SM490A 용접시편의 초음파 핀 피닝 및 피로수명 평가 (Ultrasonic Pin Peening and Fatigue Life Evaluation of SM490A Welded Specimens)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 23권 / 4호 / 574 ~ 581페이지
· 저자명 : 구병춘

초록

용접부는 용접비드의 토우에서 균열이 발생하여 파손되는 경우가 대부분이다. 용접으로 토우 주변에는 미세조직이 변하고 표면이 거칠어져 응력집중이 발생하고 용접에 의한 인장 잔류응력이 작용하므로 구조강도 측면에서 매우 취약하다. 고주파 핀 피닝기술은 용접 토우 주위를 고주파 가진 액추에이터에서 발사된 핀으로 타격하여 소성변형을 발생시켜 표면의 인장 잔류응력을 압축 잔류응력으로 바꾸고, 조직을 미세하게 하며 응력집중을 완화하여 피로강도를 향상하는 기술이다. 본 연구에서는 용접부의 피로강도 향상에 탁월한 효과가 있는 이동형 고주파 피닝장치를 개발하고 성능을 평가하였다. MP Sonic 2020A 발진기와 압전 액추에이터를 바탕으로 피닝장치의 사양을 결정하고 설계하였다. 진동 혼의 형상을 다양하게 변경하면서 고유진동수를 유한요소법으로 해석하고 형상변화와 고유진동수의 관계를 분석한 후 최적의 형상을 선정하여 시제품을 제작하였다. SM 490A 강판으로 맞대기 용접시편과 T형 필렛 용접시편을 제작하고 피닝을 한 후 4점 굽힘 피로시험을 수행하여 피닝이 용접시편의 피로수명에 미치는 효과를 평가하였다. SM 490A 강판 용접시편의 경우 피닝은 용접시편의 피로수명을 500 % 이상 향상하였다. 이러한 결과는 기존의 문헌이나 피닝 관련 자료에서 발표되고 있는 피로수명 향상 효과와 유사한 수준이다.

영어초록

The microstructure near the weld toe region changes during welding, and the surface becomes rough. As a result, stress concentration occurs at the toe, and tensile residual stresses are generated on the surface layer. Ultrasonic pin peening strikes the weld toe area with a pin propelled from a high-frequency actuator. It induces plastic deformation and compressive residual stress on the surface layer. It also makes the microstructure fine and smoothens the rough surface to reduce stress concentration. This study developed a portable ultrasonic pinning device. The finite element method analyzed the natural frequency for various horns with different sizes. Butt-welded and T-shaped specimens were manufactured with SM490A steel plate to evaluate the performance of the peening device. Four-point bending fatigue tests were carried out after peening to analyze the effect of peening on the fatigue life of the welding specimen. It turned out that peening improved the fatigue life of the welded specimen by more than 500 %. The results are similar to the effects published in the literature or peening-related data.

참고자료

· 없음