KR100558289B1 - 용접전압 조절이 가능한 고능률 마그용접용 토치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접전압 조절이 가능한 고능률 마그용접용 토치에 관한 것으로서, 용접전압을 높게하여 비드높이는 낮추고 퍼짐성을 증가시켜 편평한 비드를 형성할 수 있는 토치에 관한 것이다. 또한, 보다 우수한 용접품질 확보와 아크열에 의한 토치손상 예방 및 사상과 같은 후속공정을 줄일 수 있도록 한 것이다.

CTWD

Description

용접전압 조절이 가능한 고능률 마그용접용 토치{The high efficient MAG-welding torch can control welding voltage}

도 1은 마그용접기의 전류-전압 특성도

도 2는 마그용접기의 CTWD-전압 특성도

도 3은 종래의 고능률 마그용접용 토치의 사용 예시도

도 4는 본 발명의 구성도

도 5는 본 발명의 실시 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 용접팁 2. 가스분출기 3. 가스분출구

4. 조절구 5. 가스노즐 6. 수냉부

7. 절연부 8. 용접토치 몸체 9. 아크

10. 비드 11. 모재

본 발명은 용접전압 조절이 가능한 고능률 마그용접용 토치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스분출기에서부터 돌출되어 용가재인 와이어가 모재로 송급 되면서 아크가 발생되는 용접팁의 길이를 조절할 수 있는 것이다.

일반적으로 마그(MAG, Metal Active Gas) 용접이란 불활성가스와 활성가스를 혼합한 가스를 보호가스로 활용하고, 소모전극 와이어를 연속적으로 용융지에 송급하면서 전류를 통하여 와이어와 모재 사이에서 아크가 발생되도록 하는 용접방법을 말한다. 이런 마그용접에 있어서 용착률은 단위시간당 와이어가 아크열에 의해 용융되어지는 양을 지칭하며 용접의 효율을 나타내는 중대한 척도가 된다. 용착률이 100g/min 이상인 경우를 일반적으로 고능률 용접이라 하며, 최근에는 로봇을 비롯한 자동화설비와 결합되어 산업현장에서 많이 이용되고 있다.

용착률은 공급되는 와이어를 녹일 수 있는 용접전류에 의해 결정되므로, 고능률 용접은 높은 용접전류와 높은 와이어 송급이 동시에 이루어지는 용접기법이라 할 수 있다. 반면 용접전압은 비드의 형상에 많은 영향을 미치는데, 전압이 높을 수록 편평한 고품질의 비드를 형성한다. 그러나 마그용접에서 사용되고 있는 용접기는 도 1에 도시된 마그용접기의 출력 및 CTWD 특성도와 같이 출력 특성상 전류가 증가 또는 감소하더라도 거의 변하지 않는 전압특성을 나타냄으로서 사용자 임의의 자유로운 전압변경이 어렵다는 한계성을 지니고 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 높은 용접전류와 와이어가 송급되는 고능률 마그용접에서 용접팁의 조절로서 후술할 용접팁과 모재간의 거리(CTWD)를 조절함으로서 용이하게 용접전압을 증대 또는 조절할 수 있는 용접토치를 제공함으로서, 용접결함이 없는 고품질의 용접부를 형성하고, 특히 편평한 비드를 형성하여 사상과 같은 후 공정을 없앨 수 있게 하는데 그 목적이 있다.

또한, 용접시 발생하는 강렬한 아크열에 의해 용접팁의 용융 또는 소손을 예방할 수 있는 용접토치를 제공하는 데 또다른 목적이 있다.

마그용접은 용접부의 우수한 기계적 성질과 함께 로봇을 비롯한 자동화 설비와의 접목이 용이하다는 장점으로 인해, 철구조물 용접에서 부터 압력용기 용접에 이르기까지 다양한 제품, 다양한 용접부 형상에 이용되고 있다. 고능률 마그용접은 이러한 일반의 마그용접이 사용되는 분야는 모두 대체적용이 가능하고, 일반 마그용접에 비해 높은 용접전류와 와이어 송급이 사용됨에 따라 용접 적층수를 줄일 수 있으며, 빠른 용접속도로 인해 높은 용접생산효율의 획득이 가능하다. 그러나 고 용접전류를 사용함으로 강한 아크빛과 열로 인해 작업환경이 매우 열악하게 되어 수작업보다는 대부분 로봇과 같은 설비를 이용하여 자동화되고 있다.

고능률 마그용접의 높은 생산효율은 300A 이상의 용접전류를 사용하고, 직경 1.2mm 와이어의 경우 약 11~18mm/min 정도의 송급으로 100g/min 이상의 용착률을 얻을 수 있음에 기인하나, 마그용접기의 전류-전압 출력 특성상 전압을 전류증가에 대해 충분히 높게 할 수 없어 비드높이가 높은 볼록한 비드를 형성한다는 문제점을 지니고 있다.

먼저 종래의 마그용접용 용접토치는 도 3에서와 같이 가스노즐과 모재간거리(A)의 증대는 용접팁과 모재간의 거리(CTWD)의 증대를 동시에 수발하므로, 상기 A를 증대시키면 자동적으로 CTWD의 증대를 통해 용접전압이 상승한다. 그 러나, A를 20mm 이상 설정할 경우 마그용접시 아크보호를 위한 보호가스의 역할이 제대로 이루어지지 않아 용접결함이 발생된다. 따라서, 실제 A는 25mm 이상 사용되지 않는다.

본 발명은 용접전압을 높게하여 비드높이는 낮추고 퍼짐성을 증가시켜 편평한 비드를 형성할 수 있는 토치에 관한 것으로서, 보다 우수한 용접품질 확보와 아크열에 의한 토치손상 예방 및 사상과 같은 후속공정을 줄일 수 있도록 한 것이다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 구성예시도로서, 본 발명에 의한 용접전압 조정이 가능한 고능률 마그용접용 토치는 용접전원을 공급하여 라이너를 통해 와이어가 송급되는 용접토치 몸체(8)와, 상기 용접토치 몸체(8)와 결합되는 가스노즐(5)과, 상기 가스노즐(5) 내부에 가스분출구(3)가 형성된 가스분출기(2)와, 상기 가스분출기(2)에 결합되는 용접팁(1)과, 상기 용접팁(1)의 위치를 조절해주는 조절구(4)로 형성되어 있다.

여기서, 상기 가스노즐(5)은 내부에 절연부(7) 및 수냉부(6)가 형성되어 있다.

상기 가스노즐(5)은 가스분출기(2)에서부터 분사된 보호가스를 아크가 발생되는 용접부에 모아주는 역할을 하며, 상기 가스분출기(2)는 용접부 보호를 위한 보호가스가 분출되는 부분으로서 내부에는 암나사가 형성되어서 조절구(4) 외측에 형성된 수나사에 의해 상ㆍ하로 이동이 가능하므로, 상기 용접팁(1)이 가스노즐(5) 내에서 상ㆍ하로 위치가 이동된다.
상기 용접팁(1)은 가스노즐(5) 끝단보다 일정거리 함몰되어야 하는데, 이는 통상적으로 마그용접의 경우 용접팁(1)과 모재(11)간의 거리가 5mm 이상이므로, 상기 용접팁(1)은 가스노즐(5)의 끝단보다 최소 5mm 이상 함몰된 형태로 설치되어야 한다.
또한, 용접팁(1)이 가스노즐(5)의 끝단보다 5 mm 이상 함몰되어 있어야만, 가스노즐(1)과 모재(11)가 최근접하더라도 5mm 이상 떨어지게 되므로 제기능을 발휘할 수 있다.

상기 수냉부(6)는 가스노즐(5)이 용접열로 인해 용융 또는 손상되는 것을 방지하기 위한 냉각부로 냉각수가 순환되는 부분이며, 상기 절연부(7)는 가스노즐(5)을 용접토치 몸체(8)로 부터 전달되는 용접전원으로 부터 절연하기 위한 부분이다.

이하 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

용접전압은 도 2에 도시된 마그용접기의 CTWD-전압 특성도와 같이 용접팁과 모재간의 거리(CTWD)에 의해 크게 좌우된다. 즉, CTWD를 크게 하면 용접전압이 크게 증대하고, CTWD를 작게하면 용접전압이 크게 감소된다. 따라서, 본 발명은 CTWD를 조정하여 간접적으로 용접전압을 증감시키는 원리를 활용하였다.

본 발명에 의한 용접전압 조절이 가능한 고능률 마그용접용 토치는 도 5와 같이 가스노즐(5)과 모재(11)간 거리는 변경하지 않고, 가스분출기(2) 내부에 용접팁(1)의 위치를 조정할 수 있는 조절구(4)를 형성함으로서, 상기 조절구(4)가 가스분출기(2)를 따라 상하로 이동되는 이동량에 의해 CTWD의 자유로운 조절이 가능하여 결과적으로 용접전압을 조절할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에서는 조절구(4)가 가스분출기(2) 내부의 암나사를 따라 상기 조절구(4) 외측의 수나사로서 이동이 가능하나 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서는 얼마든지 응용이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 용접전압 조절이 가능한 고능률 마그용접용 토치

는 조절구의 위치조정 만으로 용이하게 용접전압을 조절할 수 있어, 용접품 질을 높이고 편평한 모양의 용접비드를 형성할 수 있으며, 사상과 같은 후공정이 필요없게 되며, 과다한 아크열에 의한 용접팁 용융 또는 소손을 예방하며, 장시간 용접을 가능하게 함으로서 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 용접부의 퍼짐성 향상으로 용접부 용융불량 현상을 감소시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 용접전원을 공급하여 라이너를 통해 와이어가 송급되는 용접토치 몸체(8)와, 상기 용접토치 몸체(8)와 결합되며 내부에 절연부(7) 및 수냉부(6)가 형성되어 있는 가스노즐(5)과, 상기 가스노즐(5) 내부에 가스분출구(3)가 형성된 가스분출기(2)와, 상기 가스분출기(2)에 결합되는 용접팁(1)과, 상기 용접팁(1)의 위치를 조절해주는 조절구(4)로 형성되되,

   상기 가스노즐(5)은 가스분출기(2)에서부터 분사된 보호가스를 아크가 발생되는 용접부에 모아주는 역할을 하며, 상기 가스분출기(2)는 용접부 보호를 위한 보호가스가 분출되는 부분으로서 내부에는 암나사가 형성되어서 조절구(4)의 외측에 형성된 수나사에 의해 상ㆍ하로 이동이 가능하므로, 상기 용접팁(1)이 가스노즐(5) 내에서 상ㆍ하로 위치가 이동될 수 있으며 상기 용접팁(1)이 가스노즐 끝단보다 최소 5mm 이상 함몰된 형태로 설치된 것이 특징인 용접전압 조절이 가능한 고능률 마그용접용 토치
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