변형도 경계법을 이용한 V-홈 적층 용접의 변형 예측

Abstract

본 연구에서는 변형도 경계법을 사용하여 용접에 대한 시뮬레이션 해석을 진행할 때, 적층 용접 시 용접 패스 사이마다 식히는 온도 차이를 고려하여 용접이 완료된 후 발생하는 모재의 변형량 차이에 대해 연구하였다. 대형 구조물에 적층 용접 진행 시 용접 패스 사이마다 상온까지 식힌 후 다음 용접을 진행하는 것이 맞지만, 현장 작업의 특성상 신속성을 위해 상온까지 식기 전에 다음 용접이 진행되는 경우가 있다. 그러나 기존 사용되던 간이해석법은 이러한 용접 패스간 온도 차이(Inter-pass 온도)를 고려하지 않고, 모두 상온까지 식힌다는 전제를 기반으로 해석을 진행한다. 이러한 Inter-pass 온도의 차이로 인해 발생하는 변형량 차이에 대해 본 연구에서는 기존에 사용되던 변형도 경계법과 Inter-pass의 온도 차이를 고려하여 진행한 변형도 경계법 해석을 통해 변형량 차이를 확인하였다. 결과적으로 기존 사용되던 변형도 경계법(Inter-pass:20℃)은 2.751mm, 본 연구에서 제안하는 방법을 적용한 변형도 경계법(Inter-pass:700℃)은 1.573mm로 두 해석 간 1.178mm의 변형량 차이가 나타났다. 따라서 기존 변형도 경계법의 경우는 변형량이 과도하게 평가되지만, 용접 pass 간 온도 차이를 고려함으로써 변형량에 대해 과도한 평가를 하지 않고, 상대적으로 실제 현상과 맞는 변형량을 도출해낼 수 있다. 이를 통해 용접 pass 간 온도를 특정 온도로 진행했을 때 발생하는 변형량까지 도출할 수 있으며 변형에 대한 정도 차이를 상대적으로 분석할 수 있고 후에는 실제 현장에 적용이 가능해질 것이다.