KR100770748B1 - Wire heating apparatus for metal inert gas welding - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 미그 용접장치를 개략적으로 도시한 개념도,1 is a conceptual diagram schematically showing a general MIG welding apparatus,
도 2는 일반적인 미그 용접장치에서의 토치 선단부를 확대하여 도시한 일부절개 단면도,Figure 2 is a partial cutaway cross-sectional view showing an enlarged torch tip in a general MIG welding apparatus,
도 3은 일반적인 미그 용접법에서 전류와 아크 압력과의 관계를 나타낸 그래프선도,3 is a graph showing the relationship between current and arc pressure in a general MIG welding method;
도 4는 본 발명에 따른 미그 용접용 와이어 히팅장치를 개략적으로 도시한 개념도,4 is a conceptual view schematically showing a wire heating device for mig welding according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 미그 용접용 와이어 히팅장치에서의 용접팁과 가열팁 부분을 확대하여 도시한 개략도,5 is a schematic diagram showing an enlarged portion of a welding tip and a heating tip in a wire heating device for mig welding according to the present invention;
도 6a와 도 6b는 일반적인 미그 용접법과 본 발명의 미그 용접법을 통한 용입과 비드 형상을 각각 개략적으로 도시한 단면도.6A and 6B are cross-sectional views schematically illustrating penetration and bead shapes, respectively, through the general MIG welding method and the MIG welding method of the present invention.
*도면중 주요 부호에 대한 설명** Description of Major Symbols in Drawings *
10 : 용접전원 20 : 와이어송급장치10: welding power source 20: wire feeder
25 : 와이어 30 : 토치25: wire 30: torch
31 : 노즐 32 : 용접팁31: nozzle 32: welding tip
33 : 가열팁 40 : 가열전원33: heating tip 40: heating power
M : 모재M: Base material
본 발명은 미그 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미그 용접장치에 와이어 가열이 가능한 히팅장치를 설치하여 하드페이싱 효과를 높이는 동시에 용접효율과 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 미그 용접용 와이어 히팅장치에 관한 것이다.The present invention relates to a mig welding device, and more particularly, to a wire heating device for mig welding, in which a heating device capable of heating the wire is installed on the mig welding device to increase the hardfacing effect and improve welding efficiency and productivity. It is about.
일반적으로 아크용접은 전기적 아크를 발생시켜 이를 열원으로 모재를 용융시켜 용접을 수행하는 용접방법의 하나로, 그 종류는 매우 다양하다.In general, arc welding is one of welding methods for generating an electric arc and melting the base metal with a heat source to perform welding.
이처럼 다양한 아크용접 방법 중 불활성 가스 아크 용접에 대해 설명하면, 특수한 용접부를 공기와 차단한 상태에서 용접하기 위하여, 토치에서 불활성 가스(inert gas)를 노즐을 통해 용접부에 공급하면서 용접하는 방법이다. 여기서, 불활성 가스에는 아르곤이나 헬륨 등이 사용되며, 전극으로는 텅스텐봉 또는 금속봉이 사용된다.As described above, inert gas arc welding among various arc welding methods is a method of welding while inert gas is supplied from a torch to a welding part through a nozzle in order to weld a special welded part with air. Here, argon or helium is used as the inert gas, and tungsten rod or metal rod is used as the electrode.
이러한, 불활성 가스 아크용접법은 실드 아크 용접이라고도 불리우는데, 불활성 가스 분위기에서 텅스텐 아크에 의한 열원을 사용하는 방법과, 금속 아크에 의한 열원을 사용하는 2가지의 방식으로 분류된다. 즉, 열원으로 사용되는 전극에 따라 녹지 않는 비소모식과, 녹는 소모식이 있는 것이다.This inert gas arc welding method is also called shielded arc welding, and is classified into two methods of using a heat source by tungsten arc in an inert gas atmosphere and a heat source by metal arc. In other words, there are non-consumable and non-melting types that do not melt depending on the electrode used as the heat source.
여기서, 비소모식은 텅스텐 전극봉을 사용하므로 불활성 가스 텅스텐아크 용접법(shielded inert gas tungsten arc welding) 또는 티그(TIG) 용접법이라 불리고, 소모식은 긴 심선 용가재(filler metal)를 사용하므로 불활성 가스 아크 용접법 또는 미그(MIG) 용접법이라 불리운다.Here, the non-consumable type is referred to as shielded inert gas tungsten arc welding or TIG welding because it uses a tungsten electrode, and the consumption type uses inert gas arc welding or MIG since a long core wire filler metal is used. (MIG) is called welding method.
첨부 도면 도 1과 도 2는 상기한 미그 용접법에 사용되는 종래의 미그 용접장치에 대해 도시한 것으로, 토치(30)와, 와이어송급장치(20)와, 용접전원(10)으로 구성된다.1 and 2 show a conventional MIG welding apparatus used in the MIG welding method described above, and include a
설명하면, 용접전원(10)의 한쪽 전극은 용접케이블에 의해 모재(M)에 연결하고, 다른 한쪽 전극은 토치(30) 선단에 구비된 용접팁(32)에 연결하여 용접팁(32) 중앙을 관통하는 와이어(25)에 전기를 걸어준다. 즉, 토치(30)는 불활성가스를 보호가스로 이용하면서 상기 와이어(25)에 전기를 걸어줌으로써, 모재(M)와 와이어(25) 사이에 아크를 발생시킬 수 있게 된다. 이때, 모재(M)와 유사한 재질로 이루어진 와이어(25)는 용융부를 채워주면서 합금화됨으로써, 용접이 이루어진다.In other words, one electrode of the
그리고, 상기 와이어(25)는 와이어스풀(21)과 송급모터 및 롤러 등으로 구성된 와이어송급장치(20)에 의해 지속적으로 토치(30) 내부에 공급이 된다. 또한, 상기 토치(30)는 그 선단에 노즐(31)이 구성되고, 상기 노즐(31) 중앙에 용접팁(32)이 내장되며, 상기 용접팁(32) 중앙으로 와이어(25)가 이송된다.In addition, the
이와 같이 구성되는 상기 미그 용접장치는, 보통 cold-wire형태로 와이어(25)를 실온으로 공급한다. 이때, 상기 용접팁(32)의 끝부분에서 와이어(25)와의 전기적인 접촉이 일어나는데, 와이어(25)를 녹이기 위한 열은 아크로부터 받는 열 과, 용접팁(32) 끝부분에서부터 용융되는 끝부분까지 가는 동안 전류를 통전하면서 받는 열, 이렇게 2가지 형태가 주어진다.The MIG welding apparatus configured as described above supplies the
따라서, 많은 양의 용융을 일으키기 위해서는 전류를 많이 흘려주어야 하고, 상기한 아크 전류의 상승은 아크 압력의 상승을 일으켜 용접부 단면에서 용입깊이가 커지게 되는 것이다. 첨부 도면 도 3은 전류와 아크 압력과의 관계를 나타낸 그래프선도로, 와이어 송급속도와 용접전류의 크기는 선형적인 관계가 있음을 확인할 수 있다.Therefore, in order to cause a large amount of melting, a large amount of current must be flowed, and the increase in the arc current causes an increase in the arc pressure, thereby increasing the penetration depth at the weld section. Figure 3 is a graph showing the relationship between the current and the arc pressure, it can be seen that the wire feed rate and the magnitude of the welding current has a linear relationship.
그러나, 하드페이싱(표면경화)을 위한 용접 공정에서는 상기한 아크 용접의 특성과 다른 특성이 요구된다. 즉, 하드페이싱 효과를 높이기 위해서는 용접부의 단면에서 모재(M)의 용융을 최소화하여 희석율(dilution)을 최소로 함으로써, 적층량을 늘리고 용입을 작게 해야 하는 것이다.However, the welding process for hardfacing (surface hardening) requires properties different from those of the arc welding described above. That is, in order to increase the hardfacing effect, the melting of the base material M is minimized in the cross section of the weld to minimize dilution, thereby increasing the stacking amount and reducing the penetration.
이에, 종래에는 상기한 하드페이싱 효과를 높이기 위해 hot-wire형태로 와이어를 공급하는 티그(TIG) 용접방법이 사용되기도 하였으나, 상기한 티그 용접법은 텅스텐봉을 전극으로 이용하는 아크 용접법으로써, 용접효율(21~48%)과 용접 생산성이 미그 용접의 용접효율(66~85%)과 용접 생산성에 비해 현저하게 떨어지는 문제가 있었다.Thus, in order to enhance the hardfacing effect described above, a TIG welding method for supplying a wire in a hot-wire form has been used. However, the TIG welding method is an arc welding method using a tungsten rod as an electrode. 21 ~ 48%) and welding productivity was significantly lower than the welding efficiency (66 ~ 85%) and welding productivity of MIG welding.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 미그 용접장치에 와이어를 가열할 수 있는 가열전원과 가열팁을 설치하여 하드페이싱 효과를 높이는 동시에 용접효율과 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 미그 용 접용 와이어 히팅장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, by installing a heating power source and a heating tip that can heat the wire in the MIG welding apparatus to increase the hardfacing effect and at the same time improve the welding efficiency and productivity To provide a MIG welded wire heating device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 와이어송급장치에 의해 토치 선단에 구비된 용접팁에 와이어를 연속 송급하되, 상기 용접팁과 모재에 용접전원을 각각 연결함으로써 와이어와 모재 사이에 아크를 발생하여 용접을 하는 것에 있어서, 상기 토치 후방 내부에 와이어가 통과하는 가열팁을 장착하고, 상기 토치를 관통하는 와이어를 가열할 수 있게 상기 가열팁에 가열전원의 한쪽 전극을 연결하며, 용접팁에 가열전원의 다른 한쪽 전극을 연결한 것을 특징으로 한다.The configuration of the present invention for achieving the above object, while continuously feeding the wire to the welding tip provided at the tip of the torch by a wire feeding device, between the wire and the base material by connecting a welding power source to the welding tip and the base material, respectively In welding by generating an arc, a heating tip through which a wire passes is mounted inside the rear of the torch, and one electrode of a heating power source is connected to the heating tip to heat the wire passing through the torch, and the welding is performed. It is characterized by connecting the other electrode of the heating power source to the tip.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 본 발명의 기술 구성 중 전술한 종래 기술에서 설명된 미그 용접장치와 동일 또는 유사한 기술 구성에 대해서는 동일한 부호를 적용하여 설명 및 도시하였음을 미리 밝혀둔다.When described in detail with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention. Here, the technical configuration of the present invention is the same as or similar to the MIG welding apparatus described in the above-described prior art configuration for the same reference numerals are applied to the description and shown that it has been shown in advance.
도 4 내지 도 6b는 본 발명의 미그 용접용 와이어 히팅장치에 대한 것으로, 토치(30)와, 와이어송급장치(20)와, 용접전원(10)과, 가열전원(40)으로 구성된다.4 to 6B illustrate a wire heating apparatus for mig welding according to the present invention, and includes a
도 4와 도 5를 통해 설명하면, 토치(30)는 불활성가스를 보호가스로 이용하면서 와이어(25)에 전기를 걸어주는 역할을 하는 것으로, 상기 토치(30)가 가스용기(22)와 연결되어 헬륨 또는 아르곤 가스와 같은 불활성가스를 분사하게 된다. 그리고, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 토치(30)가 수냉식인 경우 상기 토치(30)의 냉각을 위한 냉각호스를 더 연결 설치할 수도 있다.4 and 5, the
이러한, 상기 토치(30) 전방 내부에는 그 중앙으로 와이어(25)가 관통 구비 되고, 상기 와이어(25) 외측에 용접팁(32)이 커버되며, 상기 용접팁(32) 외측에 노즐(31)이 커버된다. 그리고, 상기 토치(30) 후방 내부 역시 그 중앙으로 와이어(25)가 관통 구비되고, 상기 와이어(25) 외측에 가열팁(33)이 커버되며, 상기 가열팁(33) 외측에 노즐(31)이 커버된다.This, the
이때, 상기 가열팁(33)과 용접팁(32)의 거리는 최대한 가깝게 하여 와이어(25)의 가열에 따른 와이어(25) 송급성 저하 문제를 해결하게 된다.At this time, the distance between the
또한, 상기 토치(30) 후방에는 상기 와이어(25)를 토치(30) 내부에 연속적으로 공급할 수 있게 와이어송급장치(20)를 설치한다. 이러한, 상기 와이어송급장치(20)는 와이어스풀(21)에 와이어(25)가 감겨지고, 상기 와이어(25)를 송급모터(도시 생략)에 의해 구동되는 롤러(도시 생략)에 의해 밀어내거나 잡아당겨 토치(30)에 공급한다. 이때, 상기 와이어송급장치(20)는 그 송급방법에 따라 푸시(push)식과 풀(pull)식과 푸시풀(push-pull)식 중 어느 하나를 선택하여 적용하게 된다.In addition, a
이와 같은 상기 용접팁(32)과 모재(M)에는 용접전원(10)을 연결하여 상기 와이어(25)에 전기를 걸어준다. 즉, 상기 용접전원(10)의 한쪽 전극은 모재(M)에 연결하고, 상기 용접전원(10)의 다른 한쪽 전극은 용접팁(32)에 연결하는 것이다.The
그리고, 상기 용접팁(32)과 가열팁(33)에는 가열전원(40)을 연결하여 상기 와이어(25)를 가열한다. 즉, 상기 가열전원(40)의 한쪽 전극은 용접팁(32)에 연결하고, 상기 가열전원(40)의 다른 한쪽 전극은 가열팁(33)에 연결하는 것이다.In addition, a
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같 다.Referring to the operation and effects of the present invention configured as described above in detail.
본 발명의 미그 용접용 와이어 히팅장치를 통해 하드페이싱을 위한 미그용접을 수행하기 위해서는, 와이어송급장치(20)를 통해 토치(30)에 와이어(25)를 연속적으로 공급하면서 가열전원(40)을 구동하여 가열팁(33)을 통과하는 와이어(25)를 가열하고, 용접전원(10)을 구동하여 용접팁(32)을 통과하는 와이어(25)에 전기를 인가한다.In order to perform mig welding for hardfacing through the wire heating device for mig welding of the present invention, the
그렇게 되면, 상기 와이어(25)와 용접팁(32)의 접촉이 일어나면서 모재(M)와 와이어(25) 사이에 아크를 발생시키고, 상기 아크로 인해 모재(M)를 용융시키면서 용융부에 와이어(25)가 채워져 용접이 이루어진다.In this case, while the contact between the
여기서, 본 발명은 상기한 바와 같이 가열전원(40)과 가열팁(33)의 구성을 통해 와이어(25)를 히팅하는 것이 가능함으로써, 용접부의 단면에서 모재(M)의 용융을 최소화시킬 수 있고, 이에 따라 희석율을 최소로 하여 하드페이싱 효과를 높일 수 있는 것이다.Here, the present invention is capable of heating the
즉, 용접에 사용되는 와이어(25)를 용접팁(32)에 공급되기 이 전에 미리 가열하므로, 와이어(25) 가열에 많은 전류의 공급이 필요치 않게 된다. 따라서, 용접부 단면의 용입깊이가 커지지 않게 됨으로써, 하드페이싱의 소재가 모재(M)에 깊이 섞이지 않게 되고, 용접부에서의 적층량이 커지게 되어 희석율을 최소화시킬 수 있고, 이에 따라 하드페이싱 효과를 높일 수 있는 것이다.That is, since the
이를 보다 구체적으로 설명하기 위해 상기한 희석율에 대해 살펴보면, 상기 희석율은 아래의 그림을 통해 다음과 같은 식으로 정의될 수 있다.In order to describe this in more detail, the dilution rate described above may be defined by the following equation through the following figure.
즉, Ap(용입)가 작아지고, Ar(적층량)이 커질수록 희석율은 낮아짐을 알 수 있다.In other words, it can be seen that as the Ap (infiltration) decreases and the Ar (lamination amount) increases, the dilution rate decreases.
이에, 첨부 도면 도 6a와 도 6b에 도시된 그림을 살펴보면, 도 6a는 일반적인 미그 용접법을 통해 용접된 용입과 비드의 형상을 개략적으로 도시한 것이고, 도 6b는 본 발명의 와이어 히팅장치를 이용한 미그 용접법을 통해 용접된 용입과 비드의 형상을 개략적으로 도시한 것으로, 용입이 작고 적층량이 많으면서 비드의 높이가 높은 도 6b(본 발명)의 용접법이 하드페이싱에 더 적절한 공정이 되는 것이다.Thus, referring to the drawings shown in Figures 6a and 6b of the accompanying drawings, Figure 6a schematically shows the shape of the weld and the bead welded through a general MIG welding method, Figure 6b is a MIG using the wire heating apparatus of the present invention The shape of the weld and the bead welded by the welding method is schematically shown, and the welding method of FIG. 6B (the present invention), in which the penetration is small and the lamination amount is high and the height of the beads is high, is a more suitable process for hardfacing.
더욱이, 본 발명은 종래와 같이 티그 용접법이 아닌 와이어 히팅장치를 이용한 미그 용접법을 통해 용접 작업함으로써, 용접효율과 용접 생산성을 가일층 향상시킬 수 있는 것이다.Furthermore, the present invention can further improve the welding efficiency and the welding productivity by welding through the MIG welding method using a wire heating device rather than the TIG welding method.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명 백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.On the other hand, the present invention has been described in detail only with respect to the specific examples described above it is obvious to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, it is obvious that such variations and modifications belong to the appended claims. will be.
이상에서와 같이 본 발명은 와이어의 가열을 통한 미그 용접법을 적용하여 용접작업함으로써, 희석율이 낮은 것이 유리한 하드페이싱 공정에 매우 유용한 효과가 있고, 또한 미그 용접을 통해 용접효율과 용접 생산성을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.As described above, the present invention, by applying the MIG welding method by heating the wire, the dilution rate is very useful in the hardfacing process is advantageous, it is possible to improve the welding efficiency and welding productivity through the MIG welding There is also an effect.
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