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제안 방법
- 또한 시편의 길이방향의 단면에 서는 Fig. 13(c)와 같이 고상용접(Solid state welding) 접합부의 특징인 웨이브(wavy) 형상이 관찰되어 개발된 코일의 성능에 대한 신뢰성을 확보하였다.
- Fig. 5는 해석에 사용된 부재 및 코일의 형상을 나타낸 것으로 2차원 축대칭 모델을 구성하여 해석을 단순화시켰으며 8kV 충방전시 발생되는 500kA, 25kHz 의 전류를 입력하여 하모닉 응답 해석(Harmonic Response Analysis)을 실행하였다. 또한 표피효과를 고려한 Quad 형태의 mesh를 생성하였다.
- 경계조건은 지정한 면의 자속이 면에 수직인 방향으로 생성되는 조건인 자속 수직조건(절대좌표계에서 # 는 y = 0)과 지정한 면에서는 자속이 면에 평행인 방향으로 생성되는 조건인 자속 평형조건(AZ=0)을 이용하였다. 자유도는 유한요소 모델이 만들어진 x-y 평면의 수직한 방향(z 방향)의 자기벡터로 2차원 해석에서는 다음과 같이 나타난다.
- 따라서 원형 관재의 접합시 사용되는 압축, 팽창코일 중 접합재의 바깥에 위치하여 접합재의 치수 제한이 없으며 전자기 펄스 전원장치와 연결이 간편한 원턴 압축코일 형상을 결정하였다.
- 따라서 이종 금속 접합을 위한 전자기 펄스 용접용 working coil의 제작 기술 확보를 목표로 기보고된 문헌을 통하여 코일의 형상 및 재질을 결정 후 수치해석 모델을 통하여 working coil과 접합재간 발생되는 전자기 현상을 검토하였으며 이를 바탕으로 시제품을 제작하여 성능을 시험하였다.
- 10과 같이 웰메이트(주)사의 최대 충전에너지 36kJ 용량의 전자기 펄스 전원장치를 사용하였으며 시편은 별도의 지그를 제작하여 고정하였다. 또한 방전파형 관찰을 위하여 로고우스키코일을 working coil에 설치하였다. 접합재 Aluminum pipe와 Steel rod는 working coil내 Fig.
- 5는 해석에 사용된 부재 및 코일의 형상을 나타낸 것으로 2차원 축대칭 모델을 구성하여 해석을 단순화시켰으며 8kV 충방전시 발생되는 500kA, 25kHz 의 전류를 입력하여 하모닉 응답 해석(Harmonic Response Analysis)을 실행하였다. 또한 표피효과를 고려한 Quad 형태의 mesh를 생성하였다. 총 노드수는 33,966, 요소의 A/m2 개수는 11,249이며 Table 3은 해석에 사용된 접합재 및 코일의 재질을 나타낸다.
- 이종 금속 접합을 위한 전자기 펄스 용접용 working coil 개발을 위하여 압축형 코일로서 베릴륨동을 가공/ 제작하였으며 2D 전자기 모델개발을 통하여 접합을 위한 전자기력 발생을 확인하였다. 개발된 코일을 이용한 Al/Steel 실험결과 표면결함은 발생되지 않았으며 접합부 계면에서 웨이브 패턴이 관찰되어 성공적인 접합이 이루어졌음을 확인하였다.
- 11과 같이 삽입되었으며 용접조건은 Table 4와 같다. 접합후 광학현미경을 이용하여 접합부 단면을 관찰하였다.
- 현재 개발되어 있는 대부분의 상용프로그램들이 이에 기초하고 있음에 따라 전자기장 수치해석 프로그램인 ANSYS/Emag를 사용하여 방전시 코일에 작용하는 전자기력을 조사하였다.
대상 데이터
- 개발된 working coil의 성능 평가를 위한 실험 장치구성은 Fig. 10과 같이 웰메이트(주)사의 최대 충전에너지 36kJ 용량의 전자기 펄스 전원장치를 사용하였으며 시편은 별도의 지그를 제작하여 고정하였다. 또한 방전파형 관찰을 위하여 로고우스키코일을 working coil에 설치하였다.
이론/모형
- 해석을 위하여 지배방정식은 아래와 같이 전자기 현상을 해석하는데 기초가 되는 Maxwell의 방정식을 사용하였다.
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