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The Resistance Spot Weldability of a Stainless Steel/Aluminium/Low Carbon Steel 3-Ply Clad Sheet
Siva Prasad Murugan,Muralimohan Cheepu,Vijeesh Vijayan,Changwook Ji,Yeong-Do Park 대한용접·접합학회 2018 대한용접·접합학회지 Vol.36 No.1
The present paper is aimed at investigating the resistance spot weldability of a 3-ply clad sheet comprised of stainless steel (SS), aluminium (Al) and low carbon steel (LCS). The weldability was assessed with the help of the weldable current range (WCR), the current range between the minimum current required to produce 4√t nugget diameter and a maximum current at which expulsion occurs. However, electrode-sheet sticking was found as the limiting factor instead of expulsion. It was observed that the introduction of aluminium to the SS/LCS clad increased the weld current range by shifting the expulsion to higher current, but resulted in melting of the electrode and subsequent electrode-sheet sticking.
김지웅,Siva prasad Murugan,김재득,천창근,김성욱,박영도 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.5
Ultra-fine grained (UFG) 소재는 우수한 강도와 연성, 초소성으로 인해 산업적 가치가 높게 평가되고 있는 소재이다. 그러나, 낮은 열적 안정성으로 인해 일반적인 용융 용접 시 결정립 조대화 및 기계적 특성이 저하되는 현상이 발생하므로, friction stir welding (FSW)과 같은 입열량이 낮은 고상 용접 공정이 UFG 소재를 용접하는데 적합한 공정 방법으로 채택되고 있다. 본 연구에서는 UFG Ti-6Al-4V 합금을 FSW 하였을 때 접합부(stir zone)의 미세조직학적인 변화를 연구하였다. 미세조직 변화를 설명하기 위해서 electron backscatter diffraction (EBSD)를 이용하여 얻은 모재(base metal), 접합부(stir zone)의 미세조직과 misorientation 분포, 그리고 결정학적 요소 등과 시뮬레이션을 통해 얻은 접합부 각 영역의 온도와의 상관 관계를 도출하였다. FSW 접합부 각 영역의 미세조직은 α+β 층상 구조, 등축 α 및 β 결정립 또는 혼합상으로 구성되었다. 이러한 미세조직이 관찰되는 원인은 FSW시 냉각 및 가열에 의한 온도 변화로 α/β 상변태가 발생되었다. 저 경각 경계에서 균일하게 misorientation이 증가하는 것이 관찰됨에 따라, UFG-Ti-6Al-4V 합금을 FSW 하였을 때, tool 회전에 의해 발생되는 소성 가공 현상은 연속적인 동적 재결정(CDRX)을 유도하였으며, 이것이 미세조직 변화에 지배적인 메커니즘으로 작용하는 것으로 판단할 수 있었다. 또한 접합부의 경도 실험 시 tool 과 인접한 접합부 최 상단 영역에서 조대한 결정립이 관찰되었으나, 접합부내의 기계적 특성 저하는 미미하였다.
저항 점 용접 Current Profiling에 따른 Heat Balance 및 인장응력 변화와 LME 균열과의 상관성 연구
김지웅,Siva prasad Murugan,Arun lalachan,김준수,육완,이창용,박영도 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.5
아연 도금된 강판을 저항 점용접 시, 용접부 표면에서 시작되는 liquid metal embrittlement (LME) 현상이 관찰되고 있다. LME 균열은 높은 용접 입열에 의해 형성된 용융 아연과 인장 응력이 동시에 만족되는 경우 발생한다. 액상 아연은 강(steel)의 결정립계로 침투하여 결정립계의 결합력을 약화시키므로, 용접부 표면에 균열을 형성한다. 아연에 의한 LME 균열은 인장응력, 액상 아연, LME에 민감한 강(steel)의 미세조직과 같은 3가지 주요 인자에 의해 발생된다. 최근 까지도 LME crack을 저감 하기 위해 도금층 제어 및 전극 형상 설계 등 다양한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 특히, 저항 점용접 전류 파형 설계(down slope)를 통해 판재 표면에 액상 아연이 노출되는 시간과 인장 응력의 급격한 상승을 제어하여 LME 균열의 크기가 감소한 연구 결과가 보고되었으나, 인장 응력이 제어된 원인과 LME 균열과 인장 응력간 상관 관계 등에 대한 설명이 부족하였다. 따라서, 본 연구에서는 3가지의 다른 전류 파형을 적용하여 전류 파형 별 인장 응력 거동 차이와 원인 분석, 그리고 저항 점 용접시 전극과 판재가 접촉한 영역과 접촉하지 않은 영역 사이의 열적 비평형상태가 인장 응력에 미치는 영향 등을 분석하였다. 본 연구의 목표를 달성하고자 SORPAS® 시뮬레이션 프로그램을 사용하였으며, 이를 통해 전류 통전 시, 전극과 판재간 접촉은 판재 표면을 냉각시키며, 접촉 면적 증가는 판재 표면에 급격한 냉각효과를 발생시키므로, 판재 표면의 열적 불균형 상태를 야기시킨다. 이 열적 불균형 상태가 판재 표면부의 인장 응력을 유발시키는 것으로 사료되며, 전류 파형에 따른 열적 불균형 상태와 인장 응력 거동에 대한 차이가 관찰되었다.