일반기술

유도가열 공정설계 자동화를 위한 CAE 시스템 개발

지금까지 발표되어진 연구에서는 코일설계에 있어서 정량적인 것보다 경험적, 실험적 현장 지식을 바탕으로 하여 코일의 직경과 길이를 구하였으나 본 발명에서는 이론적인 유도코일 설계를 기초로 하여 범용 코드인 ANSYSTM를 이용한 수치해석 결과를 이용하여 FORTRAN Code로 코일 길이, 온도와 시간을 매개변수로 하여 요구하는 고상율(fs)에 따른 요구 온도(Tm), 총 재가열 시간(tm)과 유효 코일 길이(H)에 따른 마지막 유지 시간(th3) 및 재가열 총 시간(tW)의 항으로 표현된 목적함수(Objective Function)를 도입하여 최적화 기법으로 최적의 코일 길이(Hopt)를 제안하고자 한다. 또한, 수치해석 및 FORTRAN Code로 해석적인 검증을 통하여 코일을 제작하였으며, 유도가열 실험을 통하여 코일설계의 최적화에 대한 타당성을 실험적으로 검증하였다. 이상의 과정을 거쳐 유도가열 공정설계 자동화를 위한 CAE 시스템을 개발하고자 한다. 본 저자는 유도코일 설계의 최적화를 위해서 다음과 같이 5가지의 과정을 도입하였다. (1) 전자기 끝단 효과(가열 불균일 양상의 일종)를 최소화하기 위하여 정 홍규가 제안한 이론적인 코일 설계법을 통한 빌렛 길이와 코일 길이 사이의 정량적인 관계 규정 (2) 유도코일 설계 결과를 기초로 한 CAE 결과를 통해서 빌렛 내부의 온 도 분포를 예측 (3) 최적화 기법을 도입하여 목적함수를 제안 (4) 미세한 구상화 조직을 얻기 위한 유도가열 실험에 적용 (실험적 검증) (5) 유도가열 공정설계 자동화를 위한 CAE 시스템을 개발