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DMT 공정을 이용한 초합금 분말과 S45C 강의 이종재료 적층 시 적층 특성 고찰

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Author(s)
이광규
Issued Date
2020
Abstract
A directed energy deposition (DED) process is a representative metal additive manufacturing (AM) technology to create a three-dimensional (3D) part with different materials. The quality of the fabricated part with different materials is greatly dependent on deposition characteristics between the deposited region and the substrate. The objective of this thesis is to investigate dissimilar deposition characteristics between super-alloy powders and S45C steel using a laser-aided direct metal rapid tooling (DMT) process through finite element analyses (FEAs). Inconel 625 and Stellite21 super-alloys are chosen as materials of deposited powders. A 3D FE model is created to simulate a thermo-mechanical phenomenon in the vicinity of the deposited region during deposition and cooling. The laser is assumed to be a volumetric heat flux with the gaussian distribution in a plane and the penetration depth. Temperature dependent thermal and mechanical properties, including effects of a phase change, are adopted. A proper efficiency of the heat flux is estimated by comparison of results of FEAs and those of experiments. Repeated FEAs are carried out using a commercial software SYSWELD. FEAs are performed for cases of in-plane deposition, including a single line, a double line and multiple lines, and out-of-plane depositions. From the results of FEAs, the influence of the deposition path, the deposited material and the interpass time on temperature, micro structure and residual stress distributions in the vicinity of the deposited region is examined. In addition, the effects of the hardness of the substrate on microstructure and residual stress distributions in the substrate are discussed.
Alternative Title
Investigation into Dissimilar Deposition Characteristics between Superalloy Powders and S45C Steel Using a Laser-Aided Direct metal Rapid Tooling (DMT) Process
Alternative Author(s)
Lee. Kwang Kyu
Department
일반대학원 기계공학과
Advisor
안동규
Awarded Date
2020-02
Table Of Contents
목 차

LIST OF TABLES iv
LIST OF FIGURES iv
NOMENCLATURES x
ABSTRACT xii

제 1 장 서론 1
제 1 절 연구 배경 및 선행 연구 1
1. 연구 배경 1
2. Laser-aided Directed Metal Tooling (DMT) 공정 4
3. 선행 연구 5
제 2 절 연구 목적 및 연구 방법 6
1. 연구 목적 6
2. 연구 방법 8

제 2 장 이종 재료 적층 시편 설계 및 제작 10
제 1 절 이종 재료 적층 시편 설계 및 제작 10
1. 적층 재료 선정 10
2. 이종 재료 적층 시편 설계 11
3. 기저부 열처리 12
4. 이종 재료 적층 시편 제작 15
가. 이종 재료 시편 제작 15
나. 시편 후처리 18
다. 내부 결함 검사 21

제 3 장 DMT 공정 유한요소 해석을 위한 데이터 도출 및 모델 생성 23
제 1 절 물성 데이터 도출 및 고찰 23
1. 기저부 재료 온도 의존 물성 데이터 도출 23
가. 기저부의 상변화 23
나. 기저부 온도 의존 물성 데이터 도출 26
다. 열처리에 따른 온도 의존 물성 데이터 변화 분석 30
2. 적층부 재료 온도 의존 물성 데이터 도출 32
제 2 절 경계조건 데이터 도출 및 고찰 36
1. 강제 대류 경계조건 데이터 도출 37
2. 자연 대류 경계조건 데이터 도출 39
3. 등가 강제 대류 계수 도출 41
제 3 절 열원 모델 도출 및 고찰 43
1. 체적 열원 모델 도출 43
가. 레이저 열원 43
나. 열원모델 도출을 위한 해석모델 생성 45
제 4 절 유한요소 해석 모델 도출 49
1. 해석 모델 도출 49

제 4 장 유한요소 해석을 이용한 이종재료 적층 특성 고찰 52
제 1 절 열전달 해석 결과 및 분석 52
1. 단일 비드 열전달 해석 결과 분석 52
2. 이열 비드 열전달 해석 결과 분석 58
3. 다열 비드 열전달 해석 결과 분석 62
4. 다층 비드 열전달 해석 결과 분석 71
제 2 절 열응력 해석 결과 및 분석 75
1. 단일 비드 열응력 해석 결과 분석 77
2. 이열 비드 열응력 해석 결과 분석 83
3. 다열 비드 열응력 해석 결과 분석 86
4. 다층 비드 열응력 해석 결과 분석 89

제 5 장 결론 및 향후 과제 92
Reference 95
Degree
Master
Publisher
조선대학교 일반대학원
Citation
이광규. (2020). DMT 공정을 이용한 초합금 분말과 S45C 강의 이종재료 적층 시 적층 특성 고찰.
Type
Dissertation
URI
https://oak.chosun.ac.kr/handle/2020.oak/14044
http://chosun.dcollection.net/common/orgView/200000278505
Appears in Collections:
General Graduate School > 3. Theses(Master)
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  • Embargo2020-02-26
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