부분의 시편에서 굽힘시 표면의 터짐 현상이나 기타 결점이 나타나지 않았고, 소성변형 후에도 충분한 인성을 발휘하는 것을 확인할 수 있었다. 경도시험결과, 모든 결과 값이 KS B 0893의 규격치 350Hv보다 낮게 나타나 양호한 것으로 판단된다. 충격시험 결과, 모든 결과가 KS 기준 수치인 27J 보다 큰 것으로 나타났다. 매크로시험 결과 용접부의 형상별로 균일한 조직 상태를 나타냈으며, 용접부 전단면에 걸쳐 내부 결함, 기포 또는 불순물 등이 발견되지 않아 라미네이션의 우려가 없는 것으로 나타났다. Flux cored arc welding (FCAW), which is used widely in many fields, such as shipyards, bridge structures, construction machinery, and plant industry, is an alternative to shielded metal arc welding (SMAW). FCAW is used largely in the welding of carbon and alloy steel because it can be welded in all poses and obtain excellent quality in the field under a range of working conditions. In this study, the mechanical properties of welded parts were analyzed after different welding of SS400 and SM490A using FCAW. The following conclusions were drawn. The tensile test results satisfied the KS standard tensile strength in the range of 400~510 N/mm2 in all welding positions. The bending test confirmed that most of the specimens did not show surface breakage or other defects during bending and exhibited sufficient toughness, even after plastic deformation. The hardness test results were lower than the standard value of 350 Hv of KS B 0893. Similar to the hardness test, were greater than the KS reference value. The macro test revealed no internal flaws, non-metallic inclusions, bubbles or impurities on the entire cross section of the weld, and there were no concerns regarding lamination.
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