KR20120010429A - The apparatus and method of double metal connecting with high frequency induce heating - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치 및 이를 이용한 융착방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a double metal fusion apparatus through high frequency induction heating and a fusion method using the same.
일반적으로 제1금속과 제2금속을 결합시킬 때는 용접이나 납땜에 의한 결합을 이루는 것이 대부분이나, 이와 같은 경우 작업에 따른 상당 시간이 소요되게 되며, 결합부에서의 균질성을 갖지 못하여 균열, 홈 등이 발생하는 등의 문제가 발생하였다.In general, when the first metal and the second metal are combined, most of the coupling is performed by welding or soldering, but in such a case, it takes a considerable time according to the work. Problems such as this occurred.
또한, 종래 사용되던 용접, 교정보수, 표면조정 등에 의해 형성된 결합면은 안정된 열처리에 의하여 형서된 결합면이 아니기 때문에 결합강도면에서도 일정 수준 이상으로의 결합강도를 갖기 어렵다는 문제가 있었다.
In addition, there is a problem in that the bonding surface formed by welding, calibration repair, surface adjustment, etc. used in the prior art is difficult to have a bonding strength above a certain level even in the bonding strength surface because the bonding surface is not formed by a stable heat treatment.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치의 크기를 소형화시키고 아울러 전력 변환 횟수를 줄이고 전력 손실을 줄일 수 있으며, 고주파 유도가열형 지그 내부에 냉각수로를 형성하여 냉각장치를 통해 발생열을 냉각시켜 이종금속 융해 시점을 사용자가 조절하면서 작업할 수 있어, 무엇보다 이종금속의 필요한 부분에 에너지를 집중시켜 효율적인 급속가열이 가능하기 때문에 양질의 이종금속 결합물을 얻을 수 있는 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치 및 이를 이용한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
In order to solve the above problems, the present invention can reduce the size of the double metal fusion apparatus through high frequency induction heating, reduce the number of power conversion and reduce power loss, and form a cooling water passage inside the high frequency induction heating jig to cool down. By cooling the generated heat through the device, the user can control the melting point of dissimilar metals, and the energy can be concentrated in the necessary parts of the dissimilar metals. It is an object of the present invention to provide a bimetal fusion apparatus using high frequency induction heating and a method using the same.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 고주파 유도전류에 의해 발생되는 열을 통해 수직방향으로 인입되는 이종금속을 순간가열시켜 융착시키는 이중금속 융착장치가 구성됨으로서 달성된다.
In order to achieve the above object, in the present invention, a double metal fusion apparatus for instantaneous heating and fusion of dissimilar metals drawn in a vertical direction through heat generated by a high frequency induction current is achieved.
상기 이중금속 융착장치는 냉각수 급수페달에 의해 동작되어 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부를 지나 고주파 유도가열형 지그 내부에 형성된 냉각수로를 따라 흐르면서 고주파 유도가열형 지그에서 발생된 열을 식혀주는 냉각장치와, The double metal fusion device is a cooling device that is operated by a cooling water feed pedal to cool the heat generated in the high frequency induction heating jig while flowing along the cooling water path formed inside the high frequency induction heating jig past the full bridge current type high frequency inverter unit;
고주파 유도가열형 지그로 출력되는 공진주파수의 출력파형을 검출하여 정형한 후 VCO 출력신호와 비교한 후 위상검출기의 기준 신호를 만들어 주고, 펄스폭에 따른 인버터 구동신호를 제어하는 마이크로 컨트롤러부와,After detecting and shaping the output waveform of the resonant frequency output by the high frequency induction heating jig and comparing it with the VCO output signal to make a reference signal of the phase detector, and a microcontroller for controlling the drive signal according to the pulse width,
마이크로 컨트롤러부의 제어하에 동작되어 고주파 전원으로부터 입력되는 고주파 교류 전류를 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)을 통해 대전력 고주파 전류로 변환하여 출력하고, 고주파 유도가열형 지그에 대전력 고주파 전류로부터 유도되는 고주파 자기장에 의해 생성되는 유도전류를 발생시키는 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부와, Operated under the control of the microcontroller unit, the high frequency AC current input from the high frequency power source is converted into a high power high frequency current through the primary coil L1 and the secondary coil L2, and is outputted to the high frequency induction heating jig. A full bridge current type high frequency inverter unit for generating an induced current generated by a high frequency magnetic field derived from a current;
풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부의 선단 일측에 설치되어, 대전력 고주파 전류로부터 생성된 유도전류에 의해 발생되는 열을 통해 수직방향으로 인입되는 이종금속을 순간가열시켜 융착시키는 고주파 유도가열형 지그로 구성됨으로서 달성된다.
It is installed on one end of the full bridge current type high frequency inverter unit and consists of a high frequency induction heating type jig that instantaneously heats and fuses dissimilar metals drawn in the vertical direction through heat generated by the induced current generated from the high power high frequency current. Is achieved.
또한, 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 통한 이종금속 융착방법은In addition, dissimilar metal fusion method through high frequency induction heating according to the present invention
풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부의 선단에 고주파 유도가열형 지그를 설치하는 단계와,Installing a high frequency induction heating jig at the tip of a full bridge current type high frequency inverter;
마이크로 컨트롤러부의 제어하에 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부가 동작되어 고주파 전원으로부터 입력되는 고주파 교류 전류를 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)을 통해 대전력 고주파 전류로 변환하여 출력하고, 고주파 유도가열형 지그에 대전력 고주파 전류로부터 유도되는 고주파 자기장에 의해 생성되는 유도전류를 발생시키는 단계와,Under the control of the microcontroller unit, the full bridge current type high frequency inverter unit is operated to convert the high frequency AC current input from the high frequency power source into a large power high frequency current through the primary coil L1 and the secondary coil L2 and output the high frequency induction. Generating an induced current generated by a high frequency magnetic field derived from a high power high frequency current in the heated jig;
고주파 유도가열형 지그에 수직방향으로 융착조성물을 도포한 이종금속을 인입시킨 후 순간가열시켜 융착시키는 단계와,Injecting a dissimilar metal coated with a fusion composition in a vertical direction on a high frequency induction heating type jig, and then heating it by fusion and fusion;
냉각수 급수페달을 동작시켜 냉각장치를 통해 고주파 유도가열형 지그 내부에 형성된 냉각수로를 따라 냉각수를 흘러보내면서 고주파 유도가열형 지그에서 발생된 열을 식혀주면서 이종금속의 필요한 부분에 에너지를 집중시켜 급속가열시키는 단계로 이루어짐으로서 달성된다.
Cooling water flows through the cooling device, and flows the cooling water along the cooling water path formed inside the high frequency induction heating jig to cool the heat generated from the high frequency induction heating jig and concentrates energy on the necessary part of the dissimilar metal. By heating.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치의 크기를 소형화시키고 아울러 전력 변환 횟수를 줄이고 전력 손실을 줄일 수 있으며, 고주파 유도가열형 지그 내부에 냉각수로를 형성하여 냉각장치를 통해 발생열을 냉각시켜 이종금속 융해 시점을 사용자가 조절하면서 작업할 수 있어, 무엇보다 이종금속의 필요한 부분에 에너지를 집중시켜 효율적인 급속가열이 가능하기 때문에 양질의 이종금속 결합물을 얻을 수 있는 좋은 효과가 있다.
As described above, in the present invention, the size of the double-metal fusion apparatus through high frequency induction heating can be reduced, and the number of power conversions can be reduced and power loss can be reduced. By cooling the generated heat, the user can control the melting point of dissimilar metals, and the user can control the energy of the dissimilar metals. It works.
도 1은 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치 중 냉각장치(100)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치 중 마이크로 컨트롤러부(200)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치 중 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부(300)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 컨트롤러부(200)의 구성요소를 도시한 회로도,
도 6은 본 발명에 따른 고주파 유도가열형 지그을 통해 알루미늄을 순간가열하여 용해시키는 과정을 도시한 일실시예도,
도 7은 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치를 이용한 융착방법을 도시한 순서도.1 is a block diagram showing the components of a double metal fusion apparatus through high frequency induction heating according to the present invention,
Figure 2 is a block diagram showing the components of the
Figure 3 is a block diagram showing the components of the
Figure 4 is a block diagram showing the components of the full-bridge current type high
5 is a circuit diagram showing the components of the
Figure 6 is an embodiment showing a process of melting aluminum by instantaneous heating through a high frequency induction heating jig according to the present invention,
7 is a flow chart illustrating a fusion method using a double metal fusion apparatus through high frequency induction heating according to the present invention.
먼저, 본 발명에서 설명되는 고주파 유도 가열 방식은 전자유도작용을 이용하여 가열코일에 고주파 전류를 흘려 고주파 자기장이 발생하게 함으로서 이 고주파 자기장 내에 있는 가열물에 유도전류가 흐르도록 한다.First, the high frequency induction heating method described in the present invention causes the high frequency magnetic field to be generated by flowing a high frequency current through the heating coil by using an electromagnetic induction so that the induced current flows in the heating material in the high frequency magnetic field.
이 유도전류는 물체 내에서전류가 소용돌이치며 흐르는 와전류에 의해 생기는 손실과, 히스테리시스 손실에 의한 주울열이 발생하며 매우단시간에 발열이 이루어진다.The induced current generates loss caused by the eddy current flowing by swirling current in the object, and Joule heat due to hysteresis loss, and generates heat in a very short time.
이렇게 고주파 전류를 이융착 발생하는 열로서 가열하는 것을 고주파 유도 가열이라 한다.The heating of high frequency current as heat generated by fusion bonding is called high frequency induction heating.
고주파 유도 가열 방식에 따르면 주파수가 높은 고주파 전류를 사용하기 때문에 전류의 표피작용 및 근접효과에 의해서 피가열물의 표면층에 자속 및 와전류가 집중하며 이때 발생하는 열손실(와전류 손실, 히스테리시스 손실)이 피가열물의 표면층을 가열하게 된다.According to the high frequency induction heating method, because the high frequency current with high frequency is used, the magnetic flux and eddy current are concentrated on the surface layer of the heated object due to the skin action and proximity effect of the current, and the heat loss (eddy current loss, hysteresis loss) generated at this time is heated. The surface layer of water is heated.
이러한 원리를 이용하여 본 발명에서는 이종금속의 필요한 부분에 에너지를 집중시켜 고주파 유도가열을 통해 효율적인 급속가열이 되도록 하여 양질의 이종금속 결합물을 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
By using this principle, the present invention is characterized in that it is possible to obtain a high quality dissimilar metal complex by concentrating energy on a necessary portion of the dissimilar metal to be efficient rapid heating through high frequency induction heating.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것으로, 이는 냉각장치(100), 마이크로 컨트롤러부(200), 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부(300), 고주파 유도가열형 지그(400)로 구성된다.
1 is a configuration diagram showing the components of a double metal fusion apparatus through high frequency induction heating according to the present invention, which is a
먼저, 본 발명에 따른 냉각장치(100)에 관해 설명한다.First, the
상기 냉각장치(100)는 냉각수 급수페달에 의해 동작되어 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부를 지나 고주파 유도가열형 지그 내부에 형성된 냉각수로를 따라 흐르면서 고주파 유도가열형 지그에서 발생된 열을 식혀주는 것으로, 이는 냉각수펌프(110)와 냉각수 저장통(120), 냉각수 급수페달(130), 급수용 냉각파이프(140), 회수용 냉각파이프(150)로 구성된다.
The
상기 냉각수펌프(110)는 냉각수 저장통에 담겨진 냉각수를 급수용 냉각파이프, 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부, 회수용 냉각파이프로 공급시켜주는 역할을 한다.
The
상기 냉각수 저장통(120)은 냉각수를 저장하는 것으로, 일측에 급수용 냉각파이프와 회수용 냉각파이프가 연결된다.The cooling
즉, 냉각수 저장통은 급수용 냉각파이프와 회수용 냉각파이프를 통해 냉각수를 순환시킨다.
That is, the cooling water reservoir circulates the cooling water through the cooling water supply pipe and the recovery cooling pipe.
상기 냉각수 급수페달(130)은 가변스위치 구조로 이루어져 냉각수펌프의 출력을 가변시켜 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부를 지나 고주파 유도가열형 지그 내부에 형성된 냉각수로로 냉각수가 급수시키는 역할을 한다.
The cooling
상기 급수용 냉각파이프(140)는 냉각수 저장통의 입구에서 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부를 지나 고주파 유도가열형 지그의 인입부까지 연결된 것으로, 냉각수펌프로 인해 급수된다.
The water
상기 회수용 냉각파이프(150)는 고주파 유도가열형 지그의 배출부에서 냉각수 저장통 출구까지 연결된 것으로, 냉각수 펌프로 인해 회수된다.
The
다음으로, 본 발명에 따른 마이크로 컨트롤러부(200)에 관해 설명한다.Next, the
상기 마이크로 컨트롤러부(200)는 고주파 유도가열형 지그로 출력되는 공진주파수의 출력파형을 검출하여 정형한 후 VCO 출력신호와 비교한 후 위상검출기의 기준 신호를 만들어 주고, 펄스폭에 따른 인버터 구동신호를 제어하는 것으로, 이는 사각박스형상의 제1본체로 이루어지고, 제1본체 내부에 파형정형부(210), 로우패스필터(220), 전압제어발진기(VCO : voltage controlled oscillator)(230), 드라이브 회로부(240)가 구성된다.
The
상기 파형정형부(210)는 인덕턴스의 2차 코일(L2) 일측에 연결되어 부하의 출력 파형을 검출하여 파형을 정형화시키는 역할을 한다.
The
상기 로우패스필터(220)는 파형정형부에서 정형화된 신호 중 하이신호를 차단하고 로우신호를 통과시켜 채터링 현상을 방지하는 역할을 한다.
The
상기 전압제어발진기(VCO : voltage controlled oscillator)(230)는 로우패스필터를 통해 정류된 전압을 제어해 발진주파수를 조정하는 역할을 한다.
The voltage controlled oscillator (VCO) 230 controls the oscillation frequency by controlling the voltage rectified through the low pass filter.
상기 드라이브 회로부(240)는 플립플롭 논리회로를 통해 스위칭 소자 SW1,SW3를 고정시키고, 플립플롭 논리회로 출력측에 설계된 XOR 논리회로를 통해 스위칭 소자 SW2,SW4에 위상차 동기를 부여하여 쵸핑용 스위치(Sd)의 게이트 신호를 턴온,턴오프하여 제어하는 역할을 한다.
The
다음으로, 본 발명에 따른 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부(300)에 관해 설명한다.Next, the full bridge current type high
상기 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부(300)는 마이크로 컨트롤러부의 제어하에 동작되어 고주파 전원으로부터 입력되는 고주파 교류 전류를 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)을 통해 대전력 고주파 전류로 변환하여 출력하고, 고주파 유도가열형 지그에 대전력 고주파 전류로부터 유도되는 고주파 자기장에 의해 생성되는 유도전류를 발생시키는 것으로, 이는 사각박스 형상의 제2본체로 이루어지고, 제2본체의 내부에 쵸핑용 스위치(Sd)(310), 프리휠링 다이오드(Dw)(320), 고주파 변압기(330), 매칭변압부(340)로 구성된다.
The full bridge current type high
상기 쵸핑용 스위치(Sd)(310)는 마이크로컨트롤러부의 제2스위치와 제4스위치에 따른 X-OR 논리회로의 위상차 동기신호에 따라 동작되어 회로로 유입되는 전원을 턴온(Turn On) 또는 턴오프(Turn Off)시키는 역할을 한다.
The chopping switch (Sd) 310 is operated according to the phase difference synchronization signal of the X-OR logic circuit according to the second switch and the fourth switch of the microcontroller to turn on or turn off the power flowing into the circuit. (Turn Off)
상기 프리휠링 다이오드(Dw)(320)는 직류리액터에 축적된 에너지를 방출시키는 역할을 한다.
The freewheeling diode (Dw) 320 serves to release the energy accumulated in the direct current reactor.
상기 고주파 변압기(330)는 고주파 전원으로부터 입력되는 고주파 교류 전류를 스위칭소자(SW1,SW2,SW3,SW4)로 스위칭시켜 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)을 통해 대전력 고주파 전류로 변환하여 출력하는 역할을 한다.
The
상기 매칭변압부(340)는 고주파 유도가열형 지그에 인덕턴스(L)와 콘덴서(C)를 통해 대전력 고주파 전류로부터 유도되는 고주파 자기장에 의해 생성되는 유도전류를 발생시키는 역할을 한다.
The matching
다음으로, 본 발명에 따른 고주파 유도가열형 지그(400)에 관해 설명한다.Next, a high frequency
상기 고주파 유도가열형 지그(400)는 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부의 선단 일측에 설치되어, 대전력 고주파 전류로부터 생성된 유도전류에 의해 발생되는 열을 통해 수직방향으로 인입되는 이종금속을 순간가열시켜 융착시키는 것으로, 이는 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부에 연결되고, 대전력 고주파 전류로부터 유도되는 고주파 자기장에 의해 유도전류가 생성되고 상기 유도전류에 의해 열 에너지가 발생되어 가열장치로 이용할 수 있게 된다.The high frequency
본 발명에 따른 고주파 유도가열형 지그는 탄성스프링 형상으로 3회~10회 감겨져 형성된다.The high frequency induction heating jig according to the present invention is formed by winding 3 to 10 times in an elastic spring shape.
상기 고주파 유도가열형 지그는 탄성스프링 형상의 본체와, 정면에서 바라봤을 때 본체 좌측에 길이방향으로 형성되어 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부의 선단 일측과 연결되는 인입부와, 정면에서 바라봤을 때 본체 우측에 길이방향으로 형성되어 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부의 선단 타측과 연결되는 배출부로 구성된다.The high frequency induction heating jig has an elastic spring-shaped main body, an inlet portion which is formed in the longitudinal direction on the left side of the main body when viewed from the front, and connected to one end of the full bridge current type high frequency inverter unit, and the right side of the main body when viewed from the front It is formed in the longitudinal direction and consists of a discharge portion connected to the other end of the full bridge current type high frequency inverter portion.
그리고, 본 발명에 따른 고주파 유도가열형 지그는 열 전도성이 뛰어난 재질, 예를 들어 동, 황동 등으로 이루어지는 것이 바람직하고, 내부에는 냉각수로가 형성되어 냉각판으로 유입되는 냉각수가 냉각수로를 따라 흐르면서 열을 식혀줄 수 있도록 구성된다.
In addition, the high frequency induction heating jig according to the present invention is preferably made of a material having excellent thermal conductivity, for example, copper, brass, etc., while a cooling water passage is formed inside the cooling water flowing into the cooling plate along the cooling water passage. It is configured to cool the heat.
이하, 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 통한 이종금속 융착방법에 관해 설명한다.
Hereinafter, a dissimilar metal fusion method through high frequency induction heating according to the present invention will be described.
먼저, 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부의 선단에 고주파 유도가열형 지그를 설치한다.
First, a high frequency induction heating jig is installed at the tip of the full bridge current type high frequency inverter unit.
이어서, 마이크로 컨트롤러부의 제어하에 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부가 동작되어 고주파 전원으로부터 입력되는 고주파 교류 전류를 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)을 통해 대전력 고주파 전류로 변환하여 출력하고, 고주파 유도가열형 지그에 대전력 고주파 전류로부터 유도되는 고주파 자기장에 의해 생성되는 유도전류를 발생시킨다.
Subsequently, under the control of the microcontroller unit, a full bridge current type high frequency inverter unit is operated to convert the high frequency AC current input from the high frequency power source into a large power high frequency current through the primary coil L1 and the secondary coil L2, An induction current generated by a high frequency magnetic field induced from a high power high frequency current is generated in the high frequency induction heating type jig.
이어서, 고주파 유도가열형 지그에 수직방향으로 융착조성물이 도포된 이종금속을 인입시킨 후 순간가열시켜 융착시킨다.
Subsequently, the dissimilar metal coated with the fusion composition in the vertical direction is introduced into the high frequency induction heating type jig, and then heated by instantaneous welding.
상기 융착조성물은 알루미늄(Al) 68 ~ 85wt%와 규소(Si) 10 ~ 27wt%, 글리세린 5 ~ 10wt%의 혼합하여 조성된다.The fusion composition is a mixture of aluminum (Al) 68 ~ 85wt%, silicon (Si) 10 ~ 27wt%, glycerin 5 ~ 10wt%.
상기 원자량 26.98, 밀도(293K) 2.698 [×103kg/m3], 융점 933.2 [K], 선팽창계수(293 ~ 573K) 25.4 [×10-6/K], 저항의 온도계수 4.2 [×10-3/K]인 순도 99.996%의 고순도 알루미늄을 사용하며, 상기 알루미늄의 사용량이 68wt% 미만인 경우에는 융착이 잘 이루어지지 않고, 85wt%를 초과하게 되는 경우에는 융착조성물의 균일한 도포가 어려워 융착 품질이 떨어질 수 있기 때문에 상기 알루미늄의 사용량은 전체 조성물에 대해 68 ~ 85wt%의 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.The atomic weight 26.98, density (293K) 2.698 [× 10 3 kg / m 3 ], melting point 933.2 [K], linear expansion coefficient (293-573K) 25.4 [× 10 -6 / K], resistance temperature coefficient 4.2 [× 10 -3 / K] of high purity aluminum having a purity of 99.996%, and when the amount of the aluminum used is less than 68wt%, fusion is not performed well, and when it exceeds 85wt%, it is difficult to uniformly apply the fusion composition. Since the quality may be deteriorated, the amount of aluminum used is preferably in the range of 68 to 85 wt% based on the total composition.
상기 규소는 지각의 주요 구성 성분으로서 산소 다음으로 많이 존재하는 원소이다. 이 규소는 자연 상태에서 여러가지 금속과 산소와 함께 결합하여 다양한 규산염을 형성하기도 하고, 또한 여러 가지 전기적 양성 원소들과 직접 결합하여 이성분 화합물인 규소화물을 만들기도 한다. 이러한 규소를 포함하는 세라믹으로서는 규산염, 규소와 비금속간의 이성분 화합물, 전형 원소와 금속간의 규소화물, 그리고 규소 원소 자체를 들 수가 있다.Silicon is the second most abundant element after oxygen as a major component of the earth's crust. The silicon combines with various metals and oxygen in its natural state to form various silicates, and it also combines directly with various electrically positive elements to form a binary compound, a silicon compound. Examples of the ceramic containing silicon include silicates, binary compounds between silicon and nonmetals, silicides between typical elements and metals, and silicon elements themselves.
상기 규소의 사용량이 10wt% 미만인 경우에는 융착이 잘 이루어지지 않고, 27wt%를 초과하게 되는 경우에는 조성물의 균일한 도포가 어려워 융착 품질이 떨어질 수 있기 때문에 상기 규소의 사용량은 전체 조성물에 대해 10 ~ 27wt%의 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.When the amount of silicon used is less than 10wt%, the fusion is not well achieved, and when the amount of the silicon is used exceeds 27wt%, it is difficult to uniformly apply the composition, so that the quality of fusion may be lowered. It is preferable to use within the range of 27wt%.
상기 글리세린의 사용량이 5wt% 미만인 경우에는 균일한 조성물의 조성이 용이하지 않고, 10wt%를 초과하게 되는 경우에는 조성물의 점성이 너무 높아 균일한 도포가 용이하지 않기 때문에 상기 글리세린의 사용량은 전체 조성물에 대해 5 ~ 10wt%의 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.When the amount of the glycerin is less than 5wt%, the composition of the uniform composition is not easy, and when the amount of the glycerin is more than 10wt%, the viscosity of the composition is too high and uniform application is not easy, so the amount of the glycerin is used in the whole composition. It is preferable to use within the range of 5 to 10wt%.
상기 융착조성물의 도포는 0.1 ~ 1mm의 두께로 이루어지며, 상기 융착조성물의 도포두께가 0.1mm 미만인 경우에는 2종 금속간의 화학적 결합이 원활이 이루어지지 않고, 1mm를 초과하게 되는 경우에는 2종 금속 상호 간의 직경 차이에 따라 2종 금속은 상호 삽입에 의한 결합이 가능하며, 이때 직경이 상대적으로 작은 금속면에 융착조성물을 도포하게 되는데 이때 상기 2종 금속간의 직경의 차이는 0.1 ~ 1mm를 갖기 때문에 융착조성물의 불필요한 사용이 발생하게 되어 비경제적이다. 따라서, 상기 융착조성물의 도포는 0.1 ~ 1mm의 두께로 한정하는 것이 바람직하다.The coating composition of the fusion composition is made of a thickness of 0.1 ~ 1mm, when the coating thickness of the fusion composition is less than 0.1mm, the chemical bonding between the two metals is not made smoothly, if it exceeds 1mm two kinds of metal According to the difference in diameter between the two metals can be combined by mutual insertion, and the fusion composition is applied to the metal surface with a relatively small diameter, since the difference in diameter between the two metals has a 0.1 ~ 1mm Unnecessary use of the fusion composition occurs, which is uneconomical. Therefore, the application of the fusion composition is preferably limited to a thickness of 0.1 ~ 1mm.
상기한 바와 같이, 융착조성물이 도포된 이후에는 상기 융착조성물이 도포된 부위로 500 ~ 550℃의 열을 1 ~ 5초간 가함으로써 2종 금속간의 화학적 결합에 의해 일체화를 이루게 된다.As described above, after the fusion composition is applied, it is integrated by chemical bonding between the two metals by applying heat of 500 to 550 ° C. for 1 to 5 seconds to the site where the fusion composition is applied.
상기 열을 가하는 방식은 원통형의 튜브에 균일하게 열이 가해질 수 있도록 도넛 형태의 가열기 내부로 상기 2종 금속간의 결합부위를 위치시킨 후 순간적으로 열을 가함으로써 화학적 결합을 유도하게 된다.In the method of applying heat, chemical bonds are induced by placing a bonding portion between the two metals inside a donut-shaped heater so that heat is uniformly applied to the cylindrical tube, and then applying heat instantaneously.
상기 열의 온도가 500℃ 미만인 경우에는 화학적 결합을 이루기 위한 열에너지가 부족하여 융착이 잘 이루어지지 않는 문제가 있고, 550℃를 초과하게 되는 경우에는 융착조성물의 경화되어 갈라짐이 발생하므로, 상기 가열온도는 500 ~ 550℃의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.When the temperature of the heat is less than 500 ° C there is a problem that the fusion is not good because the lack of heat energy for forming a chemical bond, and when the temperature exceeds 550 ° C hardening of the fusion composition occurs cracking, the heating temperature is It is preferable to keep in the range of 500-550 degreeC.
또한, 상기 가열시간이 1초 미만인 경우에는 화학적 결합을 이루기에 너무 짧고, 5초를 초과하게 되는 경우에는 융착조성물에서의 갈라짐이 발생하기 때문에, 상기 가열시간은 1 ~ 5초 범위 내에서 이루어지는 것이 바람직하다.
In addition, when the heating time is less than 1 second, it is too short to form a chemical bond, and when it exceeds 5 seconds, cracking occurs in the fusion composition, so that the heating time is within the range of 1 to 5 seconds. desirable.
이어서, 냉각수 급수페달을 동작시켜 냉각장치를 통해 고주파 유도가열형 지그 내부에 형성된 냉각수로를 따라 냉각수를 흘러보내면서 고주파 유도가열형 지그에서 발생된 열을 식혀주면서 이종금속의 필요한 부분에 에너지를 집중시켜 급속가열한다.
Then, by operating the cooling water feed pedal, the cooling water flows along the cooling water path formed inside the high frequency induction heating jig through the cooling device, cooling the heat generated in the high frequency induction heating jig, and concentrating energy on the necessary portion of the dissimilar metal. Heat rapidly.
100 : 냉각장치 110 : 냉각수펌프
120 : 냉각수 저장통 130 : 냉각수 급수페달
140 : 급수용 냉각파이프 150 : 회수용 냉각파이프
200 : 마이크로 컨트롤러부 300 : 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부
400 : 고주파 유도가열형 지그100: cooling device 110: cooling water pump
120: coolant reservoir 130: coolant feed pedal
140: cooling pipe for water supply 150: cooling pipe for recovery
200: microcontroller unit 300: full bridge current type high frequency inverter unit
400: high frequency induction heating jig
Claims (8)
Bimetal fusion apparatus through high-frequency induction heating is characterized in that the bimetal fusion device (1) is configured to instantaneously heat the fusion dissimilar metal introduced in the vertical direction through the heat generated by the high frequency induction current.
냉각수 급수페달에 의해 동작되어 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부를 지나 고주파 유도가열형 지그 내부에 형성된 냉각수로를 따라 흐르면서 고주파 유도가열형 지그에서 발생된 열을 식혀주는 냉각장치(100)와,
고주파 유도가열형 지그로 출력되는 공진주파수의 출력파형을 검출하여 정형한 후 VCO 출력신호와 비교한 후 위상검출기의 기준 신호를 만들어 주고, 펄스폭에 따른 인버터 구동신호를 제어하는 마이크로 컨트롤러부(200)와,
마이크로 컨트롤러부의 제어하에 동작되어 고주파 전원으로부터 입력되는 고주파 교류 전류를 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)을 통해 대전력 고주파 전류로 변환하여 출력하고, 고주파 유도가열형 지그에 대전력 고주파 전류로부터 유도되는 고주파 자기장에 의해 생성되는 유도전류를 발생시키는 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부(300)와,
풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부의 선단 일측에 설치되어, 대전력 고주파 전류로부터 생성된 유도전류에 의해 발생되는 열을 통해 수직방향으로 인입되는 이종금속을 순간가열시켜 융착시키는 고주파 유도가열형 지그(400)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치.
The method of claim 1, wherein the double metal fusion apparatus 1
A cooling device 100 operated by a cooling water feed pedal to cool the heat generated from the high frequency induction heating jig while flowing along the cooling water path formed inside the high frequency induction heating jig past the full bridge current type high frequency inverter unit;
After detecting and shaping the output waveform of the resonant frequency output by the high frequency induction heating jig, comparing it with the VCO output signal, making a reference signal of the phase detector, and controlling the inverter driving signal according to the pulse width (200) )Wow,
Operated under the control of the microcontroller unit, the high frequency AC current input from the high frequency power source is converted into a high power high frequency current through the primary coil L1 and the secondary coil L2, and is outputted to the high frequency induction heating jig. A full bridge current type high frequency inverter unit 300 for generating an induced current generated by a high frequency magnetic field induced from a current;
High frequency induction heating jig (400) installed at one end of the full bridge current type high frequency inverter unit to instantaneously heat dissimilar metals introduced in the vertical direction through heat generated by the induced current generated from the high power high frequency current. Bimetal fusion apparatus through high frequency induction heating, characterized in that consisting of.
인덕턴스의 2차 코일(L2) 일측에 연결되어 부하의 출력 파형을 검출하여 파형을 정형화시키는 파형정형부(210)와,
파형정형부에서 정형화된 신호 중 하이신호를 차단하고 로우신호를 통과시켜 채터링 현상을 방지하는 로우패스필터(220)와,
로우패스필터를 통해 정류된 전압을 제어해 발진주파수를 조정하는 전압제어발진기(VCO : voltage controlled oscillator)(230)와,
플립플롭 논리회로를 통해 스위칭 소자 SW1,SW3를 고정시키고, 플립플롭 논리회로 출력측에 설계된 XOR 논리회로를 통해 스위칭 소자 SW2,SW4에 위상차 동기를 부여하여 쵸핑용 스위치(Sd)의 게이트 신호를 턴온,턴오프하여 제어하는 드라이브 회로부(240)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치.
The method of claim 2, wherein the microcontroller 200
A waveform shaping unit 210 connected to one side of the secondary coil L2 of the inductance and detecting an output waveform of the load to shape the waveform;
A low pass filter 220 for blocking a high signal among the signals normalized by the waveform shaping unit and passing a low signal to prevent a chattering phenomenon;
A voltage controlled oscillator (VCO) 230 for controlling the oscillation frequency by controlling the rectified voltage through the low pass filter;
The switching elements SW1 and SW3 are fixed through the flip-flop logic circuit, and the phase signals are synchronized to the switching elements SW2 and SW4 through the XOR logic circuit designed on the flip-flop logic circuit output side to turn on the gate signal of the chopping switch Sd. Bi-metal fusion apparatus through high-frequency induction heating, characterized in that consisting of a drive circuit 240 for controlling by turning off.
마이크로컨트롤러부의 제2스위치와 제4스위치에 따른 X-OR 논리회로의 위상차 동기신호에 따라 동작되어 회로로 유입되는 전원을 턴온(Turn On) 또는 턴오프(Turn Off)시키는 쵸핑용 스위치(Sd)(310)와,
직류리액터에 축적된 에너지를 방출시키는 프리휠링 다이오드(Dw)(320)와,
고주파 전원으로부터 입력되는 고주파 교류 전류를 스위칭소자(SW1,SW2,SW3,SW4)로 스위칭시켜 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)을 통해 대전력 고주파 전류로 변환하여 출력하는 고주파 변압기(330)와,
고주파 유도가열형 지그에 인덕턴스(L)와 콘덴서(C)를 통해 대전력 고주파 전류로부터 유도되는 고주파 자기장에 의해 생성되는 유도전류를 발생시키는 매칭변압부(340)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치.
The method of claim 2, wherein the full bridge current type high frequency inverter unit 300
Chopping switch Sd for turning on or turning off the power supplied to the circuit by operating according to the phase difference synchronization signal of the X-OR logic circuit according to the second switch and the fourth switch of the microcontroller. 310,
A freewheeling diode (Dw) 320 for releasing energy accumulated in the direct current reactor,
A high frequency transformer that converts a high frequency AC current input from a high frequency power source into switching elements SW1, SW2, SW3, and SW4 and converts it into a high power high frequency current through the primary coil L1 and the secondary coil L2 and outputs the high frequency transformer. 330),
High frequency induction heating jig is characterized by consisting of a matching transformer 340 for generating an induced current generated by a high frequency magnetic field derived from a high power high frequency current through an inductance (L) and a capacitor (C). Double metal welding device by heating.
마이크로 컨트롤러부의 제어하에 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부가 동작되어 고주파 전원으로부터 입력되는 고주파 교류 전류를 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)을 통해 대전력 고주파 전류로 변환하여 출력하고, 고주파 유도가열형 지그에 대전력 고주파 전류로부터 유도되는 고주파 자기장에 의해 생성되는 유도전류를 발생시키는 단계(S200)와,
고주파 유도가열형 지그에 수직방향으로 이종금속을 인입시킨 후 순간가열시켜 융착시키는 단계(S300)와,
냉각수 급수페달을 동작시켜 냉각장치를 통해 고주파 유도가열형 지그 내부에 형성된 냉각수로를 따라 냉각수를 흘러보내면서 고주파 유도가열형 지그에서 발생된 열을 식혀주면서 이종금속의 필요한 부분에 에너지를 집중시켜 급속가열시키는 단계(S400)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착장치.
Installing a high frequency induction heating jig at the front end of the full bridge current type high frequency inverter unit (S100),
Under the control of the microcontroller unit, the full bridge current type high frequency inverter unit is operated to convert the high frequency AC current input from the high frequency power source into a large power high frequency current through the primary coil L1 and the secondary coil L2 and output the high frequency induction. Generating an induced current generated by a high frequency magnetic field derived from a high power high frequency current in the heated jig (S200);
Injecting a dissimilar metal in the vertical direction to the high frequency induction heating jig and then instantaneous heating and fusion (S300),
Cooling water flows through the cooling device, and flows the cooling water along the cooling water path formed inside the high frequency induction heating jig to cool the heat generated from the high frequency induction heating jig and concentrates energy on the necessary part of the dissimilar metal. Double metal fusion apparatus through high frequency induction heating, characterized in that consisting of a step (S400) for heating.
마이크로 컨트롤러부의 제어하에 풀 브릿지 전류형 고주파 인버터부가 동작되어 고주파 전원으로부터 입력되는 고주파 교류 전류를 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)을 통해 대전력 고주파 전류로 변환하여 출력하고, 고주파 유도가열형 지그에 대전력 고주파 전류로부터 유도되는 고주파 자기장에 의해 생성되는 유도전류를 발생시키는 단계와,
고주파 유도가열형 지그에 수직방향으로 융착조성물이 도포된 이종금속을 인입시킨 후 순간가열시켜 융착시키는 단계와,
냉각수 급수페달을 동작시켜 냉각장치를 통해 고주파 유도가열형 지그 내부에 형성된 냉각수로를 따라 냉각수를 흘러보내면서 고주파 유도가열형 지그에서 발생된 열을 식혀주면서 이종금속의 필요한 부분에 에너지를 집중시켜 급속가열시키는 단계로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 고주파 유도 가열을 통한 이중금속 융착방법.
Installing a high frequency induction heating jig at the tip of a full bridge current type high frequency inverter;
Under the control of the microcontroller unit, the full bridge current type high frequency inverter unit is operated to convert the high frequency AC current input from the high frequency power source into a large power high frequency current through the primary coil L1 and the secondary coil L2 and output the high frequency induction. Generating an induced current generated by a high frequency magnetic field derived from a high power high frequency current in the heated jig;
Injecting a dissimilar metal coated with a fusion composition in a vertical direction on a high frequency induction heating type jig, and then heating it by fusion and welding it;
Cooling water flows through the cooling device, and flows the cooling water along the cooling water path formed inside the high frequency induction heating jig to cool the heat generated from the high frequency induction heating jig and concentrates energy on the necessary part of the dissimilar metal. Bimetal fusion method through high frequency induction heating, characterized in that consisting of a step of heating.
According to claim 1, wherein the fusion by the fusion composition is composed of a mixture of aluminum (Al) 68 ~ 85wt%, silicon (Si) 10 ~ 27wt%, glycerin 5 ~ 10wt% of the surface of the metal to a thickness of 0.1 ~ 1mm Bimetal fusion method through high frequency induction heating, characterized in that the instantaneous heating at 500 ~ 550 ℃ after coating on.
The method of claim 1, wherein the aluminum has an atomic weight of 26.98, density (293K) 2.698 [× 10 3 kg / m 3 ], melting point 933.2 [K], coefficient of linear expansion (293-573K) 25.4 [× 10 -6 / K], resistance Method of fusion of double metal through high frequency induction heating, characterized by high purity aluminum having a purity of 99.996% with a temperature coefficient of 4.2 [× 10 −3 / K].
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