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[Welding(용접)] 용접 기기의 종류

 

용접 기기의 종류는 크게 3가지로 구성된다.

= There are three types of welding machines.

 

전기(Arc) - 아크형

가스형

특수용접

- 플렉스(Flex)

- 정극성(DCEN), 역극성(DCRP)

- 물리적 특성에서의 용접기기

- 전기(Arc) 종류

  피복아크, 서브머지드(SAW)

- 분사 방식
  (Short, Spray, Globular)

- 용접봉 선택(기호 읽기)

- 용접 아크 발생 길이

1. 기초 화학 - 일부분 (원리)

2. 물리 (에너지)

3. HAZ(Heat Affected Zone)

4. 가스형 종류 : 아세틸렌 .

5. 역화, 역류의 종류

1. GTAW=TIG

   불활성 가스 텅스텐 아크용접

   (아크 + 가스)

2. GMAW=(MIG)

가스 메탈 아크 용접

3. SAW=(서브머지드 아크 용접)

4. PAW(플라즈마 아크 용접)

공통 영역

1. HAZ(Heat Affected Zone)

 

크게 보면, 3가지의 용접 기기로 구성될 수 있다.

 

1. 전기용접기기(Arc)

2. 가스용접기기(Gas)

3. 특수용접기기

 


1. 전기용접기기의 설계

 

아크 용접기기는 크게 두 가지 타입으로 구성된다.

 

 


1-1. 용접기의 분류

 

 번호

 구분

 세부 내용

1

 AC Arc Welding Power Source

 (교류 - 아크 용접 전원기기)

 SMAW

 (Shielded (Manual) Metal Arc Welding

2

 Electro-Slag Welding

 (일렉트로 슬래그 용접)

3

 TIG for Alumminum Alloys (Cleaning Action)

 알루미늄 알로이의 TIG 용접 (청정 작용)

4

 Submerged Arc Welding

 (서브머지드 아크용접)

5

 DC Arc Welding Power Source

 (직류 - 아크 용접 전원기기)

 MIG / MAG Welding

 (미그 / 마그 용접)

6

 Electro-Gas Arc Welding

 (전기-가스 아크용접)

 (일렉트로 - 가스 아크 웰딩)

7

Gas Arc Welding with Flux Cored Wire

 (가스 아크 웰딩 윗 플럭스 코어드 와이어)

 플럭스 코어드 와이어의 가스 아크 용접

8

 Self Shield Arc Welding

9

 TIG for Steel

10

 Plasma Welding And Cutting

 플라즈마 용접 그리고 컷팅

11

 Stud Welding

12

 Submerged Arc Welding with small diameter wire

 


1-2. 용접기의 특성

 

직류 아크 기기에는 발전형, 정류기형이 있다.

교류 아크 기기에는 탭 전환형(Tab switching type), 가동 철심형(Movable iron core type), 가동 코일형(Movable coil type),
                             가포화 리엑터형(Saturable reactor type), 가동 코어 리엑터형(Movable core reactor type),
                             가포화 리엑터 고정 철심형(Saturable reactor fixed core type)이 있다.

 


1-3. 용접기기의 구성

 

용접기기의 구성을 이해하는 것은 전기(Arc) 방식의 용접기기를 설계하는 데 있어서 무척 중요하다고 볼 수 있다.

 

 

그림 1-1) 아크 용접기기의 구성도

 

 번호

 언어

 (Language)

용어 

 1

영어(English)-> 한글(Korean)

Electrode holder -> 전극봉

 2

영어(English)-> 한글(Korean)

 Electrode -> 용가대

 3

영어(English)-> 한글(Korean)

 Base Metal -> 모재

 4

영어(English)-> 한글(Korean)

 Work lead -> 작업선

 5

영어(English)-> 한글(Korean)

 Electrode lead -> 전극선

 6

영어(English)-> 한글(Korean)

 Power Source -> 전원 공급장치

 

사용자 측면에서의 용접은 아래의 그림과 같이 구성하여 사용할 수 있다.

 

그림 1-2) 기본적인 아크 용접 다이어그램

 

용접기기의 구성은 크게 아래의 표처럼 구성할 수 있다.

 

 번호

 [아크 용접 장비] 

 영어 표기

 1

 AC 또는 DC 기계

AC or DC machine

 2

 전극

Electrode

 3

 전극 홀더

Electrode holder

 4

 케이블, 케이블 커넥터

Cables, cable connectors

 5

 치핑 해머

Chipping hammer

 6

 접지 클램프

Earthing clamps

 7

 와이어 브러시

Wire brush

8

 헬멧

Helmet

 9

 안전 고글

Safety goggles

 10

 손 장갑

Hand gloves

 11

 에이프런, 슬리브 등.

Aprons, sleeves etc.

 


1-4. 용접 전원 공급장치

 

전원 공급장치를 실제로 뜯어보면 다음과 같다.

 

 

그림 1-2) 용접 전원장치

 

 

그림 1-3) 용접 전원 장치의 내부

 

실제 기계적인 측면에서 살펴보면, 전원 장치의 내부는 빈깡통이다.

 

 

그림 1-4) 전기회로의 예 - 전원 관련 회로 (용접기기)

 

회로를 추정해보면, 리엑터형에 가까울 수 있다.

리엑터형의 실제 구성이다.

 

그림 1-5) 가포화 리엑터형 - 아크 용접

 


1-5. 용접 - 토치

 

그림 1-6) Torch(토치)

 

용접에서 접합을 시도할 때, 사용하는 토치의 예이다.

가스 용접이나, 특수 용접 등에도 토치가 있을 수 밖에 없다. 접합을 하기 위한 필수 요소이기 때문이다.

 

K1782-1.7z

 


1-6. 용접봉

 

용접봉이란? 용접시 용접부에 부족한 금속을 보충하기 위해 모재와 더불어 용융하여 모재를 용착하는 선상 또는 막대 모양의 금속봉이다.

용접봉에는 크게 KS 기준에 따라서 관리된다.

 

 

그림 1-7) 용접봉 데이터시트

 

그림 1-8) 용접봉의 읽기

 

용접봉의 타입은 크게 이러한 형식으로 결정된다.

 

 

그림 1-9) 용접봉 - 실제 쇼핑몰 사례

 

그림 1-9는 실제 용접봉을 판매하는 곳의 사례이다. 구매하기 전에 반드시 제조사의 데이터시트를 확인해야 한다.

 

 

그림 1-10) 용접의 분류

 

피복 아크 용접봉은 크게 이런 형태로 분류할 수 있다.

 


1-7. 용접봉의 보관

 

용접봉의 보관은 무척 중요하다.

- 습기에 약하므로 기공 균열의 원인이 된다.

 

보관할 때 유의해야 할 점으로는 다음과 같다.

 

1) 건조한 곳에 보관할 것

2) 사용 전 반드시 건조(70~100℃로 30~60분 정도 건조시켜야 함.)

3) 저수소계(300~350℃로 30~60분 정도 건조시켜야 함.)

 


1-8. 용접 / 분사방식

 

용접에 있어서 분사방식은 무척 중요하다고 할 수 있다.

 

1) 단락(short circuiting) 이행
단락이행은 보호가스 조성에 관계 없이 저전류, 저전압 조건에서 나타나는 이행형태이다.
<그림 1-11>에는 단락이행 과정과 그에 수반되는 용접전류-전압의 순간적인 변화를 보여주고 있다.

 

그림 1-11) 단락 이행의 과정

 

2) 스프레이형(spray type)
피복제가 타면서 생기는 피복통 내부의 가스폭발의 힘과 아크 힘에 의해 용접봉 끝의 용융금속이 세차게 불리어 작은 입자로 용접부에 이행하는 방식

 

3) 글로불러형(globular type)
전류 소자간에 흡입력이 작용하여 원기둥의 지름이 가늘어지면서 작은 용융방울이 모재에 떨어져 내려오는 방식이다.

 

 

그림 1-12) GMAW Modes of Metel Transfer

 


1-9. DCSP, DCRP

 

아크 용접의 구성에 있어서 크게 DCSP, DCRP형으로 구분할 수 있다.

그림 1-13) DCSP, DCRP 구조

 

표 1-1. 정극성과 역극성 특징

 

 

Straight Polarity(정극성)

Reverse Polarity(역극성)

Electrode and Workpiece

(전극 및 공작물)

In this Electrode is connected with

Negative terminal and Workpiece

with positive terminal.

= 이 전극에는 양극 단자가있는 음극 단자와
   공작물이 연결됩니다.

In this Electrode is connected with Positive terminal and Workpiece with Negative terminal.

= 이 전극에는 음극 단자가있는 공작물과
   음극 단자가있는 공작물이 연결됩니다.

Electron Flow

(전자 흐름)

Electron flow from Electrode to Workpiece

= 전극에서 공작물로의 전자 흐름

Electron flow from Workpiece to Electrode

= 공작물에서 전극으로의 전자 흐름

Heat

(열)

70% Heat is generated at w/p and 30% at electrode

= 70 % w / p 및 전극에서 30 %의 열 발생

70% Heat is generated at Electrode and 30% at w/p

= 70 % 열은 전극에서 발생하고 30 %는 w / p에서 발생합니다.

Applicable

(적용 가능한 것)

Used for thin plate welding

= 박판 용접

Used for thick plate welding

= 후판 용접

Penetration

(침투)

Shallow Penetration

= 얕은 관통

Deeper Penetration

= 깊은 관통

Deposition Rate

(증착율)

Faster Deposition Rate

= 빠른 증착 속도

Slow Deposition Rate

= 천천히 증착 속도

 


 1-10. 아크 길이

아크 길이를 소개하고자 한다.

 

그림 1-14) 용접 차트 비교 (Comparison chart of welds.)

그림 1-15) 용접시 언더컷 및 겹침(Undercuts and overlaps in welding.)

 

호의 길이 호가 너무 길면 금속이 큰 덩어리로 전극에서 떨어져 나와 아크가 자주 끊어 질 수 있습니다. 이것은 모재와 용접부 사이의 융합이 불충분한 넓고 산란된 불규칙한 퇴적물을 생성합니다.

아크가 너무 짧으면,베이스 금속을 적절히 녹일 수있는 충분한 열을 발생시키지 못하고 전극을 야기합니다.

 

 

그림 1-16) Setting the length of an arc. (설정된 아크 길이)

 


2. 가스(Gas)

 

다음은 가스 용접이다.

 

 

종류는 크게 4가지로 구성된다.

먼저 한가지 예로 산소-아세틸렌 용접에 대해서 소개하고자 한다.

 


2-1) Oxy-acetylene Welding(산소-아세틸렌 용접)

 

그림 2-1) Oxy-Acetylene welding

 

화학식으로는 아래와 같이 표현할 수 있다.

 

 

 

화학식을 몰라서, 모른다고 해서 가스 용접을 두려워하지 말자.

 

-> 하나 예를 들면,

 

H2O의 몰질량 = 18.01528g/mol

 

Ca(OH)2 = 74.0927 g/mol

 

 상징

 요소

 원자량(원자의 무게)

 질량 비율

 Ca

 칼슘

 40.078

 54.0917%

 O

 산소

 15.9994

 43.1875%

 H

 수소

 1.00794

 2.7208%

 

C2H2 = 26.0373 g/mol

 

 상징

요소

원자량(원자의 무게)

원자

 질량 비율

 C

탄소

12.0107

2

 92.2577%

 H

수소

1.00794

2

 7.7423%

 

이렇게도 해를 풀 수 있다.

 

(물론 이 식이 맞다고는 장담하지 못함. 다만, 수리적인 방정식의 느낌으로 Solver(솔버)를 구함.)

 

 

 

 

그림 2-2) 화학 계산식 계산기

 

아래의 링크는 화학 원소주기율표 링크이다. 참고하기 바란다.

https://www.ptable.com/?lang=ko

 

이 밖에도 산소 프로판에 관한 식 등도 존재할 수 있다.

가스 용접을 결정할 때 중요한 요인이 될 수 있다.

 

아세틸렌에 대해서 보충 설명을 하나 작성하였다.

 

 특징

 1. 화학식 C2H2, 황색 가스통

 2. 순수 아세틸렌은 무색 무취의 기체

 3. 인화수소(PH3), 유화수소(H2S), 암모니아(NH3)와 같은 불순물을 포함하고 있어 악취가 난다.

 4. 공기보다 가벼움(비중 r = 0.91)

 5. 3중 결함을 가지는 불포화탄화수소 - 매우 불안정

 6. 가열, 압축, 충격 등 약간의 부주의로 분해 폭발 위험 (505℃ 이상에서 폭발)

     C2H2 = 2C + H2 + 54,149 kcal

 7. 분해 폭발은 관의 지름이 클수록 초압이 클수록 발생이 쉽다.

 - 아세틸렌 배관 설치 시 지름을 가능한 가늘게 하고, 관 압력도 1.3kg/cm^2 이하로 유지

 8. 아세틸렌은 구리, 은 등과 화합하여 아세틸렌 - 통을 조성

 - 건조 상태 120℃에서 폭발

 

 


2-2) Heat Affected Zone(HAZ)

 

HAZ는 열영향부를 의미한다.

 

 

그림 2-3) Heat Affected Zone(HAZ)

 

HAZ를 자세히 관찰하면 아래의 그림과 같다.

 

 

그림 2-4) A schematic diagram of the sub-zones of the heat affected zone explained in terms(열 영향 지역의 하위 지역에 대한 개략도)

 

전기용접(아크용접)이나 가스 등의 열이 발생하는 성질의 접합을 수행하면 반드시 주변에 열 영향이 존재한다.

 

 


2-3) 열과 관련한 물리

 

열과 관련한 것은 크게 대표적인 것은 에너지 단위인 줄(J)에 관한 것이다.

 

1cal = 4.186J

= (1g, 14.5℃->15.5℃)

1g이 온도 변화로 14.5도에서 15.5에 변화할 때 4.186J 정도라고 보면 된다.

 

다음은 가열 등으로 인하여 물질의 비열 또는 변화했을 때의 열의 양은

 

로 구할 수 있다.

 

처음과 나중 온도에 관한 식으로 구현한다면, 아래와 같이 쓸 수 있다.

 

 

()

 

과학과 공학의 차이점이라는 것은 아무래도 과학은 원리에 집중한다고 했을 때, 공학은 구현 등의 실용성에 중점을 두는 것 같다.

가스 용접 등을 했을 때 열이 발생되기 때문에 흥미를 돕기 위해 작성하였다.

 

수치적인 온도와 관련된 것은 열팽창계수 등의 실험이 있을 수가 있다.


2-4) 역화, 역류, 인화

 

(1) 역화, 역류의 종류

역화(Back fire) : 불꽃이 돌발적으로  안으로 역행하는 현상을 말한다

  - 용접기기에서 역화현상 일으키기: 가스 압력이 낮을 , 팁의 고정이 부적당할  일어남.

   

    그림 2-5) Backfire의 예

 

역류(contra flow) : 산소가 압력이 낮은 아세틸렌 호스로 흘러 들어가는 현상을 이른다.

                     , 산소가 아세틸렌 쪽으로 흡인되는 것을 말함.

  - 공급 압력이 낮거나 팁이 과열되었을  산소가 아세틸렌 쪽으로 흡인되는 것을 말함.

인화(flash back) : 불꽃이 혼합실에 들어오는 .

  - 가스 압력이 불꽃의 연소 속도보다 느려서 일어남. (이러한 조건을 만들면 구경할  있음.)

 


3. 특수용접

 

특수용접이란,

 

다양한 복합으로 구성된 특수 용접장치들을 의미한다.

 

 

그림 3-2) Circuit Diagram of MIG Welding

 

아크(Arc) 용접 장치가 같는 특징과 가스(Gas) 용접장치가 같는 특성을 혼합하여 구성한 MIG 용접기기이다.

 


4. 맺는글

 

용접 기기의 종류에 대해서 중요하다고 생각되는 부분에 대해서 작성하였다.

다음 소개할 내용은 용접의 모재와 HAZ에 대해서 소개하도록 하겠다.

 


5. 참고자료(Reference)

 

1. What is ARC Welding Introduction, http://www.wballoys.co.uk/ARC/what-is-arc-welding.html, Accessed by 2018-07-18

2. What is Arc Welding? How Arc Welding Works?, http://www.theweldingmaster.com/what-is-arc-welding-how-arc-welding-works/, Accessed by 2018-07-18

3. Welding for engineers chapter 1, https://www.slideshare.net/hakimm/welding-for-engineers-chapter-1, Accessed by 2018-07-18

4. 그림 1-2, 그림 1-3, Welders, https://www.lincolnelectric.com/en-us/support/cad/Pages/cad-files-welders.aspx

5. 그림 1-4, Arc welding transformer power regulation schematic, http://www.tehnomagazin.com/Motor/Arc-welding-transformer-power-regulation-schematic.htm, Accessed by 2018-07-18

6. 그림 1-6, Guns & Torches, https://www.lincolnelectric.com/en-us/support/cad/Pages/cad-files-guns-torches.aspx, Accessed by 2018-07-18

7. 그림 1-7, 제품 카탈로그, http://www.chosunwelding.com/kr/Support/Catalog.asp, Accessed by 2018-07-18

8. 그림 1-9, 망간봉 CH - 금속간/토사경마모용, http://www.toolnshop.co.kr/Shop/Shop_view/?code=17643, Accessed by 2018-07-18

9. 그림 1-11, http://www.weldnet.co.kr/sub01/sub01-343-2.htm, Accessed by 2018-07-18

10. 그림 1-12, 25, Introduction to Materials Joining, https://slideplayer.com/slide/3379824/, Accessed by 2018-07-18

11. 표1-1, 그림 1-13, Difference Between Straight Polarity vs Reverse Polarity, http://www.mechxplain.com/difference-between-straight-polarity-vs-reverse-polarity/, Accessed by 2018-07-18

12. 그림 1-14, 그림 1-15, 그림 1-16, Length of Arc, http://constructionmanuals.tpub.com/14250/css/Length-of-Arc-143.htm, Accessed by 2018-07-18

13. 그림 2-2, WebQC, https://ko.webqc.org/balance.php, Accessed by 2018-07-18

14. 그림 2-3, Basic Welding - Industrial Wiki - odesie by Tech Transfer, https://www.myodesie.com/wiki/index/returnEntry/id/3068, Accessed by 2018-07-18

15. 그림 2-4, Mechanism of solidification cracking during welding of high strength steels for subsea linepipe, https://www.researchgate.net/figure/16-A-schematic-diagram-of-the-sub-zones-of-the-heat-affected-zone-explained-in-terms_fig15_312293091, Accessed by 2018-07-18

16. https://www.globalspec.com/reference/80919/203279/chapter-6-wire-feed-welding-gas-metal-flux-cored-arc-welding

17. 그림 3-2, Circuit Diagram of MIG Welding, http://www.theweldingmaster.com/what-is-mig-welding-process/circuit-diagram/, Accessed by 2018-07-18

 

 

 

 

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[기초전자실습] 1. 간단한 전자회로 구성하기(AND게이트) - 실습

 

안녕하세요. 간단한 게이트 구현을 전자부품을 가지고 구현하고자 합니다.

 


1. 부품(Part)

 

번호

부품명

부품 상세설명

비고

1

74HC08

AND Gate

 

2

점퍼선(Line)

점퍼선

 

3

LED

{Green, Yellow, Red} 중 하나 1개

 출력값: Y 보여주기.

4

저항(R)

220~330옴

저항 색깔 띠를 보고 대략 220~330옴 정도 규격을 찾으면 됩니다.

"저항" 계산기도 있습니다.

5

 DIP Switch

 8 Position DIP Switch (x1)

 

6

브레드보드

또는

납땜용 기판

납땜용 기판 또는 브레드보드

 

 

한 가지 방법을 알려드리면, 일반 점퍼형 버튼스위치(3P, 4P 또는 다리 4개)는 Input을 표현하는 데 한계가 있습니다.

DIP Switch를 권장합니다.

 


2. 회로도(구현) / Schematic (implementation) 스키메틱 (임플리멘테이션)

 

 

그림 2-1) AND 게이트 - 구현

 

충분히 잘 구현된 이상적인 AND 게이트 회로입니다.

74HC08의 PIN 배열이니다.

 

 

그림 2-1) 데이터시트 검색엔진 (전자부품)

 

http://www.alldatasheet.co.kr에 접속하면 찾고자 하는 부품에 대한 데이터시트를 확인할 수 있습니다.

 

 

그림 2-2) 74HC08의 PIN OUT

 

그림 2-3) 74HC08의 스케치 도면

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[논리회로] 컴퓨터에서 배우는 논리회로 정리하기

 

아주 어려운 건 아닙니다.

이걸 공부하는 이유는 마이크로프로세서를 배울 때 사용됩니다.

 

또 프로그래밍에서도 사용될 수 있습니다.

 

string str = "안녕하세요";

이렇게 처리할 문자를 예를 들면, "\0u22 ......" 이러한 형태로 출력할 수가 있습니다.

유니코드(Unicode)라고 합니다.

 

예를 들면, 이러한 문자를 처리할 때도 논리회로 적인 생각이 요구될 수도 있습니다.

전자부품 등을 공부할 때 또 사용할 수 있습니다.

 

예를 들면 데이터 시트(Data Sheets)를 보고, 회로를 구현한다는 지 등에서도 사용 가능합니다.

 


1. 프로그램 소개

 

 

그림 1-1) Logisim / http://www.cburch.com/logisim/index.html

 

Windows, Linux, Mac OS를 모두 지원합니다.

 

 

그림 1-2) Logisim

 

실제로 간단한 수준의 게이트를 실험하기 위해서는 많은 명령을 요구하진 않습니다.

 

 

그림 1-3) Logisim의 실행 예

 


2. 기본 게이트 (AND, OR, NOT[Invertor])

 

2-1. AND GATE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

식(Expression || Formula): A x B = X

진리표(Truth Table)

 

2-2. OR GATE

 

 

 

식(Expression || Formula): A + B = X

진리표(Truth Table)

 

2-3. NOT GATE

 

 

 

식(Expression || Formula): 

진리표(Truth Table)

 


3. 응용 (NOT + AND, NOT + OR)

 

3-1. NAND GATE

 

 

 

 식(Expression || Formula): 
= NOT ( A AND B )

진리표(Truth Table)

 

3-2. NOR GATE

 

 식(Expression || Formula): 
= NOT ( A OR B )

진리표(Truth Table)

 

 


4. 응용2 - 논리에 관한 것 (Exclusive OR)

 

4-1. XOR GATE

 

 

 식(Expression || Formula): 
= XOR ( A OR B )

진리표(Truth Table)

 

 

 


5. 드모르간 법칙

 

 

 

 

 

 


6. 부울 대수의 정리

 

(1) 기본법칙

      

 

(2) 분배법칙:

   

 

(3)

   

 

(4) 흡수 법칙

     

 

(5)

   

 

(6)

   

 

(7)

  

 

(8)

   

 

(9)

    : consensus 정리

 

   

 

(10)

    : 드모르간의 정리

 

   

 


7. Concensus 정리

 

 


8. 정규형과 표준형

 

1. 정규형(모든 변수가 최소항이나 최대항에 나타내는 형태를 말함.)

    = (Canonical Form)

 

   부울함수를 최소항의 합(sum of minterm)이나 최대항의 곱(product of maxterm)으로 표현한 것이라고 정리할 수 있음.

 

(1) 최소항과 최대항

 

2개의 논리변수 X, Y일 때,

 

▷ 최소항(Min-Term): 논리곱(AND)으로 표현되는 XY, XY', X'Y, X'Y'의 네 가지 항

    (결과 논리 = 1)

▷ 최대항(Max-Term): 논리합(OR)으로 표현되는 X+Y, X' + Y, X + Y', X' + Y'의 네 가지 항

    (결과 논리 = 0)

 

3개의 논리변수 X, Y, Z일 때

 

(1-1) 최소항

 

n개의 논리변수로 구성된 부울함수에서 최소항이란 각 변수의 문자 1개씩 모두 n 개의 문자의 논리곱항으로서, 그 결과가 논리 1인 경우.

로 표시

 

X

Y

Z

최소항 

표시

0

0

0

 X'Y'Z'

 

0

0

1

 X'Y'Z

 

0

1

0

 X'YZ'

 

0

1

1

 X'YZ

 

1

0

0

 XY'Z'

 

1

0

1

 XY'Z

 

1

1

0

 XYZ'

 

1

1

1

 XYZ

 

 

(1-1-1 최소항의 합 형태로 표현)

 

 

 

 

(1-2) 최대항

 

X

Y

Z

최소항 

표시

0

0

0

X + Y + Z

 

0

0

1

X + Y + Z'

 

0

1

0

X + Y' + Z

 

0

1

1

X + Y' + Z'

 

1

0

0

X' + Y + Z

 

1

0

1

X' + Y + Z'

 

1

1

0

X' + Y' + Z

 

1

1

1

X' + Y' + Z'

 

 

 

 

 

 

2. 표준형(부울함수를 표현하는 또 다른 형태(간소화된 형태))

    = (Normal Form)

 

- 각 항은 하나 또는 그 이상의 문자로 구성되며, 곱의 합(sum of products)과 합의 곱(product of sums)이 있다.

 

(1) 정규형은 진리표에서 바로 얻을 수 있지만, 최소항 또는 최대항에 모든 변수가 포함되어 있어 부울함수의 간소화에는 부적합

 

(2) 따라서 정규형으로부터 간소화된 표준형으로 변환이 필요.
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[CAD(3D)] inventor를 활용한 응력 분석 / 힘, 모멘트(실험)

 

Inventor에서 소개하는 게 적절할 것인지, 역학(Dynamics)에서 소개하는 게 좋을지는 모릅니다.

다만, 역학에서 배우는 응력(Stress)을 실질적으로 왜 배우는지는 체험할 수 있을 것입니다.

= Whether it is appropriate to introduce it in Inventor or Dynamics, I do not know.
= However, you will be able to experience how you actually learn the stress you learn in mechanics.

 


1. 도면 그리기(Drawing)

 

 

그림 1-1) 철골(구조)

 

철골이라고 생각하고 그림을 하나 그립니다.

= I think it is a steel frame and draws a picture.

 

(도면)

 

example_design.7z

 


2. 응력 해석(Stress Analysis)

 

 

그림 2-1) 실습 도면 / 철골

 

위의 상단에 메뉴를 보면, "시뮬레이션 / 응력 해석"이라는 메뉴가 있습니다.

클릭합니다.

 


2-1. 실험 주제(힘, 모멘트) / Subject (force, moment)

 

큰 주제로는 힘(Force)와 모멘트(Moment)를 소개하려고 합니다.

= I would like to introduce the Force and the Moment as big topics.

 


2-2. 공통 (새 시뮬레이션 작성)

 

 

그림 2-2-1) 새 시뮬레이션 작성 / Inventor 2016

 

단일 점에 의한 실험을 수행할 수도 있고, 파라메트릭(Parametric) 기반의 실험을 수행할 수 있습니다.

 


2-3. 힘(Force)에 의한 응력 실험 with 폰 미세스 응력

 

폰 미세스 응력에 관해서는 별도로 소개할 것입니다.

여기에서는 가볍게 실험한다고 생각하고 접하는 게 좋습니다.

 

(1. 재질 결정하기)

 

 

그림 2-3-1) 재질 결정하기(Assign Materials)

 

 

그림 2-3-2) Aluminum 6061(알루미늄 6061) 재질

 

(2. 구속조건)

 

 

그림 2-3-3) 고정 구속조건

 

물체가 움직이지 않을 구속조건을 결정합니다.

매우 중요합니다.

"재질", "구속조건", "조건" 세 가지를 충족하지 않으면 시뮬레이션을 진행할 수 없습니다.

 

= Determines the constraint that an object will not move.
= very important.
= You can not proceed with the simulation if you do not meet "material", "constraint", or "condition".

 

 

 

그림 2-3-4) 구속고정조건 선택하기

 

(3. 힘/결정하기)

 

 

그림 2-3-5) 작용하는 힘 결정하기

 

작용하는 방향과 힘을 결정합니다.

N/m의 방법도 있으며, lbs 표기 등이 있습니다.

 

 

그림 2-3-6) 힘이 결정된 상태

 

(4. 시뮬레이트 하기)

 

 

그림 2-3-7) 시뮬레이트

 

 

그림 2-3-8) 시뮬레이트 진행중(계산 단계)

 

논리적인 계산을 수행하고 있습니다.

이러한 범용 시뮬레이션으로 처리가 안 되는 경우에는 HPC(슈퍼컴퓨팅) 등을 수작업으로 구현하는 것도 하나의 방안입니다.

 

 

그림 2-3-9) 에니메이트 시연

 

 

직접 시연한 영상입니다.

한번 시청해보세요. (4초 분량)

 

study_force.7z

 

 

 

 


2-4. 모멘트(Moment)에 의한 응력 실험 with 폰 미세스 응력

 

앞서 실험을 진행했던 조건을 지웁니다.

 

-> 구속조건(Constraint), 하중(Load)

 

 

그림 2-4-1) 실험 초기화

 

(1. 고정 구속조건)

 

아래의 그림처럼 고정 구속조건을 결정해줍니다.

모멘트를 지지하는 고정 요인을 결정해줘야 합니다.

 

 

그림 2-4-2) 고정 구속조건 결정하기

 

모멘트를 클릭합니다.

화살표 방향처럼 원통 축을 기점으로 벡터 구성요소가 작용한다고 소개되고 있습니다.

 

 

그림 2-4-3) 모멘트

 

아래의 그림은 모멘트를 결정한 것입니다.

모멘트의 방향을 대칭으로 하였으며 작용하는 크기는 100N mm로 하였습니다.

 

 

그림 2-4-4) 모멘트 결정 조건(Moment determination condition)

 

그림 2-4-5) 시뮬레이션 진행하기

 

그림 2-4-5와 같이 시뮬레이션을 진행하면 됩니다.

 

 

(예제)

study_moment.7z

 


3. Mesh 결정하기

 

좀 더 섬세하게 진행하고 싶다면, Mesh를 결정하는 것도 하나의 방법입니다.

 

 

그림 3-1) Mesh 결정하기(Determining Mesh)

 


4. 폰 미세스 응력

 

폰 미세스 응력(Von Mises Stress)에 대해서 추가적으로 알고 싶다면 아래의 글을 참고하면 도움이 될 것입니다.

[1] [Mechanics(역학)] Von Mises Stress (폰 미세스 응력), Last Modified 2018.07.29 12:52, Accessed by 2018-07-29 http://yyman.tistory.com/1079
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[영어(English)] 1. 문장의 구성

 

내가 기억하기로는 영어의 문장 구성은 크게 5가지로 기억합니다.

 

주어(Subject) + 동사(Verb)                                 // 서브젝트 벌브

주어(Subject) + 동사(Verb) + 보어(Complement)   // 서브젝드, 벌브, 컴플리멘드.

주어(Subject) + 동사(Verb) + 목적어(Object)

주어(Subject) + 동사(Verb) + 목적어(Object) + 보어(Complement)

주어(Subject) + 동사(Verb) + 목적어(Object) + 목적어(Object)

 

크게 이 구조로 구성되는 것으로 기억합니다.

 

1. ADT 설계

 

/*
 * English - Grammer Structure
 * Vocabulary.cpp
 * Created on: 2018. 7. 18.
 * Author: Dodo
 */

 

 #ifndef VOCABULARY_H_
 #define VOCABULARY_H_

 #include <string>

 

 class Vocabulary{

 private:
         static constexpr int SUBJECT = 0;
         static constexpr int VERB = 1;
         static constexpr int OBJECT = 2;
         static constexpr int COMPLEMENT = 3;

         int type;
         std::string verb;

 

 public:

         int getType() const{
              return this->type;
         }

 

         void setType( int type ){
              this->type = type;
         }

 

         int getSymbolType( int choose ){

 

                switch ( choose ){

 

                     case this->SUBJECT:
                            return SUBJECT;

 

                     case this->VERB:
                            return VERB;

 

                     case this->OBJECT:
                            return OBJECT;

 

                     case this->COMPLEMENT:
                            return COMPLEMENT;

 

                     default:
                            return -1;
              }
       }

       void setVerb(std::string verb){
             this->verb = verb;
       }

 

       std::string getVerb() const{
             return this->verb;
       }

 };


 #endif /* VOCABULARY_H_ */
 

 Vocabulary.h

 

 /*
 * English - Grammer Structure
 * main.cpp
 * Created on: 2018. 7. 18.
 * Author: Dodo
 */

 

 #include <iostream>
 #include <string>
 #include "Vocabulary.h"

 

 using namespace std;

 

 void printVoca(Vocabulary* voca, int count){

     

        for ( int i = 0; i < count; i++ ){
            cout << voca[i].getVerb();
            cout << " ";
        }

 }

 

 int main(){

         int count = 4;
         Vocabulary* voca = new Vocabulary[count];

 

         int subject = voca->getSymbolType(0);
         int verb = voca->getSymbolType(1);
         int object = voca->getSymbolType(2);

 

         voca[subject].setType(subject);
         voca[verb].setType(verb);
         voca[object].setType(object);

   

         voca[subject].setVerb( "나는" );
         voca[verb].setVerb("좋아하다.");
         voca[object].setVerb("사슴을");

 

         printVoca(voca, count);

         return 0;

 }

 main.cpp

 

컴퓨터 프로그래밍으로 작성하면 이러한 시스템을 가지게 됩니다.

 

 

그림 1-1) 출력값 "나는 좋아하다. 사슴을" / Output "I like. Deer"

 

내가 이해하고 있는 영어 문장 구조는 그렇습니다.

 


2. 실제 적용하기

 

 번호

 문장 구성

 번역의 예(고급언어)

<High Level Language>

 저차원 수준(Low level)의 예

 1

 I like Deer.

 나는 사슴을 좋아하다.

 나는 좋아하다. 사슴을

 

 

 

 

 

[추가적으로 보충 작성합니다.]

 

 

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[영어(English)] 알파벳(Alphabet), 발음기호

 

영어를 처음 배울 때, 아마 알파벳을 먼저 하는 것으로 기억합니다.

영어를 연습해야 하는데 너무 시간이 안 나서 어렵게 작성합니다.

 

= (English) When I first learn English, I remember to do the alphabet first.

= (English) I have to practice English, but it will not be so long, so I will write it hard.

 


1. 알파벳(Alphabet)

 

에이 비 씨 디 이- 에프 쥐- 에이취 아이 줴이 케이 엘 엠 엔 오우 피 큐 아알 에스 티- 유- 븨- 더블유 엑스 와이 지-

 

A a

B b

C c

D d

E e

 F f

 에이

 비-

씨-

디-

이-

에프

G g

H h

I i

J j

K k

 L l 

쥐- 

에이취

아이

줴이

케이

M m

 N n

 O o

 P p

 Q q

 R r

S s

T t

U u

V v

W w

X x

에스

티-

유-

븨-

더블유

엑스

Y y

Z z

 

 

 

 

와이

지-

 

 

 

 

 


2. 발음기호(Phonetic symbols)

 

아래의 사이트에 들어가면 원어민 목소리로 발음기호가 만들어진 것이 있습니다.

https://www.teachingenglish.org.uk/article/phonemic-chart

https://www.teachingenglish.org.uk/sites/teacheng/files/TEphonemic_GreyBlue2_0.swf

 

 

 

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[CAD(공통)] 도면 작성에서 사용하는 측정도구

 

실제 도면을 작성하면, 자(Ruler)와 같은 직접측정 도구 등을 사용할 수가 있습니다.

=> When you create an actual drawing, you can use a direct measuring tool such as a ruler.

 


1. 직접 측정 도구 - 자(Ruler)

 

사소해보여도 자(Ruler)는 정말 중요하다고 봅니다.

기계 공부를 하는데 있어서는 수학 공식도 물론 중요하겠으나 실질적으로는 "자(Ruler)"가 더 중요하다고 봅니다.

제품의 형상을 만들 때, 부품의 형상을 만들 때 등 다양하게 쓰입니다.

 

I think Ruler is really important even if it looks trivial.
The mathematical formulas are of course important in the study of mechanics, but in practice I think "Ruler" is more important.
It is used variously when making shape of product, when making shape of parts.

 

 

그림 1-1) 자(Ruler) - 도면 해독에서의 적용 (Dodo)

 

자를 사용하면, 도면 해독에서도 무척 수월합니다.

매우 기초적인 정밀측정 도구가 되겠습니다.

 

It is very easy to decode drawings if you use a ruler.
It will be a very basic precision measurement tool.

 

 


2. 간접 측정 도구 - 사인바(Indirect measurement tools - Sine bar)

 

 

그림 2-1) 사인바(Sine bar)

 

사인바는 마치 쇳덩어리같이 생겼습니다.

그림 1-1의 사인바는 내가 도면을 직접 쳤습니다.

= The sign bars look like chunks.
= The sign bar in Figure 1-1 hit me directly on the drawing.

 

그림 2-2) 사인바의 실제 모습

 

 번호

 언어(Language)

 기술(Description)

 1

 한글(Korean)

 이런 형상으로 생겼습니다.

 이걸 사용하면 무엇을 할 수 있는지 소개합니다.

 각도를 구할 수 있습니다.

 

 무슨 이러한 쇳덩어리가 각도를 구할 수 있는지 도무지 이해가 되지 않을 것입니다.

 2

 영어(English)

 It came to this shape. I'll show you what you can do with this.
 You can get the angle.
 It will not make any sense to know what kind of chunks can get an angle.

 

 

 

도면에 있는 것처럼

에 대한 정보와 길이에 대한 정보를 알 수만 있다면 충분히 각도를 구할 수 있습니다.

 



3. 직접 측정 도구 - 버니어 캘리퍼스
      (Direct measuring tools - vernier calipers)

 

버니어캘리퍼스 사용 방법입니다.

 

 

그림 3-1) 버니어캘리퍼스 사용 방법

 

구조도 궁금하시면 참고 자료에 링크를 걸어놓도록 하겠습니다.

If you are wondering about the structure, I will put a link in the reference.

 


4. 참고 자료(Reference)

 

1. 정밀측정의 단편지식, http://www.mitutoyomall.com/gb/bbs/board.php?bo_table=material&wr_id=35&sca=%EA%B8%B0%EC%88%A0%EC%9E%90%EB%A3%8C, Accessed by 2018-07-17

 


5. 측정 도구와 관련된 이야기

 

측정 도구 사용도 물론 중요합니다. 단, 시설 환경 기준을 맞춰야 합니다.

 

https://www.kolas.go.kr/

 

한국에서는 시험/교정 등의 규격을 맞추는 곳이 콜라스(Kolas)라는 곳이 있습니다.

소급성의 원리에 의해서 동작하는 곳입니다.

 

예를 들면, 시험인증기관이 되고 싶다면, 콜라스(Kolas)에 서류를 제출하고 여러가지 심사를 받게 됩니다.

 


6) 측정실 환경기준

 

사소한 것 같지만, 측정을 하는 데 있어서 온도, 습도 등은 무척 예민하게 반응한다.

 

1) 질량 분야

 

 환경기준 항목

측정 등급 

 A급

 B급

온도

 계절에 따라

 

 

 

습도

 (50~60) % R.H. +- 5 % R.H.

 (50~60) % R.H. +- 10 % R.H.

 진동

 가능한 한 진동원으로부터 먼 장소를 택하여 견고한 기초를 마련.

 특히 진동의 영향이 인정될 때는 제진대를 설치하여 제거한다.

 

2) 전기 분야

 

 환경 항목

 측정등급

 비고

 A

 B

 C

 온도

 23℃ ± 1℃

 23℃ ± 2℃

 23℃ ± 5℃

필요에 따라 20℃ 또는 25℃를

선택할 수 있다. 

 온도 변화율

 1.5 C/h

 측정에 영향이 없는 범위에 있을 것

 

 습도

  (50~60) % R.H.± 5

% R.H.

  (45~65) % R.H.

± 10 % R.H.

 (35~75) % R.H.

± 20 % R.H.

다만, 허용범위의 상한이

75% R.H.를 넘지 않을 것 

 먼지

 

바깥 공기 유입구에 공기 필터를 갖출 것 

 

 실내 기압

틈새로 공기가 실외로 새 나갈 정도로 압력이 유지될 것 

 

 진동

 진동의 영향을 받기 쉬운 기기에 대해서는 제진대를 마련 한다.

 

전자계 ·

전도 방해

측정에 영향을 미칠 것 같은 외래 전자파 · 전원선 · 신호선 등에 대해

쉴드, 필터 등을 설비한다.

 

전원

조건

 전원 전압: (정격 전압) ± 1 %

전원 주파수: (정격 주파수) ± 1%

파형: 전 폐해율 5% 이하

 

접지

10 Ω

 

조명 

섬세한 눈금 읽기를 포함하는 작업 : 1000 lx 이상

일반 작업: 500 lx 이상 

 

소음

50 dB이하

 작업에 지장 없는 소음 레벨

 

 

3) 길이 분야

 

 환경기준 항목

 측정 등급

 A

 B

 C

 온도

20℃ ± 1℃

 20℃ ± 2℃

20℃ ± 5℃

온도 변화율

1.5℃ / h

 정하지 않음.

 습도

58 % R.H.± 5   R.H

(50~60) % R.H

(45~60)% R.H.

±10% R.H.

(45~60)% R.H.

±20% R.H. 

 먼지

전기 집진기,
필터를 사용

필요에 따라 필터를 사용

실내 기압

틈새로 공기가 실외로 나갈 정도의 압력이 유지될 것.

진동

필요에 따라 제진대 설치

특정하지 않음 

전자계,

전도 방해

측정에 영향을 미칠 수 있는

외부 전자파 · 전원선 · 신호선 등에 대해

쉴드 · 필터 등을 설비한다.

특정하지 않음 

전원조건

 전압: (정격 전압) ± 1 % 이내

주파수: (정격 주파수) ± 0.5 % 이내

특정하지 않음 

접지

10 Ω 이하 

제3종 접지 

조명

섬세한 눈금 읽기를 포함한 작업 : 1000 lx 이상

일반의 작업 : 500 lx 이상

소음

 50 dB 이하

특정하지 않음. 

 

(주1) 현재 기준온도는 20℃이지만 ISO TC3 위원회에서 23℃로 이행이 검토되고 있음.

(주2) 먼지는 0.5 ㎛ 이상의 것에 대해 2 × 10 ^ 6 개/㎥ 정도를 기준으로 한다.

 

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[CAD(2D)] 도면 출력하기 - AutoCAD

 

도면을 작성했으면, 출력할 수 있어야 합니다.

그래서 작성했습니다.

 

크게 어렵진 않습니다.

소프트웨어
- CAD-SW: AutoCAD 2016
- OS: Microsoft Windows 7

 


1. 도면 출력

 

메뉴에서 인쇄를 클릭합니다.

 

 

그림 1-1) 메뉴에서 인쇄 메뉴 찾기

 

 

그림 1-2) 플롯(Plot)

 

Grayscale.ctb는 흑백으로 인쇄하는 것입니다.

acad.ctb는 컬러로 인쇄하는 것입니다.

 

플롯 영역

 

-> 범위: 모든 객체를 한 번에 출력한다.

-> 윈도우: 윈도우< 버튼을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭한 후 출력할 범위를 설정한다.

-> 한계: 한계로 설정한 영역을 출력한다. 

-> 화면표시: 현재 화면 그대로 출력한다.

 

미리보기(P): 인쇄하기 전 미리보기로 확인할 수 있음

 

 

 

그림 1-3) 플롯 스타일 테이블 편집기

 

색상하고 선가중치(W)만 설정합니다.

 

 플롯 스타일

(화면상의 색)

 색상

(인쇄할 때의 색)

 선가중치

(인쇄할 때의 선의 굵기)

 흰색, 빨강

 검은색

0.18 mm

0.25 mm

 황(노란)색

검은색

0.20 mm

0.35 mm

 초록, 갈색

검은색

0.35 mm

0.50 mm

 청(파란)색

검은색

0.50 mm

0.70 mm

 검정색 색상 7

검은색

0.18 mm

0.25 mm

 

 

실습 도면)

example_print.zip

 

 

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