KR100617948B1 - Single-side hybrid welding method for the reduction of porosity in fillet welds - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두께 6mm 이상의 후판 강재가 널리 사용되는 선박 및 강구조물의 필렛 용접시 용접부 기공을 저감시킬 수 있도록 한 편면 하이브리드 용접 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a single-sided hybrid welding method to reduce the pores of the weld portion during fillet welding of ships and steel structures in which thick plate steel having a thickness of 6 mm or more is widely used.
본 발명의 방법은, 용접 대상 강재의 두께(t, mm)에 따라 레이저 출력(L.P, kw)과, 용접 속도(W.S, m/min)와, 필러 와이어 송급 속도(F.R, m/min)가 특정 관계식을 만족하도록 제어함에 기술적 특징이 있다.According to the method of the present invention, the laser output (LP, kw), the welding speed (WS, m / min), and the filler wire feeding speed (FR, m / min) depend on the thickness (t, mm) of the steel to be welded. There are technical features in controlling to satisfy a specific relationship.
본 발명 필렛 용접부의 기공 저감을 위한 편면 하이브리드 용접 방법은, 용접 이음부의 플라즈마 절단면 및 프라이머 도장면에 대한 2차 가공을 하지 않은 상태로 편면 하이브리드 용접이 가능하기 때문에 선박이나 강구조물의 전체적인 생산성을 현저히 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.In the present invention, the single-sided hybrid welding method for reducing the pores of the fillet welds can significantly improve the overall productivity of the ship or the steel structure since the single-sided hybrid welding can be performed without performing secondary processing on the plasma cut surface and the primer coated surface of the weld joint. It is expected to be possible.
하이브리드 용접, 기공, 필렛 용접, 레이저, 아크, 아크 토치 Hybrid welding, pore, fillet welding, laser, arc, arc torch
Description
도 1은 필렛 용접 이음부의 용접 과정을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a welding process of the fillet welded joint.
도 2는 필렛 용접 이음부의 기공 측정을 위한 X-ray 투과 시험 방법을 보인 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing the X-ray transmission test method for measuring the pores of the fillet welded joint.
도 3는 필렛 용접 이음부에 대한 X-ray 투과 이미지의 기공 단면율 측정방법을 보인 평면도.3 is a plan view showing a method for measuring the pore cross-sectional ratio of the X-ray transmission image for the fillet welded joint.
((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)) ((Explanation of symbols for main part of drawing))
11. GMA 용접토치 12. 레이저 빔 11. GMA
13. 웹 14. 플렌지 13.
15. 용접 비드 15. Welding Bead
S. 용접부 면적 Si. 기공 면적S. Weld area S i . Pore area
본 발명은, 편면 하이브리드 용접시 필렛 이음부에서 발생하게 되는 기공을 저감시키는 용접 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 용접 속도와 강재 두께 및 필러 와이어의 송급 속도에 따라 레이저의 출력을 제어하되, 용접 속도, 필러 와이어 송급 속도, 레이저 출력, 강재 두께 등이 특정 관계식을 만족하도록 함으로써, 특히, 두께 6mm 이상의 후판 강재가 많이 사용되는 선박이나 강구조물의 필렛 용접 이음부에서 발생되는 기공을 저감시킬 수 있도록 한, 필렛 용접부의 기공 저감을 위한 편면 하이브리드 용접 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a welding method for reducing the pores generated in the fillet seam during single-sided hybrid welding, more specifically, the output of the laser is controlled in accordance with the welding speed and steel thickness and the feed rate of the filler wire, but the welding speed The filler wire supply speed, laser output, steel thickness, etc. satisfy certain relational expressions, and in particular, it is possible to reduce pores generated in fillet welded joints of ships or steel structures in which heavy plate steel having a thickness of 6 mm or more is frequently used. It relates to a single-sided hybrid welding method for reducing the pores of the fillet welds.
선박이나 강구조물을 이루는 강재들은 그 위치와 용도에 따라 용접, 볼트 등의 수단에 의해 서로 결합되며, 특히, 용접의 경우에는 맞대기 용접, 겹치기 용접, 필렛(fillet) 용접, 모서리 용접, 변두리 용접, 플러그 용접 등 다양한 형태의 용접이 이루어지고 있으나, 그들 중 필렛 용접에 의한 이음부가 전체 용접 이음부의 70% 이상을 차지하고 있다.Steels that make up ships or steel structures are joined to each other by means of welding, bolts, etc., depending on their location and purpose. Especially, in welding, butt welding, overlap welding, fillet welding, edge welding, edge welding, plug Although various forms of welding, such as welding, are made, the joint part by fillet welding occupies more than 70% of the whole weld joint part.
따라서, 선박이나 강구조물의 전체적인 생산성과 품질은 상기 필렛 용접 이음부에 의해 좌우된다고 할 수 있는 바, 종래의 필렛 용접 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Therefore, the overall productivity and quality of the vessel or steel structure can be said to be dependent on the fillet welded joints, look at the conventional fillet welding method as follows.
종래의 필렛 용접 이음부는, 수동 또는 반자동 아크 용접으로 이루어지는 것이 일반적이나, 아크 용접의 특성상 용입 깊이가 제한되기 때문에, 후판 강재의 용 접시 충분한 용입 깊이를 얻기 위해서는 입열량을 증가시켜야 할 뿐만 아니라, 양면 용접이 필요하게 된다.Conventional fillet welded joints are generally made of manual or semi-automatic arc welding, but the penetration depth is limited due to the characteristics of arc welding. Welding is required.
그러나, 용접 입열량이 증가하게 되면 피용접재에 열변형이 초래됨으로써 용접 후 열변형부에 대한 추가적인 교정 작업이 필수적으로 수반되어야 하며, 이는, 곧, 용접 작업 공정의 전체적인 생산성 저하로 이어지게 된다.However, as the amount of heat input of the welding increases, thermal deformation of the welded material is required, and thus, additional correction work for the thermal deformation part after welding must be necessarily accompanied, which leads to a decrease in the overall productivity of the welding operation process.
즉, 후판 강재를 용접하기 위하여 오래전부터 사용되었으며, 현재에도 가장 널리 사용되고 있는 아크 용접은, 용입 깊이가 깊지 못하기 때문에 용입 깊이를 증가시키기 위하여서는 용접 입열량을 증가시키게 되며, 그 결과, 용접부의 열변형 정도가 커지게 됨은 물론, 용접부 폭이 넓어져 미관적인 측면에서도 바람직하지 못하고, 용접 생산성도 저하되는 문제점을 가지고 있다.In other words, arc welding, which has been used for a long time for welding thick steels, and which is most widely used even now, does not have a deep penetration depth, and thus increases the welding heat input amount to increase the penetration depth. The degree of thermal deformation increases, as well as the width of the weld portion is wide, which is not preferable in terms of aesthetics, and has a problem in that welding productivity is also reduced.
따라서, 상기와 같은 아크 용접의 제반 문제점들을 해결하기 위하여, 근래에는, 강구조물이나 선박에 사용되는 후판 강재의 용접에, 레이저를 이용하는 고품위 용접 기술을 적용하고자 하는 요구가 증가하고 있다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems of arc welding, there is an increasing demand to apply a high quality welding technique using a laser to welding steel plates or steel plates used in ships.
그러나, 레이저 용접의 경우 빔의 직경이 매우 작기 때문에 피용접재 사이의 이음부 갭에 대한 허용값(gap tolerance)이 극히 제한적일 수 밖에 없는 바, 레이저 용접을 실시하기 위해서는 각 피용접재의 이음부에 대한 정밀한 가공과 클램핑이 선행되어야 하며, 그 결과, 생산성 저하를 피하기 어렵게 된다.However, in the case of laser welding, since the diameter of the beam is very small, the gap tolerance of the gap between the joints between welded members is extremely limited. Therefore, in order to perform laser welding, the joints of the welded joints are limited. Precise machining and clamping must be preceded, which results in difficulty in avoiding productivity degradation.
상기와 같은 아크 용접 또는 레이저 용접에 따른 문제점을 해결하기 위하여, 넓은 갭 허용값을 갖는 아크 용접의 장점과 용입 깊이가 깊은 레이저 용접의 장점을 함께 활용할 수 있는, 아크와 레이저를 접목한 하이브리드 용접 방법이 개발되 었으며, 조선, 자동차, 라인파이프, 압력용기 등의 여러 분야에 활발히 적용되고 있다.In order to solve the problems caused by the arc welding or laser welding, hybrid welding method incorporating the arc and laser, which can take advantage of the advantages of arc welding having a wide gap tolerance value and laser welding with a deep penetration depth. It has been developed and is actively applied to various fields such as shipbuilding, automobiles, line pipes and pressure vessels.
상기와 같이 아크와 레이저의 장점을 혼합한 하이브리드 용접의 경우에도, 맞대기 용접시 일측 면, 즉, 편면에서만 용접이 이루어지는 편면 용접이 가능하기 때문에 우수한 용접 생산성 및 용접부 품질을 얻을 수 있으나, 레이저와 아크를 함께 사용함에 따라 용접을 제어하기 위한 변수의 수가 더욱 증가하게 되어 그 제어가 복잡하고 어렵운 단점이 있다.Even in the case of hybrid welding in which the advantages of arc and laser are mixed as described above, since welding is possible on one side of the butt welding, that is, only one side is welded, excellent welding productivity and weld quality can be obtained. As used together, the number of variables for controlling welding is further increased, and the control is complicated and difficult.
특히, 우수한 용접 생산성 및 용접부 품질을 얻을 수 있음에도 불구하고, 편면 하이브리드 용접시 필렛 용접부에서 발생되는 기공을 저감시키는 것이 시급한 실정이나, 뚜렷한 방법이 없는 실정이다.In particular, although excellent welding productivity and weld quality can be obtained, it is urgent to reduce pores generated in the fillet weld during single-sided hybrid welding, but there is no obvious method.
하이브리드 용접의 경우 레이저와 아크를 함께 사용함에 따라 용접을 제어하기 위한 변수의 수가 더욱 증가하게 되어 그 제어가 복잡하고 어렵우며, 특히, 필렛 용접 이음부에 대한 적용이 쉽지 않고, 확립된 기술도 없는 실정일 뿐만 아니라, 일반적으로 조선용 강재의 방청을 위해 도장되는 프라이머는, 아크 양면 용접시 용접부 기공을 발생시키는 주요한 원인이 되기 때문에 아크 용접전에 프라이머를 제거한 후에 용접을 실시하게 된다.In the case of hybrid welding, the use of the laser and the arc together increases the number of variables for controlling the welding, which makes the control complicated and difficult. In particular, it is not easy to apply the fillet weld seam and there is no established technology. In addition to the situation, in general, the primer coated for rust prevention of shipbuilding steel is a major cause of the generation of the pores of the weld when welding both sides of the arc, so the welding is performed after removing the primer before arc welding.
그러나, 상기와 같이 강재 표면에 피복된 프라이머이 제거와 같은 작업은 생산성을 저하시키게 되기 때문에, 가능한 프라이머를 제거하지 않고 용접할 수 있는 방법이 요구된다.However, the operation such as the removal of the primer coated on the steel surface as described above will reduce the productivity, there is a need for a method that can be welded without removing the primer as possible.
또한, 플라즈마 등의 열을 이용하여 강재를 절단할 경우 절단면에 산화층이 형성되고, 이러한 산화층이 레이저 용접시 기공 등의 결함을 초래하게 되기 때문에 레이저 용접을 실시하기전 절단면의 산화층을 우선 제거하는 것이 일반적이다.In addition, when the steel is cut using heat such as plasma, an oxide layer is formed on the cut surface, and the oxide layer causes defects such as pores during laser welding. Therefore, it is preferable to first remove the oxide layer on the cut surface before laser welding. It is common.
그러나, 이러한 작업 역시 생산성을 저하시키게 되는 바, 필렛 이음부의 편면 하이브리드 용접시 용접부 기공을 발생시킬 수 있는 프라이머와 절단면 산화층을 제거하지 않고도 용접을 실시하면서도 기공을 저감시킬 수 있는 편면 하이브리드 용접 방법을 제공함에 그 목적이 있다.However, this operation also reduces productivity, providing a single-sided hybrid welding method that can reduce the pore while performing the welding without removing the primer and the cutting surface oxide layer that can generate weld pores in the single-sided hybrid welding of the fillet joint. Has its purpose.
본 발명의 상기 목적은 레이저 출력, 용접 속도, 필러 와이어 송급 속도 및 강재 두께 사이의 특정 관계식에 의해 달성된다.The above object of the present invention is achieved by a specific relationship between laser power, welding speed, filler wire feeding speed and steel thickness.
본 발명 필렛 용접부의 기공 저감을 위한 편면 하이브리드 용접 방법은, 특히, 두께 6mm 이상의 강재가 많이 사용되는 선박이나 강구조물의 용접부에 직접적인 영향을 미치는 팩터인, 용접 대상 강재의 두께와, 레이저 출력과, 용접 속도 및 필러 와이어 송급 속도가 특정 관계식을 만족하도록 제어함으로써 필렛 용접부에서 발생될 수 있는 기공을 저감시킴에 기술적 특징이 있는 바, 필렛 용접부에서 기공이 발생되는 미케니즘을 살펴 보면 다음과 같다.The single-sided hybrid welding method for reducing the pores of the fillet welds of the present invention is, in particular, a factor that directly affects the welded portion of a ship or steel structure in which a steel material of 6 mm or more in thickness is used, the thickness of the welding target steel, the laser output, and the welding. The technical characteristics of reducing the pores that can be generated in the fillet welds by controlling the speed and the filler wire feed rate to satisfy a specific relationship, look at the mechanism in which the pores are generated in the fillet welds.
통상적으로 필렛 용접부에 형성되는 기공은 크게 두 가지 측면에서 생각할 수 있는데, 그 하나는 용접 대상 강재에 함유된 특정 성분에 기인하는 것이며, 다 른 하나는 강재의 표면에 피복 또는 형성된 외부 물질에 기인하는 것으로서, 전자의 대표적인 예로는, 강재에 함유된 탄소가 용접 중 산소와 결합하여 CO 를 형성한 후 외부로 배출되지 못하고 용접부에 잔류하게 되는 경우이며, 후자는 강재의 표면에 피복된 프라이머나 산화층이 용접시 용융 분해되면서 발생한 각종 가스가 용접부에 포획되는 경우를 들 수 있다.In general, pores formed in the fillet welds can be considered in two aspects, one due to a specific component contained in the steel to be welded, and the other due to an external material coated or formed on the surface of the steel. As a representative example of the former, the carbon contained in the steel is combined with oxygen during welding to form CO, which is not discharged to the outside, and remains in the welded portion, the latter being a primer or oxide layer coated on the surface of the steel The case where the various gas which generate | occur | produced by melt-decomposition at the time of welding is captured by a welding part is mentioned.
따라서, 아크 용접이나 레이져 용접 및 하이브리드 용접시에는 용접부가 대기와 접촉하지 않도록 불활성 가스를 용접부에 공급함으로써, 상기 전자에 의한 기공의 발생을 방지 또는 최소화하고 있다.Therefore, in arc welding, laser welding, and hybrid welding, an inert gas is supplied to the welding portion so that the welding portion does not come into contact with the atmosphere, thereby preventing or minimizing the generation of pores caused by the electrons.
그러나, 상기 후자의 경우에는 용접부에 불화성 가스를 공급하는 경우에도 강재 표면의 프라이머나 산화층의 분해가 그 내부에서 일어나는 상태이고, 그로부터 발생된 가스가 용접부의 용융 금속과 접촉하고 있는 상태이기 때문에 불활성 가스을 공급하는 방법만으로는 기공의 발생을 저감시키기가 어렵다.However, in the latter case, even when the inert gas is supplied to the welded portion, the decomposition of the primer or the oxide layer on the surface of the steel occurs in the inside thereof, and the gas generated therefrom is in contact with the molten metal of the welded portion. It is difficult to reduce the generation of pores only by supplying the gas.
특히, 선박의 건조나 강구조물의 제작은 대기에 노출된 상태에서 장시간의 작업이 이루어지기 때문에, 선박이나 강구조물용 강재에는 방청을 위하여 그 표면에 프라이머가 피복될 뿐 아니라, 대부분의 강재가 대부분 6mm 이상의 두께를 갖는 후물로서 톱 등을 이용한 기계적 방법이 아닌, 플라즈마 등의 열을 이용한 용융식 방법에 의해 절단되기 때문에 그 절단면에는 산화층이 형성된 상태로서, 방청을 위한 프라이머와 함께 용접 이음부가 되는 절단면의 산화층이 용접시 용접부 기공을 발생시키는 주요한 원인이 된다.In particular, the ship's construction or steel structure production takes a long time in the exposure to the atmosphere, so the steel for ships or steel structures are not only coated with a primer on the surface for rust prevention, most of the steel is more than 6mm Since it is cut by a melt-type method using heat such as plasma rather than a mechanical method using a saw or the like as a thick material having a thickness, an oxide layer is formed on the cut surface, and an oxide layer on the cut surface that becomes a weld joint together with a primer for rust prevention. This welding is a major cause of generation of weld pores.
즉, 필렛 이음부에 도장되어 있는 프라이머에 함유된 Zn 등의 저융점 금속이 용접부에서 증발된 후 용접부에 갇히게 되거나 산화층이 용접부에 혼입되어 용접부의 안정성을 떨어뜨리게 되는 바, 이는 아크에 의한 용융 금속이 레이저 빔에 의해 형성된 키홀(keyhole)로 유입되는 양과 유입 거동에 따라 기공 발생에 영향을 미치게 된다.That is, the low melting point metal such as Zn contained in the primer coated on the fillet joint is trapped in the welding part after evaporation in the welding part or the oxide layer is mixed in the welding part to reduce the stability of the welding part. The amount of inflow into the keyhole formed by the laser beam and the inflow behavior affect the generation of pores.
따라서, 용접부의 안정성 향상을 위해서는 레이저 빔에 의한 키홀의 형성과 이로 유입되는 용융 금속의 양과 유입 거동을 제어하여야 하는 바, 이를 제어할 수 있는 팩터로서 용접 대상 강재의 두께(t, mm), 레이저 출력(L.P, kW), 용접 속도(W.S, m/min) 및 필러 와이어 송급 속도(F.R, m/min)를 선택하였다.Therefore, in order to improve the stability of the welded part, it is necessary to control the formation of the keyhole by the laser beam, the amount of molten metal flowing therein, and the inflow behavior. The thickness of the steel to be welded (t, mm) and the laser as a factor to control the welding Power (LP, kW), welding speed (WS, m / min) and filler wire feed rate (FR, m / min) were selected.
즉, 본 발명 필렛 용접부의 기공 저감을 위한 편면 하이브리드 용접 방법은, 상기 4가지 팩터가 다음의 수학식 1과 2를 만족하도록 제어함으로써, 키홀이 안정적으로 형성되는 동시에 이로 유입되는 용융 금속의 양과 거동이 조절되어 용접부의 기공 발생이 감소하게 되고, 그에 따라, 용접부의 안정성이 향상된다.That is, in the single-sided hybrid welding method for reducing the pores of the fillet weld of the present invention, the four factors are controlled to satisfy the following Equations 1 and 2, so that the keyhole is stably formed and the amount and behavior of the molten metal introduced into it. This adjustment reduces the generation of pores in the welded portion, thereby improving the stability of the welded portion.
상기와 같이, 특정 두께의 강재에 대하여 수학식 1과 2를 만족하도록 레이저 출력, 필러 와이어 송급 속도 및 용접 속도를 제어함으로써 건전한 필렛 용접부를 얻을 수 있게 되는 바, 이를 다음의 실시예를 통하여 자세히 살펴보면 다음과 같다.As described above, a healthy fillet weld can be obtained by controlling the laser output, the filler wire feeding speed, and the welding speed so as to satisfy Equations 1 and 2 with respect to a steel having a specific thickness, which will be described in detail through the following examples. As follows.
두께 6mm의 후판 강재를, 도 1에 도시된 바와 같이, 편면 하이브리드 필렛 용접하였으며, 이때, 레이저 출력, 용접속도 및 필러 와이어 송급속도를 각각 5∼12kW, 0.5∼2m/min 및 4∼13 m/min의 범위 내에서 변화시켰고, 각각의 필렛 용접부에서 발생된 기공의 단면적을 조사하였다.A thick plate steel of 6 mm thick, single-sided hybrid fillet welded, as shown in Fig. 1, wherein the laser power, the welding speed, and the filler wire feeding speed were 5-12 kW, 0.5-2 m / min, and 4-13 m /, respectively. The range of min was varied and the cross sectional area of pores generated in each fillet weld was investigated.
필렛 용접부의 기공 단면율은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 필렛 용접부의 X-ray 2차원 투영 이미지에서 용접부 전체 면적(S, 10mm×100mm) 중에서 기공이 차지하는 면적(Si, i는 1, 2, 3,....,N, N은 자연수로서 용접부에 형성된 기공의 수)의 비율인 기공단면율(%)은 다음의 수학식 3에 의해 계산하였으며, 그 결과를 표 1과 2에 나타내었다.Pore cross-section ratio of the fillet weld, as shown in Figs. 2 and 3, fillets X-ray two-dimensional weld the total area in the projection image of the weld (S, 10mm × 100mm) occupied by the in pore area (S i, i Is 1, 2, 3, ...., N, N is a natural number, the pore section ratio (%), which is a ratio of the number of pores formed in the weld part, is calculated by the following Equation 3, and the results are shown in Table 1 below. And 2 are shown.
상기와 같이 용접 조건을 변화시키면서 편면 하이브리드 필렛 용접을 실시한 결과, 필렛 용접부에서 발견되는 기공들은 그 대부분이 백비드(back bead) 부근에서 관찰되었으며, 기공 단면율은 레이저 출력, 필러 와이어 송급속도, 용접속도 등과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.As a result of performing the one-sided hybrid fillet welding while changing the welding conditions as described above, most of the pores found in the fillet welds were observed in the vicinity of the back bead, and the pore cross-sectional ratio was determined by laser power, filler wire feeding speed, welding. It was found to be closely related to speed and the like.
그리고, 기공 발생과 이러한 하이브리드 용접 조건과의 상관관계는, 전술한 바와 같이, 레이저 빔에 의해 형성되는 키홀의 안정성과 아크에 의해 용융되는 필러 와이어의 유동 사이에 밀접한 관계가 있음을 보여주는 것으로, 즉, 아크에 의한 용융 금속이 레이저 빔에 의해 형성된 키홀로 유입되는 양과 유입 거동에 따라 키홀의 안정성에 영향을 주게 됨으로써 기공 발생에 영향을 미치게 된다는 것을 의미한다.And, the correlation between pore generation and such hybrid welding conditions shows that there is a close relationship between the stability of the keyhole formed by the laser beam and the flow of the filler wire melted by the arc, as described above. In other words, the molten metal by the arc affects the pore generation by affecting the stability of the keyhole according to the amount and inflow behavior of the molten metal into the keyhole formed by the laser beam.
따라서, 편면 하이브리드 필렛 용접부에서의 기공 발생을 억제하기 위해서는, 용접부에서 증발되는 Zn 등의 저융점 금속 증기가 외부로 원활히 배출될 수 있도록 아크에 의한 용융 금속의 유입량 및 아크 압을 줄이는 것이 중요한 바, 수학식 1에서 A 는 필렛 용접부의 편면 하이브리드 용접에서 용입과 관련된 값이며, 필렛 용접부의 기공 저감을 위한 레이저 출력 조건에서 기본적으로 완전 용입을 얻기 위해서는 상기 A 값에 대한 레이저 출력(L.P)의 비율이 1 이상이어야 하나, 기공 저감을 위해서는 1.2 이하가 되어야 기공이 저감되는 사실을 알 수 있다.Therefore, in order to suppress the generation of pores in the single-sided hybrid fillet welds, it is important to reduce the inflow of the molten metal and arc pressure by the arc so that low-melting metal vapors such as Zn evaporated from the welds can be smoothly discharged to the outside. In Equation 1, A is a value related to penetration in single-sided hybrid welding of the fillet welds, and in order to obtain full penetration basically under laser output conditions for pore reduction of the fillet welds, the ratio of the laser power LP to the A value is It should be 1 or more, but the pores will be reduced to 1.2 or less for pore reduction.
이는, L.P/A 값이 1.2 보다 클 경우 아크 용융 금속이 키홀로 유입되는 힘이 증가하여 키홀의 안정성을 저해한다는 것을 의미한다.This means that when the L.P / A value is greater than 1.2, the force of inflow of the arc molten metal into the keyhole increases, thereby inhibiting the stability of the keyhole.
또한, 레이저 출력과 함께 중요한 용접 인자가 필러 와이어의 송급 속도와 용접 속도로서, 수학식 2에서 B 값이 1 과 3 사이에 있을 때 용접부에서의 기공 발생율이 가장 적게 나타났다.In addition, the important welding factors, together with the laser power, are the feed speed and the welding speed of the filler wire.
즉, B 값이 1 보다 작은 경우는 용접 속도 대비 필러 와이어의 송급 속도(F.R)가 부족한 경우로서, 용융 금속이 부족하여 이음부에 갭이 존재할 경우 불완전 용입을 초래하게 되며, 3 보다 클 경우에는 키홀로 유입되는 용융 금속의 양과 아크 압력이 증가되어 키홀 안정성이 저하될 뿐 아니라 프라이머에 포함된 Zn 등의 저융점 금속 증기 배출이 방해받게 되어 용접부의 기공을 증가시키는 결과를 초래하게 된다.In other words, if the B value is less than 1, the filler wire's feeding speed (FR) is insufficient compared to the welding speed. If the gap is present at the joint due to insufficient molten metal, incomplete penetration may occur. As the amount of molten metal flowing into the keyhole and the arc pressure are increased, not only the keyhole stability is lowered, but also the low-melting point metal vapor discharge such as Zn included in the primer is disturbed, thereby increasing the porosity of the weld.
따라서, 편면 하이브리드 용접에서 필렛 용접부의 기공을 저감시키기 위해서는 용접 대상 강재의 두께에 따라 레이저 출력, 필러 와이어 송급속도 및 용접 속도가 수학식 1과 2를 동시에 만족하도록 제어해야 하며, 그럼으로써, EN ISO 13919-1 에 규정된 레이저 용접부 기공율 기준 중 최상급인 기공율 0.7% 이하의 B급에도 적합한 용접부를 얻을 수 있다.(D급은 기공율 6% 이하, C급은 기공율 2% 이하, B급은 기공율 0.7% 이하의 3군으로 분류됨))Therefore, in order to reduce the pores of the fillet welds in single-sided hybrid welding, the laser power, the filler wire feeding speed, and the welding speed must be controlled to satisfy Equations 1 and 2 simultaneously according to the thickness of the steel to be welded, so that EN ISO Welding parts suitable for class B with a porosity of 0.7% or less, which is the highest among the porosity criteria of the laser welded part specified in 13919-1, can be obtained (class D is 6% or less, class C is 2% or less, and class B is 0.7). Grouped under 3%))
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 필렛 용접부의 기공 저감을 위한 편면 하이브리드 용접 방법은, 조선분야에서 강재에 도장된 프라이머를 제거하거나 플라즈마 절단면에 대한 2차 가공을 실시하지 않은 상태에서 곧바로 용접하는 경우에도 용접부에서 발생되는 기공을 최소화 할 수 있기 때문에 선박이나 강구조물에 대한 제작 생산성을 대폭적으로 향상시킬 수 있으며, 그에 따라 하이브리드 용접 설비에 대한 투자 효율도 높여 줄 수 있을 것으로 기대된다.As described above, the single-sided hybrid welding method for reducing the pores of the fillet welded part of the present invention, even in the case of welding immediately without removing the primer coated on the steel in the shipbuilding field or performing secondary processing on the plasma cutting surface Since the pores generated in the welding part can be minimized, the production productivity of ships or steel structures can be greatly improved, and accordingly, the investment efficiency for the hybrid welding facility is expected to be improved.
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