Chong-In Oh

The Comparison of the Thermal and Mechanical Characteristic in Butt Joint for Ship Structure Thick Plate AH32 Steel by SAW & Hybrid(CO 2 Laser+MIG)Welding

In this paper concentrate on the comparison of the thermal and mechanical characteristics in Butt joint of ship structure AH32 steel by using hybrid welding and conventional SAW. For this purpose, fundamental welding phenomena of hybrid process using Laser and MIG is investigated by the experiments and characteristics of thermal and welding residual stress distribution of welded joint in SAW and hybrid welding are understood from the result of FE numerical simulation and experimental values. From the result of this study, it is understood that Laser-MIG hybrid welding have high potential, make substantial saving of time and manufacturing cost and may proves its self robust in the butt joining of thick AH32 steel ship structural plate in the near future. 缀Ѐ㘰〻ሀ䝥湥牡氠瑥捨湯汯杹

Trends of Welding Deformation Analysis for Ship Structure

. 이러한 용접변형은 선박과 같은 대형 강구조물 건조시 부재 및 블록간 단차, 구조물의 치수를 변화시켜 허용 변형량이 기준치를 초과하는 경우 발생한 오차를 교정하는데 많은 작업시수가 소요 되어 비용 손실 및 생산성 저하의 원인이 된다. 이와 같은 문제의 해결을 위해서는 현장에서 작업되고 있는 용접구조물의 용접공정에 대한 이해를 필요로 하고 용접공정에 대한 이해를 바탕으로 용접변형의 예측이 필요하다. 선체블록의 형태는 Fig. 1에서 보여주는 바와 같이 주로 평판과 보강재가 결합된 형태이며 보강재의 결합 위치에 따라 블록의 형태는 다양하게 나타난다. 각각의 소조립 부재는 주판과 보강재의 용접으로 이루어지며 소조립 부재들의 결합으로 이루어진 대조립 부재에서는 복합적인 용접변형이 발생한다. 이러한 용접에 의한 변형은 부재의 형상과 결합형태, 용접수행 순서 등의 영향을 받기 때문에 용접변형을 예측하는 일은 매우 어려운 일이다. 따라서 조선산업에서는 용접변형을 최소화하기 위해 용접변형 제어기법을 확립하고자 꾸준히 연구를 진행하고 있다. 특히 용접변형을 효율적으로 제어하기 위해서 조선사들은 각 사의 실정에 맞게 기초적인 용접 시험편의 해석을 뛰어넘어 선체의 블록 단위의 해석을 수행할 수 있는 용접변형 예측 기법을 개발하여 설계 및 생산공정에 반영하고자 노력 하고 있다. 이에 본 보고에서는 조선산업에서의 용접변형과 관련된 연구들을 간략히 소개하고자 한다.

Analysis of Thermal and Welding Residual Stress for Hybrid Welded Joint by Finite Element Method

최근 산업화의 급속한 발달로 각종 화학플랜트, 원 자로, 선박, 항공, 자동차 및 산업기기 등의 구조부재 를 결합하는 가공공정에서 용접은 가장 일반적이며 범용적으로 사용되고 있는 접합방법이다. 이러한 구조물들의 용접시 용접열원에 의하여 발생된 열에 의하여 용접부의 온도변화를 일으키게 되고 이렇 게 발생되는 용접 열은 열영향부의 조직변화로 인한 인 성의 저하, 부분적인 열처리 효과에 의한 강도의 저하 등의 문제점들이 발생하게 된다. 또한, 이와 같이 용접 을 할 경우 국부적으로 집중적인 열이 가해짐에 따라 부재는 급속한 열팽창 및 수축으로 인하여 구조물에 열 변형이 발생하게 되는데 이러한 부재의 자유로운 열 변 형이 주위의 구속력에 의해 구속되어 열응력이 생성되 며 용접 종료 후에는 용접 열이 불균일하게 분포함에 따라서 부재 각 부분에 걸쳐서 팽창, 수축정도가 달라서 발생하는 즉, 내적구속에 의해 용접잔류응력 및 변형이 필연적으로 발생하게 된다. 이와 같은 용접잔류응력은 용착금속이나 모재의 균열 등의 저온균열의 원인이 됨 과 동시에 취성파괴, 부식파손 및 좌굴 등을 유발하는 원인이 되어 구조물의 안전성을 현격하게 손상시키고 구조물의 강도에도 악영향을 미친다. 따라서 용접 수행 전에 용접부에 발생되는 열적 거동 및 용접잔류응력을 정도 높게 예측할 필요가 있다. 지금까지 용접구조물의 잔류응력을 예측하기 위하여 많은 실험적 연구가 보고되고 있지만, 실험에서 계측되 어지는 변형도 중에는 응력에 무관계한 자유 팽창변형 과 응력 발생의 원인이 되는 기계적 변형도가 포함되어 있으므로 각기 분리할 필요가 있으며 용접에서처럼 높 은 온도로 가열된 경우에는 자유팽창 변형도가 기계적 변형도보다 크게 될 경우가 있으므로 신뢰할 수 있는 답을 얻기는 힘들다. 따라서 이러한 복잡한 형상의 용접 구조물의 열적 거동 및 용접잔류응력 분포를 예측하여 구조물의 신뢰성 및 안정성을 확보하기 위한 방법으로 유한요소를 이용한 수치해석법을 많이 이용한다. 특히 최근에는 컴퓨터의 발달에 의하여 용접중의 온도변화나 열응력, 잔류응력 등의 계산에 대한 NASTRAN 및 ANSYS 등의 상용 프로그램 등의 개발이 이루어지고 있으며 현재 이동열원의 효과 및 재료의 온도 의존성을 고려한 열전도, 용접잔류응력 등의 수치해석 방법은 일 본을 비롯하여 미국, 러시아, 영국, 스웨덴, 캐나다 등 선진국의 다수 학자들에 의해 활발한 연구와 좋은 논문 이 발표되고 있으나 아직까지 우리나라에서는 그 연구 가 미비한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 용접 열전도 및 잔류응력을 해석하기 위한 열 및 열탄소성 이론을 정립하고 그 이론을 바탕으로 본 연구실에서 개 발한 2차원 열전도 및 열탄소성 해석 프로그램에 대하 여 간략히 설명하고 해석의 예로서 개발된 프로그램을 이용하여 레이저의 장점과 아크의 장점을 접목시켜 좋 은 용접부와 용접속도를 얻음으로써 전 세계적으로 주 목받고 있는 하이브리드 용접부에 대한 열전도 및 용접 잔류응력 해석 결과를 보여주고자 하였다.

Process Parameter Effect on Deformation of a V-groove Thin Plate for FCAW and EGW

Abstract Finite element analysis and welding experiments were performed to evaluate deformation aspect for Flux Cored Arc Welding(FCAW) and Electro Gas Welding(EGW). Numerical researches of FCAW and EGW were performed considering the difference of number of welding pass and welding direction to arc flow. To perform the numerical study of FCAW and EGW, number of welding pass and welding direction to arc flow were considered in the finite element model. FCAW process requires multi pass and its welding direction is vertical to welding torch. On the other hand, EGW process requires single pass and its welding direction is parallel to welding torch. The difference of welding direction and heat input was considered in the finite element analysis. In FCAW process, Goldak’s double ellipsoidal heat input model was adopted. In the EGW process, Hemi-spherical power density distribution was adopted. In the results of experiment and finite element analysis, angular deformation of FCAW process is larger than that of EGW process.Key Words : FCAW, EGW, Deformation, Finite element analysis, Goldak

A Study on the Application of Submerged Arc Welding for Thin Plate of A‐Grade 3.2 Thickness Steel in Ship Structure

This paper is focused on application submerged arc welding process, which offers many advantages compared to conventional CO2 welding process, for thin plate in ship structure. For this purpose, optimized welding conditions are determined according to combination of wire & flux, relationship between welding parameters, bead shapes and mechanical tests such as tensile, bend and hardness. Also finite element(FE) based numerical simulation of thermal history and welding residual stress in welded joint of A‐grade 3.2 thickness steel has been checked to qualitative tendency in this paper. In conclusion our company applied to this method in work piece and it was no problem. From the result of this study, it makes substantial saving of time and manufacturing cost and raises the welding quality of product.

Influence of Welding Residual Stress on the Externally Loaded Welded Structure

자동차, 조선, 항공, 철도, 토목, 건축, 기계 등 용접구 조물에 대한 신뢰성 확보 및 최적설계 구현을 위하여 수치해석 및 실험을 통한 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나 현재 용접 구조물에 대한 외력 해석에 있어서 용접으로 인하여 필연적으로 수반되는 제반현상, 즉 용 접잔류응력에 대한 효과를 고려하지 않거나 또는 용접 잔류응력 값을 이상화하여 구조물에 적용하고 외력해석 을 실시하고 있는 실정으로, 용접구조물의 안전성에 직 접적으로 영향을 미치는 인자인 용접잔류응력을 고려하 여 해석한 사례는 거의 찾아 볼 수 없다. 따라서, 본 보고에서는 용접구조물의 실제 제반현상을 고려한 최적용접 설계 및 용접강도해석을 위하여 먼저 수치해석에 의한 용접부의 열 및 역학적 특성을 파악하 고, 아울러 용접구조물의 신뢰성을 향상시키기 위하여 용접잔류응력 해석결과를 상용 프로그램에 적용하여 실 용접구조물에 대한 외력 구조해석시 용접 시공시에 발 생하는 초기결함, 즉 용접잔류응력이 용접구조물 강도에 미치는 영향을 고찰하고자 한다.