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이종마찰용접재의 최적용접조건과 음향방출에 의한 실시간 품질평가
Optimal Welding Condition of Dissimilar Friction Welded Materials and Its Real Time Evaluation by Acoustic Emission 원문보기

한국산업융합학회 논문집 = Journal of the Korean Society of Industry Convergence, v.22 no.2, 2019년, pp.191 - 199  

공유식 (부경대학교 기계공학과) ,  이진경 (동의대학교 기계자동차로봇부품공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, dissimilar friction welding were produced using 15 mm diameter solid bar in chrome molybedenum steel(SCM440) to stainless steel(STS316L) to investigate their mechanical properties. Consequently, optimal welding conditions were n=2000 rpm, HP=70 MPa, UP=140 MPa, HT=10 sec and UT=10 sec...

주제어

#Friction Welding   #Heating Time(HT)   #Upsetting Time(UT)   #Acoustic Emission(AE)   #AE Parameter  

표/그림 (12)

AI 본문요약
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문제 정의

  • [4-6] 이에 마찰용접은 고체상태의 두 재료를 가압하에 서 접촉면에 기계적 상대운동을 일으킬 때 발생하는 마찰열에 의해 두 재료를 가압시키는 고상용접으로서 특히 이종금속의 용접에 많이 응용되고 있 다.[7,8] 따라서 본 연구에서는 각종 기계부품소재로 사용되는 크롬몰리브덴강(SCM440)과 스테인레스강(STS316L)에 대한 이종 마찰용접을 수행하여 최적화 조건을 실험적으로 규명하고자 한다. 또한 음향방출 기법[9-11]을 이용하여 마찰용접 조건의 변화에 따른 신호의 특성을 평가하고 가열시간 및 업셋시간의 변화에 따른 각종 파라미터를 평가하여 최적의 마찰용접조건을 도출하고자 한다.
  • [7,8] 따라서 본 연구에서는 각종 기계부품소재로 사용되는 크롬몰리브덴강(SCM440)과 스테인레스강(STS316L)에 대한 이종 마찰용접을 수행하여 최적화 조건을 실험적으로 규명하고자 한다. 또한 음향방출 기법[9-11]을 이용하여 마찰용접 조건의 변화에 따른 신호의 특성을 평가하고 가열시간 및 업셋시간의 변화에 따른 각종 파라미터를 평가하여 최적의 마찰용접조건을 도출하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가열시간과 연성의 실험 결과에 대해 설명하라 6은 가열시간과 연성의 실험 결과를 나타낸 다. 그림에서 알 수 있듯이 가열시간이 2초와 10 초까지는 연신율 8 % 정도로 SCM440 모재의 연 신율(17 %)에 비해 낮은 결과로 나타났다. 또한 가열시간이 12초 이상에서는 연신율이 6 % 이하 로 낮아지는 경향으로 나타났고, 파단면 또한 모 재와 같이 전형적인 연성파단 형상으로 나타났 다. 또한 단면수축율은 2초에서 15 %, 10초에서 27 %로 가장 높게 나타났고, 12초부터 낮아지는 경향으로 나타났고 20초에서 23 %로 나타났다. 따라서 강도 및 연성적인 측면에서 최적 가열시간 은 10초가 적합하다고 판단되며, 14초는 10초와 12초에 비해 재료손실량이 많고, 연신율과 단면수 축율이 낮아지기 때문이다.
마찰용접은 무엇인가? [1-3] 또한 마찰용접은 동 종재는 물론 가스용접, 전자빔용접 등 기존의 용 접법에서는 적용이 어려운 이종금속, 비철금속까 지 자유롭게 접합시키는 특성이 있고, 경제적인 측면과 기술적인 측면에서도 많은 장점이 있어 그 이용 범위는 넓고 도입 목적도 광범위하다.[4-6] 이에 마찰용접은 고체상태의 두 재료를 가압하에 서 접촉면에 기계적 상대운동을 일으킬 때 발생하 는 마찰열에 의해 두 재료를 가압시키는 고상용접 으로서 특히 이종금속의 용접에 많이 응용되고 있 다.[7,8] 따라서 본 연구에서는 각종 기계부품소재 로 사용되는 크롬몰리브덴강(SCM440)과 스테인레 스강(STS316L)에 대한 이종 마찰용접을 수행하여 최적화 조건을 실험적으로 규명하고자 한다.
마찰용접(Friction welding)의 특징은? 각종 기계부품소재 및 공구류 등의 다양한 분 야에서 복잡한 제품의 단순화에 따른 마찰용접을 적용하는 연구가 진행되고 있다. 마찰용접(Friction welding)은 기계부품소재 분야에서 제품의 제작에 따른 공정수 감소, 생산원가의 절감을 위한 이종 접합에 의한 경제성, 신뢰성 높은 제품을 대량 양 산하는 등의 접합수단으로 주로 적용되고 있다. 또한 마찰용접의 특성을 효과적으로 활용하고 이 종 마찰용접재의 강도특성 평가와 피로수명 향상 방안이 필요한 실정이다.
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참고문헌 (11)

  1. D. G. Kim, Y. S. Kong and J. K. Lee, "Evaluation of acoustic emission technique for dissimilar friction welding of forgings and pipes," Journal of Korean Society for Nondestructive Testing, vol. 38, no. 6, pp. 361-366, (2018). 

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  2. L. Wenya and W. Feifan, "Modeling of continuous drive friction welding of mild steel," Materials Science and Engineering A, vol. 528, pp. 5921-5926, (2011). 

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  3. M. B. Uday, M. N. Ahmad Fauzi, H. Zuhailawati and A. B. Ismail, "Advances in friction welding process: a review," Science and Technology of Welding and Joining, vol. 15, no. 7, pp. 534-558, (2010). 

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  4. C. Mary and M. Jahazi, "Linear friction welding of IN718 process optimization and microstructure evolution," Advanced Materials Research, vol. 15-17, pp 357-362, (2006). 

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  5. W. T. Jeong, Y. S. Kong and S. J. Kim, "The mechanical properties and the non-destructive evaluation of dissimilar friction welded steel bars," The Korea Society for Power System Engineering, vol. 10, no. 1, pp. 77-82, (2006). 

  6. S. K. Oh, H. G. Jang and J. H. Jang, "Optimization of friction welding and its real time evaluation by AE in Cr-Mo steel," Journal of Korean Society for Nondestructive Testing, vol. 15, no. 4, pp. 511-519, (1995). 

  7. S. M. Chowdhury, D. L. Chen, S. D. Bhole and X. Cao, "Tensile properties of a friction stir welded magnesium alloy: Effect of pin tool thread orientation and weld pitch," Materials Science and Engineering A, vol. 527, pp. 6064-6075, (2010). 

    상세보기 crossref

  8. G. S. Chander, G. M. Reddy and A. V. Rao, "Influence of rotational speed on microstructure and mechanical properties of dissimilar metal AISI 304-AISI 4140 continuous drive friction welds," Journal of Iron and Steel Research, vol. 19, no. 10, pp. 64-73, (2012). 

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  9. Zhe Geng, Debashis Puhan, Tom Reddyhoff, "Using acoustic emission to characterize friction and wear in dry sliding steel contacts", Tribology International, In press, (2019). 

  10. Mao Sheng, Shouceng Tian, Bo Zhang, Hongkui Ge, "Frequency analysis of multisources acoustic emission from high-velocity waterjet rock drilling and its indicator to drilling efficiency", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol 115, pp. 137-144, (2019). 

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  11. R. Rajashekar, B. M. Rajaprakash, "Development of a model for friction stir weld quality assessment using machine vision and acoustic emission techniques," Journal of Materials Processing Technology, Vol. 229, pp. 265-274, (2016). 

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