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문제 정의
- 이와 같은 기존의 연구결과로부터, 다중 반사에 의한 흡수율과 증발 압력이 키홀의 발생에 큰 영향을 주는 사실을 확인할 수 있지만, 키홀 내부의 유동이 키홀의 안정성에 미치는 영향이나 기공이 발생하는 원인에 대한 연구는 미홉하였다., 따라서 본 연구에서는 키홀 내 부 유동까지 고려하여 레이저 점 용접에서 발생하는 키 홀의 형성 과정을 수치적으로 계산하고, 키홀이 불안정 한 상태로 붕괴되는 원인을 규명하고자 한다.
가설 설정
- 수 치해석의 용이함을 위해 키홀 형상은 축대칭으로, 용융 금속은 비압축성 유체로 가정하였으며, 용융시 재료합 금원소의 비중차이에 의한 유동의 영향은 고려하지 않 았다. 또한 계산에 사용된 물성치와 상수값은 일정하다 고 가정하였고, 그 값들은 Table 1에 나타내었다. VOF 방법은 연속방정식, 모멘텀 방정식 및 격자 셀의 부피 분율(Volume fraction of grid cell)을 나타내는 함수 F 에 관한 부피 분율 방정식 등 다음의 3개의 지 배방정식으로 이루어져 있다 14).
- 에너지 식 (2)를 통해 계산된 표면 온도를 이용하여 식 (3)으로 부터 증발 압력을 구할 수 있으며, 계산된 증발 압력은 키홀 표면에 경계조건으로 입력된다 용융금속의 유동해 석은 VOF (Volume of Fluid) 방법을 이용하였다. 수 치해석의 용이함을 위해 키홀 형상은 축대칭으로, 용융 금속은 비압축성 유체로 가정하였으며, 용융시 재료합 금원소의 비중차이에 의한 유동의 영향은 고려하지 않 았다. 또한 계산에 사용된 물성치와 상수값은 일정하다 고 가정하였고, 그 값들은 Table 1에 나타내었다.
- 1에서 나타난 바와 같이 ray의 divergence까지 고려하여 ray tracing을 수행 하였다. 이때 각 ray가 가지는 에너지는 중심에서의 거 리에 따라 Gaussian 형태로 가정하였다. 키홀 벽면에 서의 다중반사 효과를 알아보기 위해서 각도 30°인 원 추형의 키홀 형상에 대해서 표면에서 흡수되는 입열량 을 계산하여 Fig.
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