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- 저자 : 서헌민 (검색결과 7 건)
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정인철,서헌민,박재형 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.11
전자빔 용접은 고밀도 열원으로서 변형이 적고 깊은 용입을 얻을 수 있으므로 항공부품, 원자력, IT 기기 등 다양한 재질의 기계부품 제작에 적용된다. 전자빔 용접 장비는 전원부, 기계부, 진공설비 등으로 구성되어 있으며 정밀용접을 위해서는 정확한 시스템 제어가 필요하다. 모든 용접은 진공하에서 이루어지므로 효율적인 용접공정을 갖기 위해서는 장비에 특화된 공정 SW가 적용되어야 한다. 본 연구는 정밀한 전자빔용접을 위해 각 장치 간의 연결을 통한 시스템 통합제어를 구성하고 모니터링에 의한 원격제어 형태의 공정 SW 개발을 하고자 하였다. 시스템 제어(system control)는 운영 모니터의 용접공정 제어, 구동장치 제어, 진공장치 제어와 전원부 모니터의 전자빔 제어와 심 추적(seam tracking) 제어로 구성된다. operation 부분은 서보에 의한 기계구동장치, 진공챔버, 진공배기장치와 각각 연결되며, Power 부분은 빔 제어와 진단을 위한 전자총과 고전압장치와 연계되어 있다. 서보 구동장치는 다축 동시제어(simultaneous control) 가 요구되며 드라이브를 통한 PC 및 PLC 제어가 적용된다. 진공장치는 게이지와 밸브 신호를 통해 저진공 유닛과 고진공 유닛에 대해 순차적으로 제어(sequence control) 되도록 한다. 전원부 제어는 전자총과 고전압장치와 직접 연결되어 빔을 형성하는 조건을 제어하고 이상 시 진단결과를 명시하게 되어 있다. 용접 전후에 요구되는 용접선 추적을 위해서는 광학적 방식과 2차전자 방식이 적용되며 이것은 서보 구동장치에 각 축의 이동과 연계되며 수동식 또는 자동식으로 용접선 위치를 보정할 수 있다. 용접 수행을 위한 공정 SW는 상기의 시스템 제어와 함께 공정 상에 필요한 용접 변수값을 제공하고 도면 또는 교시를 통해 용접선을 생성하는 제반 기능이 포함되어 있다. 공정 SW는 제품 용접 시 작업 효율과 제품 품질에 직접 영향의 미치므로 최적의 제어구조 설계 및 SW 개발이 필수적으로 요구된다
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정인철,서헌민,박재형 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.5
전자빔용접은 다양한 재질의 금속 소재에 적용할 수 있다. 고밀도 열원으로서 변형이 적고 깊은 용입을 얻을 수 있으므로 항공부품, 원자력, IT 기기 등 정밀부품 제작에 적용이 확대되고 있다. 본 연구에서는 몇 가지 상용화 소재에 대해 전자빔 용접부의 특성을 이해하고자 하였다. 사용된 전자빔 용접장비는 60kW-60kV급으로 용접조건은 예비시험을 통해 설정하였다. 시험용 시편은 저합금강, 알루미늄, 인코넬 소재로서 AISI4130, D6AC, A5052, A6061, In718 판재를 사용하였다. 용접부에 대한 인장 파단, 경도 분포, 용접부 화학성분, 및 조직분석을 통해 전자빔 용접부의 특성을 파악하였다. AISI4130은 Cr-Mo 저합금계의 초강력강 소재로서 항공기용 구조부재, 케이스 등에 사용된다. 인장 파단부는 모재이며 연신율은 ~20%로서 일부 연성파면이 보인다. 용접부 경도는 400Hv 이상으로 200~300Hv를 갖는 모재부에 비해 높다. 용접부 화학성분은 규정치 범위 내에 만족한다. 모재의 템퍼드 마르텐사이트 조직이며 용접부는 빠른 냉각으로 침상 형태의 경한 조직을 나타낸다. D6AC는 Ni을 첨가한 초강력강으로 뜨임 저항성을 개선한 소재이다. 인장 파단부는 모재이며 전형적인 45도 벽개 파단면을 보이고 있다. 용접부 경도는 300Hv 정도이며 약 250Hv를 갖는 모재부에 비해 높다. 용접부의 합금성분은 규정치에 비해 약간 낮은 값을 갖는다. 모재는 잔류 오스테나이트에 합금원소 탄화물이 물결무늬 형태로 분산되어 있으며 용접부는 미세 탄화물이 냉각 방향성을 가지며 고르게 분포되어 있다. A6061은 열처리형 알루미늄 합금으로 고강도 구조용 소재로 사용된다. 인장 파단부는 용접부이며 10% 이하의 낮은 연신율을 보인다. 용접부 경도는 60Hv 정도이며 80~90Hv를 갖는 모재부에 비해 낮다. 용접부 화학성분은 규정치를 만족한다. 모재는 합금원소 석출물이 기지상에 분포되어 있으나 용접부는 고용체 형태를 나타낸다. A5052는 비열처리형 알루미늄 합금으로 용접성과 가공성이 양호하며 판재로 사용된다. A6061과의 접합에서 인장 파단부는 용접부이나 비교적 높은 강도를 나타내며 20% 이상의 연신율을 보인다. 용접부 경도는 A5052 모재부와 유사하게 60~70Hv로서 A6061 모재부 ~80Hv에 비해 약간 낮다. 용접부 화학성분은 규정치와 유사하다. 모재는 합금원소 석출물이 기지상에 분포되어 있으며 용접부는 미세한 선형 석출물이 기지상에 고르게 분산되어 있다. In718은 석출경화형 Ni-Cr 합금강으로 내열 내식 내산화 용도에 적용된다. 인장 파단부는 용접부이며 25% 이상의 높은 연신율을 보인다. 용접부 경도는 250Hv 정도로서 모재와 거의 유사하다. 용접부 화학성분은 규정치를 만족한다. 모재는 불규칙 입계와 NbC, TiC 석출상이 랜덤하게 분포되어 있으며 용접부는 조대한 결정립 내에 방향성 미세탄화물이 나열되어 있다. 일반적으로 용접공정은 재질, 합금원소, 제조방법 등에 따라 그 특성이 다르며 본 전자빔 용접시험에서도 유사한 결과를 나타내었다. 우수한 전자빔 용접부 특성을 얻기 위해서는 소재와 용접부 특성에 대한 명확한 이해가 요구된다.
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소형 원자로용 SA508 Gr.3 Cl.1 소재의 전자빔용접부 열처리에 따른 미세구조 및 기계적 특성에 대한 연구
정인철,서헌민,최인성,서정,조성우,심덕남,홍현욱 대한용접접합학회 2024 대한용접·접합학회지 Vol.42 No.2
Electron beam welding was conducted on SA508 Gr.3 Cl.1 steel, which is being considered as a material used in the pressure vessel steel of small modular reactors. The characteristics of the welds were analyzed under various heat treatment conditions. The heat treatment conditions were categorized as as-welded, post weld heat treatment( PWHT), quality heat treatment(QHT), and their features were examined and compared through cross-sectional structure and composition analyses, as well as mechanical property tests. The electron beam welded joints displayed no defects, including pores or cracks. weld metal of the as-welded specimen revealed a needle-type martensite with high hardness, whereas the base metal was characterized by tempered bainite. The weld cross-section bead of the QHT specimen exhibited no significant difference in microstructure compared to the base metal. Tensile testing revealed that both the as-welded and PWHT specimens fractured at the base metal, whereas the QHT specimen fractured at the weld metal. The PWHT specimens showed enhanced impact values in the welds compared to the as-welded specimens. In the QHT specimens, both the base metal and the weld metal demonstrated similarly favorable impact values, approximately 200 Joules. It is evident that post-welding heat treatment improves the toughness value, and quality heat treatment can result in the weld metal being similar to the base metal.
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최인성,서헌민,정인철,이광현,서정 대한용접접합학회 2023 대한용접·접합학회지 Vol.41 No.6
Environmental protection policies have led to a focus on clean energy from Liquefied Natural Gas (LNG) and thus, its demand is increasing. Several studies for the development of cryogenic materials and fabrication technologies for storage and delivery of LNG are presented worldwide. Recently, International Maritime Organization (IMO) acknowledged that high-manganese steel was one such cryogenic material for application in LNG storage. Thus, high-manganese steel is expected to be increasingly used in the cryogenic storage industry because of its excellent material properties such as low-temperature toughness and tensile strength. A variety of researches on the welding technologies are available, including arc welding, laser welding and hybrid laser-arc welding. However, electron beam welding (EBW) has not been widely studied. In this work, EBW was investigated for the thick high-manganese steel plate and its mechanical properties were evaluated and compared with the characteristics of hybrid laser- arc welding. Our study indicates that EBW exhibits better mechanical properties than the hybrid laser-arc welding and it can be an effective potential candidate technology for welding of thick high-manganese steel plate with application in cryogenic storage tank.
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전자빔 용접용 대형 진공챔버 설계에 대한 구조 해석적 고찰
김륜한,서정,이광현,조대원,서헌민 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.5
전자빔 용접(Electron beam welding, EBW)은 방출된 열전자를 집속시켜 고밀도의 에너지를 이용하여 모재를 용융시켜 용접하는 방법으로 고진공, 저진공, 대기압 환경에서 수행한다. 높은 빔 집속을 위해서는 고진공 방법을 사용하여 원거리에서 용접을 하며 고진공 환경을 구현하기 위해 대형 진공 챔버가 필요하다. 전자빔 용접에서는 방사선이 방출되기 때문에 방사선 차폐도 고려하여야 한다. 고진공을 위한 진공 챔버 제작에 있어서 그 구조적 형상이 대기압 환경에서 구조물 소재의 항복응력 이상의 응력이 작용하는지 확인이 필요하다. 또한 진공 챔버 내부를 확인하기 위하여 견시창을 두어야 하며 방사선 차폐를 위해 납 유리를 사용하기 때문에 파손 가능성에 대하여 사전 검토를 하여야 한다. 진공 챔버에 사용되는 견시창 유리는 재질과 창의 크기에 따라 두께를 결정하고 있다. 본 연구에서는 전자빔 용접을 위한 대형 진공 챔버 제작을 위한 설계를 바탕으로 하여 챔버 내부의 진공환경에서 진공 챔버에 작용하는 응력과 변형량을 알아보고 안전계수를 설정하여 항복응력 이상 응력의 발생 가능성을 확인하였다. 변형량 분석 자료는 추후 전자총의 정밀한 이송과 설치를 위한 자료로 사용할 수 있으며 실제 진공 챔버 제작 후 보강이 필요한 부분에 대하여 대처할 수 있도록 한다.
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