[논문]Ti-6Al-4V의 AM에서 기계적 성질에 미치는 Interpass Peening의 영향

변재규; 이희준; 조상명

doi:10.5781/jwj.2017.35.2.2

Ti-6Al-4V의 AM에서 기계적 성질에 미치는 Interpass Peening의 영향
The Effect of Interpass Peening on Mechanical Properties in Additive Manufacturing of Ti-6Al-4V 원문보기

Journal of welding and joining = 대한용접·접합학회지, v.35 no.2, 2017년, pp.6 - 12

변재규 (부경대학교 대학원 신소재시스템공학과) , 이희준 (현대로템(주) 중기사업본부) , 조상명 (부경대학교 신소재시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Ti-alloys have high specific strength and are widely used for the filed of space aeronautics plant. However, it is difficult to process Ti-Alloys due to its high yield strength and it cannot raise the machining speed because it has a possibility of catching fire while processing. In order to reduce the number of processes for the Ti-alloys, the researches related to Additive Manufacturing(AM) have been actively carried out at the moment. As for the initial stage of AM market related to Ti-alloys, it started to use the raw material of powder metal, and it is currently being developed based on welding. In this study, Interpass peening reduced the size of the primary ${\beta}$ grain in the z-axis direction, increased the nucleation site of ${\alpha}-colony$, and decreased the length and width of ${\alpha}$ laths as though interpass rolling. Interpass peening leads to an increase in yield/ultimate tensile strength without decrease elongation, resulting decrease in anisotropy of the material.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 용착속도 TIG용접 아크를 열원으로 한 금속 AM에서 Ti-6Al-4V의 적층하여 z축 방향의 기계적성질을 x축 방향과 동등수준으로 향상시키기 위하여interpass peening의 영향을 검토하는 것을 목적으로 한다.

제안 방법

Ti-6Al-4V을 TIG용접 아크를 열원으로 한 금속AM장치로 적층하여 interpass peening이 적층물의 기계적 성질에 미치는 영향에 대하여 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

TIG용접을 이용한 Ti-6Al-4V 적층 실험은 기판모재 200mm(L) × 100mm(W) × 2mm(t)의 ASTM Grarde 5를 사용하였으며, 실험에 사용된 와이어는 Φ1.2 ERTi-5를 사용하였다. 재료의 화학성분은 Table 2와 Table3에서 표시하고 있다.

성능/효과

1) Ti-6Al-4V의 금속 AM에서 interpass plastic working 없이 적층할 경우 epitaxial grain growth로 인하여 z축의 항복/인장강도는 감소하게 되며, 최종 적층물은 기계적 성질의 이방성이 발생한다.
2) Interpass peening을 진행할 경우 interpass rolling과 마찬가지로 z축방향의 primary β grain 크기는 감소되고, α colony의 핵생성 site가 증가하며, α laths의 길이와 폭이 감소된다. 이로 인해 조직미세화로 연신율의 감소 없이 항복/인장강도가 증가하여 재료의 이방성이 감소하게 된다.

후속연구

3) 본 연구의 interpass peening방식은 portable방식으로 interpass rolling과 비교하여 금속 AM의 현장에서 좀 더 유연하게 적용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 곡선과 다양한 벽 두께를 가지고 있는 적층물의 제작에서 interpass rolling에 비해 interpass peening의 적용이 유리할 것으로 판단된다.
3) 본 연구의 interpass peening방식은 portable방식으로 interpass rolling과 비교하여 금속 AM의 현장에서 좀 더 유연하게 적용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 곡선과 다양한 벽 두께를 가지고 있는 적층물의 제작에서 interpass rolling에 비해 interpass peening의 적용이 유리할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Additive manufacturing이란?	Additive manufacturing(AM)은 CAD도면의 정보로 제품을 얇은 층의 형태로 연속적으로 적층하여 원하는 형상의 제품을 만들어내 것으로 대중적으로는 3Dprinting이라고 불린다1). 금속AM은 첨가되는 재료의 형상에 따라 크게 분말/와이어 방식으로 나누어지게 되며, Table 1은 금속AM의 분류를 나타내고 있다2).
	Ti합금의 단점은?	특히 Ti합금은 높은 비강도를 가져 항공․우주, 플랜트, 자동차 등의 분야에 널리 사용되고 있지만, 높은 항복강도로 인해 절삭가공이 어렵고 가공시 화재발생위험으로 가공속도를 높이지 못해 가공량이 많아질수록 제조원가는 상승한다. 가공전 제품무게와 최종제품의 무게의 비를 뜻하는 Buy To Fly(BTF)가 높아질수록 가공량이 많아져 제조원가는 증가한다.
	금속 AM에서 epitaxial grain growh로 인하여 적층 제품이 기계적 성질의 방향성을 나타나는 이유는?	금속AM은 용융풀이 응고하면서 열이 전도되는 방향과 반대로 조직이 성장해 나간다. 이러한 epitaxial graingrowth는 이전 층의 grain이 부분적으로 재용융되어 결정의 성장방향을 결정하는 예비 핵의 역할을 하고, 다음 층의 grain 성장방향은 이전 층과 동일하게 된다. Fig.

참고문헌 (12)

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