KR100401791B1 - 국부 강화를 위한 접촉식 가열수단 및 가열 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 국부 강화를 위한 접촉식 가열수단 및 가열 방법에 관한 것으로, 판재의 국부에 씌워지도록 열원을 구성하고, 특히 이 열원에는 판재의 재질과 종류에 따라 패턴을 형성함으로써, 접촉 방식에 의해 국부적으로 판재를 강화시킬 수 있도록 한 국부 강화를 위한 접촉식 가열수단 및 가열 방법을 제공하는데 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명에 따르는 방법은 판재의 재질과 종류 그리고 국부 강화량에 따라 패턴 타입으로 열원을 형성하는 과정과, 이 열원을 판재에 접촉시켜 가열하는 과정과, 가열된 부분에 대해 냉각하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따르는 가열수단은 판재를 감싸 주도록 구성된 적어도 두개 이상으로 분할 가능한 열원과, 이 열원에 의해 가열된 판재를 냉각시켜 주는 냉각기로 이루어지되, 상기 열원에는 판재와 접촉하는 부위에 금속 패턴이 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

국부 강화를 위한 접촉식 가열수단 및 가열 방법{Contact heating means and method for local enhancement}

본 발명은 국부 강화를 위한 접촉식 가열수단 및 가열 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열원을 패턴 형태로 구성하고 이 열원을 원하는 위치에 접촉하여국부 강화를 실시할 수 있도록 한 국부 강화를 위한 접촉식 가열수단 및 가열 방법에 관한 것이다.

일반적으로 판재 등으로 구성요소를 제조하는 경우 강도등을 보완해 주는 방법으로는 두꺼운 판재를 사용하거나 별도의 보강재를 추가하는 방법을 많이 사용하고 있으나, 근래에 와서는 높은 물성치를 필요로 하는 부위에 대해 국부 강화 처리 방법을 많이 사용하고 있다.

상기 국부 강화 처리는 판재에 레이저 또는 고주파로 강도를 높이기 위한 위치에 대해 집중 가열하게 된다. 첨부도면 도 1은 고주파를 이용하여 국부 강화를 해 주는 이미 잘 알려져 있는 가열수단이 도시되어 있다. 상기 가열수단은 강한 고주파 자계를 발생시켜 주는 고주파 코일(100)과, 가열 처리된 부분을 냉각시켜 주는 냉각코일(200)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 가열수단은 국부 강화가 요구되는 판재(300)에 장착하게 되는데, 이때 판재(300)와 소정의 간격만큼 이격되도록 설치하여 판재(300)의 형상을 따라 이동하면서 국부강화를 하게 된다.

고주파 가열을 하는 상기 가열수단는 판재(300)에 고주파 코일(100)로부터 강한 고주파 자계를 일으켜 자기 분자가 회전 진동하면서 열을 내는 히스테리시스 로스(hysteresis loss)와 교번 자속에 의한 유도기전력에 의한 에디 커런트 로스(eddy current loss)를 이용하게 된다.

이러한 고주파 가열 방식은 레이저를 이용한 강화 방식과 유사하여 많이 사용되고 있으며, 특히 레이저를 이용하여 국부를 직접 가열하는 방식에 비해 가열면적이 넓고 생산원가가 낮기 때문에 근래 들어 더 많이 이용되고 있다.

그러나 종래의 고주파 가열 방식은 판재의 재질 및 이에 관련해서 발생기 출력과 공급 전력 주파수 그리고 주파수 코일의 형상과 제품과의 관계를 고려해야 하기 때문에 다음과 같은 문제점이 제기되었다.

1) 설비 투자비가 많이 들며 전력 손실에 의한 생산 원가가 높아지게 된다.

2) 고주파를 발생시켜 주는 고주파 코일을 디자인하는데 있어서 한계가 있기 때문에 응력 분포가 불규칙하여 정확한 국부 강화를 얻기가 어렵다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 판재의 국부에 씌워지도록 열원을 구성하고, 특히 이 열원에는 판재의 재질과 종류에 따라 패턴을 형성함으로써, 접촉 방식에 의해 국부적으로 판재를 강화시킬 수 있도록 한 국부 강화를 위한 접촉식 가열수단 및 가열 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 접촉식 가열수단의 구성을 나타내는 사시도,

도 2는 도 1에서 선2-2를 따라 절개한 단면도,

도 3은 종래의 국부 강화용 가열기를 나타내는 사시도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 열원 11 : 열원모재

12 : 금속 패턴 13 : 가열 코일

14 : 세라믹 필름 100 : 고주파 코일

200 : 냉각 코일 300 : 판재

이를 실현하기 위한 본 발명에 따르는 방법은 판재의 재질과 종류 그리고 국부 강화량에 따라 패턴 타입으로 열원을 형성하는 과정과, 이 열원을 판재에 접촉시켜 가열하는 과정과, 가열된 부분에 대해 냉각하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따르는 가열수단은 판재를 감싸 주도록 구성된 적어도 두개이상으로 분할 가능한 열원과, 이 열원에 의해 가열된 판재를 냉각시켜 주는 냉각기로 이루어지되, 상기 열원에는 판재와 접촉하는 부위에 금속 패턴이 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 금속 패턴은 판재에 접촉가능하도록 열원 모재로부터 돌출되어 있고, 내부에는 가열코일이 구성되어 있으며 바닥면에는 판재와 융착되지 않도록 세라믹 필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 금속 패턴은 판재의 재질과 종류 그리고 국부강화량에 따라 그 형태가 결정되는 것을 특징으로 한다.

이를 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명에 따르는 접촉식 가열수단의 구성을 나타내는 사시도이다. 여기서, 도면부호 300은 국부 강화를 하기 위한 판재를 나타낸다.

본 발명은 상기 판재(300)에 직접 열원(10)을 접촉시켜 국부 강화가 이루어지도록 가열한 다음 냉각이 이루어지도록 한 것이다. 특히, 상기 열원(10)에는 판재(300)와 접촉하는 부분에 국부 강화량이나 판재(300)의 재질 등을 고려하여 금속 패턴(12)을 형성하게 된다.

이를 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 열원(10)은 단열성이 뛰어난 재질을 이용하여 열원모재(11)를 형성하게 된다. 특히, 이 열원모재(11)는 상기 판재(300)에 국부 강화를 하기 위한 위치를 전체적으로 덮을 수 있는 형태로 제작하게 되는데, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 판재(300)의 형태 등으로 고려하여 적어도 2개 이상으로 분할하여 하나로 조립하여 사용할 수 있도록 제작하게 된다.

또한, 상기 열원모재(11)에는 판재(300)에 접촉하여 열을 발생시킬 수 있도록 금속 패턴(12)이 부착되어 있으며, 이 금속 패턴(12) 내부에 실제로 열을 발생시켜 주는 가열 코일(13)이 구성되어 있다. 특히, 상기 금속 패턴(12)는 판재(300)와 밀착되는 하면에 세라믹 필름(14)을 부착하여 사용하게 되는데, 이 세라믹 필름(14)은 초고온 발열체인 가열 코일(13)에 의해 발열 후 금속 패턴(12)과 판재(300) 간의 상호 확산이나 융착을 방지하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 금속 패턴(12)은 제작 과정에서 여러가지 형태로 제작하여 열원 모재(11)에 부착하여 사용할 수 있는데, 그 형상은 판재(300)의 사용 용도나 재질 그리고 국부 강화량을 고려하여 제작하게 된다. 예를 들어 보면 프레임 대용으로 사용되는 판재(300)의 경우 충돌 사고 등으로 인해 변형되는 형태를 예측할 수 있게 되는데, 이때 변형량과 그 형태 등을 고려하여 이에 적합하도록 금속 패턴(12)의 넓이 등의 형태 및 국부강화량을 결정하게 된다.

또한, 상기 초고온 발열체인 가열 코일(13)도 판재(300)의 재질이나 국부 발열량 등을 고려하여 여러가지 형태와 크기를 갖는 것을 사용할 수 있으며 가열 시간 또한 이에 맞게 조절하여 사용하는 것이 바라직하다.

이와 같이 이루어진 열원(10)은 충분하게 열을 발생시킨 상태로 국부 강화를 원하는 판재(300)의 표면에 직접 접촉시켜 판재(300)를 가열하게 되고, 가열 후에는 가열된 부분에 대해서 냉각을 시켜 주게 된다. 여기서, 냉각 방식은 종래의 고주파를 이용한 국부 강화 방법과 동일하게 행하게 된다.

아래의 표 1은 본 발명에 따르는 가열수단과 종래의 레이저 및 고주파를 이용한 특성을 비교한 비교표이다.

구분	강화효과	변형	패턴형성	냉각
레이저	작다	작다	용이	불필요
고주파	크다	있다	난이	필요
본 발명	크다	작다	용이	필요

따라서, 상기 판재(300)는 열원(10)에 의해 직접 접촉 방식으로 국부 강화를 실시함으로써 강화 효과가 크면서도 변형이 작고 패턴을 용이하게 제작할 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 열원과 판재를 직접 접촉식으로 접촉하여 국부 강화가 이루어지도록 구성하고, 특히 상기 열원에는 패턴을 형성하여 판재의 재질과 국부강화량 등을 고려하여 그 형태 및 크기 등을 결정함으로써 다음과 같은 효과를 얻게 된다.

1) 판재의 재질 및 국부량 등을 고려하여 패턴의 형상을 결정하기 때문에 필요한 요소에만 국부 강화를 할 수 있게 된다.

2) 특히, 판재의 응력 분포 등을 통해 변형에 대비한 국부 강화량을 고려하여 패턴을 제조할 수 있게 되어 제품에 대한 신뢰도를 높일 수 있을 뿐만 아니라제작을 용이하게 할 수 있게 된다.

3) 종래 기술 대비 설비투자비가 적게 들고 에너지 사용 감소로 원가를 절감시킬 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 판재의 재질과 종류 그리고 국부 강화량에 따라 패턴 타입으로 열원을 형성하는 과정과,

   이 열원을 판재에 접촉시켜 가열하는 과정과,

   가열된 부분에 대해 냉각하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 국부 강화를 위한 접촉식 가열 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴은 판재에 접촉가능하도록 열원 모재로부터 돌출되어 있고, 내부에는 가열코일이 구성되어 있으며 바닥면에는 판재와 융착되지 않도록 세라믹 필름이 부착된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 국부 강화를 위한 접촉식 가열 방법.
3. 판재를 감싸 주도록 구성된 적어도 두개 이상으로 분할 가능한 열원과, 이 열원에 의해 가열된 판재를 냉각시켜 주는 냉각기로 이루어지되,

   상기 열원에는 판재와 접촉하는 부위에 금속 패턴이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 국부 강화를 위한 접촉식 가열 수단.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 금속 패턴은 판재에 접촉가능하도록 열원 모재로부터 돌출되어 있고, 내부에는 가열코일이 구성되어 있으며 바닥면에는 판재와 융착되지 않도록 세라믹 필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 국부 강화를 위한 접촉식 가열 수단.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 금속 패턴은 판재의 재질과 종류 그리고 국부강화량에 따라 그 형태가 결정되는 것을 특징으로 국부 강화를 위한 접촉식 가열 수단.