TZM소재 용접에서 호감도함수법을 이용한 비드형상의 평균 및 분산 최적화

국문 초록 (Abstract)

GTAW(Gas Tungsten Arc Welding)는 비 소모성 텅스텐 전극을 사용하여 용접을 생성하는 일종의 아크 용접으로 항공우주산업, 자동차건설 및 수리, 예술, 자동차개조, 선박 개조 등 다양한 기반산업에서 사용되는 기술이다. 본 연구에서 사용한 소재 TZM은 티타늄, 탄소, 지르코늄, 몰리브덴 합금으로 물리적 화학적으로 안정적인 성능을 가지며 용접 및 고온 발열체로 사용시 좋은 성능을 보이는 특성이 있다. 그러나 타 소재에 비하여 가격이 비싸다는 특징이 있다. 용접은 제조 후 수정이 불가능하기 때문에, 제조가 잘못될 경우 경제적인 손실이 크다. 따라서 용접에서 목표로 하는 비드형상이 나올 수 있는 최적의 용접 조건을 찾는 것이 중요하다. 본 연구에서는 중심합성계획법(Central Composite Design) 기반으로 용접 실험을 설계하여 TZM 단층 용접을 수행하였고, 실험을 통하여 수집한 비드의 형상데이터(높이, 너비, 좌우 각도)를 활용하여 최적조건을 찾는 연구를 수행하였다. 최적화는 두가지 단계를 거A다. 첫번째 단계로 비드형상의 측정값 평균, 측정값 표준편차를 반응변수로 두고, 용접조건(Current, Welding Speed, Feed Rate)를 입력변수로 하여 반응변수 별로 회귀모델을 도출하였다. 두번째 단계로 도출된 반응변수를 개별 호감도함수로 변환하고, 종합호감도 함수로 종합한 뒤, 종합호감도 함수가 최대가 되는 입력변수의 최적조건을 탐색하였다. 분석에 이용된 회귀모델을 평가하기 위하여MAPE지표를 이용하였고, 평가 결과 평균의 회귀모델의 MAPE 값이 평균 91.34%의 높은 정확도를 보였다. 또한, 도출된 최적 입력조건에서 높은 수준의 종합호감도를 확인하였다.