Arc oscillation을 이용한 가스터빈용 CM247LC 초내열합금 응고균열 민감도 제어 기구
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2021
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Korean
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학술저널
수록면
354-354(1쪽)
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가스터빈 블레이드 제조 및 재생과정에서 용접 및 적층 공정은 필수적으로 고려되고 있다. 특히 블레이드 국산화 소재로 검토되고 있는 CM247LC 초내열합금은 용접시 응고균열에 취약한 소재로 알려져 있어, 건전한 블레이드 용접 구조를 확보하기 위해서는 용접소재 및 공정 최적화를 통한 응고균열 제어가 필수적이다. 한편, 용접 시 oscillation의 적용은 응고조직 제어를 통해 용접부 성능 향상을 도모할 수 있는 대표적인 공정 변수로써, 다수의 선행연구를 통해 응고균열 발생 억제 효과까지 존재하는 것으로 보고되고 있다. 하지만 대부분의 해당 연구들은 자기 구속(self-restraint) 시험에 기반한 정성 평가결과 만을 제시하고 있으며, 용접소재 및 공정간의 절대 비교가 가능한 응고균열 온도범위(solidification cracking temperature range, SCTR) 평가 등, 정량 평가에 관한 연구는 상당히 부족한 실정이다. 본 연구에서는 oscillation 용접을 적용한 Varestraint 시험 및 평가절차를 고안하였고, 이를 통해 oscillation 조건(0.6~1.2 Hz)에 따른 CM247LC 초내열합금 용접부 SCTR을 체계적으로 평가하였다. Varestraint 시험에 따른 응고균열은, IR 열화상 카메라로 측정한 균열 전파경로 상의 열이력 및 응고성장 방향 등을 종합적으로 고려하여 SCTR로 정량화 하였다. 그 결과 CM247LC 합금 직선 용접 시의 SCTR은 400 K, 0.6 및 1.2 Hz oscillation 용접부는 276, 476 K로 각각 평가되었다. 역확산(back-diffusion)과 용접 응고과정의 냉각속도를 고려한 Scheil 식 계산을 통해 각 조건의 mushy zone 범위는 동등 수준(약 400 K)임을 확인하였으나, oscillation 조건에 따라 SCTR 은 큰 차이를 보이는 결과가 얻어졌다. 특히 0.6 Hz 조건의 SCTR 축소 거동은, EBSD 및 EPMA 분석을 통해 oscillation 경로상의 국부적인 G(온도구배)/R(응고속도)값 저하에 따른 미세한 등축 덴드라이트 조직 형성으로 균열 전파가 억제된 결과로 판단되었다.
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