철골부재의 용접변형

▒ 기출문제

- 93회 3교시 5번 : 철골공사에서 용접변형의 종류 및 억제대책에 대하여 설명하시오

- 71회 3교시 5번 : 철골공사시 발생되는 변형에 대하여  1) 원인,  2) 종류,  3) 대책 방안을 기술 하시오.

- 69회 4교시 1번 : 철골제작시 부재변형을 방지하기 위한 방안을 기술하시오.

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▒ 개요

① 용접은 국부적으로 열을 가하여 두 부재를 접합하는 방법으로 국부적인 가열은 열응력을 발생시킨다.

② 발생한 열응력은 열변형을 생성하고 용접이 완료된 후에 영구적으로 남아 있는 변형을 용접변형이라 한다.

 

▒ 용접변형 메커니즘        

구속상태에서 가열 → 팽창에 의한 열응력 증가 → 열응력 ≥ 항복응력 → 소성변형 → 냉각 → 수축량 > 팽창량 → 용접변형 발생

 

▒ 용접변형의 원인

① 모재의 영향 : 열팽창 계수가 클 수록 변형이 큼

② 용접 형상 : V형 이음이 X형 이음보다 각변형이 큼

③ 용접의 속도 : 용접속도 느릴수록 변형이 큼

④ 용접 방법 : 대입열 용접일 수록 변형이 큼

 

▒ 용접변형의 종류

① 횡수축 : 용접선의 직각(횡)방향의 수축으로 용접선 주변의 수축에 의해 발생

② 종수축 : 용접진행 방향으로 용접선 가열부위가 수축하는 현상(횡수축에 비해여 미미한 양)

③ 각변형 : 두꺼운 부재의 깊이에 따라 수축량이 달라 발생(상단 수축 > 하단 수축)

④ 종굽힘 : 주로 용접길이가 길고, 부재의 중립축과 용접부가 일치하지 않을 경우 발생

⑤ 회전변형 : 용접되지 않은 맞대기 부분의 홈이 용접의 진행에 따라 닫히거나 열리는 현상, 용접속도에 의한 영향을 크게 받아 방향이 결정

⑥ 좌굴변형 : 얇은 판을 용접할때 내부에 생기는 잔류응력으로 판이 좌굴되어 발생

 

▒ 용접변형 억제대책(대책방안)

1) 설계상 대책

① 용접부 저감

② 이음부 위치 및 형태변경

③ 구조변경, 형강 사용에 의한 강성 증대

2) 용접시공상 대책 :

① 용접입열량의 저감

② 용접법, 용접순서 변경

③ 적층법의 변경

3) 역변형법 : 예상되는 용접변형을 상쇄할 만큰 역변형을 주는 방법

4) 용접지그(welding jig) 사용

 

▒ 용접변형의 교정방법

① 선상가열법

② 점상가열법

③ 프레스나 롤러에 의한 교정법

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▒ 연관문제

철골의 용접접함 - 용접부위 결함

 

▒ 참고문헌(출처)

1) 역변형 발생기구 및 해석 / 양영수

2) 용접변형의 방지 및 교정 / 박정웅