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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 권용재
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2017
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자동차 머플러는 엔진에서 배출되는 고온?고압의 배기가스를 저온?저압으로 만드는 역할을 한다. 이러한 머플러는 주로 Gas Metal Arc Welding (GMAW)으로 다양한 부품들을 결합하여 제작된다. 그러나 용접에 의해 제작되는 머플러는 높은 온도에 의해 열 변형이 발생되며, 이러한 변형으로 인해 부품 결합 시 체결 부분에서 조립성 문제가 자주 발생한다. 최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 열 변형에 관한 연구가 많이 진행되고 있으며, 복잡한 구조물의 열적 거동을 예측하여 구조물의 안정성을 확보하기 위해 수치 해석방법을 많이 이용하고 있다. 실제 양산되고 있는 자동차 머플러의 열 변형을 예측하고자, 상용 용접 해석 소프트웨어인 SYSWELD를 이용하여 해석을 수행하였다. 재료 물성은 실제와 동일하게 사용하였으며, 용접 조건(냉각 조건, 에너지 효율, 속도, 경계 조건)은 시뮬레이션을 하기 위해 실제 용접 조건과 동일하게 부여하였다. 자동차 머플러의 유한요소 모델링은 시간을 고려하여 단순화시켰다. 해석과 실제의 신뢰성을 향상하기 위해 실제 용접부의 단면을 참조하여 Heat Source Fitting(HSF)을 수행했으며, HSF는 용융 풀의 크기(길이, 깊이, 넓이)를 반복적으로 조정하여 실제 시편에서 측정된 용융부(Fusion Zone, FZ)와 열영향부(Heat Affected Zone, HAZ) 크기를 비교하여 열원의 정의를 최적화한 파라미터를 얻었다. 본 연구에서는 자동차 머플러 조립 시 발생하는 열 변형에 대하여 실험과 해석을 통해 고찰해보고자 한다. 시뮬레이션 결과는 실제 GMAW으로 접합된 시편을 광학현미경(Optical Microscope, OM), 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM), 전자후방산란회절(Electron Back-Scatter Diffraction, EBSD) 등 분석 장비들을 이용하여 미세조직을 정량적으로 분석하여 검증하고자 한다. 그리고 검증된 해석결과를 바탕으로 용접순서에 따른 최적화된 GMAW 공정의 용접순서를 찾았으며, 그 결과 열 변형이 28% 감소 효과를 보였다.
목차
목차국문요약목차제 1장 서론 11.1 연구배경 11.2 연구 목적 및 내용 2제 2장 이론적 배경 32.1 자동차 머플러 정의 32.2 용접의 종류 및 특성 42.3 GMAW의 원리 62.3.1 GMAW특징 72.4 보호 가스 82.5 페라이트계 스테인리스강 102.5.1 일반적인 특성 102.5.2 용접성 112.6 용접 야금학적 분석 122.6.1 용접 용어 122.6.2 Fe-C 상태도 및 강의 조직 132.6.3 열영향부(Heat Affected Zone) 152.6.4 용접 잔류응력 172.6.5 용접 변형 원리 및 종류 192.7 용접 해석 프로세스 202.7.1 용접 해석 이론 202.7.2 용접 조건 및 경계조건 222.7.3 유한요소 해석 이론 232.7.3.1 비정상 열전도의 유한요소 해석 이론 232.7.3.2 3차원 열 탄소성의 유한요소 해석 이론 24제 3장 실험 방법 273.1 금속학적 분석 방법 273.1.1 미세경도 시험 273.1.2 미세조직 시험 283.1.3 인장 시험 303.2 자동차 머플러 구조해석 313.2.1 용접에 의한 용접 변형 해석 프로세스 313.2.2 자동차 머플러의 유한요소 모델 생성 323.2.3 열원 함수 333.2.4 GMAW를 위한 열원 피팅 343.2.5 용접 해석 경계조건 37제 4장 실험결과 및 고찰 404.1 온도분포 해석결과에 따른 재료 조직변화 404.2 각 영역의 결정립 크기 및 결정성장 방향 414.3 미세조직 상 분석 444.4 비커스 경도 측정 464.5 자동차 머플러의 잔류응력 해석결과 484.6 자동차 머플러 Plate 용접 열 변형 해석결과 494.7 용접순서 변경에 따른 열 변형 해석 수행 51제 5장 결론 53제 6장 참고 문헌 54Abstract 58
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