STS304와 SM45C의 BOP용접한 시편과 STS304와 SM45C의 맞대기 이종 용접한 DMW 시편을 가지고 비이커스 경도 실험을 실시하였다.
Test Force는 4.903N(HV0.5)로 설정하여 전면비드 기준으로 비이커스 경도 장치 의 측정기로 전변 비드의 중앙에서 0.2mm하단 위치에 영점을 잡아 용접부 단면부 비드의 폭과 깊이를 0.2mm 간격으로 비이커스 경도 실험을 실시하였다.
4.2.1 SM45C
SM45C의 Bead on plate용접한 시편을 비이커스 경도 실험를 실시하였다.
레이저빔의 이송속도가 0.5m/min도 입열량이 35808 j/cm2 일 때 평균경도 값은 280.5 HV였다.
레이저빔의 이송속도가 1.5m/min도 입열량이 36255 일 때 평균경도값은 694.4 HV이었다.
레이저빔의 이송속도가 0.5m/min도 느릴 경우 레이저 빔과 시편에 작용하는 시간이 상대적으로 길어져 용융 후 냉각하는 시간이 길어져 조직이 성장하면서 경도 값이 본 실험조건에서 는 가장 작았다. 그러나 레이저 빔의 이송속도가 1.5m/min 도 빠 를 경우 용융 후 레이저빔이 진행하면서 모재부위도 빠른 냉각이 이루어져 매우 단 단하고 미세한 조직이 형성되었기 때문에 경도값이 743 Hv로 가장 크게 나타났다.
경도 값이 작은 경우는 모재에 비해 2 배 증가 하였고 경도 값이 큰경우는 3.4 배 모재보다 증가하였다. 위와 같은 내용을 입 열량 변화에 대한 평균 경도 값을 Fig.
30 에 나타냈다.
Fig. 29 Welding width Hardness to variation of welding process parameters
Fig. 30 Heat input and Hardness parameters
SM45C의 용접부 부위의 중앙에서 깊이 방향 경도값을 측정하여 Fig. 31 에 나타냈 다.
횡 방향에서 경도 값을 측정한 것과 비슷하게 레이저빔이 이송속도가 느린 경우 용 융되어 응고 할 때까지 조직이 성장하는 시간이 상대적으로 길어져 경도 값이 낮게 측정되어 모재의 경도보다도 상승 폭이 적다. 이 때 평균 경도 값은 279.8 Hv이었 다. 레이저빔의 이송속도가 1.5m/min 의 입열량이 36255 일 때는 평균 경 도 값이 676 Hv이었다. 이는 레이저 빔이 이송속도가 0.5m/min 의 입열량이 35808 일 때 보다도 2.4배 정도 경도값이 크게 측정되었다.
용접단면의 횡 방향에서 의 경도 값과 종방향에서의 평균경도 값은 Fig. 32 에 나타 냈다. w 는 종방향의 경도값이고 d 는 횡방향의 평균 경도값이다.
Fig. 31 Heat input and Hardness parameters
4.4.2 STS304
STS304의 Bead on plate용접한 시편을 비이커스 경도 실험를 실시하였다.
STS304 일 경우 경도 실험한 값을 Fig 31 와 Fig 32 에 나타냈다.
Fig 31 는 횡방향으로 측정한 경도 값이고 Fig 32 는 종방향으로 경도 값을 측정한 것이다.
횡방향으로 측정한 경도값은 가장 큰 값은 레이저빔의 이송속도가 0.7m/min으로 입열량이 33709 일 때의 경도값은 276 Hv 이었다 이는 모재의 경도값 250 Hv 이 26 증가한 값이다. 레이저 빔의 이송속도가 0.5m/min 으로 입열량이 36874
일 때 평균 경도값은 208 Hv이고, 레이저 빔의 이송속도가 0.9m/min 으로 입열량이 26051 일 때 평균 경도값은 199 Hv으로 그차이가 크기 않았다.
용접단면의 중앙부에서 깊이 방향으로 측정한 경우 레이저 빔의 이송속도가 0.7m/min 으로 입열량이 33709 일 때 평균 경도값은 252 Hv 이었다.
레이저빔의 이송속도가 1.1m/min이고 입열량이 26279 일 때 평균 경도값은 216 Hv이고, 레이저빔의 이송속도가 1.3m/min이고 입열 량이 25311 일 때 평균 경도 값은 217 Hv으로 그차이가 1 Hv로 크지 않았다. 이와 같은 현상은 횡방 향의 경도 값을 나타낸 Fig. 31 의 결과와 비슷한 실험결과를 나타냈다.
Fig. 32 Welding width Hardness to variation of welding process parameters
4.4.3 이종용접
STS304와 SM45C를 DMW한 시편을 비이커스 경도 실험를 실시하였다.
이종용접했을 경우 경도 분포값은 Fig. 33 에 나타있다. Fig. 33는 횡방향으로 경도 값을 측정한 결과 값이고 fig. 34는 용접 단면의 종방향으로 경도값을 측정한 값이 다.
횡방향으로 경도값을 측정한 Fig. 33 의 결과를 살펴보면 레이저 빔의 이송속도가 느린 경우 STS304와 SM45C 가 동시 용융되어 교반된 결과 경도값이 크게 측정 되었다. 그러나 레이저빔의 이송속도가 빨라 지면 SM45C의 특성인 경도 증가가 크 게 나타나지 않앗다. 일반적으로 탄소강을 레이저로 열처리 하거나 용접하면 탄소의 영향 때문에 마르텐사이트 조직이 침상으로 나타나면서 경도값이 증가하는데, 레이저 빔의 이송속도가 1.1 m/min 로 입열량이 25635 이하가 되면 탄소강의 탄 소 성분이 조직을 단단하게 하는 영향이 현저하게 저하 되었다.
레이저 빔의 이송속도가 0.5 m/min에서 0.9 m/min 으로 입열량이 36894
~ 29323 범위 내에서는 경도값이 258 Hv ~ 567 Hv 범위 였다.
그러나 레이저 빔의 이송속도가 1.1 m/min 에서 1.5 m/min 까지는 입열량의 범위 가 25635 ~ 29340 으로 평균경도 값은 294 Hv에서 545 Hv범위 였다.
Fig. 33 Welding width Hardness to variation of welding process parameters