CMT 와이어-아크 적층 공정에 대한 용융풀 거동 분석

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 Cold Metal Transfer 로 Wire Arc Additive Manufacturing 시 발생하는 용융풀 거동에 대한 해석을 수행하였다. 초고속 카메라로 실시간으로 변하는 아크의 전류, 전압, 아크 형상을 동기화하여 계측하였으며 이를 토대로 실시간으로 변하는 아크 모델(아크 열원, 전자기력, 아크 압력)에 대한 모델링이 가능하였고, 아크가 주기적으로 On/Off 되는 시간을 고려하여 시간에 따른 과도해석을 수행하여 아크가 점멸하였을 경우 용융금속이 이행되는 과정도 모사할 수 있었다. 본 연구에서 활용하는 용적 이행 특성과 아크가 주기적으로 On/Off 되는 특성을 활용하여 실제적으로 유사한 비드 형상을 얻을 수 있었다. 특히 이러한 특성을 검증하기 위해 동일한 입열에서 아크 형상과 전류, 전압이 시간에 관계 없이 유지되는 경우, 아크 형상은 변하지만 전류, 전압이 일정한 경우, 실제와 비슷하게 아크 형상 및 전류, 전압이 시간에 따라 변동되지만 용적이행이 Spray 모드인 경우에 대해 비교 분석을 수행하였다. 결론적으로는 아크가 실시간 변하는 특성뿐만 아니라 용착 금속이 이행되는 특성을 모두 고려해야 실제와 유사한 비드 형상을 얻을 수 있게 되었다. 결론적으로 실험 결과와 해석에 사용한 모델과의 비교 분석을 통해 본 연구에 적용한 모델의 적합성을 확인할 수 있었다.