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DED 공정을 이용한 부품 보수 시 기저부 경사각과 모서리 반경이 적층부 인근의 열-기계 특성에 미치는 영향 고찰
김단아(Dan A Kim),이광규(Kwang Kyu Lee),안동규(Dong Gyu Ahn) 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集A Vol.46 No.6
에너지 제어형 용착 공정을 이용하여 기계 부품의 손상부에 대한 보수를 수행 시 적층량 및 잔류응력 최소화를 위하여 손상 제품에 생성되는 기저부의 적정 설계에 대한 연구가 필요하다. 이 연구에서는 3차원 유한요소해석을 이용하여 에너지 제어형 용착 공정으로 기계 부품 보수 시 기저부 경사각과 모서리 반경이 적층부 인근의 열-기계 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 해석 결과를 이용하여 기저부 경사각과 모서리 반경 조합에 따른 적층부 인근의 온도 및 잔류 응력 분포 변화를 예측하였다. 기저부 경사각과 모서리 반경과 최대 유효 응력 및 주응력 최대값과의 상관 관계를 고찰하였다. 최종적으로 적층부 인근의 잔류 응력과 적층 체적을 감소시킬 수 있는 적정 기저부 설계를 제안하였다. An appropriate substrate design is needed to reduce the deposited volume and the residual stress in the vicinity of the deposited region for the case of the repair of damaged regions of mechanical parts using a directed energy deposition (DED) process. The goal of the study is to investigate the effects of the inclined angle and the corner radius of the substrate on thermo-mechanical characteristics in the vicinity of the deposited region by the DED process to repair mechanical parts using finite element analyses. Temperature and residual stress distributions in the vicinity of the deposited region are estimated according to the combination of the inclined angle and the corner radius. The influence of the inclined angle and the corner radius on the maximum effective and 1<SUP>st</SUP> principal stresses in the designed model is examined. Finally, a suitable design of the substrate is proposed to simultaneously reduce the residual stress in the vicinity of the deposited region and the deposited volume.
기저부 경사각과 깊이가 에너지 제어형 용착 공정으로 보수된 영역의 열 및 잔류응력 특성에 미치는 영향 고찰
김단아,이광규,안동규,Kim, Dan-A,Lee, Kwang-Kyu,Ahn, Dong-Gyu 한국기계가공학회 2022 한국기계가공학회지 Vol.21 No.6
The design of the substrate significantly affects the thermal history and the residual stress formation in the vicinity of a repaired region by a directed energy deposition (DED) process. The occurrence of defects in the repaired region depends on the thermal history and residual stress formation. The objective of this study was to investigate the influence of the inclined angle and depth of the substrate on the thermal and residual stress characteristics in the vicinity of a repaired region by a DED process through two-dimensional finite element analyses (FEAs). The temperature and residual stress distributions in the vicinity of the repaired region were predicted according to the combination of the inclined angle and depth of the substrate. The effects of the inclined angle and depth on the depth of the heat affected zone and the maximum value of the residual stress were examined. A proper combination of the inclined angle and depth of the substrate was estimated to decrease the residual stress in the vicinity of the repaired region.