선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- AE계측용 마이크로폰과 증폭장치의 주파수 계측 범위는 4〜40!曲이며, 발광신호 분석에 이용한 광다이오우드의 감도 파장 범위 는 200〜 1000nm(최대감도 : 620nm)이다. 또한 광다이오우드에는 298.4L7nm 및 396.0土4nm의 간섭 필 터를 채용하고 있는데, 이것은 사용재료인 스테인리스 강 STS304와 Al-Mg계 합금의 주된 성분 원소인 중성원자 Fe I과 Al I의 발광강도 거동을 조사하기 위하여 이용하였다").
- 그러므로, 본 연구에서는 레이저 용접 현상의 재료학적 측면에서의 실험 결과를 기초로 하여⑶ 키홀 용접 현 상을 이해하고, 용접 현상의 실시간 모니터링에 관한 지견을 얻기 위하여 용접 시 방출되는 음향(acoustic emission : AE)과 발광(light emission : LE)신호 를 동시에 계측하였다. 용접 조건에 따른 각 신호의 시간변화 및 주파수 특성을 비교 .
- 레이저 용접 시에 방출되는 음향과 발광 신호와의 상관을 조사하기 위하여 실험적 검토를 행하였다. 분석 대상 이 되는 발광원의 여기종(excited element) 선정은 발광분광분석법에 의하여 계측 파장을 결정하고⑷ 음향신호와의 동시 계측을 행하였다.
- 본 실험에서는, 불안전한 용접 비드가 발생하는 용접 조건을 선정하여 용접 비드 단면을 관찰함과 동시에 용접시 방출되는 AE와 LE신호의 상관을 조사하여 비드 결함 발생 시의 실시간 검출 가능성에 대하여 평가하였다.
제안 방법
- 또한 용접시의용융부의 실드 분위기에는 He. N2 및 Ar가스를 이용하고, 용접속도는 25〜300mm/s로 변화시켜 용접 현상을 해석하였다.
- 레이저 용접 시 방출되는 음향신호와 유기플라즈마로 부터의 발광신호를 마이크로폰과 광다이오우드에 의해 각각 검출하고. 고속도 비데오 카메라를 이용하여 유기플라즈마와 용융부 내에 형성되는 키홀의 거동에 대하여 관찰하였다. 이들 4개의 상황을 전기적으로 동기시켜 레이저 용접 현상을 동시 계측하였으며 그때의 계측 상황 을 Fig.
- 용접결함 발생 시의 실시간 모니터링에 적용하여 그 가능성과 신뢰성을 평가하였다. 그리고, 용접 현상에 대한 고속도 비데오 관찰을 병행하여 신호강도의 해석 결과와 비교. 확인하였다.
- 레이저 용접 시 방출되는 음향신호와 유기플라즈마로 부터의 발광신호를 마이크로폰과 광다이오우드에 의해 각각 검출하고. 고속도 비데오 카메라를 이용하여 유기플라즈마와 용융부 내에 형성되는 키홀의 거동에 대하여 관찰하였다.
- 7에는 AE와 LE신호의 FFT해석 결과의 한 예를 도시하고 있다. 레이저 조사 조건은 R=5kW, kHz = Omm에서 V=100mm/s의 용접속도로 각각 비교. 검토하였다.
- 3에 나타낸다. 레이저 조사 조건은 레이저줄력CPi) 5kW, 용접속도(卩) 25mm/s에서 100Hz , 듀티(duty)70%의 구형 파 펄스를 Ar실드가스 분위기에서 조사하였다.
- 레이저의 용접 속도 변화에 따른 용입 깊이를 조사하고, 이때 방출되는 AE 및 LE신호와의 상관을 검토하기 위해 주파수 해석을 행하였다.
- 용접 조건에 따른 각 신호의 시간변화 및 주파수 특성을 비교 . 분석하여 그들의 상호 관련성(이하 '상관(相關)'이라 함)을 명확히 함과 동시에 용융부 내부에 형성되는 키홀 내의 플라즈마 물성 등에 대해서도 추정하였다. 또한.
- 여러 종류의 실드가스 분위기 중에서 용접 시의 용입 깊 이에 미치는 영향을 조사하고, 그때 수반되는 LE 및 AE 거동과의 상관에 대하여 검토하였다. Table 1에 본 실험에 사용한 실드가스의 물리 정수를 나타낸다.
- 그러므로, 본 연구에서는 레이저 용접 현상의 재료학적 측면에서의 실험 결과를 기초로 하여⑶ 키홀 용접 현 상을 이해하고, 용접 현상의 실시간 모니터링에 관한 지견을 얻기 위하여 용접 시 방출되는 음향(acoustic emission : AE)과 발광(light emission : LE)신호 를 동시에 계측하였다. 용접 조건에 따른 각 신호의 시간변화 및 주파수 특성을 비교 . 분석하여 그들의 상호 관련성(이하 '상관(相關)'이라 함)을 명확히 함과 동시에 용융부 내부에 형성되는 키홀 내의 플라즈마 물성 등에 대해서도 추정하였다.
- 또한. 용접결함 발생 시의 실시간 모니터링에 적용하여 그 가능성과 신뢰성을 평가하였다. 그리고, 용접 현상에 대한 고속도 비데오 관찰을 병행하여 신호강도의 해석 결과와 비교.
- 집광광학계는 초점거리 /■= 254mm의 포물면 경(抛物面 鏡)을 사용하고 집광시의 빔 직경은 500伽1, 센터가스 노즐 직경은 8mm。를 사용하였디-.용접시 재료의 표면은 레이저 조사 직전에 스테인리스제와이어브러쉬에 의해 산화막을 제거한 후 아세톤으로 탈지(脫脂)하였 다. 용접법은 주로 비드 용접 (bead welding)으로 하여 용접 현상에 영향을 미칠 수 있는 피용접재의 형상차이를 최소화하였다.
- 음향 및 발광신호는 전치증폭기 (preamplifier)에 의해 증폭한 후 분석장치에 의해 1()0kHz의 데이터 처리 속도로 취입하여, A/D변환한 후 고속 푸리에 변환(FFT)해석을 행하였다. 음향과 발광 신호의 동시 계측에 있어서 음원(音源)으로부터 마이크로폰까지의 거리에 대한 음파의 전파시간을 보정하였디-.
- 음향 및 발광신호는 전치증폭기 (preamplifier)에 의해 증폭한 후 분석장치에 의해 1()0kHz의 데이터 처리 속도로 취입하여, A/D변환한 후 고속 푸리에 변환(FFT)해석을 행하였다. 음향과 발광 신호의 동시 계측에 있어서 음원(音源)으로부터 마이크로폰까지의 거리에 대한 음파의 전파시간을 보정하였디-. AE계측용 마이크로폰과 증폭장치의 주파수 계측 범위는 4〜40!曲이며, 발광신호 분석에 이용한 광다이오우드의 감도 파장 범위 는 200〜 1000nm(최대감도 : 620nm)이다.
- 분석 대상 이 되는 발광원의 여기종(excited element) 선정은 발광분광분석법에 의하여 계측 파장을 결정하고⑷ 음향신호와의 동시 계측을 행하였다. 이때 음원으로부터 마이크로폰까지 음파가 도달하는 전파지연 시간을 광신호 속도에 대하여 보정하였다.
- 키홀 용접 현상을 이해하고 용접 현상의 실시간 모니터링에 관한 지견을 얻기 위하여 용접 시 방출되는 AE와 LE신호 특성 및 그 상관에 대하여 검토하였다. 이러한 분석 결과를 용접 결함 발생 시의 실시간 모니터링에 적용하여 그 가능성과 신뢰성을 평가하였다.
대상 데이터
- 그리고, 유기플라즈마와 키홀거동의 관찰에 사용한 고속도 카메라는 최대 촬영 속도 40, 500f/s이며, 용융부의 조명용 광원으로서는 R = 24W의 Ar*레이저(刀 = 514.5nm)를 이용하였다. 고속 촬영에 의해 얻어진 데이터는 음향 및 발광신호를 해석하는 데 있어서 보조적인 자료로서 이용하였다.
- 9에 나타낸다. 사용재료는 STS304 (10mm”)이며, 레이저 조사 조건은 Fi = 5kW, /d=0mm에서 용접속도를 25〜300mm/s까지 변화시켰다. 용 입 깊이는 용접속도가 증가함에 따라 얕아지고 있으며, Ar보다는 He실드조건에서 보다 깊은 용입이 이루어지고 있다.
- 레이저 용접 현상의 계측에 사용한 주된 재료는.판 두 께 6mm의 시편 Al-Mg계 합금A5O830.58% Mg~ 0.70% Mn-0.22%Fe-0.14% Si-0.12%Cr)과 두께 5mm 및 10mm의 스테인리스 강 STS304 (18.18% Cr, 9.15%Ni)이다.
데이터처리
- 키홀 용접 현상을 이해하고 용접 현상의 실시간 모니터링에 관한 지견을 얻기 위하여 용접 시 방출되는 AE와 LE신호 특성 및 그 상관에 대하여 검토하였다. 이러한 분석 결과를 용접 결함 발생 시의 실시간 모니터링에 적용하여 그 가능성과 신뢰성을 평가하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 다음에 정리한다.
이론/모형
- 레이저 용접 시에 방출되는 음향과 발광 신호와의 상관을 조사하기 위하여 실험적 검토를 행하였다. 분석 대상 이 되는 발광원의 여기종(excited element) 선정은 발광분광분석법에 의하여 계측 파장을 결정하고⑷ 음향신호와의 동시 계측을 행하였다. 이때 음원으로부터 마이크로폰까지 음파가 도달하는 전파지연 시간을 광신호 속도에 대하여 보정하였다.
성능/효과
- 1) 펄스 CO2 레이저 용접 시의 AE 및 LE의 상관을 조사한 결과, AE신호가 LE신호보다 다소 빨리 발생하고 발생 초기의 강도는 매우 높은 부(負)의 피크 강도를 가지고 있다. 이것은, 레이저가 조사됨으로써 모재의 급속한 용융과 증발이 우선적으로 발생하고 키홀로부터 분출되는 합금원소의 증발증기가 용융부 표면으로 상승하면서 빔 에너지를 흡수, 고온이 되면서 플라즈마의 착화현상이 수반된다는 것을 의미한다.
- 2) CW 용접시의 LE강도의 시간 변화에 있어서, 급격히 상승하는 높은 피크의 발광강도는 키홀로부터 방출되는 플라즈마의 순간적 물질이 송의 큰 변화에 기인하고, 물질 수송의 순간적 변화는 키홀 내의 압력 변화에 의하여 발생하는 것으로 추정된다.
- 4) 용접비드의 용입 깊이는, 사용하는 실드가스에 따라서 He>N2>Ar의 순으로 얕게 되고 AE 및 LE의 거동도 저주파수로부터 고주파수로 이동하고 있음을 확인하였다. 이러한 경향은 A5083과 STS304 양자 모두 피크 강도를 나타내는 주파수의 차이는 있으나 동일하였다.
- 5) 용 접속도가 증가하게 되면 용입 깊이는 얕게 되고, 그때의 AE 및 LE신호에는 상호 관련성이 있음이 밝혀졌다. 또한 이들의 상관을 가진 AE 및 LE의 주파수는 용접속도가 증가할수록 저주파수로부터 고주파 측으로 이동하였다.
- 6) 불안정한 비드가 발생하는 용접 조건에서 AE 및 LE강도는 0.5mm 정도에 지나지 않는 용입 깊이의 변화를 실시간으로 섬세하게 표현할 수 있었다. 이것은 용접 중 발생하는 비드 결함에 대하여 고정도.
- 3에서 펄스레이저 조사 시의 AE와 LE신호와의 상관을 조사한 결과, AE신호가 LE신호보다 다소 빨리 발생하며 그 발생 초기에는 매우 높은 피크 강도를 가지고 있음을 알 수 있다. AE신호가 방출하기 시작한 때부터 LE신호가 발생하기까지 약 43 “s지연되고 있는데, 이것은 레이저의 에너지 밀도 등 조사 조건에 따라 다소의 차이가 있음을 확인하였다. 이러한 현상은 레이저가 조사됨으로써 모재의 급속한 용융과 증발이 우선적으로 발생하고 키홀로부터 분출되는 합금원소의 증발증기가 용융부 표면으로 상승하면서 빔 에너지를 흡수, 고온이 되면서 플라즈마의 착화(着火)현상이 수반된다 는 것을 의미한다.
- 즉, He가스 의 경우 저주파수 측에서 피크 강도를 나타내고 있는데 반하여. N2 및 Ar 가스를 사용함에 따라서 저주파수 영역의 강도는 약하게 되면서 고주파 측으로 피크 강도가 이동하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 경향은 재료에 따라 다소의 차이가 있으나 유사한 결과를 얻을 수 있었으며.
- 이상의 결과로부터, 불안정한 비드 발생 시에 AE 및 LE 강도는 민감하게 반응하며 그 현상에 대한 고정도. 고 신뢰성의 실시간 모니터링이 가능하다는 것을 확인하였다. 또한 FFT해석에 의한 주파수 분석 결과로부 터도 AE와 LE신호강도 사이에는 강한 상호 관련성이 입증되었다.
- 고 신뢰성의 실시간 모니터링이 가능하다는 것을 확인하였다. 또한 FFT해석에 의한 주파수 분석 결과로부 터도 AE와 LE신호강도 사이에는 강한 상호 관련성이 입증되었다.
- 5mm 정도에 지나지 않음에도 불구하고 용입 깊이 변화에 따른 AE 및 LE의 강도 변화는 섬세하게 그것을 잘 표현하고 있음을 알 수 있다. 또한 비드변화가 발생하는 각각의 시간영역에서 FFT분석결과 보다 얕은 용입 깊이에서 고주파 성분의 피크 강도가 다수 검출되고 있음을 확인하였다. 또한, Fig.
- 5) 용 접속도가 증가하게 되면 용입 깊이는 얕게 되고, 그때의 AE 및 LE신호에는 상호 관련성이 있음이 밝혀졌다. 또한 이들의 상관을 가진 AE 및 LE의 주파수는 용접속도가 증가할수록 저주파수로부터 고주파 측으로 이동하였다. 이와 같은 현상은 4항의 결과와 같이 용접부의 용입 깊이 감소에 따라 용융부에 형성되는 키홀의 고유진동수의 증가를 반영하고 있는 것으로 추정된다.
- 고 신뢰의 모니터링이 가능하다는 것을 입증하고 있다. 또한 주파수 분석 결과로부터도 AE와 LE신호강도 사이에는 강한 상관이 있음을 확인하였다.
- 이러한 경향은 재료에 따라 다소의 차이가 있으나 유사한 결과를 얻을 수 있었으며. 용접 현상에 대한 고속도계측결과 유기플라즈마와 키홀의 거동을 반영하고 있음을 확인하였다.
- 이상의 결과로부터, 불안정한 비드 발생 시에 AE 및 LE 강도는 민감하게 반응하며 그 현상에 대한 고정도. 고 신뢰성의 실시간 모니터링이 가능하다는 것을 확인하였다.
- 이상의 결과로부터, 용접속도를 변화시킬 때 방출되 는 AE와 LE신호에는 상관이 확인되었으며.이러한 상관성을 갖는 AE와 LE의 주파수는 용접속도가 증가할수록 고주파수 측으로 이동하게 되는데.
- 이상의 결과로부터, 이용하는 실드가스에 의해 AE 및 LE신호가 저주파수에서 고주파로 이동한다는 것은 용융부의 깊이가 얕아짐에 따라 키홀의 주기적 변동시간이 짧게 변화되고 있음을 알 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.