고생산성 TIG용접에서 C형 단면 용가재의 금속이행현상에 관한 연구
- Alternative Title
- A Study on the Metal Transfer Phenomenon of C-type Cross Section Filler Metal in High Productivity TIG Welding
- Abstract
- TIG (Tungsten Inert Gas) welding is used industry-wide as it is able to secure outstanding welding quality on almost all materials. Additionally, the welding method helps maintain clean work environment without spatter, fume, and slag. Furthermore it shows excellent qualities in terms of health, safety, and environment or HSE compared with other welding processes. However, despite all the advantages, TIG welding has one issue: lower welding productivity. In typical TIG welding, increased filler metal feeding enables productivity improvement. Consequently, melting filler metal necessitates higher welding current. In the process, the molten pool depression caused by high arc pressure occurs giving rise to defects such as undercut, humping bead which results in difficulties in improving productivity. The study suggests a filler metal type appropriate to high-productivity TIG welding by providing a new perspective on arc for the purpose of improving productivity of TIG welding. To attain the goal, the author measured the diameter of arc by recording the arc zone after changing arc length, welding current, and shielding gas. Afterwards, by defining effective arc diameter, it presents C type filler metal. To observe what happens when newly designed C type filler metal is applied to TIG welding with high current, recording and monitoring for the voltage were carried out. Depending on the feed height of filler metal the fluctuation of bead surface, transfer, and voltage was researched. Transfer modes are divided into continuous bridging transfer and intermittent bridging transfer followed by their modelling. To figure out the problem arising from the nickle-based alloy welding, surface tension and specific resistance affecting the metal transfer were reviewed by observing nickel-based alloy GMAW droplet transfer.
To address the issue, the study applies TIG welding with high current using C type filler metal to nickel-based alloy butt welding, the result of which is a good macro section.
In butt welding of thick plates, improving productivity and reducing welding cost are possible by decreasing cross-sectional area by developing a manufacturing process for narrow gap welding. Several welding experiments were conducted on carbon steel, STS316L, 9Cr1Mo steel, alloy 625 materials, resulting in seamless bead appearance and flawless macro section. The effectiveness of developed manufacturing process was validated by measuring the average melting depth, the length from groove face to fusion line, and standard deviation.
- Author(s)
- 전재호
- Issued Date
- 2017
- Awarded Date
- 2017. 8
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- URI
- https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/14363
http://pknu.dcollection.net/common/orgView/000002381769
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 신소재시스템공학과
- Advisor
- 조상명
- Table Of Contents
- 제 1 장 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 동향 3
1.3 연구의 필요성 5
1.4 연구의 목적 6
1.5 연구 개요 7
1.6 요약 8
제 2 장 이론적 배경 10
2.1 TIG 용접 프로세스 10
2.1.1 TIG 용접의 원리 10
2.1.2 용접의 아크 특성 12
2.1.3 TIG 용접에서 용융지에 작용하는 힘 16
2.1.4 TIG 용접에서의 일반적인 용접 제어 특성 20
2.2 TIG 용접의 아크압력에 관한 연구 24
2.2.1 아크압력이 용융지에 미치는 영향 24
2.2.2 실드가스가 아크압력에 미치는 영향 28
2.3 TIG 용접 생산성 향상에 관한 연구 동향 34
2.3.1 Hot wire TIG 용접 35
2.3.2 Twin wire TIG 용접 39
2.3.3 Twin electrode TIG 용접 41
2.3.4 Bypass Current Double Sided Arc 용접 43
제 3 장 대전류 TIG용접에서 용가재 형상에 관한 연구 46
3.1 서언 46
3.2 대전류 TIG용접 아크의 형상 모델링 47
3.2.1 대전류 TIG 용접의 아크 촬영 및 직경 측정 47
3.2.2 유효 아크 직경 검토 53
3.3 아크에 관한 관점 전환 56
3.4 기존 용가재와 새로운 형태의 용가재의 용융특성 비교 58
3.5 C형 단면 용가재의 용융 거동 예측 59
3.6 결언 61
제 4장 C형 단면 용가재를 쓰는 대전류 TIG 용접의 이행현상에 관한 연구 63
4.1 서언 63
4.2 실험재료 및 방법 65
4.2.1 실험 재료 65
4.2.2 실험 방법 66
4.3 실험결과 및 고찰 69
4.3.1 비드외관 및 macro section에 관한 고찰 69
4.3.2 용접동영상에 관한 고찰 71
4.3.3 용접 전압에 의한 이행모드의 고찰 74
4.3.4 C형 단면 용가재를 사용하는 대전류 TIG용접의 이행모드 모델링 79
4.4 결언 81
제 5 장 고유저항과 표면장력이 큰 Ni계 합금에서 용적이행모드와 아크안정성의 관계 83
5.1 서언 83
5.2 실험재료 및 방법 84
5.2.1 실험 재료 84
5.2.2 실험 방법 86
5.3 실험 결과 및 고찰 93
5.3.1 Alloy 625와 탄소강의 표면장력 비교 실험 결과 93
5.3.2 Alloy 625의 GMAW에서 용적이행 관찰 결과 95
5.3.3 C형 단면 용가재를 사용하는 TIG 용접의 alloy625 맞대기 용접 적용 101
5.4 결언 106
제 6 장 Narrow gap 맞대기 TIG용접에서 생산성 향상을 위한 연구 107
6.1 서언 107
6.2 실험재료 및 방법 110
6.2.1 실험 재료 110
6.2.2 실험 방법 111
6.3 실험 결과 및 고찰 119
6.3.1 탄소강에 대한 narrow gap 용접 적용 결과 119
6.3.2 STS316L에 대한 narrow gap 용접 적용 결과 123
6.3.3 9Cr1Mo steel에 대한 narrow gap 용접 적용 결과 127
6.3.4 Alloy 625에 대한 narrow gap 용접 적용 결과 133
6.4 용접부 건전성 평가를 위한 비파괴 검사 137
6.5 Fusion line 형상에 대한 모델링 142
6.6 결언 144
제 7 장 결론 147
- Degree
- Doctor
-
Appears in Collections:
- 대학원 > 신소재시스템공학과
- Authorize & License
-
- Files in This Item:
-
Items in Repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.