마찰압접한 SUH3, SUH35의 기계적 특성

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목차: Abstract

1. 서 론
2. 시험편 및 실험거동
2. 1 재료 및 시험편
2. 2 재료의 표면과 특성
3. 실험결과 및 고찰
3.1 인장강도 결과비교
3.2 결과 및 고찰
4. 결 론
차기 계획
참고문헌

본문내용: 2. 시험편 및 실험거동

2. 1 재료 및 시험편
본 연구에서 사용된 마찰용접의 실험재료 SUH3과 SUH35 재에 대한 응력특성에 중점을 두었다. SUH3(Si-Cr) 소입경화성 및 내마모성이 우수한 마르텐사이트(martenite)계의 내열강이다. SUH35(고 Si-Cr)는 내식성, 내산화성, 고온강도가 높은 오스테나이트(austenite)계의 내열강이다. 마찰용접부의 직경은 Ø8이다.
마찰압접은 위한 시편의 치수는 Fig. 1에 나타나있고 형상 및 치수는 KS B 0801 4호 시편 규격을 만족하였다. Table. 1은 재료의 화학적 조성을 나타냈어고, Table. 2는 재료의 물성치를 나타내었다. Table. 3은 KS B 0801 4호 시편 규격을 나타내었다. Table. 4에는 마찰압접 시 조건을 나타내었다. 마찰압력 , 마찰 업셋 거리 , 업셋 시간 를 고정하고 업셋 압력 , 회전수 N 이 있다.

Fig. 1 Shape of dimension of specimens on friction welded SUH3/SUH35

comp
C
Si
Mn
P
S
Ni
Mo
Ceq
M

SUH3
0.42
2.00
0.23
0.026
0.010
0.25
0.75
1.51
SUH35
0.57
0.13
9.26
0.036
0.007
3.38
0.15
7.09

Note. Ceq = Carbon equivalent
Table. 1 Chemistry composition of materials

사포(#300, #500, #800, #1200)를 사용하여 미세연마하여 시험편 표면에 발생할 수 있는 노치(Notch)와 가공경화에 의한 표층부와 내부의 기계적 성질의 변화를 최소화 하였다.
본 실험에서 사용한 시험기는 ZWICK 25ton 인장 시험기를 사용하였고, 시험속도는 5mm/min으로 일정하게 하였다.

2. 2 재료의 표면과 특성
재료의 파단면의 모습으로 재료가 연성특성을 나타내는 지, 취성특성을 나타내는 지 알아보지 위해 표면을 관찰한다.

Prop
Tensile
strength

(MPa)
Yield
strength

(MPa)
Elongation
(%)
Reduction
of Area
(%)
Hardness
(Hv)
M

SUH3
941
512
23.4
48.0
411
SUH35
1082
796
29.8
28.4
484
Table. 2 Material properties of base metals

(단위 : mm)
지름
D
표점거리
L
평행부길이
P
어개부의 반지름
R
12
50
약 60
15 이상
비고
1.이 시험편은 평행부를 기계 다듬질한다. 다만, 가단 주철품에 사용할 때는 원칙으로 다듬질해서는 안된다.
2. 이 시험편은 재료의 사정에 따라 치수를 따를 수도 있다. 따라서 평행부의 지름과 표점거리를 정하여도 무방하다.

Table. 3 KS B 0801(4호)

Friction Pressure
31.8MPa
Friction upset distance
1mm
Upset Pressure
31.8MPa
Upset time
10s
Rotation Speed
2000rpm
Table. 4 Friction welding Condition

Fig. 2. 1. Tensile tester(ZWICK 25ton)
Fig. 2. 1 Tensile tester(ZWICK 25ton)

3. 실험결과 및 고찰

3.1 인장강도 결과비교

Fig. 3는 열처리를 하지 않은 SUH3/SUH35 이종 마찰재의 인장실험을 했을 때의 (a)파단모습, (b)파단면, (c)S-S선도이다. 시편 A는 인장강도 1060MPa, 변형량은 3.83mm을 나타냈고, 시편 B는 인장강도 1063MPa, 변형량은 2.67mm를 나타냈다. 이 결과를 바탕으로 다른 조건의 시험편들과 비교할 수 있다.

참고문헌: (1) S. W. Kwon, W. T. Jeong, Y. S. Kong, Y. S. Kim and S. J. Kim, 2004, "On Mechanical Properties of Dissimilar Friction Welded Steel Bars", 한국동력기계공학회, 춘계학술대회논문집, pp. 92~97.
(2) Gap-Su Park, Byeong-Jin Lee, Geun-Hong Park, Jung-Woo Lee, Whan-Sup Oh, 2008, Strength Studies of Heat-Resisting Steel STR3 and STR35 Dissimilar Friction welding Zone Used in Vehicle Valves, 경희대학교 학위논문
(3) In Duck Park, Hyun Soo Kim, Ki Woo Nam and Tae Gyu Kim, 2007, Structural Consideration on Friction Welding of Al2O3 Particulate Reinforced Aluminum Composites, 대한기계학회, 추계학술대회, pp.142∼147
(4) Nam Yong Chung, Cheol Hee Park, 2005, Establishment of Fracture Criterion on Friction Welded Dissimilar Materials, 한국자동차공학회논문집, Vol.12, pp. 142∼148
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(6) K. S. Kim, H. S. Kim and N. Y. Chung, “analysis of Stress Singularity on Ceramic/ Metal Bonded Joints,”Journal of KSME, Vol.20, No.10, pp.3058-3067, 1996.
(7) S. K. Oh, “igh Temperature Creep Life Prediction of Friction Welded Joints by Initial Strain Method and the AE Evaluation,” Journal of KSOE, Vol.11, No.4, pp.40-48, 1997.
(8) S. K. Oh, M. H. Yoon, S. U. Jeong, and J. H. Oh, “ptim ization of Heat Resisting Steels Friction Welding and Its Real Tim Predictability of High Temperature Creep Life of Long Time(1),”Journal of KSME, Vol.17, No.3, pp.512-519, 1993.
(9) W. M. Thomas, E. D. Needham, M. G. Murch, P. Templesmith and C. J. Dawes: International patent application No. PCT/GB92/02203 and GB patent application No. 9125978.9, 1991.
(10) G. Biallas, R. Braun, C. D. Donne, G. Staniek and W. A. Kayser: Proc. 1st Int. Conf. on ‘riction stir welding’ Thousand Oaks, CA, USA, 1999, The Welding Institute, Paper S3–3.
(11) B. M. Nowak, A. C. Hall and G. A. Khrovsky: Proc. 6th Int. Conf. on ‘rends in welding research’ Pin Mountain, GA, USA, 224–228, 2003, ASM International.
(12) P. L. Threadgill: ‘riction stir welding –state of art’ TWI report-678/1999, The Welding Institute, Cambridge, UK, 1999.

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