KR0116811Y1 - 용접부 특성평가 장치 - Google Patents

Abstract

본고안은 박판 용접부의 특성을 평가하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박판 용접부의 3차원적인 동적특성을 평가함으로서 용접부의 성능을 우수하게 조성시키는 용접부 특성평가장치에 관한 것이다.

본고안은 일정크기의 고정대 상에 시편표면 관측기기가 장착되고, 하부면에는 시편고정턱이 형성되며, 상부면에는 압력측정장치가 장착되는 상부고정부; 상기 상부고정부의 하부측에 일체로 연결되고 상기 시편을 상부고종부측으로 가압시키는 압력공급장치에 연결된 누름대를 갖는 몸통부; 상기 몸통부의 중앙구멍을 통하여 시편에 압력을 전달하도록 이동가능하며, 상부면에는 볼이 놓이는 압력봉; 및, 상기 압력봉에 주기적이고 반복적인 압력을 제공하는 압력공급장치;를 포함함을 특징으로 하는 용접부 특성 평가장치를 마련함에 의한다.

Description

용접부특성 평가장치

제1도는 본고안에 따른 용접부 특성 평가장치의 전체 구성을 도시한 측면도

제2도는 제1도의 고정부의 구성을 도시한 측단면도

제3도는 제1도의 시편파지부의 구성을 도시한 측단면도

제4도는 제1도의 가압부의 구성을 도시한 측단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10:고정부12:고정대

13:시편표면 관측기기12:압력측정부

50:시편파지부52:통

53:압력전달매체55:누름대

70:가압부73:볼

본 고안은 박판 용접부의 특성을 평가하는 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 박판 용접부의 3차원적인 동적특성을 평가함으로서 용접부의 성능을 우수하게 조성시키는 용접부특성 평가장치에 관한 것이다.

박판의 대부분은 용접에 의하여 용기, 자동차 혹은 가전제품등의 부품 및 구조재로 사용되며, 또한 제철라인등의 제조공정에는 생산의 연속화에 의한 생산원가의 절감측면에서 용접은 거의 필수불가결한 공정이다. 이러한 박판의 용접에 사용되는 이음형식은 겹치기이음 및 맞대기이음등이 있으며, 일반적으로 널리 사용되는 용접공정으로는 GMAW, GTAW, 플래쉬버트용접, 시임용접등이 있으며 용접이 곤란한 특수한 소재에 대하여는 레이저 및 전자빔용접등이 이용되기도 한다.

박판의 용접부는 용접시 용접온도근처 혹은 그 이상으로 가열/냉각되므로 본래의 소재에 비하여 기계적/야금학적 특성이 저하된다. 또한, 최근에는 고강도, 고내식성등의 고기능성 소재의 개발이 활발히 진행되고 있으나, 이러한 고기능성 소재의 용접성은 일반적으로 열화되는 것으로 알려져 있다.

우수한 용접 품질을 유지하기 위하여는 적당한 용접조건의 설정 및 용접재료의 조합의 선정성이 중요한데, 이러한 최적용접조건의 설정 및 최적용접재료 조합의 선정은 용접부의 품질 평가를 통하여 이루어진다. 일반적으로 널리 사용되는 용접부 품질평가는 용접부 단면조직 및 화학성분검사등의 야금학적 특성시험과 경도, 인장시험, 충격시험, 굽힘시험 및 에릭센시험등의 기계적 특성 시험이 행하여진다. 그러나 박판의 경우 시편형상의 특수성으로 인하여 후판과는 달리 작용하는 응력의 변화가 복잡하며, 제철소와 같은 연속생산라인에선은 작용하는 응력이 급격히 변화하며 진동이 수반되기도 한다. 이러한 박판용접부는 가능한 시험방법에 제약이 클 뿐만 아니라 시험결과의 신빙성 또한 상당히 미흡하여 용접부 품질평가에 어려운 문제점이 있는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로서 고리형 고정기구 및 피로시험기를 사용하여 박판용접부의 3차원 상태의 반복하중에 대한 저항성을 평가하여, 용접부의 실제 환경에서 용접조건에 따른 용접부 특성을 정량화 할 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 상단 가장자리에 수직한 다수개의 기둥을 갖춘 지지프레임; 상기 기둥에 미끄럼 가능하도록 장착되어 보울트부재에 의하여 고정되는 이동프레임; 상기 이동프레임의 하단 중앙부에 장착되어 고정되고, 계산기에 연결되어 측정된 압력을 출력할 수 있도록 된 압력측정부; 상기 압력측정부의 하단부 중앙에 결합되어 그 압력측정부에 압력을 전달하며, 하부면에 시편을 수용하기 위한 시편수용홈을 형성하고, 하부면 중앙에 상기 시편수용홈보다 더 오목한 시편변형공간을 형성하며, 상기 시편변형공간측으로 관통되는 구멍을 갖춘 고정대로 이루어진 고정부; 상기 고정부의 구멍에 장착되어 시편수용홈에 위치되는 시편을 관찰하며, 화상처리부에 연결되어 시편의 변형상태를 관측할 수 있도록 된 시편표면 관측기기; 상기 고정대의 하부에 고정되며 중앙에 상하로 관통하는 구멍을 형성한 통과, 상기 통의 상부 중앙에 장착되어 외부압력발생부로부터 공급되는 압력전달매체에 의하여 상하강하며 중앙에 상하로 관통하는 구멍을 형성한 누름대로 이루어지는 시편파지부; 및, 상기 지지프레임의 상단 중앙부에 장착되어 상하이동할 수 있도록 제어되는 실린더의 로드에 고정되고, 상단부에 오목한 반원형 홈을 형성하여 볼을 수용하여, 상기 시편파지부의 구멍을 통하여 상하이동하도록 된 압력봉으로 이루어진 가압부; 를 포함함을 특징으로 하는 용접부 특성 평가장치를 마련함에 의한다.

이하, 본고안을 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 고안은 제1도에 도시한 바와 같이, 본 장치를 구성하는 요소들을 수용하여 지지하기 위한 지지프레임(82)을 갖추며, 상기 지지프레임(82)은, 상단부 가장자리에 다수개의 기둥(40)을 수직하게 고정하고, 작동로드가 중앙 상부면에서 상하방향으로 작동하도록 실린더(80)를 수직한 상태로 내장한다.

물론, 상기 실린더(80)는 미도시된 솔레노이드밸드 등의 제어수단을 갖추어 그 상하동작이 제어되고, 또한 유압 또는 공압을 생성하는 압력공급원에 연결되어 그로부터 유압 또는 공압을 공급받을 수 있도록 한다.

상하방향으로 관통하여 형성된 구멍(미도시)을 갖추어 그 구멍이 상기 기둥(40)에 끼워지는 이동프레임(30)을 갖추는바, 이러한 이동프레임(30)은 상기 기둥(40)의 상하로 미끄럼이동할 수 있고, 미도시된 보울트부재 등에 의하여 그 위치가 고정된다.

상기 이동프레임(30)의 하부면 중앙에는 압력측정부(20)가 갖추어지면, 이러한 압력측정부(20)는 통상의 압력측정수단으로서, 여기에서는 그 하부측에 나사결합으로 고정되는 고정부(10)에 의하여 전달되는 상하방향의 압력을 측정할 수 있으며, 이 압력측정부(20)는 전선을 매개로 계산기(22)와 연결됨으로써 측정된 압력데어터를 계산기(22)에 전송할 수 있도록 한다.

상기 압력측정부(20)에 나사결합으로 고정장착되는 고정부(10)는 제2도에 보다 상세하게 도시한 바와 같이, 상기 압력측정부(20)에 나사결합하는 나사축(16)을 상부면 중앙에 일체로 형성한 고정대(12)로 이루어진다.

상기 고정대(12)는, 양측 가장자리부에 상하로 관통하는 다수개의 관통구멍(14)을 형성하여 그를 통해 고정나사(56)가 상부에서 하부측으로 끼워지도록 하고, 하부면은 가장자리부를 제외한 부분이 오목하게 형성된 시편수용홈(15)으로 이루어며, 특히 하부면 중앙부는 다른 부분보다 더 오목하게 파여져 시편 중앙부가 상부측으로 절곡되는 변형공간을 마련할 수 있도록 시편변형공간(11)을 갖추고, 또한 상기 고정대(12)는 상하로 관통하면서 그 하단부가 중앙측으로 기울어지는 구멍(13a)을 형성하며, 이러한 구멍(13a)을 통하여 시편표면 관찰용 관측기기(13)가 장착되고, 상기 관측기기(13)는 그로부터의 출력신호를 받아 처리하도록 된 화상처리부(17)에 연결된다.

상기 고정부(10)의 하부에는 시편파지부(50)가 장착되는바, 이러한 시편파지부(50)는 제3도에 보다 상세하게 도시한 바와같이 대략의 중공원통형으로 형성되는 통(52)을 갖추고, 상기 통(52)은 그 내부가 빈공간으로 이루어져 상단부가 개방되며, 상기 통(52)의 빈 공간에는 압력전달매체(53)가 채워지는 것이다.

그리고, 상기 통(52)의 상단부는 개방되며, 이렇게 개방된 단부측으로는 누름대(55)가 장착되는바, 상기 누름대(55)는 그 대략의 형상이 상기 통(52)의 빈 공간측으로 끼워질 수 있도록 형성되고, 이러한 누름대(55)의 하단부와 통(52)의 상단부는 서로가 끼워결합된 상태에서 분리되지 않도록 절곡된다.

그리고, 상기 통(52)의 상단부 외표면은 외측으로 절곡된 플랜지형으로 이루어져 상기 구멍(14)에 부합하는 구멍(58)을 형성함으로서 이러한 구멍(14)(58)에 장착되는 고정나사(56)에 의하여 상기 통(52)과 고정대(12)가 서로 견고하게 고정될 수 있는 것이며, 상기 통(52)의 하부 일측에는 꼭지(54)가 갖추어져 이 꼭지( 54)가 외부압력발생부(57)에 연결됨으로서 그 꼭지(54)를 통해 압력전달매체(53)가 공급될 수 있게 된다.

그리고, 상기 통(52)의 중앙부 구멍(59)과 누름대(55)의 구멍(55a)을 통하여는 가압부(70)가 위치하는바, 상기 가압부(70)를 이루는 압력봉(72)은 상기 구멍(55A)(59)에 끼워져 상하이동가능하도록 갖추어지고, 이러한 압력봉(72)의 하단부는 나사축(74)을 갖추어 실린더(80)의 로드에 나사결합으로 연결되어 고정되며, 상기 압력봉(72)의 상단부에는 원호형으로 된 오목한 홈(75)을 형성하여 그 홈(75)에는 볼(73)이 얹힐 수 있도록 하고, 또한 상기 압력봉(72)의 하단부에는 외측으로 돌출하는 턱(76)을 갖추어 실린더(80)의 결합이 적정한 위치에서 견고하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

이러한 구성으로 된 본 고안의 장치에 시편(60)을 장착한 상태가 제1도에 도시되어 있는바, 고정부(10)의 고정대(12) 하부면에 갖추어진 시편수용홈(15)으로 시편(60)이 수용되고, 이러한 상태에서 시편파지부(50)의 누름대(55)가 꼭지(54)를 통하여 외부압력발생부(57)로부터 공급되는 압력전달매체(53)에 의해 상승하며, 따라서 상기 시편(60)은 고정대(12)의 시편수용홈(15)에 견고하게 밀착될 수 있게 된다.

이러한 상태에서 고정부(10)와 시편파지부(50)가 고정나사(56)에 의하여 연결되어 그 상태가 견고하게 된다.

그리고, 피스톤(80)을 작동시켜 가압부(70)의 압력봉(72)을 상승시키면 구멍(59)을 관통하여 압력봉(72)이 상승되고, 이는 볼(73)을 상승시켜 시편(60) 하부에 압력을 가할 수 있게 되며, 상기 피스톤(80)을 구동하도록 된 솔레노이드 밸브 등의 제어수단을 매개로 피스톤(80)이 주기적인 운동, 즉 상하 진동되도록 하여 반복적인 압력을 시편(60)에 가한다.

이러한 경우 상기 고정부(10)와 이동프레임(30) 사이에 장착된 압력측정부(20)에는 시편(60) 및 고정부(10)에 가해지는 압력이 전달되어 주기적이고 반복적인 가압력에 비례하는 전기적신호가 출력되고 이는 계산기(22)로 입력되어 표시된다.

또한, 상기 고정부(10)에 장착된 시편표면 관측기기(13)는 가압되는 상태의 시편(60) 표면을 연속적으로 촬영하여 화상처리부(17)로 송신함으로서 화상처리부(17)에 의하여 시편표면의 변화, 즉 변형상태가 영상으로 표시되고 녹화된다.

상기에서와 같이 본 고안에 의하면, 용접부 특성의 미세한 차이의 검출이 가능하게 되어 적정용접조건 도출 및 용접재료의 선정이 가능하여 용접구조물의 안전도 향상 및 박판제조 라인에서 용접부 파단을 감소시켜 생산성 향상에 이바지할 수 있다.

Claims (1)

1. 상단 가장자리에 수직한 다수개의 기둥(40)을 갖춘 지지프레임(82); 상기 기둥(40)에 미끄럼 가능하도록 장착되어 보울트부재에 의하여 고정되는 이동프레임(30); 상기 이동프레임(30)의 하단 중앙부에 장착되어 고정되고, 계산기(22)에 연결되어 측정된 압력을 출력할 수 있도록 된 압력측정부(20); 상기 압력측정부(20)의 하단부 중앙에 결합되어 그 압력측정부(20)에 압력을 전달하며, 하부면에 시편(60)을 수용하기 위한 시편수용홈(15)을 형성하고, 하부면 중앙에 상기 시편수용홈(15)보다 더 오목한 시편변형공간(11)을 형성하며, 상기 시편변형공간(11)측으로 관통되는 구멍(13a)을 갖춘 고정대(12)로 이루어진 고정부(10); 상기 고정부(10)의 구멍(13a)에 장착되어 시편수용홈(15)에 위치되는 시편을 관찰하며, 화상처리부(17)에 연결되어 시편의 변형상태를 관측할 수 있도록 된 시편표면 관측기기(13); 상기 고정대(10)의 하부에 고정되며 중앙에 상하로 관통하는 구멍(59)을 형성한 통(52)과, 상기 통(52)의 상부 중앙에 장착되어 외부압력발생부(57)로부터 공급되는 압력전달매체(53)에 의하여 상하강하며 중앙에 상하로 관통하는 구멍(55a)을 형성한 누름대(55)로 이루어지는 시편파지부(50); 및, 상기 지지프레임(82)의 상단 중앙부에 장착되어 상하이동할 수 있도록 제어되는 실린더(80)의 로드에 고정되고, 상단부에 오목한 반원형 홈(75)을 형성하여 볼(73)을 수용하여, 상기 시편파지부(50)의 구멍(55a)(59)을 통하여 상하이동하도록 된 압력봉(72)으로 이루어진 가압부(70); 를 포함함을 특징으로 하는 용접부 특성 평가장치.