DED 공정을 이용한 적층 경로 및 재료에 따른 잔류응력 특성 분석

국문 초록 (Abstract)

DED 공정에서의 잔류응력은 국부적이고, 급격한 열이력에 의해 발생한다. 잔류응력 저감 방법에 대한 연구가 진행되고 있지만 적층 경로와 적층 재료 와의 관계에 대한 연구는 부족하다. 이 연구에서는 DED 공정을 이용한 실험 및 3 차원 열-기계 연계 유한요소 해석을 통해 적층 경로 및 적층 재료에 따라 나타나는 잔류응력 특성을 분석하고자 한다. 적층 실험은 단일, 다열 및 다층 순으로 진행되었으며, SCM 440 위 G6 및 SUS316L 위 SUS316L 적층 시편을 제작하였다. 유한요소 해석 모델은 실험 결과 도출된 적층부 특성데이터를 이용하여 생성하였으며, 해석은 상용 소프트웨어인 SYSWELD V15.5 를 이용하였다. 해석에 적용된 물성데이터는 JmatPro V12.0 를 통해 도출된 온도 의존 열 물성을 적용하였다. 실험 조건을 기반으로 자연대류, 등가 열 손실 계수 도출 및 고정 경계조건을 해석모델에 적용하였다. 단일 비드 및 다열 비드 해석을 통해 도출된 열원 효율을 기반으로 적층 경로에 따라 10 × 10 mm 4 층 열-기계 해석을 진행하였다. 응력 분포, 최대 응력 발생 위치, 응력 변화 및 열 이력을 도출 하였으며, 적층 경로 및 적층 재료에 따라 적층부 및 적층부 주변에 발생하는 잔류응력 특성을 비교분석을 통해 적층 재료 별 잔류응력이 최소화 되는 적층 경로를 선정 하였다. 또한, 적층 재료에 따라 적정 적층 경로가 상이하다는 것을 알 수 있었다.