방열 성능 향상을 위한 구리 엔드 탭의 최적형상 연구
Study on copper end-tab shape for maximum heat discharging performance
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초록
두 판을 맞대기 용접할 경우 용접부 시종단부 측면에 열전도도가 큰 금속(예를 들어 구리)으로 만든 엔드 탭을 장착하고 용접을 진행하면 용접부 끝부분의 비드흘러내림과 결함을 방지할 수 있다. 본 논문에서는 엔드 탭의 방열 성능을 강화시키기 위하여 자연 대류에 의한 방열 특성이 뛰어난 것으로 알려진 평판 휜 모양을 적용하였고, 실험 및 수치해석을 통하여 엔드 탭에 평판 휜 모양의 구멍이 있는 형상이 구멍이 없는 형상보다 방열 성능이 더 뛰어남을 확인하였다. 그리고 열, 유동해석을 통하여 엔드 탭의 휜 형상에 대한 냉각 속도를 평가하여, 방열 성능 측면으로 도움이 될 형상 인자적인 특성을 파악하였다. 그 결과, 엔드 탭에 수직 휜이 있으며 휜 간 간격에 최적 휜 간 간격 식을 적용한 구조가 우수한 형상으로 판단되었다.
Abstract
When implementing butt joint welding of two plates, it is useful to attach end-tabs made of a metal with high heat conductivity (e.g., copper) at the front and back sides of the welded plates to prevent the bead from rolling down and prevent defects that may occur at the tips of the weld zone. In this study, the fin shape, which is known to have good heat discharging characteristics by natural convection, has been applied to enhance the cooling performance of the end-tab. From both experiment and numerical analysis, it was confirmed that end-tabs with fin-shaped holes have better heat discharging performance than end-tabs without holes. Through thermal and fluid flow analysis, the cooling rates of end-tabs with different hole shapes were estimated in order to figure out characteristics of shape factor that are important for the heat discharging performance. As a result, we found that the structure including vertical fins with optimal fin gap was the best-performing shape.
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