• 한국철도학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.512-517
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• 2009

알루미늄합금 철도차량의 차제를 조립하기 위하여 적용하는 용접방식으로는 가스 메탈 아크용접과 가스 텅스텐 아크용접이 주로 적용되고 있다. 그러나 알루미늄합금은 강재에 비해 용접성이 불리하며, 용접결함을 제어하기 위하여 보다 엄격한 용접조건과 용접설비의 작업환경이 요구된다. 따라서 선진국을 중심으로 비 용융 고상접합 방식인 마찰교반용접(FSW)이 널리 상용화 되고 있다. 본 연구에서는 대형 중공형 알루미늄합금 차량에 적용되는 압출재 A6005 소재의 마찰교반용접 시 용접변수에 따른 용접부의 기계적 특성을 평가하고, 적용 공구에 대한 최적의 용접조건을 파악하고자 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.706-713
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• 2016

본 연구에서는 이종소재 A6005-AZ61 접합을 위하여 마찰교반용접의 툴 삽입 위치와 모재의 냉각 유 무에 따라 용접부 특성을 분석하였다. 다른 용접 조건들인 툴 회전속도와 이송속도는 500rpm-30mm/min으로 고정하고 Advancing side에 알루미늄 합금(A6005), Retreating side에 마그네슘 합금(AZ61)을 배치하여 용접을 진행하였다. 용접은 여섯 가지 케이스를 진행하였다. 용접부 특성을 관찰하기 위하여 인장 시험을 진행하고, 광학현미경을 사용하여 용접부의 미세조직을 관찰하였다. 인장시험 결과 마그네슘 합금 방향으로 툴을 1mm 이동시키고 모재에 냉각을 시킨 조건에서 강도가 가장 높게 나타났다. 동일한 용접 조건에서 냉각을 한 경우에 냉각을 하지 않은 것 보다 강도가 약 2배 높게 측정되었다. 툴의 위치는 용접부 중심에서 알루미늄 합금 방향으로 1.7mm, 마그네슘 합금 방향으로 1.7mm 이동시켜 과도한 편심을 적용한 용접 조건에서는 교반이 잘 이루어지지 않아 용접부의 건전성이 가장 좋지 않았다. 과도한 편심을 적용한 용접 조건에서는 교반이 잘 이루어지지 않아 용접부의 건전성이 가장 좋지 않았다. 본 연구를 통해 A6005-AZ61 이종 마찰교반용접시 용접속도와 툴 회전속도만큼 모재의 온도 조절과 툴 삽입위치가 중요한 용접변수임을 확인 하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.225-226
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• 2009

• 소성∙가공
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• 제9권1호
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• pp.10-16
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• 2000

This research investigates microstructures and fatigue properties of the weldments of 6005A aluminum alloy developed for railroad vehicles. The samples were extruded into a truss structure and welded together using the gas metal arc welding process. The extruded sample showed a wide variation in grain size, possibly due to the frictional heating as well as the inghomogeneous metal flow in the extrusion die. The mechanical properties of the samples were affected by the mirocstructures. The fatigue strength of the welded structure was found to decrease significantly from that of the base metal. It was found that the fatigue characteristics of the welded structure were determined by the microstructure of the parent metal as well as weld defects such as porosities and the liquation cracks.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.131-138
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• 2010

최근에 철도의 고속화에 따라 차량의 경량화가 요구되기 때문에 알루미늄을 적용한 차량이 증가하고 있다. 알루미늄 차량의 차체는 대부분이 가스용접을 사용하였으나, 이 용접방법은 접합부의 기계적 성질이 모재에 비해 상당히 저하되는 경향이 있다. Hitachi, Bombardier 등의 철도 선진 제작사를 중심으로 가스용접에 비해 접합부의 기계적 성질이 우수한 마찰교반용접을 알루미늄 차체의 용접에 적용하고 있다. 본 논문에서는 철도차량에 사용되고 있는 A6005의 알루미늄 합금 압출재에 대하여 기존의 가스 용접방법인 GMAW와 새로운 용접방법인 마찰교반용접(FSW)을 적용한 경우에 접합부의 기계적 성질을 비교 분석하여 FSW가 GMAW에 비해 기계적 성질이 우수하다는 것을 확인하였다. 또한, FSW를 적용한 경우에 대해 용접 변수가 접합부의 기계적 성질에 미치는 영향을 민감도 분석을 통해 확인한 결과, 공구의 이송속도가 가장 큰 영향을 주는 용접 변수임을 알 수 있었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제27권5호
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• pp.81-87
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• 2009

Recently, extruded aluminium-alloy panels have been used in the car bodies for the purpose of the light-weight of railway vehicles and FSW(Friction Stir Welding), which is superior to the arc weldings, has been applied in the railway vehicles. This paper presents the optimum design of the FSW process on A6005 extruded alloy for railway vehicles to improve its mechanical properties. Rotational speed, welding speed and tilting angle of the tool tip were chosen as design parameters. Three objective functions were determined; maximizing the tensile strength, minimizing the hardness and maximizing the difference between the normalized tensile strength and hardness. The tensile tests and the hardness tests for fifteen FSW experiments were carried out according to the central composite design table. Recursive model functions on three characteristic values, such as the tensile strength, the hardness difference(${\Delta}Hv$) and the difference of normalized tensile strength and ${\Delta}Hv$, were estimated according to the classical response surface analysis methodology. The reliability of each recursive function was verified by F-test using the analysis of variance table. Sensitivity analysis on each characteristic value was done. Finally, the optimum values of three design parameters were found using Sequential Quadratic Programming algorithm.

• 한국기계가공학회지
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• 제12권6호
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• pp.45-51
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• 2013

Friction stir welding using aluminum alloys has been widely applied for transportation vehicles because of the light specific weight, which can be used to obtain sound joint and high mechanical properties. This study shows the effects of rotation speed, welding speed, welding load, and tool shape on defect formation with extruded AA6005, which is used for railway vehicle structures of non-uniform thickness welded by friction stir welding using load control systems. Optical microscopy observations and liquid penetrant testing of each FSW joint were carried out in order to observe defect formation. Two kinds of defects, that of probe wear and that of lack of penetration in the bottom of the welded zone, were observed. In the case of using a taper shaped tool, the defect free zone is very narrow, within 100 kgf; however, in case of using a cylindrical shape tool, the defect free zone is wider.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.124-129
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• 2017

본 연구에서는 철도차량의 경량 차체 소재로 주로 사용되는 알루미늄 합금 (Al-6005-T6) 압출재에 대한 마찰교반접합 적용 연구를 수행하였다. 용접속도를 300 mm/min으로 고정시킨 채 회전 공구의 회전속도를 600, 900, 1200, 1600 rpm으로 변화시킬 때 미세구조 및 기계적 특성의 변화에 대해 평가하였다. 특히, 동일 소재에 대해 전통적인 용접방법인 MIG 용접된 시편과의 비교를 통해 마찰교반접합법의 철도차량 적용성에 대해 논하였다. MIG 용접방법과는 달리, 마찰교반접합부에는 미세기공이 발견되지 않았으며, 경도 측정 결과 공구의 회전속도가 빨라질수록 높아진 입열량에 따라 heat affected zone (HAZ)의 범위가 넓어지고 결정립 조대화에 따라 HAZ의 경도 또한 낮아지는 것을 확인하였다. 인장시험 결과 HAZ지역에서 파단이 발생하였으며, 본 연구에서 설정한 공구의 회전속도 범위에서는 nugget 부의 경도 변화는 발견되지 않았으나 rpm이 올라갈수록 인장강도와 항복강도가 떨어지는 경향을 보였으며 이는 경도 시험에서와 같이 HAZ지역의 결정립 크기의 증가로 인한 현상으로 판단된다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 1998년도 특별강연 및 춘계학술발표 개요집
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• pp.52-55
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• 1998

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1613-1617
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• 2009

As demand regarding a recent energy-saving rises, the using ratio of the aluminum plate in manufacturing of a railroad vehicle has been increasing. The aluminum structure to be applied to a railroad vehicle is divided to single skin and double skin, and the main aluminum product is mainly Al 6005 extrude and Al 5083 rolled in domestic market. The Al 6005 alloy is applied heat treatment in order to improve the strength of material. Therefore there is the disadvantage that the strength of welding zone decreases compare with base material's if you apply to fusion welding like MIG(metal inert gas) welding. In this paper we tried to apply friction stir welding to solve these problems. In this study we investigated how tensile strength and fatigue strength were changed in case of changing the shoulder diameter of thread tool.