KR100316101B1 - 대전류 마그 고속 용접방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대전류 마그 고속 용접방법에 관한 것으로, 그 목적은 철구조물 이음부의 전면 초층용접을 고속용접함과 동시에 높은 용입을 얻도록하여 용접시간 및 개선면 가공공정을 단축하고, 그로 인해 고능률 작업을 행할 수 있는 대전류 마그 고속 용접방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 철구조물의 이음부 전면 개선부 루트부분을 초층용접하는 제 1 단계와, 상기 초층용접이 끝난 나머지부분을 잔층용접하는 제 2 단계와, 상기 초층용접 및 잔층용접에 의해 전면 개선부 용접이 끝난 철구조물 이음부를 후면 개선부 용접공정으로 이송하는 제 3 단계와, 상기 전면 개선부 용접이 끝난 철구조물 이음부의 후면을 용접하는 제 4 단계로 이루어진 철구조물의 이음부 용접방법에 있어서; 상기 이음부 전면 개선부 초층용접은 사용전류 1,300∼1,500 암페어, 사용전압 23∼28 볼트의 높은 용접조건을 구비하고, 4.0㎜φ 대경와이어를 채용하며, 이산화탄소(CO2) 95%와 알곤(Ar) 5%의 혼합가스를 보호가스로 사용함과 동시에, 용접봉의 각도가 종각(Travel angle) 푸쉬(push) 5°±3, 횡각 90°±1를 유지하고, 와이어 돌출거리(Electrode stick out length)가 25∼27㎜로 배치된 마그용접에 의해 5∼8m/min의 속도로 고속용접할 수 있는 대전류 마그 고속 용접방법을 제공하는 것이다.
Description
본 발명은 대전류 마그 고속 용접방법에 관한 것으로, 철구조물 이음부의 초층용접시, 가스메탈 아크 용접에 대경용접봉을 채용하여 대전류, 고속용접이 가능하도록 한 대전류 마그 고속 용접방법에 관한 것이다.
일반적으로 산업현장에서 사용되고 있는 용접방법은 용접, 압접, 납접 등으로 분류되고 있다. 이중 조선이나 철구조물 제조 공정에서 가장 널리 사용되고 있는 용접법을 세분화하면, 사용전극이 소모되는 소모식(Consumable)과, 사용전극이 소모되지 않는 비소모식(Non Consumable) 용접법으로 분류된다. 또한 이와 같은 소모식 용접법중에는 대표적으로 피복 아크 용접법(Shield Metal Arc Welding), 가스메탈 아크 용접(Gas Metal Arc Welding), 서브머지드 아크 용접(Submerged Arc Welding)등이 있으며, 이들 용접방법들은 각각 고유한 특성과 사용용도가 있으며 사용하는 방법에 따라 반자동 또는 자동용접으로 분류하고, 동시에 용접하는 사용 전극수에 따라 싱글(Single) 또는 멀티(Multi) 즉, 1전극, 2전극, 3전극...용접으로 분류된다.
상기 서브머지드 아크 용접법은 입상의 플럭스 밑에서 용접봉과 모재사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 피접합물을 용접하는 방법으로서 모재 위에 입상의 플럭스를 미리 쌓아놓고 그 속에 전류가 흐르는 용접 와이어를 기계적으로 연속 공급하여 용접이 이루어지며, 사용전류나 전압이 높고, 용접봉경과 용착금속 및 용입이 크기 때문에 특히, 후판의 아래보기 고능률 용접에 많이 적용된다.
상기 가스 메탈 아크 용접은 기계적으로 연속 공급되는 용접봉에 용접전류를 가하여 용접봉과 모재 사이에 아크를 발생시킨후 용접부 및 용접금속의 보호를 위해 용융풀(welding pool) 주위에 활성 또는 불활성 보호가스를 연속 공급시켜 주면서 행하는 용접방법으로서, 사용하는 전류/전압이 낮고, 용접봉경과 용착금속 및 용입이 작아 중후판의 전자세 용접에 많이 적용된다. 이와 같은 용접법을 다시 세분화하면, 사용하는 보호가스의 종류에 따른 분류로서, 이산화탄소 가스(CO2)를 사용하면 미그용접(메탈 인너트 가스 아크용접)으로 불리고, 알곤, 헬륨가스를 사용하면 마그 용접(메탈 액티브 가스 아크용접)으로 구분한다. 상기 마그 용접은 미그용접에 비해 아크가 안정됨에 따라 고품질, 고속용접에도 유리하다.
종래에는 상기 철구조물의 이음부를 용접하고자 할 경우, 도 2 에 도시된 바와 같이 우선 두 개의 소재를 서로 조립(취부)하고, 조립상태를 유지하기 위하여 취부용접(Tack Welding)을 한다. 상기 용접직전에는 용접부의 급가열이나 급냉을 방지함과 동시에 용접금속의 기계적성질을 좋게하기 위하여 일정한 온도로 예열(Pre-heating)을 한다. 이러한 용접준비 작업이 완료되면, 용접생산성을 극대화하기 위한 최적의 용접방법을 혼합 적용하여 본 용접을 수행하도록 되어 있었다. 즉, 전면(철구조물의 이음부중 먼저 용접되는 부위) 개선면의 제일 깊은 부분인 루프(Roof)부에 낮은 사용전류(250∼350 암페어 수준)와, 작은 용접봉경(1.2∼1.6㎜φ 수준)의 가스 메탈 아크용접으로 1회의 초층 용접(Sealing Bead Welding,100)을 하고, 그 위의 남은 개선단면적 용접은 높은 사용전류(700∼1200 암페어 수준)와 큰 용접봉경(4.0∼4.8㎜φ 수준)을 사용하는 서브머지드 아크용접으로 잔층 용접(200)을 한 후, 루트부(root)의 완전한 용접(용입)을 위하여 이면을 백 가우징(Back Gouging)이나 백 밀링(Back Milling) 같은 개선면 가공(300)을 하고, 전면에 적용한 서브머지드 아크용접과 같은 방법으로 본용접(400,500)하였다.
그러나, 상기와 같이 가스 메탈 아크용접으로 철구조물 이음부의 전면 제일 깊은 부분인 루트(Root)부를 1회의 초층용접 시, 사용되는 용접전류와, 용접봉경이 작기 때문에 고속용접이 불가능하고, 용입이 작아 이면 용접시 백 가우징(Back Gouging)이나 백 밀링(Back Milling) 같은 개선면 가공이 선행되지 않으면 완전용입(Pull Pentration) 용접을 할 수 없으므로, 고능률 작업이 불가능하게 되는 등 여러 가지 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 철구조물 이음부의 전면 초층용접을 고속용접함과 동시에 높은 용입을 얻도록하여 용접시간 및 개선면 이면 가공공정을 생략하고, 그로 인해 고능률 작업을 행할 수 있는 대전류 마그 고속 용접방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 철구조물의 이음부 전면 개선부 루트부분을 초층용접하는 제 1 단계와, 상기 초층용접이 끝난 나머지부분을 잔층용접하는 제 2 단계와, 상기 초층용접 및 잔층용접에 의해 전면 개선부 용접이 끝난 철구조물 이음부를 후면 개선부 용접공정으로 이송하는 제 3 단계와, 상기 전면 개선부 용접이 끝난 철구조물 이음부의 후면을 용접하는 제 4 단계로 이루어진 철구조물의 이음부 용접방법에 있어서; 상기 이음부 전면 개선부 초층용접은 사용전류 1,300∼1,500 암페어, 사용전압 23∼28 볼트의 높은 용접조건을 구비하고, 4.0㎜φ 대경와이어를 채용하며, 이산화탄소(CO2) 95%와 플러스 알곤(Ar) 5%의 혼합가스를 보호가스로 사용함과 동시에, 용접봉의 각도가 종각(Travel angle) 푸쉬(push) 5°±3, 횡각 90°±1를 유지하고, 와이어 돌출거리(Electrode stick out length)가 25∼27㎜로 배치된 마그용접에 의해 5∼8m/min의 속도로 고속용접할 수 있는 대전류 마그 고속 용접방법을 제공하는 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 대전류 마그 고속 용접 예시도
도 2 는 종래의 용접방법 예시도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
(10) : 초층용접 (20) : 잔층용접
(30,40): 이음부 후면 개선부 용접 (50) : 이음부 전면 개선부
(60) : 이음부 후면 개선부
도 1 은 본 발명에 따른 대전류 마그 고속 용접 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 철구조물 이음부의 전면 개선부(먼저 용접되는 부위) 초층용접시 사용전류와, 사용용접봉경을 크게하여 초고속 용접이 가능하고, 전면 용접시 용입을 크게하여 이면 용접시 요구되는 개선면 가공을 생략하도록 되어 있다.
즉, 알곤, 헬륨가스를 사용하는 마그 용접(메탈 액티브 가스 아크용접)의 사용전류를 1,300∼1,500 암페어, 사용전압을 23∼28 볼트로하여 높은 용접조건을 구비하고, 사용되는 용접봉을 4.0㎜φ 대경와이어를 채용하며, 보호가스를 이산화탄소(CO2) 95%와 알곤(Ar) 5%의 혼합가스를 사용하고, 용접봉의 각도는 종각(Travel angle) 푸쉬(push) 5°±3, 횡각 90°±1로 하며, 와이어 돌출거리(Electrode stick out length)를 25∼27㎜로하여 그루브 용접이음부의 초층용접시 용접속도가 분당 5∼8m 급 초고속 으로 용접하도록 되어 있다. 이와 같이 본 발명은 대전류, 대경용접봉을 사용하므로 초층용접시 용입이 크게 되며, 그로 인해 이면용접시 개선면 가공없이 완전용입이 이루어진다. 상기 전류는 정전압특성 용접전원의 정격출력전류 1,500 암페어 용량 1대, 또는 1,000 암페어 용량 2대를 병렬 연결하여 사용한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 이용하여 철구조물의 이음부 용접작업을 설명하면 다음과 같다.
먼저 두 개의 소재를 서로 조립하고, 용접부의 급가열이나 급냉을 방지함과 동시에 용접금속의 기계적 성질을 좋게하기 위하여 철구조물의 이음부 전면 개선부(50)를 일정한 온도로 예열(Pre-heating)한다. 이와 같이 용접부위의 예열이 끝나면, 개선면의 제일 깊은부분인 루트(root)부를 대전류 및 대경와이어를 이용하여 용접속도 5∼8m/min 의 초고속으로 초층용접(10)하고, 전면 잔층부를 사용전류가 높은 서브머지드 아크용접으로 잔층용접(20)하여 철구조물의 이음부 전면 개선부(50)를 용접완료한다. 이와 같이 철구조물의 이음부 전면 개선부 용접이 끝나면, 철구조물을 철구조물 이음부 후면 개선부(나중에 용접되는 부위) 용접용 작업장으로 이송하고, 철구조물의 이음부 후면 개선부(60)를 일정한 온도로 예열(Pre-heating)한다음, 사용전류가 높은 서브머지드 아크용접을 이용하여 철구조물의 이음부 후면을 용접(30,40)한다.
즉, 본 발명은 철구조물 이음부의 전면용접시, 마그 용접에 대전류 및 대경용접봉을 사용하여 용접하므로, 초층용접시 고속용접 및 깊은 용입을 행할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 가스메탈 아크용접의 하나인 마그용접에서 대전류, 대경용접봉을 채용할 수 있어 초고속용접이 가능하고, 깊은 용입으로 인해 이면 개선부의 용접시 별도의 그루브 가공(백 가우징 또는 백 밀링)을 생략할 수 있어 작업고정을 단축할 수 있는등 많은 효과가 있다.
Claims (1)
- 철구조물의 이음부 전면 개선부 루트부분을 초층용접하는 제 1 단계와, 상기 초층용접이 끝난 나머지부분을 잔층용접하는 제 2 단계와, 상기 초층용접 및 잔층용접에 의해 전면 개선부 용접이 끝난 철구조물 이음부를 후면 개선부 용접공정으로 이송하는 제 3 단계와, 상기 전면 개선부 용접이 끝난 철구조물 이음부의 후면을 용접하는 제 4 단계로 이루어진 철구조물의 이음부 용접방법에 있어서;상기 이음부 전면 개선부 루트부분을 초층용접하는 제 1 단계는사용전류 1,300∼1,500 암페어, 사용전압 23∼28 볼트의 높은 용접조건을 구비하고, 4.0㎜φ 대경와이어를 채용하며, 이산화탄소(CO2) 95%와 알곤(Ar) 5%의 혼합가스를 보호가스로 사용함과 동시에, 용접봉의 각도가 종각(Travel angle) 푸쉬(push) 5°±3, 횡각 90°±1를 유지하고, 와이어 돌출거리(Electrode stick out length)가 25∼27㎜로 배치된 마그용접에 의해 5∼8m/min의 속도로 고속용접하여 이음부 후면의 개선가공 없이도 루트부의 완전한 용입을 얻는 것을 특징으로 하는 대전류 마그 고속 용접방법.
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