KR0185610B1 - 빌트 업 형강재의 열변형 방지 필릿용접방법 및 그 장치 - Google Patents

빌트 업 형강재의 열변형 방지 필릿용접방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 용접수축을 사전에 예방하여 작업 효율성을 높일 수 있는 빌트 업(built-up) 형강재의 필릿(fillet)용접방법 및 그 장치에 관한 것이다. 종래에는 용접수축에 의한 열변형을 사후에 교정하여 주었다. 본 발명의 장치 및 방법은 용접변형이 발생되는 것을 사전에 방지하는 가열기구를 구비하고 있다. 본 발명에 장치 및 방법을 이용하면 용접변형을 교정하는 공정을 없앨 수 있다. 본 발명은 조선소등에서 많이 사용되는 빌트 업 형강재의 용접작업에 적용하면 매우 효율적이다.

Description

빌트 업 형강재의 연변형 방지 필릿용접방법 및 그 장치
제1도는 압력을 가하여 빌트 업 형강재의 변형을 교정하는 경우를 나타낸 도면.
제2도는 열을 가하여 빌트 업 형강재의 변형을 교정하는 경우를 나타낸 도면.
제3도는 본 발명에 따른 필릿용접장치의 구성 및 필릿용접작업방법을 설명하기 위한 설명도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 빌트 업 형강재 11 : 플랜지
12 : 웨브 100 : 몸체
110 : 수평이동롤러 120 : 수직지지대
121 : 너트 130 : 수평부재
140 : 가압기구 141 : 가압롤러
142 : 실린더 143 : 암나사부재
150 : 안내기구 151 : 연결팔
152 : 공압실린더 153 : 안내롤러
160 : 가열기구 170 : 용접토치
본 발명은 용접방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 용접수측을 사전에 예방하여 작업 효율성을 높일 수 있는 빌트 업(built-up)형강재의 필릿(fillet)용접방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업현장에는 형강재가 많이 사용된다. 앵글등 소형의 형강재는 일체로 제작되어 시중에 많이 시판되고 있다. 하지만, 조선소등에서 선박 건조시에 사용되는 대형의 형강재는 건조되는 선박의 특성, 크기, 용도등에 따라 다양한 치수의 것이 사용되기 때문에 조선소등에서 직접 용접제작하여 사용한다. 이렇게 용접하여 제작한 형강재를 빌트업재라고도하며 특히 조선소에서는 T자형 형강재가 많이 필요하다. 이러한 T자형 형강재는 플랜지(flange)와 웨브(web)가 필릿용접되어 제작된다.
종래에는 빌트 업 형강재의 필릿용접시 용접 포인트의 수축으로 인한 용접부재에 변형이 발생되었다. 이에 따라 빌트 업 형강재는 바로 완성품으로 사용되지 못하고 별도의 수정공정이 필요했다. 즉, 빌트 업 형강재의 용접수축의 반대부에 물리적인 힘을 가하여 수정하였다.
용접변형의 수정예들이 힘을 이용하는 경우와 열을 이용하는 경우로 구분되어 제1도와 제2도에 각각 도시되어 있다. 제 1a도는 롤러(1)를 이용하여 빌트 업 형강재(10)의 용접변형을 교정하는 상태를 나타낸 도면이다. 제1a도에 도시된 바와 같이 플랜지(11), 웨브(12)등의 변형된 부분을 상,하로 배치된 두 롤러(1)사이로 연속적으로 통과시키면서 압력을 가하면 용접변형을 교정할 수 있다. 그 외 제1b도와 제1c도에 도시된 바와 같이 유압장치(2)등으로 변형된 빌트 업 형강재의 플랜지(11), 웨브(12)등에 압력을 가하므로써 용접변형을 교정할 수도 있다.
제1도 방법 외에 변형된 웨브(12)의 볼록한 부분에 제 2a, b도에 도시된 바와 같이 토치(30)등으로 가열한 후 호스(31)등으로 가열부위에 물을 분사하여 웨브(12), 플랜지(11)등을 순간적으로 냉각시킨다. 그러면 용접변형된 부분은 많이 수정된다. 그 외에 제2c도에 도시된 바와 같이 단순히 토치(30)로 플랜지(11)등의 휘어진 반대편에 열을 가하여 공냉시킴으로써 용접변형을 수정하기도 한다.
즉, 종래에는 빌트 업 형강재의 용접시 열변형을 방지하기 위한 별도의 조치나 그런 기능을 갖는 용접장치가 없었고, 용접완료후 따로 제1도와 제2도를 통하여 설명한 바와같은 방법으로 용접변형을 교정하여 주었다. 따라서 빌트업 형강재를 만들기 위한 종래의 필릿용법방법 및 그 장치를 이용하는 경우 변형교정을 위한 빌트업 형강재의 저장소, 교정작업장, 교정작업인력 등이 별도로 필요하였다. 또한, 용접 변형을 수정하는 교정공정이 빌트업 생산라인의 병목현상을 초래해 연속흐름생산을 저해하여 작업의 능률을 떨어뜨린다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 빌트업 형강재의 필릿용접시 발생되고 있는 용접수축 및 곡변형을 최소화하여 별도의 교정작업을 거치지 않고도 직선도가 뛰어난 빌트업 형강재를 생산할 수 있고, 교정작업을 위한 이동공정 및 저장장소를 제거하고 연속흐름의 자동화생산이 가능토록 하여 생산량을 배가시키며 생산라인의 최소화 및 시설투자비를 절감할 수 있는 빌트업 형강재의 필릿용접방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 방법을 구현하기 위한 필릿용접장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 본 발명의 목적은 플랜지 상에 수직되게 배치되는 웨브를 용접하기 위한 필릿용접방법에 있어서, 상기 플랜지와 웨브를 작업경로를 따라 안내하는 안내단계, 상기 웨브에 압력을 가하여 상기 플랜지와 웨브를 밀착시키는 밀착단계, 상기 밀착된 플랜지와 웨브를 용접하는 용접단계 및, 상기 용접단계의 용접에 의해 용접 수축되는 상기 웨브의 반대측 측면을 가열하는 가열단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필릿용접방법에 의해 달성가능하다.
본 발명의 다른 목적은 플랜지와 웨브를 작업경로를 따라 안내하는 안내기구와 상기 플랜지상의 웨브에 압력을 가하여 용접하기 위해 상기 플랜지와 웨브의 접촉부위를 밀착시키는 가압기구와, 상기 가압기구의 의해 밀착된 상기 플랜지와 웨브를 용접하는 용접토치를 구비하고, 상기 플랜지상에 웨브를 수직하게 용접하기 위한 필릿용접장치에 있어서, 상기 용접에 의해 용접변형을 일으키는 상기 웨브의 반대측 측면을 상기 용접토치에 선,후행하거나 동일선상에서 가열하여 변형을 바로잡는 가열기구 및 상기 플랜지와 웨브가 탑재되어 수평이동되는 수평이동롤러를 포함하는 필릿용접장치에 의해 달성가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
제3도는 본 발명에 따른 필릿용접장치의 구성 및 필릿용접작업방법을 설명하기 위한 필요도로서, 보는 방향에 따라 제3a도와 제3b도에 각각 나타내었다. 제3a도는 발명에 따른 필릿용접장치의 앞에서 본 모양을 나타낸 것이고, 제3b도는 제3a도 장치의 오른쪽에서 본 모양을 나타낸 것이다. 제3도에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 필릿용접장치의 몸체(100)에는 플랜지(11)와 웨브(12)가 탑재되어 수평이동할 수 있도록 하는 수평이동롤러(110)가 수평되게 다수 설치되어 있다.
몸체(100)의 양측면에는 수직지지대(120)가 각각 설치되어 있다. 이 수직지지대(120)상부에는 너트(121)로 수평부재(130)가 결합되어 있고, 이 수평부재(130)에는 가압기구(140)가 설치되어 있다. 이 가압기구(140)는 필요시 웨브(12)를 위에서 눌러주어 플랜지(11)와 웨브(12)가 밀착될 수 있도록 하기 위한 것이다. 가압기구(140)는 가압롤러(141), 수평부재(130)에 결합되고 가압룰러(141)를 상하이동시킬 수 있고 외주면에 숫나사가 형성되어 있는 실린더(142) 및 실린더(142)외주면의 숫나사에 결합되어 안내기구(150)의 높낮이를 조정하기 위한 암나사부재(143)로 구성되어 있다. 암나사부재(143)는 상하로 2개 설치되어 있다. 즉, 이 암나사부재(143)를 풀거나 조움에 따라 안내기구(150)의 높낮이를 조정할 수 있다.
두 암나사부재(143)사이의 실린더(142)에는 연결팔(151)이 결합되어 있고, 이 연결팔(151)에 안내기구(150)가 매달려 있다. 안내기구(150)는 공압실린더(152)와 안내롤러(153)로 구성되어 있다. 안내기구(150)에 공압실린더(152)를 사용하는 것은 웨브의 두께에 상관없이 항상 일정한 지지력을 웨브(12)를 안내할 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉, 양측의 공압실린더(152)를 작동하면 양측면의 수직지지대(120)에 공압실린더(152)가 지지되고 안내롤러(153)는 웨브(12)의 측면을 일정한 압력으로 지지하게 된다.
안내기구(150)에는 필요에 따라 웨브(12)를 가열하기 위한 가열기구(160)가 연결되어 있다. 이 가열기구(160) 역시 안내롤러(153)에 의해 웨브의 측면과 항상 일정한 간격을 유지할 수 있게 된다. 이 가열기구(160)로는 가열온도를 용이하게 조절할 수 있는 것으로 가스를 이용하는 가스히터, 유도전기를 이용하는 인덕션히터등을 사용하는 것이 좋다.
제3도의 구성을 갖는 용접장치에서 수평이동롤러(110)상에 플랜지(11)와 이 플랜지(11)에 수직되게 배치되는 웨브(12)를 탑재한다. 그런 다음, 양측의 공압실린더(152)를 작동하여 안내롤러(153)가 웨브(12)의 양측면을 각각 지지하도록 한다. 이때의, 안내롤러(153)의 지지력은 공압실린더(152)에 의해 항상 일정하게 유지된다. 이와 동시에 실린더(142)를 조작하여 가압롤러(141)의 높이를 조정한다. 이에 따라 가압롤로(141)는 웨브(12)의 상단을 눌러주고 플랜지(11)와 웨브(12)는 밀착되게 된다. 이와 같은 상태에서 가열기구(160)로 웨브(12)의 필요한 측면을 가열하고, 플랜지(11)와 웨브(12)를 이동시키면서 용접토치(170)로 용접을 수행한다. 이 가열기구(160) 및 안내기구(150)의 높이는 암나사부재(143)으로 조절할 수 있다. 가열기구(160)에 의한 가열은 용접토치(170)에 선행, 후행 또는 동일선상에서의 진행중 필요한 것을 선택하여 용접과 동시에 수행하면 된다.
용접에 의한 변형은 높은 온도까지 가열되었다 냉각된 부분이 수축되는 방향으로 발생된다. 이러한 용접에 의한 부재의 변형은 상상외로 심하게 발생된다. 용접변형은 용접되는 부재의 종류, 용접속도, 용접방향, 용접되는 부재의 두께등 여러 가지 요인에 따라 달라진다. 빌트업 형강재등 대부분 동일재질을 사용하여 용접작업을 반복수행하는 경우 작업자는 변형이 발생되는 정도와 방향을 쉽게 파악할 수 있다. 즉, 제 3도장치에서 용접수축부의 반대쪽의 웨브(12)측면을 일측의 가열장치(160)로 적당한 온도로 가열하면 된다. 즉, 웨브의 볼록하게 변형된 부분 또는 그렇게 될 부분을 가열하면 된다. 이때 가열온도는 부재의 두께를 감안하여 적당한 온도를 선택하면 된다. 가열기구의 높이는 경험칙을 토대로 암나사부재(143)등을 조작하여 조절하면 된다. 이러한 과정을 거쳐 만들어지는 빌트업 형강재는 용접수축에 의한 변형이 거의 발생되지 않아 직선도가 뛰어나고 별도의 교정작업이 필요치 않다.
이상 제 3도를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 필릿용접방법 및 그 장치를 이용하면 빌트업 형강재의 교정작업을 위한 이동공정, 교정작업을 위한 저장장소, 교정작업을 위한 별도의 인력등이 필요없다. 뿐만 아니라, 본 발명의 방법 및 그 장치를 이용하면 연속흐름의 자동화생산이 가능하여 생산량을 배가시킬 수 있고, 생산라인의 최소화 및 시설투자비를 절감할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 플랜지(11)상에 수직되게 배치되는 웨브(12)를 용접하기 위한 필릿용접방법에 있어서, 상기 플랜지(11)와 웨브(12)를 작업경로를 따라 안내하는 안내단계; 상기 웨브(12)에 압력을 가하여 상기 플랜지(11)와 웨브(12)를 밀착시키는 밀착단계; 상기 밀착된 플랜지(11)와 웨브(12)를 용접하는 용접단계; 및 상기용접단계의 용접에 의해 용접수축되는 상기 웨브(12)의 반대측 측면을 가열하는 가열단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필릿용접방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열단계의 가열은 상기 용접단계의 용접에 선행하면서 상기 용접과 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 필릿용접방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가열단계의 가열은 상기 용접단계의 용접과 동일 수직선상에서 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 필릿용접방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가열간단의 가열은 상기 용접단계의 용접에 후행하면서 상기 용접과 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 필릿용접방법.
  5. 플랜지(11)와 웨브(12)를 작업경로를 따라 안내하는 안내기구(150)와 상기 플랜지(11)상의 웨브(12)에 압력을 가하여 용접하기 위해 상기 플랜지(11)와 웨브(12)의 접촉부위를 밀착시키는 가압기구(140)와 상기 가압기구(140)에 의해 밀착된 상기 플랜지(11)와 웨브(12)를 용접하는 용접토치(170)를 구비하고, 상기 플랜지(11)와 웨브(12)를 수직하게 용접하기 위한 필릿용접장치에 있어서, 상기 용접에 의해 용접변형을 일으키는 상기 웨브(12)의 반대측 측면을 상기 용접토치(170)에 선, 후행하거나 동일선상에서 가열하여 변형을 바로 잡는 가열기구(160); 및 상기 플랜지(11)와 웨브(12)가 탑재되어 수평이동되는 수평이동룰러를 포함하는 필릿용접장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가열기구(160)는 상기 웨브(12)의 양 측면중 어느 일측을 선택적으로 가열할 수 있게 2개 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 필릿용접장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 가열기구(160)는 상기 웨브(12)의 가열 온도를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 필릿용접장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 가열기구(160)는 가스 히터인 것을 특징으로 하는 필릿용접장치.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 가열기구(160)는 인덕션 히터인 것을 특징으로 하는 필릿용접장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102210154B1 (ko) * 2019-10-04 2021-01-29 한국조선해양 주식회사 용접변형 보정장치

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KR100979277B1 (ko) * 2007-10-11 2010-08-31 삼성중공업 주식회사 티바 자동 마킹 장치 및 이를 포함하는 티바 자동 용접기
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