KR100490213B1 - 고주파 용접에 의한 금속세경관 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 급유, 급기배관, 냉장고 등의 각종 공기조화기 등에 사용되는 직경 8mmØ이하의 금속세경관을 고주파 용접을 이용하여 금속세경관을 직조하는 방법에 관한 것으로서, 현재는 조관기술의 한계로 직경 10mmØ미만의 세경관을 제조하기 위해서는 10mmØ이상의 모관(母管)을 제조한 다음 순차감경작업을 별도로 행하거나 소정의 길이로 절단하여 10mmØ보다 작은 직경의 인발다이스로 인발하여 세경관을 제조하였다. 따라서 세경관 직경을 작게 제조하는 데 한계가 있고 모관 인발시 용접부의 연신에 의해 용접부의 강도가 약해지는 등의 문제점이 발생하였으나 본 발명은 상기 종래의 인발작업에 의한 세경관 제조방법의 문제점을 해결하고 고주파 용접의 조건들을 조정하여 세경관을 용접하므로써 아주 작은 직경인 8mmØ이하의 세경관도 불량률이 거의 없이 일관 작업으로 제조할 수 있도록 한 고주파 용접에 의한 금속세경관 제조방법에 관한 것이다.

Description

고주파 용접에 의한 금속세경관 제조방법 {The smaller diameter metal pipe manufacturing methods by high frequency welding}

본 발명은 자동차의 엔진급유, 급기 배관 또는 냉장고, 각종 공기조화기와 같이 적은 량의 액,기체를 이송하는 파이프라인에 사용되는 직경이 작은 금속파이프인 세경관(細徑管)의 제조방법에 관한 발명이다.일반적으로 대구경관이나 소구경관을 막론하고, 주물이 아닌 절단된 철판을 사용하여 제관하는 공정은 크게 대(帶)상으로 되는 철판을 원호상으로 성형(forming)하는 공정을 거친 다음 성형 대접부를 용착(welding)하여 소정길이의 파이프를 조관하게 된다.

본 발명상으로 실시 제조되는 세경관 또한 먼저 일정한 폭으로 절단된 강대를 폭방향으로 순차원호로 성형하여 그 강대 양면을 맞닿게 한 다음, 그 대접부를 용접하여 파이프를 제조하는 공법인 스트라이트 심(straight seam)공법으로 세경관을 제조하게 된다.

그런데, 종래의 세경관 제조방법은 10mmØ미만의 세경관을 제조할 경우, 워낙 직경이 작아 세경관의 강도유지등을 고려한 소재두께정도와 직경크기에 따라 용접작업에 한계가 있어서 먼저 외경10mmØ이상의 모관(母管)을 제조한 다음, 인라인(in-line)상에서 필요한 소직경으로 순차감경(減徑:reducing)작업을 하여 세경관을 제조하거나 모관을 작업이 용이한 소정길이로 절단하여 인발(引拔:drawing)다이스(dies)로 세경관을 인발한 다음, 소정의 강도를 가지도록 열처리공정을 거쳐서 세경관을 제조하였었다.

따라서, 세경관의 제조 설비비용이 증가되고 소정직경으로 용접완료된 세정관을 더욱 작은 직경으로 감경하기 위해서 감경인발함으로 인해 용접부의 길이방향 연신에 의한 용접부의 물리적인 용접부 조직변화가 일어나므로 용접부의 강도에 대한 신뢰성이 매우 저하되어 제품 품질불량의 원인이 되는 등의 문제점이 있었다.그리고, 상기 세경관 접합부의 용접방식은 용접에 유리한 물리적인 특성을 가진 고주파를 이용한 고주파용접(high-frequency welding)방식으로서 이 고주파용접의 특징은 타용접방식에 비해 고속용접이 가능하고 용접품질이 뛰어나기 때문에 최근에는 거의 100%에 가까운 제조업체가 고주파용접방식을 채택하여 사용하여 왔다.상기 고주파용접에 사용되는 고주파 발진(oscillation)회로는 첨부한 도면 도 1에 도시한 바와 같고 본 발명의 이해를 돕기 위해 고주파 발진회로의 일반적인 전기적인 사항을 이하에 설명한다.

3극진공관(트랜지스터와 동일작용)(T)으로 고주파를 발진시 그 고주파의 특정주파수를 결정하는 요소는 크게 도면 도 1의 L(용량리엑턴스:reactance)과 콘덴서용량C와 C'(capacitance)의 값의 변화에 따라 고주파 주파수F₀값이 변하게 되는데, 본 발명자가 장기간 연구, 실험, 작업결과 직경 8mm이하의 세경관에는 다음 관계식을 도출 적용하는 것이 가장 바람직한 것을 알게 되었다.

(여기에서 C는 C 또는 C')

즉, 상기 (1)식에서 L과 C(또는 C')의 값이 적을수록 F₀의 값은 크게 되고, 반대로 L과 C(또는 C')의 값이 크게 되면 F₀값이 적어지는 관계가 성립된다. 그런데 종래에는 직경 10mm이상의 어떤 특정한 직경 또는 소재두께에 대해서만 시험을 하여 가장 용접성이 양호하고 진공관의 출력효율과 제조관리의 편의성을 고려하여 특정주파수만을 선택적으로 도출하여 L과 C의 값을 고정한 "고정주파수방식(fixed-frequency)" 만을 적용하였으므로 10mm직경 미만의 특정사이즈를 가진 관에 대한 용접성이 불균일하고 상대적으로 떨어졌었다.

본 발명은 자동차 엔진의 급유, 급기배관, 냉장고 등의 각종 공기조화기 등에 사용되는 직경 8mmØ이하의 금속세경관을 고주파 용접을 이용하여 금속세경관을 직조하는 방법에 관한 것으로서, 현재는 조관기술의 한계로 직경 10mmØ미만의 세경관을 제조하기 위해서는 10mmØ이상의 모관(母管)을 제조한 다음 순차감경작업을 별도로 행하거나 소정의 길이로 절단하여 10mmØ보다 작은 직경의 인발다이스로 인발하여 세경관을 제조하였다.따라서, 세경관 직경을 작게 제조하는 데 한계가 있고 모관 인발시 용접부의 연신에 의해 용접부의 강도가 약해지는 등의 문제점이 발생하였으나 본 발명은 상기 종래의 인발작업에 의한 세경관 제조방법의 문제점을 해결하고 고주파 용접의 조건들을 조정하여 세경관을 용접하므로써 아주 작은 직경인 8mmØ이하의 세경관도 불량률이 거의 없이 일관 작업으로 제조할 수 있도록 한 고주파 용접에 의한 금속 세경관 제조방법에 관한 것이다.본 발명은 상술한 바와 같은 일반적인 "고정주파수 방식" 의 용접작업에서 탈피하여 세경관의 직경이 8mmØ이하일 경우에도 직조관 방식으로 용접할 수 있도록 한 발명으로서, 이하 첨부한 도면 도 2에 의거하여 상술하면 다음과 같다.

본 발명에서는 8mmØ이하의 세경관을 직조함에 있어서 용접성을 높이기 위하여 용접작업이 이루어지고 있는 세경관 내부에 불활성기체인 질소가스(N₂ gas)를 공급하면서 고주파용접이 이루어지도록 한다.

즉, 일정한 길이의 액체질소 가스공급라인(1)을 형성하여 이 액체질소 가스공급라인(1)을 통하여 파이프소재 강대가 밴딩되면서 파이프형태로 성형되는 세경관(2)내부로 질소가스(3)를 공급하는데, 이때 이 액체질소 가스공급라인(1)은 파이프라인(4)의 전,후측을 클램프(5)(5a)로 고정하고 가스진행방향(6)으로 유량조정변(requlator)(7)을 연결설치하며 이 유량조정변(7)과 연결되는 파이프라인(4a)에는 개폐밸브(8)에 의하여 개폐되는 제1압력게이지(9)를 연결하고 상기 파이프라인(4a) 중도부에 전기적으로 on,off콘트롤이 되는 스로틀밸브(10)를 연결하여 이 스로틀밸브(10)를 통해서 용접이 되는 세경관(2) 내부로 질소가스(3)가 공급되도록 질소 가스공급라인(1)을 형성한다.그리고, 상기 스로틀밸브(10)의 압력을 제2압력게이지(9a)로 연결하는 한편, 용접철판 두께 및 직경(8mmØ이하), 용접스피드,재질등에 따라 세경관을 제조하는데 있어서 불활성기체인 질소가스분위기와 용접점의 온도손실없는 최적의 용접조건하에서 고주파 용접회로에서의 L값과 C값을 용접 대상물의 조건에 따라 가변적으로 적절히 조정하여 줌으로써 L값과 C값사이에 고주파 주파수대역 특유의 공진현상(Resonant)을 일으키게 하여 변화된 용접조건에 대응되도록 최적화한 상태로 용접작업을 행하므로써 인라인(in-line)상에서 일관작업으로 완제품 세경관을 생산할 수 있다.

도면중 미설명부호 (20)은 실제 용접이 이루어지는 용접점(welding point)이고 Cg는 용량콘덴서이며 R은 저항이다.

상기와 같이 고주파용접에서의 주파수를 결정하는 L값과 C-C'값을 용접 대상물의 조건에 따라 전술한 수식 에 대응되는 값으로 적절히 조정함으로써, 다양한 세경(8mmØ이하)의 세경관을 불량률 최하인 상태로 연속조관 생산할 수 있다.

도 1은 고주파 용접장치의 기본 회로도

도 2는 본 발명상으로 실시되는 금속세경관 제조공정을 나타내는 공정개략도

도 3은 도 2에서의 대접부인 용접부 확대도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

T. 3극 진공관 L. 용량리엑턴스 C,C'. 콘덴서용량(capacitance)

Cg. 용량고정콘덴서 R. 저항 F_O. 고주파 주파수

1. 액체질소 가스공급라인 2. 세경관 3. 질소가스

4,4a. 파이프라인 5,5a. 클램프 6. 가스진행방향

7. 유량조절변 8. 개폐밸브 9. 제1압력게이지

9a. 제2압력게이지 10.스로틀밸브

Claims (1)

1. 액체질소 가스공급라인(1)의 파이프(4) 전,후측을 클램프(5)(5a)로 고정하고 가스진행방향(6)으로 유량조정변(regulator)(7)을 연결설치하며 이 유량조정변(7)과 연결되는 또다른 파이프라인(4a)에는 개폐밸브(8)에 의하여 개폐되는 제1압력게이지(9)를 연결하고 상기 파이프라인(4a) 중도부에 전기적으로 on, off콘트롤이 되는 스로틀밸브(10)를 연결하여 이 스로틀밸브(10)를 통해서 용접이 되는 세경관(2) 내부에 고속유체 가스공급라인(1)을 형성하고, 이 스로틀밸브(10)의 압력을 제2압력게이지(9a)로 연결하여 이루어지는 세경관 제조라인을 통해 금속세경관의 제조방법에 있어서,

   파이프형태로 성형된 강대의 접합부를 고주파 용접할 때, 상기 세경관(2) 내부에 공지의 고속유체가스로서 질소가스를 세경관내에 주입하고, 고주파 용접시 가변주파수용접방식을 적용하되 고주파 발신 회로의 L(reactance)값과 콘덴서 C와 C'의 값을 다음 식에 대응되는 값으로 용접 대상물의 조건에 따라 가변시키면서 용접이 되도록 함으로써 별도의 인발공정을 거치지 않고 직접 인라인(in-line)상에서 8mmØ이하의 완제품 세경관을 제조하는 것을 특징으로 하는 고주파 용접에 의한 금속세경관 제조방법.

   여기에서 L : 고주파 용량리엑턴스

   C(C 또는 C') : 콘덴서 용량