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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 현승균
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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SMAW(Shielded Metal Arc Welding)용접은 보호가스가 필요 없고 장소에 구애받지 않으며 전 자세 용접이 가능하다는 장점이 있다. 그 중 수직상향 용접 시 용접전류가 높을 경우 용적이 흘러내리게 되기 때문에 낮은 전류와 짧은 아크길이를 유지하며 용접을 한다. 낮은 전류일수록 단락 발생 빈도가 증가하며 단락 전류가 낮을 경우 융착 및 아크 끊김이 발생하기 때문에 용접사의 높은 숙련도를 요구한다.
따라서 본 연구에서는 8bit Atmega16을 이용하여 단락 발생 시 전류파형 제어가 가능한 디지털 제어 용접전원을 개발하였다. 수직상향 용접에서 단락제어에 따른 융착 및 아크 끊김을 해소하고자 하였다. 단락 검출을 위하여 실시간으로 용접 전류 및 용접 전압을 계측하는 감지 회로를 구성하였다.
용접품질 향상을 위하여 용접전류의 급격한 상승으로 인한 스페터 발생을 억제하고 단락 시 정상적인 용적 이행이 이루어지도록 하였다. 단락 발생 시 용접 전류 상승 지연 및 전류 파형 기울기를 제어하여 단락 피크값까지 및 용접 전류 상승 기울기를 제어하였다. 수직상향 용접에서 융착 및 아크 끊김이 발생하는 순간의 용적이행을 분석하기 위하여 고속 카메라로 촬영하였고, 단락 제어를 적용하지 않았을 때와 비교하여 단락 제어를 하였을 때 빠른 단락 해소로 인하여 융착 및 아크 끊김을 억제하는 것으로 판단된다.
또한, 소모성 전극인 용접봉을 사용하는 SMAW는 피복제 성분에 따라 용접성이 다르다. 저수소계 용접봉의 경우 아크 스타트 시 기공(porosity)에 민감하다. 이 기공을 억제하고자 용접 시작 시 전류 파형 제어 방법인 핫스타트 제어를 통하여 아크 스타트 시 전류를 상승시켜 전류에 의한 영향을 기공률 분석하였다.
일반적으로 사용되는 저전류 영역에서 핫스타트 제어에 따른 아크 스타트 기공률을 보기위해 파형 측정 장비를 통하여 용접 전류, 전압을 계측하였고, 비드 외관 촬영 및 X-ray 촬영으로 내부기공률을 분석하였다. 결과적으로 핫스타트 제어가 높을수록 저수소계에서 발생하는 기공이 억제되는 것을 확인하였으며, 이는 파형 제어에 의하여 용접 전류를 상승 시켜 슬래그의 전기 전도도를 높이고 아크 발생에 영향을 끼친 것으로 판단된다.
따라서 본 연구에서는 8bit Atmega16을 이용하여 단락 발생 시 전류파형 제어가 가능한 디지털 제어 용접전원을 개발하였다. 수직상향 용접에서 단락제어에 따른 융착 및 아크 끊김을 해소하고자 하였다. 단락 검출을 위하여 실시간으로 용접 전류 및 용접 전압을 계측하는 감지 회로를 구성하였다.
용접품질 향상을 위하여 용접전류의 급격한 상승으로 인한 스페터 발생을 억제하고 단락 시 정상적인 용적 이행이 이루어지도록 하였다. 단락 발생 시 용접 전류 상승 지연 및 전류 파형 기울기를 제어하여 단락 피크값까지 및 용접 전류 상승 기울기를 제어하였다. 수직상향 용접에서 융착 및 아크 끊김이 발생하는 순간의 용적이행을 분석하기 위하여 고속 카메라로 촬영하였고, 단락 제어를 적용하지 않았을 때와 비교하여 단락 제어를 하였을 때 빠른 단락 해소로 인하여 융착 및 아크 끊김을 억제하는 것으로 판단된다.
또한, 소모성 전극인 용접봉을 사용하는 SMAW는 피복제 성분에 따라 용접성이 다르다. 저수소계 용접봉의 경우 아크 스타트 시 기공(porosity)에 민감하다. 이 기공을 억제하고자 용접 시작 시 전류 파형 제어 방법인 핫스타트 제어를 통하여 아크 스타트 시 전류를 상승시켜 전류에 의한 영향을 기공률 분석하였다.
일반적으로 사용되는 저전류 영역에서 핫스타트 제어에 따른 아크 스타트 기공률을 보기위해 파형 측정 장비를 통하여 용접 전류, 전압을 계측하였고, 비드 외관 촬영 및 X-ray 촬영으로 내부기공률을 분석하였다. 결과적으로 핫스타트 제어가 높을수록 저수소계에서 발생하는 기공이 억제되는 것을 확인하였으며, 이는 파형 제어에 의하여 용접 전류를 상승 시켜 슬래그의 전기 전도도를 높이고 아크 발생에 영향을 끼친 것으로 판단된다.
목차
1장. 서론 12장. 이론적 배경 42.1 피복아크 용접의 특성 42.1.1 피복제 성분과 저수소계 용접봉의 특징 72.1.2 아크의 발생 112.1.3 전기 전도도와 아크의 열량 142.2 용적에 작용하는 힘 162.2.1 이행된 용적에 작용하는 힘 212.2.2 수직 용접 조건과 단락이행 243장. 개발 SMAW 용접전원 263.1 개발 SMAW 용접전원의 구조 263.2 제어 PCB 회로 설계 및 제어 알고리즘 293.3 개발 용접전원 성능 분석 364장. 실험방법 415장. 실험 결과 및 고찰 435.1 핫스타트 전류 제어에 따른 기공 분석 435.2 장기 단락과 아크 끊김 현상 485.3 단락제어에 따른 파형분석 515.4 단락제어에 따른 고속카메라 촬영 분석 546장. 결론 56References 57
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