[논문]용접중 진동이 용접재의 피로강도에 미치는 영향

이진형; 장경호; 신영의; 전준태; 이대형; 최명기

용접중 진동이 용접재의 피로강도에 미치는 영향
The Effect of Vibration during Welding on the Fatigue Strength of Weldment 원문보기

이진형 (중앙대학교 공과대학 토목공학과) , 장경호 (중앙대학교 공과대학 건설환경공학과) , 신영의 (중앙대학교 공과대학 기계공학부) , 전준태 (인하공업전문대학 토목환경과) , 이대형 (경도대학 토목과) , 최명기 (한국산업기술협회)

Vibration occurs due to the wind and vehicles, etc., in the field welded joints of steel bridges. However, the effect of vibration on the fatigue strength of field welded joints in steel bridge are not yet clearly understood. In this paper, the effect of vibration on the fatigue strength of welded joints was elucidated in order to improve reliability in the field welded joints of steel bridge. The base material used in this investigation was SM 490A steel of weldable grade. Flux Cored Arc Welding(FCAW) process was used to fabricate the doubte 'V' butt joints. Welding was performed on the steel under the mechanical vibration of given frequency. The applied frequency was resonant frequency. Also, weldments formed under no vibration were fabricated. Fatigue tests were conducted using a servo hydraulic controlled 50ton1 capacity UTM with a frequency of 5Hz under constant amplitude loading.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 강교량의 공용중 보수용접부의 신뢰성을 확보하기 위하여 용접중 진동이 용접부의 피로강도에 미치는 영향을 조사하였다.
본 연구에서는 공용중 보수용접시에 발생하는 차량 등에 의한 진동이 용접부의 피로강도에 미치는 영향을 조사하기 위해서 진동중 용접시험을 통해서 시험편을 제작한 후 피로시험을 수행하였다. 시험 결과 진동중 용접에 의해 제작된 시험편의 피로강도가 진동을 주지 않은 경우에 비해 다소 높지만 그 절대치의 차이는 거의 없음을 알 수 있었다.

제안 방법

실험판 제작시 용접방법 및 용접금속은 표 2와 같으며 용접금속의 기계적 성질 및 화학성분은 표 3과 표 4에 나타내었다. 용접금속의 기계적 성질은 제조자의 성적서(KWS 및 JIS 규격)를 인용하였다. 용접은 표 5와 같이 총 5PASS 용접을 실시하였다.
용접은 표 5와 같이 총 5PASS 용접을 실시하였다. 전면용접 후 후면 용접시 가우 징을 먼저 실시하여 후면의 불연속면 및 결함과 공극이 있는 부분을 제거한 후에 다시 용접을 실시하여 시험판을 제작하였다.
진동 중 용접시험은 Fig. 1과 같이 가진기를 통해서 진동이 주어지는 상태에서 용접을 행함으로써 수행하였다. 진동장비와 용접시편을 고정하기 위해서 시험 지그를 제작하였으며 진동중 용접 시의 주파수 간섭을 피하기 위해서 시험 지그 아래에뎀프(damper)를 설치하였다.
1과 같이 가진기를 통해서 진동이 주어지는 상태에서 용접을 행함으로써 수행하였다. 진동장비와 용접시편을 고정하기 위해서 시험 지그를 제작하였으며 진동중 용접 시의 주파수 간섭을 피하기 위해서 시험 지그 아래에뎀프(damper)를 설치하였다. 가진 주파수는 용접 시편의 공진주파수인 60Hz 이며 시험에 사용한 가진 장비는 크게 가진기, 진동 조정기, 증폭 조정기 등으로 구성되어 있어 있다.
진동중 용접재의 피로시험을 위해서 먼저 진동 중 용접시험을 통해서 시험판을 제작하였다. 진동 중 용접시험은 Fig.

대상 데이터

진동장비와 용접시편을 고정하기 위해서 시험 지그를 제작하였으며 진동중 용접 시의 주파수 간섭을 피하기 위해서 시험 지그 아래에뎀프(damper)를 설치하였다. 가진 주파수는 용접 시편의 공진주파수인 60Hz 이며 시험에 사용한 가진 장비는 크게 가진기, 진동 조정기, 증폭 조정기 등으로 구성되어 있어 있다. 시험판 제작에 쓰인 강재는 P사에서 생산된 SM490 A 강재이며 기계적 성질은 표 1과 같다.
가진 주파수는 용접 시편의 공진주파수인 60Hz 이며 시험에 사용한 가진 장비는 크게 가진기, 진동 조정기, 증폭 조정기 등으로 구성되어 있어 있다. 시험판 제작에 쓰인 강재는 P사에서 생산된 SM490 A 강재이며 기계적 성질은 표 1과 같다. 시험판의 전체 폭(B) 은 600mm, 길이 (L)는 1200mm이고 두께 (t)는 16m 의 크기로써 Fig.
시험판 제작에 쓰인 강재는 P사에서 생산된 SM490 A 강재이며 기계적 성질은 표 1과 같다. 시험판의 전체 폭(B) 은 600mm, 길이 (L)는 1200mm이고 두께 (t)는 16m 의 크기로써 Fig. 2와 같은 형태로 제작하였다. 실험판 제작시 용접방법 및 용접금속은 표 2와 같으며 용접금속의 기계적 성질 및 화학성분은 표 3과 표 4에 나타내었다.
진동중 용접재의 피로시험을 위해서 진동중 용접에 의해 제작된 시험판으로부터 시험편을 제작하였다. 시험편은 ASTM의 피로시험 규정에 따랐으며 그 수치 및 형상은 Fig.

이론/모형

시험편은 ASTM의 피로시험 규정에 따랐으며 그 수치 및 형상은 Fig.3과 같다. 피로시험은 50tonf 용량의 전기 유압식 피로시험 기를 사용하였으며, 시험전경을 Fig.

성능/효과

5에 나타내었다. 결과를 보면 진동 중용 접에 의해 제작된 시험편의 피로강도가 진동을 주지 않은 경우에 비해 다소 높지만 그 절대치의 차이는 거의 없음을 알 수 있다. 즉, 용접중 진동이 용접재의 피로강도에 미치는 영향은 거의 없다고 할 수 있다.
시험 결과 진동중 용접에 의해 제작된 시험편의 피로강도가 진동을 주지 않은 경우에 비해 다소 높지만 그 절대치의 차이는 거의 없음을 알 수 있었다. 즉, 용접중 진동이 용접재의 피로 강도에 미치는 영향은 거의 없다고 할 수 있다.

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