[논문]아연도금 강판의 <tex>$CO_2$</tex> 레이저-TIG 하이브리드 용접에 관한 연구 Part 2 : 공정변수와 용접성과의 관계

김철희; 최웅용; 채현병; 김정한; 이세헌

아연도금 강판의 $CO_2$ 레이저-TIG 하이브리드 용접에 관한 연구 Part 2 : 공정변수와 용접성과의 관계
A Study on $CO_2$ Laser-TIG Hybrid Welding of Zinc-Coated Steel Sheet Part 2 : Relationship between Welding Parameters and Weldability 원문보기

Optimization of process parameters for laser-arc hybrid welding process is intrinsically sophisticated because the process has three kinds of parameters-arc, laser and hybrid welding parameters. In this paper, the relationship between weldability and several process parameters such as laser beam-arc distance, electrode height, welding current and welding speed, were investigated by the full factorial experimental design. Weld quality was evaluated by using weight of spatters which is related with the pore area. It was found that the weld quality was increased with the increases in laser beam-arc distance and welding current, and decreased with the increases in electrode height and welding speed.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서, 본 연구에서는 레이저-TIG 하이브리드 용접 에서 레이저와 아크의 간격, 전극의 높이, 용접전류 및 용접속도 등의 공정변수가 용접품질에 미치는 영향을 검토하고자 하였다.
아연도금강판의 겹치기 용접부에 레이저-TIG하이브리드 용접을 적용하였을 때 공정변수에 따른 용접성을 평가하고자 하는 본 연구를 통하여 아래와 같은 결론을 얻었다

가설 설정

용접성의 평가는 스패터의 발생량이 적을수록 결함이 없는 용접이라 가정하고, 용접 전후의 모재질량을 측정하여 질량 손실이 적을수록 스패터의 발생량이 적어 용접성이 우수한 것으로 판단하였다.

제안 방법

레이저 출력을 고정시킨 상태에서 용접 전류, 용접속도와 함께 레이저와 아크간의 배치와 관련된 전극 높 이, 레이저-전극간 거리를 변화하면서 공정변수와 용접성과의 관계를 평가하였다. 이때, TIG가 레이저에선 행하는 아크선행방식의 레이저-TIG 하이브리드 용접을 적용하였다.
먼저 용접속도를 3.0m/min으로 고정시키고 용접전 류, 전극의 높이, 레이저-전극간 거리에 따른 공정변수 의 영향을 평가하기 위하여 Table 2와 같이 용접전류 를 2수준으로, 나머지 2개의 변수는 3수준으로 설정하고 모든 수준의 조합에 대하여 각 1회씩 18회의 실험을 수행하였다.
본 논문의 Part 1에서는 아연도금강판의 겹치기 용접부에 레이저-TIG하이브리드 용접을 적용한 경우 선행 아크로 인한 입열로 인하여 후행 레이저도달 전 경계면의 아연이기화 및 산화됨을 불량 감소의 원인으로 제기하였다. 따라서 용접 전류가 커지면 아크에 의한 입열이 증가하게 되므로 아연층이 보다 넓게 제거될 수 있고, 레이저-전극간 거리가 커지면 선행 아크에 의해 기화된 아연증기의 배출 및 산화에 필요한 시간을 충분히 확보할 수 있기 때문에 스패터 발생이 감소하는 것으로 판단된다.
레이저 출력을 고정시킨 상태에서 용접 전류, 용접속도와 함께 레이저와 아크간의 배치와 관련된 전극 높 이, 레이저-전극간 거리를 변화하면서 공정변수와 용접성과의 관계를 평가하였다. 이때, TIG가 레이저에선 행하는 아크선행방식의 레이저-TIG 하이브리드 용접을 적용하였다.
전극 봉 손상에 따른 전극봉 교체 주기를 최소화하기 위해 전극 높이는 2mm로 선정하고, 용접전류, 레이저-전극간 거리, 용접속도 가 스패터 발생량에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. Table 4와 같이 세인자들을 3수준으로 선정하고 조합이 이루어진 27개의 조건에 대해 각각 3번씩 용접을 수행하였으며, 분산 분석 결과를 Table 5에 나타내었다.
정극성의 TIG용접에서는 입열을 집중하여 공정의 안정성을 높이기 위하여 일정한 각도로 팁을 연마하여 사용한다6, 7) 정전류 용접 전원에서 팁의 높이와 용접 전압값은 비례하는 관계를 가지므로 본 연구에서는 용접 전압값을 즉정하여 팁손상 판단의 기준으로 이용하였다.

데이터처리

측정된 스패터의 양을 미니탭(Minitab)을 이용하여 평가하여 Table 3과 같이 주요인과 교호작용에 대한 분산분석을 수행하였다. 분산분석에서 P값이 유의수 준(a)보다 작은 경우 그 인자의 효과는 유의 수준, a에 유의하다.

성능/효과

(1) 주된 용접 결함인 기공 발생량은 용접 전후의 시편의 질량차를 이용하여 계산한 스패터 발생량과 비례 관 계에 있으므로 스패터 발생량을 측정하여 용접 결함의 발생 정도를 평가하는 것이 가능하였다.
(2)용 접속도를 3.0m/s로 고정하고, 용접 전류, 전극 높이와 레이저-전극간 거리에 따른 용접성을 평가한 결과 각인자들의 주효과가 유의하였으며, 용접 전류와 레이저-전극간의 거리가 클수록 그리고 전극 높이가 낮을수록 용접성이 우수하였다.
(4) 전 극 높이를 2.0mm로 고정하고, 용접 전류, 용접속도, 레이저-전극간 거리에 따른 용접성 평가 결과 용접전류와 레이저-전극간 거리에 대한 주효과가 통계적으로 유의하였다. 용접성만을 기준으로 판단할 때 용접속도가 낮은 경우 용접성이 우수하였다.
Fig. 3과 마찬가지로 용접전류와 레이저-전극간 거리가 클수록 스패터 발생량은 적어졌으며, 용접속도의 경우 속도가 빠를수록 스패터 발생량은 많아짐을 보였다. 용접속도가 증가하면 단위길이 당 아크입열이 감소하여 아연층이 충분히 제거되지 못하고, 또한 아연증기 배출 및 산화에 필요한 시간의 확보가 어려워지므로 스패터 발생이 증가하는 원인이 된다.
3에 나타내었다. 실험에서 선정한 인자수준에서는 용접전류와 레이 저-전극간 거리가 커질수록, 전극높이는 낮을수록 스패터 발생량은 감소하는 경향을 보인다.
2에 나타내었다. 이를 통해 용접 전후의 질량 손실을 이용하여 계산한 스패터의 양과 용접부의 결함 발생 비율은 대체적으로 비례 관계에 있음을 확인할 수 있다.

원문 보기

ScienceON 원문보기

원문 URL 링크

대한용접접합학회 : 저널
Korea Open Access Journals : 저널
DBPia : 저널

*원문 PDF 파일 및 링크정보가 존재하지 않을 경우 KISTI DDS 시스템에서 제공하는 원문복사서비스를 사용할 수 있습니다.

내보내기 메뉴

내보내기 구분

파일저장
인쇄
메일전송

구성항목

기본정보
상세정보

관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관

저장형식

Text(ASCII format)
Excel format
RefWorks Direct Export
RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley

메일정보

받는사람 (필수): @
보내는사람 (선택): @
제목
내용: KISTI 검색결과 이메일 서비스

안내

총 건의 자료가 검색되었습니다.

다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000)

검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다.

데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요)

다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다.
파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오.

Text(ASCII format)
Excel format

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

AI-Helper ※ AI-Helper는 을 사용합니다.

AI-Helper

안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

연합인증

아연도금 강판의 $CO_2$ 레이저-TIG 하이브리드 용접에 관한 연구 Part 2 : 공정변수와 용접성과의 관계
A Study on $CO_2$ Laser-TIG Hybrid Welding of Zinc-Coated Steel Sheet Part 2 : Relationship between Welding Parameters and Weldability 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어