가열전극에 삽입된 구리전극에 의한 중첩된AZ31 마그네슘 합금판재의 스폿용접 특성
- Alternative Title
- Characteristics of Spot Welding of Overlapped AZ31 Magnesium sheets by Using Copper Electrode Inserted in Heating Electrode
- Abstract
- In this paper, a double spot welding process using electric resistance heating dies is suggested for the spot welding of Mg AZ31 plates for spot welding. This double welding process has two heating methods for the fusion welding at the interfacial zone between Magnesium plates, such as heating method by thermal conduction of electric resistance heated dies by welding current induced to heating steel dies, and heating method by electric resistance between contacted surfaces of two plates by welding current induced to copper electrode. This double welding process has welding variables such as each current induced in heating dies and in copper electrode, and outer diameters of heating dies. In this new spot welding process, the temperature of the spot welding joint is protected by the electrode heat curtain effect of the steel heating electrode, through this way, the heat loss caused by high thermal conductivity and low specific heat capacity of magnesium alloy is reduced, so that nugget size is increased. This also makes it possible that resistance spot welding of magnesium alloys at low currents. And after welding, the heat of the heating electrode keeps the weld zone at a higher temperature, which has a slow cooling effect. Under the action of heating power, the pressure increase around the spot welding joint not only reduces the effect of welding deformation, but also makes the corona bond less prone to crack and thus reduces the spatter. In conclusion, the new spot welding method can improve the mechanical and welding properties of resistance spot welding.
- Issued Date
- 2018
- Awarded Date
- 2018. 8
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 기계공학과
- Advisor
- 진인태
- Table Of Contents
- 목차 Ⅰ
List of tables V
List of Figures VI
제1장 서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구 목적 및 내용 1
1.2.1 가열전극에 삽입된 구리전극에 의한 스폿용접 개요 1
1.2.2 가열전극에 삽입된 구리전극의 형상 2
1.2.3 가열전극에 삽입된 구리전극에 의한 스폿용접 공정 4
1.3 전기저항 스폿용접에서의 결함의 종류 및 특징 5
1.3.1 스패터 (spatter) 7
1.3.2 수축 기공（shrinkage porosity） 8
1.3.3 크래킹（cracking） 9
1.3.4 열유실(heat loss) 10
1.4 가열전극사용에 의한 스폿용접 결함에 대한 공정 개선 10
제2장 스폿용접부에서 탄소성변형 및 열전달 시뮬레이션 14
2.1 시뮬레이션 모형의 분석과정 14
2.2 스폿용접부 소성압착 및 열전달 해석이론 15
2.2.1 스폿용접의 가압력에 따른 금속판재 변형의 탄소성이론 15
2.2.1.1 스폿용접부 변형에 따른 탄소성이론 기초 16
2.2.1.2 유한요소법에 의해 접촉 문제의 분석과정 17
2.2.2 스폿용접부의 발열에 따른 열전달해석을 위한 지배방정식 17
2.2.2.1 열전달방정식（heat transfer equation） 18
2.2.2.2 전자장 이론（electromagnetic field theory） 18
2.2.2.3 접촉저항 방정식（contact resistance equation） 19
2.3 스폿용접부에서의 탄소성변형 시뮬레이션 20
2.3.1 압착 모델의 생성 20
2.3.2 해석 재료의 물성값 설정 20
2.3.3 해석 경계조건과 하중 설정 21
2.3.4 유한요소 격자 생성 22
2.3.5 접촉 유한요소모델을 설정 23
2.3.6 전극모양에 따른 접촉 시뮬레이션 결과 분석 24
2.3.6.1 전극모양에 따른 Von Mises 응력의 결과 분석 24
2.3.6.2 전극모양에 따른 접촉압력의 결과 분석 25
2.3.6.3 전극모양에 따른 금속판재 소성 변형의 결과 분석 30
2.4 스폿용접부에서의 열전달 시뮬레이션 33
2.4.1 용접부 열전달 과정의 간소화 및 가설 33
2.4.2 용접부 열전달 모델의 생성과 경계조건 설정 33
2.4.3 전극모양에 따른 용접부 열전달 시뮬레이션 결과 분석 35
2.5 시뮬레이션 결과 비교 및 분석 36
제3장 마그네슘 금속판재의 스폿용접실험 결과 및 고찰 38
3.1 가열전극이 부착된 스폿용접 실험장치 38
3.2 가열전극을 사용하는 스폿용접 실험 및 실험결과 40
3.2.1 가열전극을 사용하는 스폿용접의 전류에 따른 용접전단하중 41
3.2.2 가열전극과 금속판재의 접촉면적에 따른 용접 전단하중 47
3.2.3 마그네슘 금속판재 두께에 따른 용접 전단하중 49
3.3 스폿용접실험 결과 및 비교고찰 51
3.3.1 가열전극을 사용한 스폿용접의 용접강도 비교평가 및 고찰 51
3.3.2 가열전극을 사용한 스폿용접의 용접부 너겟 비교평가 및 고찰 52
3.3.3 가열전극을 사용한 스폿용접의 용접부 외관 비교평가 및 고찰 55
3.3.4 가열전극을 사용한 스폿용접의 용접부 변형 비교평가 및 고찰 56
3.3.5 가열전극을 사용한 스폿용접의 용접부 스패터 비교평가 및 고찰 57
제4장 결 론 59
Abstract 65
감사의 글 67
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