고장력강(HT50) 레이저용접부의 용접잔류응력 및 파괴인성 특성

Abstract

Recently, many industries have been employing the application of laser beam welding, due to the resulting high welding quality, such as smaller width of melting and heat affective zone, smaller welding deformation, and fine grains of weldment, compared to arc welding. However, in order to appropriately utilize this welding process with steel structure, the characteristics of welding residual stresses and fracture toughness in welded joints are to be investigated for reliability. Therefore, in this study, the mechanical properties of weldments by arc and laser welding are investigated using FEM to confirm the weldability of laser welding to the general structural steel (HT50). The Charpy impact test and 3-points bending CTOD test are carried out in the range of temperatures between -60℃and 20℃, in order to understand the effect on the fracture toughness of weldments. From the research results, it has been found that the maximum residual stress appears at the center of plate thickness, and that the fracture toughness is influenced by strength mis-match.1. 서 론 레이저빔 용접법은, 아크용접법에 비하여 역사가 짧고, 비교적 새로운 용접법이지만, 여러가지 장점을 가지고 있어 폭넓은 분야에 적용이 기대되어지고 실용화를 향한 연구개발이 활발히 진행되고 있다(Yasuda and Kitani, 2000).레이저빔 용접법은 고에너지 밀도를 가지고 있기 때문에 용융부가 좁고 깊은 용입이 얻어지고, 용접입열에 의한 열전도가 적기 때문에 아크용접법에서 문제로 되고있는 용접변형을 저감할 수가 있다. 또한 기계화, 자동화가 비교적 쉬운 특징을 가지고 있다. 반면, 초기 설비비가 고가이고, 재료에 정밀한 개선가공 등을 필요로 하기 때문에 그 적용은 한정된 분야에 국한되어 왔었지만, 최근 기술이 향상되어 고출력화, 비용감소, 고속 후판의 용접이 가능하게 되고, 자동차, 기계, 및 이화학분야 등의 작은 부품뿐만 아니라 대형구조물의 적용이 진행되고 있다. 강구조물에 대하여 레이저빔 용접법을 유효하게 활용하기 위해서는 용접부의 역학적 제특성에 대하여 검토할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 50kg급 고장력강의 레이저빔 용접부에 대하여 수치해석을 통하여 용접잔류응력 및 소성변형도 교신저자 오종인: 광주광역시 동구 서석동 375062-230-7137 chong1015@hotmail.com특성을 고찰하였고, 3점굽힘 CTOD시험 및 샤르피충격시험을 통하여 용접부의 파괴인성 특성을 고찰하였다.