용접부에서 용융금속의 유동과 응고거동

전문가 제언

○ 용접부는 아크열에 의해 금속이 녹았다가 응고된 용접금속과 모재의 열전달, 상변태 등의 특수한 반응에 의한 용접열영향부로 구성된다. 실제 용접부에서의 야금학적 거동(조직변화와 특성변화 등)은 온도 이외에도 유동, 응력?변형 등의 영향을 동시에 받기 때문에 용접부에서 응고거동을 보다 정밀하게 가시화 이해하기 위해서는 열전도해석, 유체해석, 응력?변형 해석을 상호 연결하여 분석하는 것이 필요하다.

○ 응고균열과 액화균열 감수성의 평가와 분석은 해당 합금재료의 상태도, 고상과 액상이 혼재되어 있는 고액혼합지역의 상태를 고려하여 용접균열 측정치를 정량화할 수 있는 평가법을 택하는 것이 중요하다. 특히 용접비드에 대해 횡방향과 종방향으로 모두 부가변형을 가할 수 있는 Varestraint 시험법을 활용하여 알루미늄합금과 스테인리스강 용접부의 고온균열 감수성을 평가하는 것이 효율적이다.

○ 용접부의 부분용해역에서 발생하는 액화균열은 모재금속의 액화의 정도와 미세조직, 그리고 고온연성 등의 영향을 많이 받는다. 알루미늄합금, 스테인리스강과 같이 응고온도구간이 넓고 응고중에 액상이 많으면 액화균열이 발생하기 쉽다. 또한 용접시 모재에 공급되는 입열량이 많을수록 모재금속이 많이 액화되며, 조대한 미세조직을 지닌 모재금속은 액화균열감수성이 높아지므로 주의가 필요하다. 한편 고온연성이 높은 재료는 냉각중에 연성을 쉽게 회복하게 되어 액화균열에 대한 저항성이 높으므로 재료선정시 이를 참조하는 것이 필요하다.

○ 용접시 용융금속의 유동을 시각화(flow­visualization) 함으로써 다양한 용접야금 현상을 정밀하게 이해할 수 있으며 유동의 모델화를 통해 용접부의 특성을 예측하고 공정의 최적화, 재료설계도 가능하다.

○ 합금성분이 많은 AISI2507, AISI2205 등과 같은 오스테나이트?페라이트 2상계 스테인리스강은 780～930℃의 온도범위에서 짧은 시간에 시그마상이 석출하여 용접부의 기계적 성질과 내식성을 떨어뜨린다. 이를 방지하기 위해서는 용접열영향부가 시그마상이 석출하는 온도범위에서 짧게 머물도록 용접시공 조건을 설정하는 것이 중요하다.

저자

S. Kou

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

91(11)

잡지명

Welding Journal

과학기술
표준분류

재료

페이지

287~302

분석자

김*태

분석물

• 용접부에서 용융금속의 유동과 응고거동.pdf [317,878 byte]

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