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연동해석을 통한 SCM440 환봉의 고주파 유도가열 해석 및 실험 비교분석에 관한 연구
Comparative Study on Numerical Analysis using Co-simulation and Experimental Results for High Frequency Induction Heating on SCM440 Round Bar 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.11 no.3, 2017년, pp.1 - 7  

이인영 (경상대학교 대학원 기계항공공학부,ERI) ,  탁승민 (경상대학교 대학원 기계항공공학부,ERI) ,  백인석 (경상대학교 대학원 기계항공공학부,ERI) ,  이석순 (경상대학교 대학원 기계항공공학부,ERI)

초록
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고주파 유도가열은 최근 활발히 연구되고 다양한 산업분야에서 적용 되고있다 본 논문에서는 산업체에서 많이 사용되고 있는 SCM440 시편을 대상으로 유도 가열한다. 시편은 지름 20mm, 길이 160 mm의 환봉으로 제작하였다 유도 가열 전원 공급 장치 모듈을 이용하여 약 85 kHz의 고주파로 환봉을 50초 동안 유도가열 하여 5초 단위로 바닥면에서 150 mm지점의 온도를 얻는다. 이 실험을 총 10회 반복하여 측정한 실험의 중앙값과 전자기-열 연동해석을 통해 환봉의 저항열과 온도에 대한 해석 결과값을 서로비교 분석하였다. 환봉의 해석모델은 표피효과를 고려하여 모델링을 하였고, 50초동안 유도가열을 했을 때의 실험의 중앙값은 $57.65^{\circ}C$ 해석값은 $57.27^{\circ}C$이다. 이 결과로 해석결과는 실험결과와 잘 일치함을 보이고, 본 해석방법으로 유도가열 현상을 수치적으로 예측할 수 있음을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The applications of high-frequency induction heating has recently been studied in various industrial fields. In this study, induction heating is applied to a SCM440 specimen that is widely used in industry. The specimen was made up of a cylinder 20 mm in diameter and 160 mm long. An induction heatin...

주제어

#고주파 열처리   #유도가열   #환봉   #연동해석   #영전압스위칭  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 산업현장에서 많이 사용되고 있는 SCM440 재질의 환봉에 대한 유한요소 해석결과와 유도가열 온도 측정 실험결과를 비교하였다. 이러한 연구 내용을 요약하면 다음과 같다.
  • 본 연구에는 유도가열 전원공급장치 모듈을 이용한다. 이를 통해 고주파 유도가열 실험을 진행하고, 실험에서 얻은 온도값과 유한요소해석 소프트웨어인 ABAQUS로 얻은 온도값을 통하여 실험값과 결과값을 비교 분석 함으로써 고주파 유도가열의 해석방법을 정립하는데 목적을 두었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
표피 효과란 무엇인가? 도체에 고주파 교류 전류가 흐를 경우 전류밀도가 단면의 외주 근방에 집중하는 현상이 발생하는데 이를 , 표피 효과 라 한다 표피 효과에 의해 전류 (Skin effect) . 가 표면의 만큼 감소하는 침투깊이 1/e(36.
고주파 유도가열의 정의와 장점은 무엇인가? 고주파 유도가열(High-frequency induction heating) 은 가열코일인 도체에 고주파 전류를 인가할 때 코일 속의 환봉 표면을 급속으로 가열하는 기법으로서 피, 가열체에 발생하는 와전류(Eddy current)를 이용하여 짧은 시간에 급속 가열이 가능하다.[1]
SCM440 시편은 어떻게 제작되었는가? 고주파 유도가열은 최근 활발히 연구되고 다양한 산업분야에서 적용 되고있다 본 논문에서는 산업체에서 많이 사용되고 있는 SCM440 시편을 대상으로 유도 가열한다. 시편은 지름 20mm, 길이 160 mm의 환봉으로 제작하였다 유도 가열 전원 공급 장치 모듈을 이용하여 약 85 kHz의 고주파로 환봉을 50초 동안 유도가열 하여 5초 단위로 바닥면에서 150 mm지점의 온도를 얻는다. 이 실험을 총 10회 반복하여 측정한 실험의 중앙값과 전자기-열 연동해석을 통해 환봉의 저항열과 온도에 대한 해석 결과값을 서로비교 분석하였다.
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참고문헌 (9)

  1. K. E. Telning, "Steel and Its Heat Treatment," Elsevier, pp.432-451, 1984. 

  2. B. S. Do, J. M. Park, H. J. Eom, and K. Park, "Local Heating of an Injection Mold using Selective Induction Heating," The Korean Society of Mechanical Engineers, pp. 1119-1123, 2008 

  3. K. Park, S. Choi, S. J. Lee, and Y. S. Kim "Injection Molding for a Ultra Thin-Wall Part using Induction Heating," he Korean Society of Mechanical Engineers, pp. 481-487, 2008 

  4. M. H. Park, S. S. Lee, H. B. Kang, I. S. Pack, J. H. Song and D. U. Lee "A Study on Analysis of Temperature of Target Material for Hardening in High Frequency Induction Heating," Korean Society Of Precision Engineering, pp.697-698, 2013. 

  5. J. K. Choi, K. S. Nam, J. K. Kim, H. M. Choi, S. H. Yeum and S. S. Lee, "Study on Hardening Depth by Induction Hardening Analysis of Sprocket Using FEA and Experiment Results," Korean Society Of Precision Engineering, vol. 33, no. 5, pp. 393-400, May 2016. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. W. I. Kim and S. J. Heo, "A Study on the Surface Roughness Influenced by SM45C Hardness in High Frequency Induction Hardening," Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 6, No. 1, pp. 1-8, March 1993. 

  7. K. Park, J. J. Hwang, O. K. Kwon and J. H. Yun, 2007, "Finite Element Analysis of Induction Heating Process for Development of Rapid Mold Heating System," Trans. Mat. Proc, Vol. 16, pp. 113-119. 

    원문보기 상세보기 crossref

  8. Abaqus 6.12 Documentation, Theory Manual, 13/02/2012 edition 

  9. S. M. Tak, J. W. Park, M. K. Kang, D. J. Park, J. S. Lee and S. S. Lee, 2010, "Transient heat transfer analysis of inertial measurement devices by outside frictional heat," Journal of The Society for Aerospace System Engineering, Vol.4, No.1, pp32-37. 

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