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고주파담금질 시뮬레이션에 의한 물 분사냉각의 검토

전문가 제언: ○ 최근 유한요소법을 이용한 시뮬레이션 기술이 열처리 분야에도 많이 도입되고, 특히 강을 담금질할 때 냉각액 속에서 일어나는 냉각과정을 시뮬레이션하여 실제 실험 결과와 비교하여 그 정확도를 평가하는 경우가 많이 있다. 고주파담금질은 유도가열(IH : Induction Heating)에 의하여 급속가열과 분사냉각을 주로 하는 표면 열처리법으로서 에너지 효율이 양호하고 경제적이며, 환경에도 바람직한 열처리로 주목받는다.

○ 본 해설에서는 이동 담금질 중의 열전도율을 정확하게 측정하기 위하여 과거에 실시한 SCM440 환봉을 사용한 주파수 이동 담금질시험에 대한 재현시험을 실시함과 동시에 SUS304 소재 중공부분에 분사냉각 시험을 새롭게 개발하여 냉각곡선을 역해석하여 열전도율을 구하였다. 또한 시험편 표면과 내부 3개소에서 온도변화를 측정하여 시험결과와 시뮬레이션결과를 비교 분석하였다.

○ 고주파담금질에서 냉각시 냉각액의 냉각능을 평가하기 위하여 시뮬레이션 기술을 적용하는 것은 미국이나 독일 등의 기술선진국에서는 오래 전부터 실시되어 왔다. 우리나라에서는 일부 연구실에서 실시되고 있으나, 생산현장에서는 이 기술을 활용하고 있는 경우가 많지 않다. 그러나 자동차공업의 발달에 따라 새로운 소재 개발과 열처리 기술을 개발하기 위해서는 이러한 기술이 사용하지 않으면 혁신적인 열처리 기술의 발전이 어려울 것으로 전망된다.

○ 고주파담금질은 다른 열처리에 비하여 오일의 사용이 거의 없기 때문에 오늘날 환경문제와 같은 공해문제가 거의 발생하지 않고, 화재의 위험성이 없을 뿐만 아니라, 열효율이 좋고, 처리시간이 짧아 작업의 효율성이 좋은 것 등 여러 가지 장점을 많이 가지고 있는 열처리법이다. 그러나 장점을 많이 가지고 있기 때문에 또한 경쟁이 그만큼 치열하다. 따라서 이러한 경쟁에서 뒤지지 않기 위해서는 부단한 기술경쟁에서 새로운 기술과 공법을 개발해서 새로운 첨단 열처리 기술을 가져야 기술경쟁력을 확보 할 수 있을 것으로 기대된다.

저자: Takashi HORINO, et al.
자료유형: 니즈학술정보