아크용접 시 열전달과 물질이동의 모델링

전문가 제언

○ 산업현장에서 활용도가 높은 가스텅스텐 아크용접, 가스메탈 아크용접, 플럭스코어드 와이어용접 등과 같은 아크용접에 관한 시뮬레이션의 효과적인 개발을 위해 이들 용접공정의 모델링이 활발하게 진행되고 있다. 용접에 관한 시뮬레이션은 첨단 용접시스템의 공정설계에서 필수적인 도구이며, 현재 컴퓨터의 성능이 획기적으로 개선되면서 용접공정 에 대한 시뮬레이션 기술의 연구가 대폭 증가하고 있다.

○ 가스텅스텐 아크용접을 이용하여 철강 재료를 용접하는 경우에는 ①아크에서 발생된 플라즈마 기류(drag of cathode jet)에 의한 전단력, ②용융지 내에서의 밀도 차에 의한 부력(buoyancy), ③용융지 내를 흐르는 전류에 기인한 전자기력(electromagnetic force), ④용융지의 표면장력 차에 기인하는 Marangoni 대류 등을 면밀히 조사하여 용접부를 모델링하는 것이 필요하다.

○ 스테인리스강이나 알루미늄 합금의 가스텅스텐 아크용접 시, 용융지는 보호가스의 종류에 따라 상이한 대류거동을 나타낸다. 즉 보호가스가 Ar인 경우 용융지내 대류의 구동력은 플라즈마 기류에 의한 용융지 표면의 전단력과 표면장력 차에 의한 Marangoni 유동의 지배를 받으며, 보호가스가 He인 경우 용융지에서의 전자기 압력은 용융지의 표면장력차에 의한 Marangoni 유동보다 크게 나타난다. 우리나라는 주로 Ar 보호가스를 사용하므로 용접부를 모델링할 때 이를 참고하는 것이 중요하다.

○ 변압기­정류기를 사용하는 단락이행모드의 가스메탈 아크용접법은 아크가 자주 거칠고 불안정하여 융합불량이 발생하는 결점이 있다. 최근 컴퓨터가 파형을 제어하여 종래 단락이행모드의 많은 결점을 극복하고 용착속도가 빠르며 용접부의 비파괴검사 결과가 양호한 수정형 가스메탈 아크용접법이 개발되었다. 이와 같은 아크용접시스템을 사용하여 모델링과 시뮬레이션 기술을 개발하면 최신형 용접기를 산업현장에 보급하는데 많은 도움이 될 것이다.

저자

H. G. Fan, R. Kovacevic

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2007

권(호)

76(2)

잡지명

溶接學？誌

과학기술
표준분류

재료

페이지

82~89

분석자

김*태

분석물

• 아크용접 시 열전달과 물질이동의 모델링.pdf [216,409 byte]

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