용접부 예열용 히터의 개발을 위한 탄소섬유의 저항발열특성에 관한 연구

Abstract

용접부 예열용 히터의 개발을 위한 탄소섬유의 저항발열특성에 관한 연구

윤 일 준

울산대학교 산업대학원 자동차선박기술전공

용접부 예열은 용접 시 급격히 떨어지는 온도의 속도를 감소시켜 용접부의 응력집중이나 잔류 응력 및 HAZ 조직을 개선하여 균열 및 변형의 생성을 방지하기 위해 한다. 이는 용접 전 수분 제거와 금속조직 변화 같은 기계적 성질의 변화를 방지하기 위해 요구되어진다. 그러나 예열에 쓰이는 가스토치, 금속열선 히터는 온도가 불균일하거나 전원 공급을 위한 부수적인 장비들이 필요하여 대체품이 요구되어진다. 탄소섬유는 높은 내열성 및 열전도성이 우수한 특성을 지니고 있어 최근 우주, 항공, 레저 등 사용되고 있으며 면상발열체로서 자동차 시트에 사용 하고 있다. 따라서 본 연구는 탄소섬유를 열선으로 사용한 히터를 개발하기위해 열선으로서의 탄소섬유의 사용 가능성을 확인해보았다. 통전가열 결과 TC-35 (12K), T700SC (48K), T700SC (60K) 탄소섬유는 200 ~470 ℃ 구간에서 외관 형상과 중량 변화 없이 안정성을 나타내었다. 탄소섬유 Coating처리 시 열 전달 속도와 최고도달온도가 낮아졌다. Coating 유무에 따른 전류의 변화는 없었다. T700SC (60K) 탄소섬유 열선을 이용한 히터의 테스트에서는 40mmt 철판의 온도는 80 ~ 85 ℃ 도달까지 30분이 소모되었으며 열선의 온도는 250 ~ 255 ℃로 안정성을 보이는 구간에서 사용함을 확인하였다. |A study on the thermal resistance characteristics of carbon fiber for the development of heater for preheating of welding joint

Yun il jun

Graduate School of e-Vehicle Technology University of Ulsan Ulsan, Korea

Preheating of welding joint is to reduce the speed of the welding temperature rapidly decreased, thereby improving the stress concentration of welds and residual stress and HAZ crack to prevent creating cracks and deformation of the weld. this is required to eliminate moisture in metals before welding and to prevent changes in mechanical properties, such as changes in metals. However, gas torches and metal hot-wire heaters used for preheating are required to be replaced because the temperature is uneven or other equipments are needed for power supply. Carbon fiber has high heat resistance and thermal conductivity, which is currently used in space, aerospace and leisure, and Is used in automotive seats with heating. Therefore, the study identified the possibility of using carbon fibers as a heating wire for to develop a heater with carbon fiber. As a result of ohmic heating, the carbon fiber which are TC-35, T700SC showed stability without changing appearance and weight changes in 200 ~ 470 ℃. The coating for carbon fiber reduce the heat transfer speed and the highest temperature. There was no change in current dependant upon coating status. In the tests of the heater using T700SC (60K) carbon fiber, the temperature of the 40mmt iron plate was spent 30 minutes to 80 ~ 85 ℃, and carbon fibers were found to be used at 250 ~ 255 ℃.