와이어 아크 적층 제조 기반 다층시편 적층 제조 시 위빙 공정해석 연구
저자
김주원(J. W. Kim) ; 김민겸(M. K. Kim) ; 이명노(M. N. Lee) ; 김태환(T. H. Kim) ; 안희성(H. S. Ahn) ; 장영섭(Y. S. Jang) ; 허성호(S. H. Heo) ; 서종환(J. Suhr)
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학술지명
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발행연도
2021
작성언어
Korean
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학술저널
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수록면
491-491(1쪽)
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금속 적층 제조 기술은 형상의 제약이 적고 여러 품종을 하나의 설비로 제작할 수 있어 다품종 소량생산에 매우 적합하여 자동차, 국방, 원자력 등 다양한 산업에서 주목받고 있는 신기술이다. 그 중에서도 Wire Arc Directed Energy Deposition (WA DED)는 다른 금속 적층 제조 기술에 비해 높은 적층 속도를 가지고 있으며, 대형 구조물의 적층 제조가 가능하다는 이점이 있다. 하지만 높은 입열량으로 인한 급격한 온도 변화로 용융풀이 불안정해지고, 결함이 발생하며, 기계적 물성치가 타 가공법에 비해 낮다는 단점이 있다. 이에 잔류응력을 줄여 열변형을 최소화하기 위해 WA DED 에 위빙 기법을 적용하려는 시도가 있었으나, 위빙 경로, 위빙 폭 등의 변수를 추가함에 따라 유한 요소 해석에 어려움이 있었다. 본 연구에서는 복수의 열원을 사용하여 위빙 효과를 모사하는 유한 요소 해석 기법을 이용하여 316L 스테인리스 강을 WA DED 로 적층 제조할 때의 공정 변수의 최적화를 시도하고자 한다. 단일 경로로 출력한 시편의 용융풀을 해석 결과와 비교하여 신뢰성을 검증한 후 열응력을 최소화할 수 있는 공정조건을 이용해 316L 스테인리스강을 단일벽 형태로 적층 제조하여 용융풀의 안정성과 미세조직 및 결함을 평가하였다. 에칭 후 OM/SEM 을 활용하여 분석한 결과 안정적인 용융풀이 형성되었으며 균일한 Austenite 조직이 생성됨을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시된 복수의 열원을 이용한 유한 요소 해석 기법은 자동차, 국방, 원자력 등의 다양한 산업 현장에서 실제 제품을 적층 제조할 때 시행착오를 줄이기 위한 방안으로 활용될 것으로 사료된다.
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