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언론  | 08/15/2017

eldec의 유도 가열: 용접을 위한 완벽한 가공 온도 보장

용접 공정은 자동차 제조 분야에서 많은 구성품을 생산할 때 필수적인 과정입니다. 전체적으로 볼 때 이 공정의 중요성은 점점 더 증가하고 있습니다. 그 이유는 바로 승용차의 기어 휠과 같은 부품에서는 많은 볼트가 용접 연결부로 대체되고 있기 때문입니다. 이런 방식을 통해 모듈의 중량과 재료비가 낮아집니다. 이러한 용접 공정에서는 많은 경우 예열이 중요한 역할을 합니다. 예열을 하면 소위 말하는 열 영향 구역, 즉 용접 심의 인접 구역에 있는 물질의 구조의 경화를 방지합니다. 이러한 방식을 사용하면 용접 후 모듈에서의 균열 발생을 훨씬 더 효과적으로 방지할 수 있습니다. 물론 현대의 자동차 제조에 있어서 가열 공정과 관련하여 가공 속도는 특히 까다로운 도전과제입니다. 자동화된 공정에서 모듈은 단 몇 초 이내에 정밀하게 정의된 온도에 도달해야 합니다. 바로 이 요건을 충족시키기 위해서는 eldec의 유도 가열이 가장 적합합니다. EMAG사는 혁신적인 공정을 망라하는 총체적인 솔루션을 개발하였습니다. 이에 속하는 발전기와 인덕터는 모듈에 정확히 맞추어 제작되었습니다. 모듈에 대한 수 차례의 시험 결과들을 토대로 하였습니다. 마침내 생산 라인에 간단히 투입할 수 있는 아주 견고하고 에너지 효율적인 솔루션이 만들어졌습니다.

매 초마다 많은 수량의 모듈을 어떠한 가공 결함 없이 생산하는 것 - 자동차 제조에 있어 핵심인 바로 이 과제는 대량으로 생산되는 모듈의 용접에서도 가장 어려운 도전입니다. 필요한 공정의 안전성과 효율성을 보장하기 위해 그 공정이 공정 전체에 편입되어 있으며 그 공정 전체는 대개의 경우 용접 심의 검사 및 세척 공정, 솔질 가공 그리고 초음파 검사로 이루어져 있습니다. eldec의 F&E 응용기술 부문의 부책임자인 디르크 슐레셀만 박사가 설명한 바와 같이 실제적인 용접 과정 직전에는 모듈의 정밀한 가열이 가장 중요합니다. "기어 휠이나 피스톤은 정확하고 빠른 속도로 약 섭씨 160도에서 180도까지의 필요한 가공 온도에 도달해야 합니다. 물론 이때 모듈이 과열되어서는 안 됩니다. 경도 감소나 산화 또는 허용되지 않은 변형이 발생할 수 있기 때문입니다. 이런 상황을 고려할 때 유도 가열은 이상적인 공정 방법으로서, 이 공법은 빠르고 정밀하며 여기서는 정량이 정확하게 이루어지기 때문입니다."

정비가 필요하지 않은 효율적인 기술

상위 용접 시스템에 편입되는 유도 가열 공정에 대한 탁월한 노하우를 eldec의 전문가들을 수십 년 전부터 활용하고 있었습니다. 도른슈테텐의 생산 공장에서는 효율적인 제조 과정이라는 측면에서 필요한 발전기와 인덕터가 함께 생산되고 있습니다. 이 발전기의 특징은 상당히 진보한 전력전자장치와 제어장치가 장착되어 있다는 점입니다. 따라서 이러한 발전기를 아주 간단하게 장비에 내장하거나 정밀하게 구성할 수 있습니다. 또한 이 장치는 신뢰도가 상당히 높습니다. 이에 대해 슐레셀만 박사는 "저희는 실질적으로 정비가 전혀 필요하지 않은 변류기를 생산하는데 이 장치는 장비 내에서 전혀 눈에 뜨이지 않지만 신뢰할 수 있는 정도로 작동합니다"라고 간단히 설명합니다. 한편 이 회사의 전문가들은 인덕터의 개발과 관련하여 축적한 많은 경험을 이 과정에서 활용합니다. 이들은 고객이 요청하면 초기 단계부터 고객을 지원합니다. 시험 인덕터와 시험 발전기를 사용하여 많은 실험이 이루어집니다. 예를 들어 열화상 영상을 이용하여 실제로 모듈의 원하는 부위만 가열되는지를 점검할 수 있습니다. 또한 최근에는 모듈 내에서 전자기장이 끼치는 영향을 측정하기 위해 숫자 계산을 사용합니다. "저희는 모듈의 내부를 어느 정도 들여다 볼 수 있으며, 따라서 인덕터의 외형과 발전기의 출력 등급은 가열 작업에 적합하게 완벽히 조절할 수 있습니다."라고 슐레셀만 박사는 설명합니다. eldec의 전문가들은 1.5~1,500kW의 중파 및 고주파 발전기와 50~3,000kW의 DF 및 SDF® 발전기를 제공합니다. 또한 이 장치에는 출력부가 두 개에서 여덟 개까지 있으며 이 출력부의 출력을 서로 독립적으로 또는 동시에 조절할 수 있습니다. 이는 가열에 인덕터가 여러 개 필요할 때 상당히 큰 장점으로 작용합니다. 이 경우 동력을 공급하기 위해 발전기가 하나만 있으면 되기 때문입니다.  

공정에 필요한 모든 것을 가져오다  

전체적으로 볼 때, 유도 분야의 전문가들은 용접 부문에서 거둔 일련의 성과를, 부분적으로는 특별한 성과 지표와 함께 과시할 수 있습니다. 사이클 타임에 대해 현재 이미 5초라는 기록에 도전하고 있습니다. 슐레셀만 박사는 "저희는 위에서 언급한 방법을 사용하여 공정에 필요한 모든 것을 해결하려고 합니다"라고 강조합니다. "그 다음은 물론 가열을 두 사이클로 확대해야 할 수 있습니다.  하지만 저희들의 강점은 이를 찾아내고 되도록 경제적인 공정을 설계할 수 있다는 것입니다". 그러면 고객은 어떤 경우든 더 빨라진 가열 속도로 인해 빠른 가공 시간이 주는 장점을 누리게 됩니다. 또한 모듈의 작은 부분만 가열된다. 이는 Uniform Magnetic Heating과 같은 경쟁 관계에 있는 공정과 비교할 때 결정적으로 중요한 장점입니다.

마지막으로 "바로 이 때문에 저희는 기계 제조 회사와 용접 생산 과정을 다루는 다른 개발 회사의 부품 공급 회사로서 시장에서 상당한 기회를 가지고 있다고 생각합니다"라고 슐레셀만 박사는 설명합니다. "고객은 다른 솔루션보다 더 빠르고 효율적으로 부품을 가열하는 기술을 갖추게 됩니다. 또한 저희는 고객의 요청에 따라 가열 과정을 맞춤형으로 구성하기 때문에 고객의 F&E 영역에서 전체 비용을 낮춥니다. 이러한 장점은 시장에서 실제로 효과를 거둡니다."