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이종재료 마찰용접에 의한 초내열합금 대형 배기밸브 스핀들 개발
Development of Large Superalloy Exhaust Valve Spindle by Dissimilar Inertia Welding Process

박희천   ((주)케이에스피CC0037007  ); 정호승   (한국해양대학교UU0001479  ); 조종래   (한국해양대학교 기계정보공학부UU0001479  ); 이낙규   (한국생산기술연구원 디지털 생산 성형팀CC0186930  ); 오중석   (현대중공업 대형엔진설계부CC0002871  ); 한명섭   (현대중공업 산업기술연구소CC0002871  );
  • 초록

    Inertia welding is a solid-state welding process in which butt welds in materials are made in bar and in ring form at the joint race, and energy required lot welding is obtained from a rotating flywheel. The stored energy is converted to frictional heat at the interface under axial load. The quality of the welded joint depends on many parameters, including axial force, initial revolution speed and energy amount of upset. working time, and residual stresses in the joint. Inertia welding was conducted to make the large exhaust valve spindle for low speed marine diesel engine. superalloy Nimonic 80A for valve head of 540mm and high alloy SNCrW for valve stem of 115mm. Due to different material characteristics such as, thermal conductivity and flow stress. on the two sides of the weld interface, modeling is crucial in determining the optimal weld geometry and Parameters. FE simulation was performed by the commercial code DEFORM-2D. A good agreement between the Predicted and actual welded shape is observed. It is expected that modeling will significantly reduce the number of experimental trials needed to determine the weld parameters. especially for welds for which are very expensive materials or large shaft. Many kinds of tests, including macro and microstructure observation, chemical composition tensile , hardness and fatigue test , are conducted to evaluate the qualify of welded joints. Based on the results of the tests it can be concluded that the inertia welding joints of the superalloy exhaust valve spindle are better properties than the material specification of SNCrW.


  • 주제어

    이종 관성마찰용접 .   유한요소법 .   배기벨브 스핀들 .   공정 변수 .   기계적 특성.  

  • 참고문헌 (7)

    1. H.S. Jeong and T. Shinoda, 'Fundamentals and Basic Application of Friction Welding', Journal of KWS, Vol. 15, No. 6, pp. 1-12, 1997 
    2. 조현수, 서성재, 'Inconel 713C와 SCM 440의 마찰용접', Journal of KWS, 제15권, 제6호, pp. 564-570, 1997 
    3. A.A.M.d. silva, A. Meyer, J.F.d. Santos, C.E.F. Kwietniewski, T.R. Strohaecker, 'Mechanical and Metallurgical Properties of Friction welded TiC Particulate Reinforced Ti-6Al-4V', Composites Science and Technology, Vol. 64, 1495-1501, 2004 
    4. A.Z. Sahin, B.S. Yibas, M. Ahmed, J. Nickel, 'Analysis of the Friction Welding Process in Relation to the Welding of Copper and Steel Bar', Journal of Materials Processing Technology, Vol. 82, pp. 127-136, 1998 
    5. 김의환, 민택기, '인코넬 합금과 스테인레스강의 마찰용접 특성 연구', 한국공작기계학회논문집, 제10권, 제2호, pp. 73-78, 2001 
    6. H.J. Liu, H. Fujii, M. Maeda, K. Nogi, 'Tensile Properties and Fracture Locations of Friction-stir-welded Joints of 2017-T351 Aluminum Alloy', Journal of Materials Processing Technology, Vol. 142, pp. 692-696, 2003 
    7. P.D. Sketchly, P.L. Threadgill, I.G. Wright, 'Rotary Friction Welding of a Fe3Al based ODS alloy', Materials Science and Engineering, A329-331, pp. 756-762, 2002 

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