High frequency induction welding, due to its speed and efficiency, is frequently employed for longitudinal seam welding of tubes and pipes. The tube is heated by eddy current that tends to flow only near the surface of the tube.
This research is aimed at understanding the main factors that affects the quality of the welding. For this purpose, temperature distribution of the tube is calculated through three dimensional coupled electromagnetic and thermal analysis. In the electromagnetic analysis, skin effect and proximity effect are considered. In the study, the influence of the impeder is also analyzed.
In the induction welding, the overheated edges may deteriorate weld quality and cause molten metal to drop onto the impeder, which is reducing impeder lifetime and performance. In order to reduce this problem, attempts are made to find better welding condition using varied parameters. The key parameters which influence the temperature distribution are the frequency of source current, the vee angle and the thickness of the tube. Volume of heated zone(HZ) is computed as a measure of the welding efficiency.
As a result of the study, some suggestions are made for the better induction welding conditions.
고주파 유도 용접법은 속도가 빠르고 효율이 높은 특징을 갖기 때문에 긴 튜브나 파이프 용접시 많이 사용되는 용접법이다. 이 방식은 피용접재 표면에 흐르는 와전류를 이용하여 피용접재를 가열하여 용접하는 방식이다.
본 연구에서는 해석을 통해 용접품질에 영향을 미치는 변수에 대해 논의한다. 전자기장 해석과 열 해석을 연계한 3차원 해석을 통해 피용접재의 온도분포를 계산한다. 표피효과와 근접효과를 고려하여 전자기장 해석을 수행하고, 임피더가 있을 때와 없을 때 해석 결과를 비교하여 임피더가 갖는 중요성에 대해 검토한다. 피용접재가 과도하게 용융이 되면 용접품질이 떨어지고, 용융된 금속이 임피더로 떨어지게 되어 임피더의 수명과 효율이 감소한다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 용접 온도에 영향을 미치는 변수를 원전류의 주파수, V-각, 튜브의 두께로 하여 각 변수들의 관계를 통해 용접결함을 최소화하기 위한 방법을 모색한다. HZ를 계산하여 용접 효율을 비교한다.
위의 해석 결과를 종합하여 좋은 용접상태가 되기 위한 방향을 제시한다.
