KR100477268B1 - 마그 용접용 솔리드 와이어 - Google Patents

마그 용접용 솔리드 와이어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직진성이 향상되어 사행비드가 발생하지 않는 마그 용접용 솔리드 와이어에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마그 용접용 솔리드 와이어는 페일팩에 권취되는 마그 용접용 솔리드 와이어에 있어서, 상기 마그 용접용 솔리드 와이어의 인장강도는 85 kgf/mm2 내지 135 kgf/mm2이고, 상기 페일팩 내에 권취된 와이어의 권취높이와 권취폭의 비가 5.0 내지 11.5 인 것을 특징으로 한다. 특히, 마그 용접용 솔리드 와이어의 인장강도를 95 kgf/mm2 내지 125 kgf/mm2로 하거나, 권취높이와 권취폭의 비를 6.0 내지 9.0 으로 할 수도 있다.
이와 같이 인장강도와 권취높이와 권취폭의 비를 조절함으로써, 직진성이 향상되고 사행비드가 발생하지 않는 마그 용접용 솔리드 와이어를 얻을 수 있다.

Description

마그 용접용 솔리드 와이어{Solid Wire for MAG Welding}
본 발명은 마그 용접용 솔리드 와이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직진성이 향상되어 사행비드가 발생하지 않는 마그 용접용 솔리드 와이어에 관한 것이다.
종래의 용접용 솔리드 와이어에서는 용접시 발생하는 사행 비드를 억제하기 위해서 용접 와이어의 인장강도를 한계치 이하로 낮추는 방법, 항복강도 비를 조정하여 직진성을 향상시키는 방법, 교정기를 이용하여 강제로 교정하는 방법 등이 제시되었다.
우선, 용접 와이어의 인장강도를 낮추는 방법은 열처리를 통해 인장강도를 낮춤으로써, 와이어를 인장시킬 때 나타나는 응력 변형 곡선에서 탄성구역이 낮아져 용접용 와이어가 쉽게 소성 변형이 일어나도록 한다. 이로써 굴곡이 심한 용접용 콘딧 케이블과 같은 조건에서 굴곡을 가진 콘딧 케이블을 따라서 쉽게 변형되어 최종 급전 팁의 선단에서는 와이어가 직선으로 인출되도록 하여 사행 비드를 방지하였다. 일본국 등록특허 제2542266호에는 용접 와이어의 인장강도를 낮추기 위하여 열처리를 실시한 것에 대하여 제시하고 있다.
두 번째로 용접용 와이어의 항복강도의 비를 일정한 범위로 조정하여 와이어가 팁의 선단에서 인출시 직진성을 확보하는 방법은 일본국 공개특허 제2002-301590호에서 그 예를 살펴볼 수 있다.
그러나 상기의 두가지 방법 모두 페일팩과 같은 대용량의 포장일 경우 권취되는 와이어는 360도 정도의 뒤틀림을 주면서 1루프씩 꽃무늬 형태로 적층시켜 감는 형태이기 때문에 권취된 용접용 와이어 자체에 응력이 내재되고 권취층의 상부와 하부사이에 인출저항이 달라져서 제조되므로, 와이어 자체의 인장강도 저하 또는 항복강도 비의 조정만으로는 사행 비드를 방지할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 용접용 와이어를 제조한 후 용접시 페일팩 헤드 커버 상단에 와이어 교정기를 부착하여 와이어를 강제 교정하는 방식의 경우는 페일팩에서 인출된 와이어가 송급장치 이후 굴곡이 심한 용접용 콘딧 케이블을 통과하는 도중에 콘딧 케이블의 내부에서 다시 소성변형이 일어나서 사행비드를 충분히 방지하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 고전류가 공급되거나 용접용 콘딧 케이블의 굴곡이 심한 경우에서도 사행비드가 발생하지 않는 마그 용접용 솔리드 와이어를 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 마그용접용 솔리드 와이어는 페일팩에 권취되는 마그 용접용 솔리드 와이어에 있어서, 상기 마그 용접용 솔리드 와이어의 인장강도는 85 kgf/mm2 내지 135 kgf/mm2이고, 상기 페일팩 내에 권취된 와이어의 권취높이와 권취폭의 비가 5.0 내지 11.5 인 것을 특징으로 한다.
상기 마그 용접용 솔리드 와이어의 인장강도가 95 kgf/mm2 내지 125 kgf/mm2인 것을 특징으로 한다.
특히, 페일팩 내에 권취된 와이어의 권취높이와 권취폭의 비가 6.0 내지 9.0 인 것을 특징으로 한다
이하 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 마그용접용 솔리드 와이어에 대하여 설명하면 다음과 같다.
용접용 솔리드 와이어의 제조공정은 인발 또는 압출에 의해서 제조된 코일(Coil, 원재료)를 산세, 숏 블라스팅, 코팅, 건식신선, 탈지, 열처리, 습식신선을 거친 후, 권취되어 제품으로 완성된다.
여기서 상기에서 제시한 인장강도 범위로 조정하기 위하여, 산세공정에서 표면조도 조정, 인산염피막 등을 코팅하는 공정을 통해 건식신선시 윤활제의 담체(Carrier)로서의 특성을 확보한다. 이와 동시에 신선속도, 다이스 감면율, 롤러다이를 이용하여 인장강도를 균일하게 하고, 용접용 와이어의 인장강도를 상기에서 제시한 85 ~ 135 kgf/mm2 또는 95 ~ 125 kgf/mm2 의 범위로 조정한다.
이때, 60Kg급 이상의 고장력강 또는 내열강 등의 합금성분이 첨가되는 경우 부분적인 열처리를 병행하여 인장강도를 조정한다.
인장강도를 조절하는 방법을 좀 더 상세하게 설명하면, 탄소, 규소 및 망간이 포함된 열연 강선재를 원선으로하여 디스케일링으로 원선 표면의 스케일을 제거하도록 산세시킨다.
스케일이 제거된 원선을 인산염 피막처리 후 건조시킨다.
이후, 신선의 윤활제로서 나트륨계 금속 비누를 사용하여 신하고, 압력수를 이용하여 세척, 소둔(필요에 따라 선택적으로 실시), 도금 전처리 공정 및 도금 공정을 거쳐서 용접용 와이어를 제조한다.
또한, 페일팩에 용접용 와이어를 권취시킬때, 페일팩에서 권취높이에 따른 권취폭를 권취기의 편심축 조정과 권취속도에 따른 감속비를 조정하여 권취높이/권취폭 비를 5.0 내지 11.5가 되도록 한다.
여기서 말하는 권취높이는 페일팩 바닥에서 권취층 최상부까지의 높이를 말하고, 권취폭은 용접용 와이어의 권취시 루프상의 꽃무늬 형태로 적층될 때 만들어지는 페일팩 중공부 동심원의 외접점에서 외통사이의 권취폭을 말한다.
상기와 같은 방법으로 제조된 마그 용접용 솔리드 와이어의 직진성과 사행비드의 유무의 측정은 다음과 같은 방법에 의해서 실시되었다.
본 발명에 의한 용접용 와이어의 직진성은 다음의 방법을 이용하여 측정하였다.
페일팩(5)에 권취된 와이어(1)를 5m의 길이를 갖는 콘딧 케이블(2)을 통과시켜 커브 토치의 급전 팁(3) 선단에서 인출되도록 하여 와이어의 단부가 진행하는 방향을 측정한다. 와이어(1) 단부의 진행방향은 커브 토치의 급전 팁(3)과 150mm의 간격을 두고 좌표평면(4)을 설치하고, 최초로 인출된 와이어(1)와 좌표평면(4)의 교점을 원점으로 이후 인출되는 와이어(1)와 좌표평면의 교점을 측정한다.
이때, 콘딧 케이블(2)은 통상적으로 사용하는 굴곡된 부분의 직경 300mm가 되는 'W'자를 형성하여 측정한다.
종래의 비교예와 본 발명의 실시예에 대하여 각각 시료당 300회씩 좌표계측을 실시하였다. 그리고, [표1]의 조건과 같이 용접을 실시하여 사행유무를 측정하였다.
[표1] 용접조건(선경 1.2 mm 경우)
항목 조건
용접전류(A) 400
용접전압(V) 38
차폐 가스 CO2 100%, 20L/min
용접속도(CPM) 50
비드길이 Bead on Plate, 직선 5m
콘딧케이블 조건 5m, W자, 굴곡부 직경 300mm
급전 팁(3)으로 공급된 마그 용접용 솔리드 와이어와 좌표평면(4)과의 교점을 측정하여, 분산을 구하여 와이어의 직진성을 평가한다.
각 교점의 좌표는 (X1,Y1), (X2,Y2), …,(X300,Y 300)이 된다.
또한, 직진성(T)을 수식으로 나타내면,
T=[{(X1-Xa)2+(X2-Xa)2+…(X300 -Xa)2}/300}]+[{(Y1-Ya)2+(Y2-Y a)2+…(Y300-Ya)2}/300}]
과 같다(단, 여기서 Xa , Ya 는 각각 X, Y의 평균임).
아울러, 사행비드의 유무의 판단은 건설 중장비의 붐(Boom) 또는 아암부의 직선 용접부를 겨냥하여 [표1]과 같은 용접조건으로 직선 5m 에 하향 비드 온 플레이트(Bead on Plate) 용접을 실시하여, 전체 5m 이내에 사행비드가 '많음(○)', '약간있음(△)', '없음(×)'의 3가지를 관능평가 하였다.
상기, 용접와이어의 직진성과 사행비드의 유무에 관한 결과는 다음의 [표2]와 같다.
[표-2] 실험결과
NO 구분 인장강도 권취높이/권취폭 직진성 사행비드 유무
1 비교예1 70 3.0 58 ○
2 비교예2 4.0 45 ○
3 비교예3 5.0 30 ○
4 비교예4 6.0 31 ○
5 비교예5 7.5 32 ○
6 비교예6 9.0 33 ○
7 비교예7 10.5 32 ○
8 비교예8 11.5 34 ○
9 비교예9 12.5 51 ○
10 비교예10 13.5 62 ○
11 비교예11 80 3.0 48 ○
12 비교예12 4.0 30 ○
13 비교예13 5.0 22 △
14 비교예14 6.0 21 △
15 비교예15 7.5 21 △
16 비교예16 9.0 21 △
17 비교예17 10.5 22 △
18 비교예18 11.5 24 △
19 비교예19 12.5 35 ○
20 비교예20 13.5 55 ○
21 비교예21 85 3.0 40 ○
22 비교예22 4.0 26 ○
23 본발명1 5.0 20 ×
24 본발명2 6.0 18 ×
25 본발명3 7.5 17 ×
26 본발명4 9.0 18 ×
27 본발명5 10.5 18 ×
28 본발명6 11.5 20 ×
29 비교예23 12.5 29 ○
30 비교예24 13.5 44 ○
NO 구분 인장강도 권취높이/권취폭 직진성 사행비드 유무
31 비교예25 95 3.0 34 ○
32 비교예26 4.0 24 △
33 본발명7 5.0 20 ×
34 본발명8 6.0 17 ×
35 본발명9 7.5 15 ×
36 본발명10 9.0 16 ×
37 본발명11 10.5 17 ×
38 본발명12 11.5 20 ×
39 비교예27 12.5 26 △
40 비교예28 13.5 39 ○
41 비교예29 105 3.0 32 ○
42 비교예30 4.0 25 △
43 본발명13 5.0 20 ×
44 본발명14 6.0 10 ×
45 본발명15 7.5 6 ×
46 본발명16 9.0 10 ×
47 본발명17 10.5 14 ×
48 본발명18 11.5 20 ×
49 비교예31 12.5 24 △
50 비교예32 13.5 35 ○
51 비교예33 115 3.0 33 ○
52 비교예34 4.0 27 ○
53 본발명19 5.0 20 ×
54 본발명20 6.0 8 ×
55 본발명21 7.5 8 ×
56 본발명22 9.0 9 ×
57 본발명23 10.5 12 ×
58 본발명24 11.5 20 ×
59 비교예35 12.5 23 △
60 비교예36 13.5 34 ○
61 비교예37 125 3.0 36 ○
62 비교예38 4.0 28 ○
63 본발명25 5.0 20 ×
64 본발명26 6.0 13 ×
65 본발명27 7.5 11 ×
66 본발명28 9.0 14 ×
67 본발명29 10.5 16 ×
68 본발명30 11.5 20 ×
69 비교예39 12.5 25 △
70 비교예40 13.5 33 ○
NO 구분 인장강도 권취높이/권취폭 직진성 사행비드 유무
71 비교예41 135 3.0 39 ○
72 비교예42 4.0 26 ○
73 본발명31 5.0 20 ×
74 본발명32 6.0 19 ×
75 본발명33 7.5 18 ×
76 본발명34 9.0 20 ×
77 본발명35 10.5 19 ×
78 본발명36 11.5 20 ×
79 비교예43 12.5 28 ○
80 비교예44 13.5 42 ○
81 비교예45 140 3.0 30 ○
82 비교예46 4.0 37 ○
83 비교예47 5.0 34 △
84 비교예48 6.0 22 △
85 비교예49 7.5 20 ○
86 비교예50 9.0 21 △
87 비교예51 10.5 23 △
88 비교예52 11.5 25 △
89 비교예53 12.5 28 ○
90 비교예54 13.5 31 ○
91 비교예55 150 3.0 31 ○
92 비교예56 4.0 30 ○
93 비교예57 5.0 26 ○
94 비교예58 6.0 24 △
95 비교예59 7.5 23 △
96 비교예60 9.0 23 △
97 비교예61 10.5 25 △
98 비교예62 11.5 27 ○
99 비교예63 12.5 31 ○
100 비교예64 13.5 32 ○
(단, 표2에서 ○: 사행비드 많이 발생, △ : 사행비드 약간 발생, ×: 사행비드 발생하지 않음)
페일팩의 상층부보다 하층부에서 와이이의 인장강도에 따른 소성변형량이 달라지는데, 이는 용접용 와이어의 인출시 직진성에 영향을 미쳐서 결과적으로 비드의 형태를 결정짓는다.
그러나, [표2]에서 제시된 바와 같이 용접용 솔리드 와이어의 인장강도의 조정만으로는 사행비드를 방지하는데 역부족이다. 이를 해소하기위해 페일팩의 포장 특성상 권취된 와이어의 상층부와 하층부 사이의 소성변형량의 차이를 감소시키고 특히 하층부의 소성변형량을 줄여주기 위해 권취된 용접용 와이어의 높이와 폭을 조절하여 사행비드를 방지할 수 있다.
[표2]의 비교예1 ~ 비교예20과 같이 인장강도가 낮으면, 권취높이/권취폭의 비를 조정하여도, 보관중에 페일팩의 하층부에서 발생하는 소성변형량과 콘딧케이블의 굴곡부를 통과하면서 콘딧 케이블 내부에서 발생하는 소성변형량 때문에 사행비드를 방지할 수 없다.
또한, 비교예81 ~ 비교예100과 같이 인장강도가 높으면, 페일팩 내부에 보관중이거나 콘딧 케이블을 통과할 때 변형이 발생하지 않지만, 콘딧 케이블 통과시 콘딧 케이블의 내벽과 와이어의 마찰로 인하여 송급저항이 증가하고 송급저항의 증가에 따라써 급전 팁 선단에서 와이어의 떨림을 유발시켜 결과적으로 사행비드가 발생한다.
그러나, 본 발명에 해당하는 인장강도의 범위인 85 kgf/mm2 내지 135 kgf/mm2 중에서 직진성을 개선하기 위하여 페일팩 내에서의 권취높이/권취폭의 비를 여러가지로 조정한 결과 권취높이/권취폭의 값이 5.0 부터 11.5 인 범위에서 직진성이 양호하여 사행비드가 발생하지 않아 양호한 비드를 얻을 수 있었다.
특히, 권취높이/권취폭의 값이 6.0 에서 9.0 인 범위에서는 다른 범위에서 보다 분산값이 더욱 작아서 상기 범위에서의 직진성이 타 구간에 비하여 더 우수함을 알 수 있다. [표2]의 각 실시예에서 권취높이/권취폭의 값이 7.5일때 분산값이 최소가 되어 직진성이 가장 우수하며, 권취높이/권취폭의 값이 7.5보다 작아지거나 커지면 분산값이 커짐을 알 수 있다.
한편, 권취높이/권취폭의 비가 5.0 미만, 11.5 초과의 범위에서는 사행비드가 발생함을 볼 수 있다.
이는 권취높이/권취폭의 비가 5.0 미만이면, 페일팩의 루프 직경이 한계치 이하가 되어 적층폭이 너무 커지게 되고 페일팩에 권취된 용접용 와이어의 상부에 위치한 인출용 누름판의 폭도 넓어지고 누름판으로 부터 와이어가 인출될 때 와이어의 각도가 너무 커져서 인출부하가 증가하고 와이어에 미세한 소성변형이 발생하여 직진성이 본 발명의 범위를 벗어나는 범위에 비해서는 직진성이 양호하지만, 여전히 사행비드가 발생한다.
또한, 권취높이/권취폭의 비가 11.5를 초과하면, 권취적층 높이가 폭에 비하여 한계치를 넘어서는 경우로서 적층하중이 너무 커서 와이어가 탄성한계를 넘어서므로, 직진성이 불량해진다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 마그 용접용 솔리드 와이어는 고전류에서 와이어의 직진성을 향상시켜 사행 비드를 감소시킨다.
또한, 콘딧 케이블의 길이가 길거나 굴곡부가 까다로운 용접 조건에서도 타켓성을 향상시켜 사행 비드를 방지하여 용접부의 품질이 향상된다.
도1은 본 발명에 따른 마그 용접용 솔리드 와이어의 직진성을 평가하는 방법을 나타낸 도면.
도2는 본 발명에 따른 마그 용접용 솔리드 와이어의 인장강도 및 권취높이/권취폭의 비에 대한 직진성을 나타낸 그래프.
※ 도면의 주요 부호에 대한 설명 ※
1 : 용접용 와이어 2 : 콘딧 케이블 3 : 급전 팁
4 : 좌표평면 5 : 페일팩

Claims (3)

  1. 페일팩에 권취되는 마그 용접용 솔리드 와이어에 있어서,
    상기 마그 용접용 솔리드 와이어의 인장강도는 85 kgf/mm2 내지 135 kgf/mm2이고,
    상기 페일팩 내에 권취된 와이어의 권취높이와 권취폭의 비가 5.0 내지 11.5 인 것을 특징으로 하는 마그 용접용 솔리드 와이어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마그 용접용 솔리드 와이어의 인장강도가 95 kgf/mm2 내지 125 kgf/mm2인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 마그 용접용 솔리드 와이어.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 페일팩 내에 권취된 와이어의 권취높이와 권취폭의 비가 6.0 내지 9.0 인 것을 특징으로 하는 마그 용접용 솔리드 와이어.
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Citations (4)

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KR100359481B1 (ko) * 1999-02-25 2002-10-31 고려용접봉 주식회사 송급성이 뛰어난 용접용 솔리드 와이어

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