Abstract
The applications of high-frequency induction heating has recently been studied in various industrial fields. In this study, induction heating is applied to a SCM440 specimen that is widely used in industry. The specimen was made up of a cylinder 20 mm in diameter and 160 mm long. An induction heating power supply module was used to generate heat in the cylinder at a high frequency (approximately 85 kHz) for 50 seconds. The temperature of the specimen was measured at the 150 mm length in 5 second intervals. Results such as joule heat and temperature are compared with the numerical model analysis using an electromagnetic-thermal co-simulation technique. The analytical model of the cylinder was modeled by considering the skin effect. The median measured temperature after induction heating was conducted for 50 seconds was $57.65^{\circ}C$, compared to a predicted analytical value of $57.27^{\circ}C$. Thus, the analytical results are in good agreement with the experimental results, and this model can predict the induction heating phenomenon numerically.
고주파 유도가열은 최근 활발히 연구되고 다양한 산업분야에서 적용 되고있다 본 논문에서는 산업체에서 많이 사용되고 있는 SCM440 시편을 대상으로 유도 가열한다. 시편은 지름 20mm, 길이 160 mm의 환봉으로 제작하였다 유도 가열 전원 공급 장치 모듈을 이용하여 약 85 kHz의 고주파로 환봉을 50초 동안 유도가열 하여 5초 단위로 바닥면에서 150 mm지점의 온도를 얻는다. 이 실험을 총 10회 반복하여 측정한 실험의 중앙값과 전자기-열 연동해석을 통해 환봉의 저항열과 온도에 대한 해석 결과값을 서로비교 분석하였다. 환봉의 해석모델은 표피효과를 고려하여 모델링을 하였고, 50초동안 유도가열을 했을 때의 실험의 중앙값은 $57.65^{\circ}C$ 해석값은 $57.27^{\circ}C$이다. 이 결과로 해석결과는 실험결과와 잘 일치함을 보이고, 본 해석방법으로 유도가열 현상을 수치적으로 예측할 수 있음을 보였다.
