용접 아크 위빙을 고려한 용접부 열 전달 및 열 유동 해석 모델 개발

Abstract

용접은 오늘날 많은 산업의 응용되어 널리 사용되고 있는 접합 공정 중 하나로 특히 운송, 발전소, 등 안전성이 가장 중요시 되는 산업에 널리 사용된다. 용접이란 두 재료에 막대한 열을 주입하는 공정이기 때문에 재료의 열적 특성에 따라 상변태가 발생하고 미세조직이 변화하여 성질이 저하되는 문제가 발생하게 되는데 따라서 열 주입에 따른 열적 특성 분석 및 미세조직 분석이 필수적이다. 따라서 이번 연구에서는 상용코드를 활용하여 용접부의 유동을 파악하고 위 데이터를 바탕으로 응고모델을 개발하여 용접부의 미세조직을 예측하는 것을 목적으로 하였다. 용접부의 미세조직은 용접부의 주입되는 열의 크기와 주입되는 용접법, 냉각속도 등 여러 변수의 영향을 받는다. 본 논문에서는 정확한 열 해석을 위해 아크 위빙 용접법을 고려한 열원 모델링을 진행하여 계산의 정확도 및 계산속도를 향상시켰다. 또한 본 연구에서 목적으로 하는 용접이 총 3번의 용접을 통해 이루어지는 멀티패스 용접이기 때문에 용접부가 용접열의 여러 번 영향을 받게 된다. 따라서 이를 효과적으로 해석하기 위해 용접부를 경험한 온도 범위에 따라 모재, 열 영향부, 첫번째 용접패스에 용융된 영역, 두번째 용접패스에 용융된 영역, 세번째 용접패스에 용융된 영역 총 5가지로 분류하여 각각의 영역에서의 열 해석과 미세조직 분석을 비교 분석하였다.