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[국내논문] 계장화 압입시험법을 이용한 점용접부의 경도평가
Hardness Evaluation of Spot Welding Using Instrumented Indentation Technique 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.36 no.9, 2012년, pp.1081 - 1086  

진지원 (군산대학교 기계자동차공학부) ,  곽성종 (군산대학교 기계자동차공학부) ,  유동옥 ,  김태성 ,  강기원 (군산대학교 기계자동차공학부)

초록
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본 논문에서는 품질 검사 방법론이 적용된 계장화 압입시험을 수행하여 점용접부의 경도를 평가하였다. 먼저 정상 및 불량 용접조건하에서 제작된 점용접 샘플에 대해 로크웰 경도 및 계장화 압입시험을 실시하였다. 계장화 압입시험을 통해 구한 압입하중-변위선도를 이용하여 계산된 경도를, 동일한 조건의 동일위치에 대한 압입경도시험을 통하여 측정된 로크웰 경도와 확률론적 방법론을 이용하여 비교평가 하였다. 또한 계장화 압입시험을 통하여 추정한 경도 및 이에 대한 확률론적 해석을 수행하여 점용접부의 신뢰성 기반 품질 관리 기준 설정 가능성을 평가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study deals with hardness evaluation for spot welding by using an instrumented indentation technique to improve the quality of the inspection methodology. First, an instrumented indentation test and a Rockwell hardness test were performed for normal and abnormal spot welding. The hardness to in...

주제어

#계장화 압입   #아연도금강판   #로크웰 경도   #확률론적 방법론  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이의 결과를 통하여 계산된 경도를, 동일한 조건의 동일위치에 대한 압입경도시험을 통하여 측정된 로크웰 경도(Rockwell hardness)와 확률론적 방법론(probabilistic method)을 이용하여 비교평가 하였다. 또한 계장화 압입시험을 통하여 추정한 경도 평가 및 이에 대한 확률론적 해석을 수행하여 점용접부의 신뢰성 기반 품질 관리 기준 설정 가능성을 평가하였다.
  • 본 논문의 목적은 자동차 점용접부에 대한 품질 검사 방법론을 이용하여 계장화 압입시험방법의 적용 가능성을 평가하는 것이다. 먼저 정상 및 불량조건하에서 용접된 점용접부에 대해 계장화 압입시험을 실시하였다.
  • 본 연구에서는 차량에 적용되는 아연도금강판의 점용접부에 대한 생산공정 품질 검사 기법으로 계장화 압입시험방법의 적용가능성을 평가하였다. 이에 얻어진 결과는 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
재료의 기계적 특성을 평가하기 위해서 사용하는 방법에는 무엇이 있는가? 일반적으로 재료의 기계적 특성을 평가하기 위해서 사용하는 방법은 재료로부터 시험편을 채취하고 이에 대한 시험을 수행하여 항복강도, 인장 강도, 변형경화지수 등을 측정하는 인장시험법이다.(4) 그러나 국부적으로 급격하게 변화하는 특성을 갖는 재료이거나 시험편을 채취하기 곤란할 경우, 특히 자동차 부품과 같이 대량 생산품의 기계적 물성평가와 이를 통한 품질 평가를 위해서는 시험편의 채취없이 물성을 측정할 수 있는 비파괴적 시험방법이 요구된다.
자동차의 품질 및 신뢰성은 무엇에 의해 좌우되는가? 이를 달성하기 위해서는 성능과 친환경성 뿐만 아니라 품질 및 신뢰성 향상에 매우 큰 노력을 기울여야 한다. 이러한 자동차의 품질 및 신뢰성은 기본적으로 구성 부품의 품질 및 신뢰성에 크게 좌우된다.(1) 이의 향상을 위해서는 부품의 설계 및 생산기술 향상 외에도 원소재 특성 개선 및 열처리 기법 개발 등의 다양한 품질 개선 방안들이 적용되어야 한다.
시험편의 채취없이 물성을 측정할 수 있는 비파괴적 시험방법은 무엇이 있는가? (4) 그러나 국부적으로 급격하게 변화하는 특성을 갖는 재료이거나 시험편을 채취하기 곤란할 경우, 특히 자동차 부품과 같이 대량 생산품의 기계적 물성평가와 이를 통한 품질 평가를 위해서는 시험편의 채취없이 물성을 측정할 수 있는 비파괴적 시험방법이 요구된다.(5) 이러한 요구조건에 가장 부합되는 시험방법의 한 종류가 계장화 압입시험방법(instrumented indentation technique)이다. 이는 통상 마이크로/나노 압입시험방법(micron/nano indentation technique)으로 호칭되고 있으며, 압입자와 시험 대상 재료 사이의 접촉면적 평가가 요구되는 압입경도시험의 단점을 극복하고자 압입자에 의한 시험편의 압입변형과 회복 과정을 압입하중-변위곡선(indentation load- displacement curve)으로 연속적으로 측정하는 방법이다.(6~9) 즉, 압입단계의 부하곡선(loading curve) 및 하중을 제거하는 제하곡선(unloading curve)을 획득하여 이로부터 경도를 포함한 시험편의 기계적 특성을 평가하게 된다.
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참고문헌 (11)

  1. Ko, Y.H., Lee, J.M. and Kim B.M., 2004, "Determination of the Mechanical Properties of Coated Layer in the Sheet Metal," Proc, Kor. Soc. Pre Mech. Eng., Autumn, pp. 1-4. 

  2. Kwak, S.J., Jin, J.W., Kim, T.S., Noh, K.H. and Kang, K.W., 2011, "Hardness Estimation of Compressor Journal using Instrumented Indentation Technique," Proceeding of KSMTE, Autumn, p. 214 

  3. So, S.W., Hwang, H.T., Lee, J.H. and Choi, H.W., 2011, "Development of Automotive Lower Arm using Hybrid Manufacturing Process," Journal of KSMTE, Vol. 20, No. 2, pp. 121-218. 

  4. Goo, B.C., Lee, D.H., Kwon D.I. and Choi, Y., 2004, "Evaluation of Mechanical Properties of Welded Joints by an Instrumented Indentation Test and Fatigue Life Evaluation," J. Kor. Soc. Rail. Eng., Vol. 7, No. 2, pp. 142-148 

  5. Lee, H.I. and Lee, J.H., 2008, "Evaluation of Material Characteristics by Micro/Nano Indentation Test," J. Kor. Soc. Mech. Eng. A, Vol. 32, No. 10, pp. 805-816. 

  6. Lee, Y.H., Kim J.Y., Kim, Y.I., Nahm, S.H. and Kwon, D.I., 2006, "Accurate Measurement of Indentation Hardness Through a Three-Dimensional Analysis for a Nanoindent Morphology," J. Kor. Inst. Met. & Mater., Vol. 44, No. 7, pp. 485-490. 

  7. Knapp, J.A., Follstaedt, D.M., Myers, S.M., Barbour, J.C. and Friedmann, T.A., 1999, "Finite Element Modeling of Nano-indentation," J. App. Phy., Vol 85, No. 3, pp.1460-1474. 

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  8. Lee, H.I., Lee, J.H. and Pharr, G.M., 2005, "A Numerical Approach to Spherical Indentation Techniques for Material Property Evaluation," J. Mech. Phy Sol., Vol. 53, 2037-2069. 

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  9. Maier, P., Richter, A., Faulkner, R.G. and Ries, R., 2002, "Application of Nanoindentation Technique for Structural Characterisation of Weld Materials," Vol. 48, Mater. Charac., Vol. 48, pp.329-339. 

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  10. Hahn, J.H., Lee, K.R., Kim K.S. and Lee, S.Y., 2002, "Principal and Applications of Nanoindentation Test," J. Kor. Soc. Pre. Eng., Vol. 19, No. 3, pp. 19-26. 

  11. Tai, N.H., Yip, M.C. and Lin, J.L., 1998, "Effects of Low-Energy Impact on the Fatigue Behavior of Carbon/Epoxy Laminates," Comp Sci Technol, 58(1), pp. 1-8. 

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