KR100794691B1

KR100794691B1 - 가스메탈 아크용접 및 플럭스 코어드용접에서 스페터 저감과 고속용접을 위한 콘텍트팁과 노즐의 구조

Info

Publication number: KR100794691B1
Application number: KR1020060021272A
Authority: KR
Inventors: 박상녕
Original assignee: 박상녕
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2008-01-14
Also published as: KR20060027394A

Abstract

본 발명은 가스메탈 아크용접 및 플럭스 코어드용접에서 용재로 사용되는 소모성와이어가 콘텍트팁에 의해 통전, 유도되고 노즐 내에 흐르는 보호가스의 보호하에 용융풀을 형성하고 용접 아크와 와이어가 아크주에 의해 용융되어 모재와 용착하는데 이때 발생하는 스페터는 용착량 감소, 비드의 불균일, 용접품질 저하, 팁과 노즐의 수명단축 및 안정적인 용접작업에 저해요소로 작용하는 종래의 개선점을 적극적으로 고려한다.

이러한 문제점을 개선하기 위한 본 발명은 콘텍트팁과 노즐의 형태와 크기와 역할을 변화시켜 보호가스의 흐름을 통해 적정의 아크를 제어하게 하여 스페트 저감은 물론 고속용접과 더불어 최상의 용접결과를 도출할 수 있도록 하고, 각각의 용접조건에 맞는 다양한 콘텍트팁과 노즐을 제공하여 콘텍트팁의 수명연장과 신뢰성 향상을 위한 유용한 발명이다.

콘텍트팁, 가스메탈 아크용접(GMAW), 플럭스 코어드용접(FCAW), 스페터, 보호가스

Description

가스메탈 아크용접 및 플럭스 코어드용접에서 스페터 저감과 고속용접을 위한 콘텍트팁과 노즐의 구조{Structure of contact tip and nozzle for the spatter reduction and high speed welding in FCAW and GMAE}

도 1은 본 발명이 적용된 콘텍트팁과 메인노즐, 가변노즐의 분해상태 종단면도

도 2는 본 발명 콘텍트팁의 다른 실시예 1의 정면도
도 3은 본 발명 콘텍트팁의 또 다른 실시예 2의 정면도
도 4는 본 발명 콘텍트팁의 또 다른 실시예 3의 정면도
도 5는 본 발명 콘텍트팁의 또 다른 실시예 4의 정면도
도 6은 본 발명 콘텍트팁의 또 다른 실시예 5의 정면도 및 측면도
도 7은 본 발명 가변노즐의 종단면도
도 8은 종래의 콘텍트팁과 노즐의 조립상태 종단면도

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<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

6, 100, 400, 500, 600, 700, 800: 콘텍트팁
101: 팁 나사부 102: 가스층류화 요홈
104: 두부 105: 두부 요입홈
106: 두부 연장부 200: 메인노즐
300: 가변노즐 301: 가변나사부
401: 나선형 요홈 501: 직선형 요홈
601: 환형 돌기

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본 발명은 가스메탈 아크용접 및 플럭스코어드용접에서 이산화탄소, 알곤, 혼합가스 등의 활성,불활성가스를 보호가스로 용접부위를 보호하여 공기 중의 산소나 질소를 차단하여 산화와 질화를 방지하면서 철은 물론이고 알미늄, 스테인레스강, 특수강 등의 용접을 행하고 있는 가장 많은 비중을 차지하고 있는 용접방법에 관련된 것이다.
상기한 용접 작업에 있어서 지금까지 알려진 바에 의하면 콘텍트팁과 노즐은 용융풀과 가장 가까운 곳에 위치하여 용접품질의 양,불량에 직접적으로 관여하는데, 통상 저전류대 특히 CO2가스로 250A 이하로 용접할 때 스페트의 발생량이 많다. 이때 단락이행 이나 입상이행이 일어나는데 입상이행은 다시 드롭이행과 반발이행으로 구분된다.

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단락이행시에는 전류, 전압이 순간적으로 급격한 감소와 상승을 동반하며, 이는 용적의 성장과 단락에 따른 전기저항의 변화 때문이다.

또한, 입상용적 이행에 있어서 아크 길이가 짧아지면 용적이 용융지와 접촉되기 쉬워지고 용융지의 접촉은 순간 단락을 유발한다. 순간 단락은 급격한 전류상승을 동반한다. 그리고 용적의 급격한 가열로 인해 폭발하듯이 분산되면서 스페트화 한다.

CO2가스를 보호가스로한 용접에서 아크의 길이가 짧아지면 용적의 하단부에 집중되기 때문에 전자기적인 반발력으로 인한 불규칙한 스페트를 양산한다. 아크 길이는 전압에 비례한다. 그러므로 아크 길이를 길게 유지하는 것은 스페터 저감에 필요한 요소이다.

소모성 전극을 이용한 GMAW (MIG,MAG),FCAW 용접에 이용되는 아크주는 약5000~30000°k의 고온으로 보호가스의 해리에 의해 두개의 전극 사이에 전압강하에 의하여 전기적으로 방전되어 이온화된 기체를 통과하는 자유전자의 흐름이며 10~100m/sec의 유속을 가진다.

아크주는 전극의 재질, 보호가스의 종류와 압력, 전류, 전압등에 의해 변한다. 아크 기둥이 주위로부터 강제 냉각되면 아크 자체가 열손실을 적게 하기 위하여 면적을 줄여 수축하는 열적 핀치효과가 일어나고 전위경사도는 커진다.

알곤은 열적 핀치효과가 적고 전위경사도는 약 0.5v/mm이다. CO₂는 아크열을 많이 흡수하기 때문에 열적 핀치효과가 크고 전위경사도는 커진다.

그리고 열적 핀치효과와 함께 전자기적인 핀치효과도 나타나는데 중,고전류용접에서 용적의 이탈에 큰 힘으로 작용한다.

전자기적인 힘이 약할 때는 용적이 단락이행이나 반발이행을 하여 굵은 스페터가 발생한다. 특히 CO₂가스를 보호가스로 사용하는 용접에서 저전류 200A 이하에서는 단락이행만 나타나고 250A 이하에서 스프레이 이행은 어려웠다.이를 개선하기 위해 파형제어 용접전원이 개발되어 1펄스 1드롭형태로 프로젝션이행을 유도하여 이용되고 있으나 고가이고 박판용접에서는 성능을 발휘하나 후판용접에서는 그기능이 저하되어 널리 이용되지 못하고 있는 실정이다.

용적의 이행에는 다양한 변수가 작용하는데 전류와 전압의 상관관계,모재와용재의 구성성분이나 특성, 용재의 굵기, 보호가스 종류와 양, 압력, 온도, 용접자세(수평, 수직, 오버해드, 방향 등), CTWD(contact tip workpiece distance),전원의 형태(파형, 배이스전류 등), 와이어 송급의 원활 유무, 외풍의 정도, 용접속도등이 관여된다.

그리고 직접 용적과 용융풀에 작용하는 힘으로는 아크력, 중력, 표면장력, 전자기력, 항력, 자장, 핀치력, 부력, 보호가스의 마찰력 등이 있다. 이들 힘들이 총체적으로 힘의 평형상태의 정도에 따라 아크의 안정도가 결정되고 전류대에 따라 용적을 규칙적이거나 짧은 아크 단락주기에 따른 작은 용적 상태로 연속적으로 빠르게 이행될 때 스페터 발생은 최소화 내지는 거의 감소한 상태가 된다.

상기한 힘들 상호 간에 평형상태가 깨어지거나 불규칙한 변화는 곧바로 아크의 불안정을 불러오고 이는 스페터 발생으로 이어진다.

특히 아크음의 진동은 고체용재인 와이어에 전달되어 정전압 특성의 전원을 공급하는 콘텍트팁의 전도도에 변화를주어 미세아크를 발생시키며 통전되는 와이어와 팁간에 저항변화를 초래한다. 이점은 통전성이 떨어진 수명을 다한 콘텍트팁 일수록 스페터 발생이 많아지는 요인으로 작용한다. 그러므로 스페터 발생은 피드백 된다고 할 수 있다.
지금까지 스페터 발생에 대한 많은 연구들이 있었지만 여러 가지 스페터 발생 인자중에서 아크음이 미치는 영향에 대해서는 간과되어 왔었다.

스페터 발생은 용적이 성장후 단락순간 또는 재아크가 형성될때 대부분 발생한다. 아크의 안정과 불안정이 스페터 발생에 절대적으로 작용한다. 불안정한 아크는 불규칙한 용적의 단락을 초래하고 각종 힘의 평형상태를 깬다. 그리고 다시 아크 안정에 저해 요인으로 피드백된다. 용재의 돌출길이 즉 CTWD는 중요한 작용을 한다. 아크 발생부와 용접전류가 공급되는 콘텍트팁의 끝단의 길이가 용재에 미치는 전기적인 저항열이 예열효과를 가져와 스프레이 이행을 촉진하고 용적의 크기를 작게한다.

기존의 콘텍트팁은 끝단부로 갈수록 가늘어지는 형상을하고 있어서 베르누이 정리에 의거 아크주와 용융풀 쪽으로 흐르는 분위기가스의 속도는 느려진다. 그래서 많은 양의 가스를 공급해야 한다. 오히려 노즐 내벽의 속도는 빨라진다. CTWD가 길어지면 아크의 불안정을 초래하는데 그 이유는 다량의 보호가스는 흐름을 난류화 하고 CTWD를 길게 유지할 수 없는 구조를 하고 있기 때문이다. 그리고 콘텍트팁과 노즐에 부착되는 스페터는 그 양이 증가할수록 보호가스는 난류화 하고 이는 아크의 불안정을 불러오고 더 많은 스페터 발생의 요인으로 작용할 수밖에 없다.
또한, 기존의 노즐은 내경이 크고 콘텍트팁 보다 통상 3~4mm 정도 길거나 짧은데 발생 되는 스페터의 부착을 막기 어려웠다.

따라서, 지금까지 스페터 저감과 고속용접을 위해 많은 발명이나 고안들이 있었지만 수많은 용접에 영향을 주는 변수와 용접에 미치는 각종 힘들을 부분적으로 개선해 왔기 때문에 어느 시점에서는 양호한 결과를 보이다가도 한두 가지의 조건 변화만 있어도 불량한 용접결과를 얻을 수밖에 없는 것이었다.

이러한 문제를 해소하고 가스절감 및 용접성 향상을 위한 목적으로 본 발명의 출원인에 의해 『국내특허 10-2003-39592호(2003.6.18)』가 선출원되고 있으나, 상기 선출원 발명의 두부를 가지는 콘텍트팁은 스페터 저감효과가 다소 미흡한 실정이다.

따라서, 본 발명은 콘텍트팁과 노즐의 형태를 달리하여 상기한 바와 같은 다양한 용접변수와 용접에 미치는 각종 힘들을 총체적으로 통제하고 최적의 용접을 위해 보호가스의 흐름을 층류화와 회전, 직진도 향상, 가압부위의 변화, 와이어 끝단의 빠른 마찰, 적절한 핀치효과유발, 긴 CTWD, 아크 길이변화 등을 통해 아크를 직접 제어함으로써 스페터 저감은 물론이고 저전류대에서의 단락이행 이나 반발이행시 스페터 발생을 막고 고전류대에서 회전이행을 막아 고속용접을 가능하게 하는 장점을 제공하고자 한다.

그리고 다양한 콘텍트팁을 용접조건에 알맞게 선택하고 노즐의 길이나 형태를 변화시켜 수시로 최적의 상태를 구현하게 하는 편리함을 제공하고자 한다.

또한, 최적의 용접 결과를 도출할 수 있는 용접조건은 최우선적으로 아크의 안정과 용적의 이행형태가 스프레이이행 중에서 프로잭티드(projected)이행 이나 스트리밍(streaming)이행 일 때 스페터 저감은 물론이고 균일하고 미려한 비드를 얻을 수 있는바 저전류대에서 이러한 이행형태로의 빠른 천이와 고전류대에서도 계속 유지시켜 생산성 향상에 기여하는 유용성을 제공고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스메탈 아크용접 및 플럭스 코어드용접에서 스페터 저감과 고속용접을 위한 콘텍트팁과 노즐의 구조에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 전체적인 구성을 개략적으로 살펴보면 도 1에 도시된 바와 같이 토오치 내에 착설된 디퓨저(1)에 나사 결합되는 콘텍트팁(100)과, 상기 디퓨저(1)의 외부에 장착된 절연관 나사부(3)에 나사 결합되는 메인노즐(200)과, 상기 메인노즐(200)의 선단에 길이 조절 가능하게 나사 결합되는 가변노즐(300)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.
이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
우선적으로 본 발명의 콘텍트팁(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 토오치 내에 착설된 디퓨저(1)에 일측에 형성된 팁 나사부(101)가 나사 결합되거나 또는 콜렛트척 타입(도면상 미도시)으로 결합되고, 상기 팁 나사부(101)에서 약 2mm 이격된 부위에 깊이 1.5mm 정도의 가스층류화 요홈(102)이 형성되며, 상기 가스층류화 요홈(102)에서 10mm 정도 이격된 부위는 급격한 경사를 이루면서 가늘어지는 환형의 로드부(103)가 형성된다.
그리고, 상기 로드부(103)의 선단에는 완만한 경사를 이루면서 굵어지는 두부(104)가 형성되고, 상기 두부(104)의 전방에는 두부 요입홈(105)이 형성되며, 상기 두부 요입홈(105)의 선단에는 점진적으로 직경이 작아지는 원기둥 형태의 두부 연장부(106)가 형성되는 구성으로 이루어진다.

상기한 디퓨저(1)의 외부에는 절연관(2)이 장착되고 이 절연관(2)의 일측에 형성된 절연관 나사부(3)에는 메인노즐(200)의 일측에 형성된 제1 나사부(201)가 나사 결합되며, 상기 제1 나사부(201)의 타측은 직경이 점진적으로 작아지되 내측 선단에는 제2 나사부(202)가 형성된다.
또한, 상기 메인노즐(200)의 선단에 형성된 제2 나사부(202)에는 가변노즐(300)의 외주연에 형성된 가변나사부(301)가 나사 결합되고, 상기 가변노즐(300)의 타측 선단은 직경이 점진적으로 커지도록 형성된다. 이러한 가변노즐(300)의 역할은 나팔처럼 확대되는 형태를 하고 있어 보호가스를 용융풀 쪽으로 집중화하는데 일조를 할 수 있으며, 특히 CTWD를 약 20mm정도 연장할 수 있으며, 기존의 노즐에 비해 현저하게 구경이 작아지더라도 그 역할을 충분하게 다할 수 있게 한다.

더욱이 상기 가변노즐(300)은 길게 형성된 가변나사부(301)로 인해 노즐의 전체적인 길이를 길거나 짧게 가변 조절이 가능함으로써 보호가스의 도달거리, 집중 정도, 확산의 폭, 가압부위의 확대와 축소를 자유롭게 설정할 수 있는 기능을 갖는다.

한편, 상기 두부(104), 두부 연장부(106)의 크기, 경사각, 두부 요입홈(105)의 깊이나 폭, 위치는 다양하게 변형됨은 물론 전체적인 크기 또한 용재의 굵기 입열량 등을 고려하여 가변할 수 있게 된다. 여기에서 각 부위에 변형을 추구하는 이유는 보다 다양한 용접조건에 부합하기 위함이며, 특히 두부(104)나 두부 연장부(106)의 변화는 작은 변형에도 용접 결과에는 큰 변화를 가져온다.
이는 보호가스가 가압, 확산, 회전, 직진, 층류화, 용적과의 마찰, CTWD의 변화 등을 통해 직접적으로 아크와 용융풀에 영향을 줄 수 있기 때문이며, 아크는 고온화되고 고속인 이온화된 자유전자의 흐름이기 때문에 보호가스의 제어가 곧바로 아크 제어로 이어진다. 따라서, 상기 콘텍트팁(100)과 메인노즐(200) 및 가변노즐(300)의 조합에 의해 아크를 다양하게 제어할 수 있게 된다.

상기한 콘텍트팁(100)은 일반적으로 사용되는 인탈산동, 크롬동, 지르코늄동합금을 원소재로 하여 제작하고, 상기 메인노즐(200) 및 가변노즐(300)은 동합금에 크롬도금한 것을 사용하되 콘텍트팁(100)과 메인노즐(200), 가변노즐(300)은 공통적으로 표면의 거칠기를 80~120 정도의 페이퍼로 거칠게 가공한 후 200℃~250℃로 예열하여 냉간 아연(산화아연포함)도금을 해서 사용한다. 이는 스페터의 부착을 적극적으로 저지하고 지속적으로 사용 가능하게 하기 위함이다.

한편, 기체인 보호가스의 노즐 내에서의 거동은 전적으로 베르누이정리를 따르는 것으로, 마찰거리가 노즐 쪽보다 긴 콘텍트팁(100)의 표면을 흐르는 보호가스는 속도가 빨라지고 압력은 낮아진다. 반면 노즐의 내벽 쪽을 흐르는 보호가스는 속도가 느려지고 압력은 높아짐으로써 보호가스 아크 쪽으로 집중하며, 압력을 가지고 도달하는 길이가 길어진다. 따라서, 기존의 콘텍트팁에 비하여 CTWD가 약 15㎜정도 더 길어질 수 있게 된다.
상기한 CTWD가 길어진다는 것은 전류의 상승이 가능해지고 와이어(5)의 송급속도를 높일 수 있어서 용착량의 증가효과가 있으며, 상기 와이어(5)의 예열로 인해 부드러운 용융과 이행을 유도할 수 있게 한다. 그리고 아크 복사열로부터 멀어지기 때문에 콘텍트팁(100)의 온도가 낮아져서 경도저하를 다소 줄이고 통전성을 높이며 수명이 향상된다.

그리고 보호가스 사용량을 대폭 줄일 수 있는데 통상 사용량의 반 이하로 줄여도 작업에 지장이 없으며, 외풍이 심한 야외에서도 불로우홀로 인한 용접결함을 최소화할 수 있다.

또한, CTWD(모재와 콘텍트팁 끝단의 거리)의 변화는 약 10mm를 기준으로 할 때 약 15A~20A 정도의 전류 변화를 나타내는데 이는 와이어(5)의 저항열 때문인데 용접작업시 전류전압의 미세조정 없이 가는 비드에서 굵은 비드를 또는 그 반대의 작업에 적용할 수 있고 용융풀이 노즐에 가리는 불편함이 해소되는 장점이 있다.

상기한 두부(104)에 형성된 가스층류화 요홈(102)은 보호가스를 다시 확산시키는 역할을 하는데 깊이와 폭에 따라 용융풀과 아크에 미치는 압력이 달라지고 마찰력이나 핀치효과의 정도도 변화된다.

한편, 도 2는 본 발명 콘텍트팁(200)의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 상기 콘텍트팁(200)의 두부(104)에는 나선형 요홈(401)이 4~10개 추가로 형성되고, 상기 나선형 요홈(401)은 보호가스를 회전시키는 역할을 수행한다. 이러한 보호가스의 회전은 원심력을 유발하는데 아크나 용융풀 중심부의 압력을 낮게 하고, 주위를 가압하는 효과가 있다. 이는 저전류대에서 단락이행이나 입상이행 상태일 때 용적을 회전하면서 이행시키기 때문에 스페터 발생량이 현저하게 줄고, 특히 반발이행시 용적을 고르게 회전시키며 이행시키기 때문에 미려한 비드를 얻을 수 있다.
이때 소량의 CO₂가스를 층류로 흐르게 하면 아크가 Ar 가스를 사용하는 MIG, MAG 용접 때와 유사한 모양을 유지함은 물론 용접결과도 비슷해지며, 이는 열적 핀치효과의 약화 때문이다.
그리고, 상기한 보호가스의 회전은 고전류대에서는 언더컷 발생을 최소화 할수 있다.

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도 3은 본 발명 콘텍트팁(500)의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 상기 콘텍트팁(500)의 두부(104)와 두부 연장부(106)에는 4~10개의 직선형 요홈(501)이 추가로 형성된 것으로, 이는 보호가스의 직진도 향상과 고전류 고전압 용접시 회전(rotating)아크의 회전을 방지하여 스트리밍 이행상태를 계속 유지하게 하는 역할을 수행하게 한다. 이는 회전이행으로 인한 스페터 발생과 아크의 불안정을 최소화하고, 콘텍트팁의 전체크기, 가스층류화 요홈(102)의 깊이, 두부 연장부(106)의 라운드처리나 구형화를 적절히 조합하면 아크력을 분산, 또는 집중시킬 수 있기 때문에 용착량이나 용접속도 등을 고려해서 적정의 콘텍트팁을 선택하게 하는 다양성을 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명 콘텍트팁(600)의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 두부 연장부(106)가 직경이 점진적으로 작아지게 형성되는 것과 달리 직경이 점진적으로 커지도록 원기둥 형태로 형성되고, 이러한 두부 연장부(106)에는 환형 돌기(601)가 추가로 돌출 형성되는 구성으로 이루어진다. 이는 보호가스의 흐름을 곧바로 확산시키는 역할을 수행함으로써 아크를 강제로 확산하는 효과를 제공한다.

도 5는 본 발명 콘텍트팁(700)의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 두부 연장부(106)가 구형 또는 타원형으로 형성된다. 이는 아크의 스타트성이 뛰어나고 가스를 층류로 흐르게 하여 아크를 안정되게 한다. 그리고 콘택트팁의 선단에서 용접와이어와 콘텍트팁이 용융 접합되는 번백(burn back)현상을 거의 배제할 수 있다.
상기 번백현상은 주로 취부용접이나 단속용접때 토오치 내부에 있던 공기보다 무거운 보호가스가 빠져나온 상태에서 와이어가 모재에 닿아 용접이 시작될 때 자주 일어나는데, 순간적으로 고전류가 인가되는 상황에서 콘텍트팁 내부나 선단에 산소가 존재할 때 모재보다 먼저 전원으로부터 가까운 콘텍트팁이 용접되는 현상이다. 이는 보호가스로 채워진 챔버 안에서는 의도적으로 번백 현상을 유도해도 일어나지 않게 된다. 따라서 콘택트팁을 보호가스로 와이어가 모재에 닿기 전에 감쌀 수 있는 형태인 구형 내지는 타원형인 두부 연장부(106)가 번백현상을 극복할 수 있다. 상기한 다른형태의 콘텍트팁들도 기존팁 보다는 현저하게 번백현상을 회피할 수 있게 된다.

보호가스의 흐름이 층류로 흐를 때 아크는 안정될 수밖에 없는데 가스량을 프로메타 압력계로 볼의 위치를 눈금 5 정도에 맞춰놓은 상태에서 플럭스 코어드 용접을 진행하면 베이킹(baking) 성분이 산화되면서 연무를 발생시키며 아크부로 이동하는 것을 관찰할수 있는데 용융풀에서 발생하는 흄이 층류로 소프트하게 비산되는 것을 확인할 수 있다. 이때 생성되는 비드는 미려하고 조도도 높다. 그리고 슬러그도 제거가 용이하다.

도 6은 본 발명 콘텍트팁(800)의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 것으로,상기 콘텍트팁(800)의 두부(104)와 두부 연장부(106)는 와이어(5)가 관통하는 관통공을 중심으로 편심되게 형성되는 구성으로 이루어진다. 이 경우 디퓨저(1)와는 나사 또는 콜렛트척 타입으로 체결됨으로써 원하는 방향으로 회전할 수 있으며, 이에 적용되는 가변노즐(300) 또한 직경이 점진적으로 커지는 단부(302)를 편심되게 형성할 수 있게 된다.
이와 같이 두부(104)와 두부 연장부(106)가 편심된 콘텍트팁(800)은 수평 팰렛용접이나 수직 상, 하진용접, 오버해드용접시 가스의 흐름을 비드 형성으로 많이 가게 유도하여 빠른 냉각효과와 흘러내림 등을 줄일 수 있다. 특히 습기를 품고 있는 강판, 아연도금이나 하도가 패인팅된 구조물의 용접시 아크의 일부를 선행시켜 도막을 산화시키고 청정효과를 얻으면서 용접을 할 수 있다.
또한, 상기한 편심부위를 양쪽으로 크기를 다르게 형성할 수도 있는 것으로, 상기 도 6에 도시된 타입의 콘텍트팁(800)은 보호가스를 효율적으로 이용하는데 기여한다.

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본 발명은 소량의 가스로 아크를 직접 제어하여 스페터 저감은 물론 고속용접을 가능하게 하여 생산성 향상을 도모하고, 다양한 용접시공을 용이하게 실시할 수 있으며, 수동용접과 자동용접에 공통으로 적용할 수 있고, 생산라인의 가동률을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 야외작업시 외풍에 의한 부로우홀 발생을 최소화하고, 습기나 페인트, 부식 등으로 인한 열악한 용접 조건하에서도 건전비드를 얻을 수 있으며, 스페터 저감으로 사상작업을 최소화할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 CTWD가 길어도 용접이 가능함으로 작업이 편리해지고 일정범위 안에서 다양한 비드를 전류전압의 조정 없이도 얻을 수 있으며, 콘텍트팁과 노즐의 수명이 길어지므로 부품의 소모를 줄일 수 있는 효과를 제공한다.
더욱이 본 발명은 보호가스 사용량을 대폭줄일 수 있어서 유해가스로부터 작업자의 건강을 보호하고 고가인 Ar가스, 각종 혼합가스 비용을 줄일 수 있으며, 특히 CO₂가스 절감을 통해 적게나마 온실가스감소에 일조를 할 수 있는 유용한 효과를 제공한다.

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Claims

토오치 내에 착설된 디퓨저(1)에 일측에 형성된 팁 나사부(101)가 나사 결합되고, 상기 팁 나사부(101)에서 2mm 이격된 부위에 1.5mm 깊이의 가스층류화 요홈(102)이 형성되며, 상기 가스층류화 요홈(102)에서 10mm 이격된 부위는 급격한 경사를 이루면서 가늘어지는 환형의 로드부(103)가 형성되는 한편, 상기 로드부(103)의 선단에는 완만한 경사를 이루면서 굵어지는 두부(104)가 형성되고, 상기 두부(104)의 전방에는 두부 요입홈(105)이 형성되며, 상기 두부 요입홈(105)의 선단에 점진적으로 직경이 작아지는 원기둥 형태의 두부 연장부(106)가 형성된 콘텍트팁(100)(400)(500)과;

상기 디퓨저(1)의 외부에 장착된 절연관 나사부(3)에 일측 선단에 형성된 제1 나사부(201)가 나사 결합되고, 상기 제1 나사부(201)의 타측은 직경이 점진적으로 작아지게 형성된 메인노즐(200)과;

상기 메인노즐(200)의 선단에 형성된 제2 나사부(202)에 외주연에 형성된 가변나사부(301)가 결합되고, 상기 가변나사부(301)의 타측 선단은 직경이 점진적으로 커지게 형성된 가변노즐(300)을 구비하여 이루어지는 한편;

상기 콘텍트팁(100)(400)(500)은 인탈산동, 크롬동, 지르코늄동합금을 원소재로 하고, 메인노즐(200) 및 가변노즐(300)은 동합금에 크롬도금한 것을 원소재로 하며, 상기 콘텍트팁, 메인노즐(200) 및 가변노즐(300)의 표면을 거칠기 80~120의 페이퍼로 거칠게 가공한 후 200℃~250℃로 예열하여 냉간아연(산화아연포함)도금하는 것을 특징으로 하는 가스메탈 아크용접 및 플럭스 코어드용접에서 스페터 저감과 고속용접을 위한 콘텍트팁과 노즐의 구조.
제 1항에 있어서,

콘텍트팁(400)의 두부(104)에는 4~10개의 나선형 요홈(401)이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 가스메탈 아크용접 및 플럭스 코어드용접에서 스페터 저감과 고속용접을 위한 콘텍트팁과 노즐의 구조.
제 1항에 있어서,

콘텍트팁(500)의 두부(104) 및 두부 연장부(106)에는 4~10개의 직선형 요홈(501)이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 가스메탈 아크용접 및 플럭스 코어드용접에서 스페터 저감과 고속용접을 위한 콘텍트팁과 노즐의 구조.
토오치 내에 착설된 디퓨저(1)에 일측에 형성된 팁 나사부(101)가 나사 결합되고, 상기 팁 나사부(101)에서 2mm 이격된 부위에 1.5mm 깊이의 가스층류화 요홈(102)이 형성되며, 상기 가스층류화 요홈(102)에서 10mm 이격된 부위는 급격한 경사를 이루면서 가늘어지는 환형의 로드부(103)가 형성되는 한편, 상기 로드부(103)의 선단에는 완만한 경사를 이루면서 굵어지는 두부(104)가 형성되고, 상기 두부(104)의 전방에는 두부 요입홈(105)이 형성되며, 상기 두부 요입홈(105)의 선단에 점진적으로 직경이 커지도록 형성된 원기둥 형태의 두부 연장부(106)에 환형 돌기(601)가 돌출 형성된 콘텍트팁(600)과;

상기 디퓨저(1)의 외부에 장착된 절연관 나사부(3)에 일측 선단에 형성된 제1 나사부(201)가 나사 결합되고, 상기 제1 나사부(201)의 타측은 직경이 점진적으로 작아지게 형성된 메인노즐(200)과;

상기 메인노즐(200)의 선단에 형성된 제2 나사부(202)에 외주연에 형성된 가변나사부(301)가 결합되고, 상기 가변나사부(301)의 타측 선단은 직경이 점진적으로 커지게 형성된 가변노즐(300)을 구비하여 이루어지는 한편;

상기 콘텍트팁(600)은 인탈산동, 크롬동, 지르코늄동합금을 원소재로 하고, 메인노즐(200) 및 가변노즐(300)은 동합금에 크롬도금한 것을 원소재로 하며, 상기 콘텍트팁, 메인노즐(200) 및 가변노즐(300)의 표면을 거칠기 80~120의 페이퍼로 거칠게 가공한 후 200℃~250℃로 예열하여 냉간아연(산화아연포함)도금하는 것을 특징으로 하는 가스메탈 아크용접 및 플럭스 코어드용접에서 스페터 저감과 고속용접을 위한 콘텍트팁과 노즐의 구조.
토오치 내에 착설된 디퓨저(1)에 일측에 형성된 팁 나사부(101)가 나사 결합되고, 상기 팁 나사부(101)에서 2mm 이격된 부위에 1.5mm 깊이의 가스층류화 요홈(102)이 형성되며, 상기 가스층류화 요홈(102)에서 10mm 이격된 부위는 급격한 경사를 이루면서 가늘어지는 환형의 로드부(103)가 형성되는 한편, 상기 로드부(103)의 선단에는 완만한 경사를 이루면서 굵어지는 두부(104)가 형성되고, 상기 두부(104)의 전방에는 두부 요입홈(105)이 형성되며, 상기 두부 요입홈(105)의 선단에 구형 또는 타원형의 두부 연장부(106)가 형성된 콘텍트팁(700)과;

상기 디퓨저(1)의 외부에 장착된 절연관 나사부(3)에 일측 선단에 형성된 제1 나사부(201)가 나사 결합되고, 상기 제1 나사부(201)의 타측은 직경이 점진적으로 작아지게 형성된 메인노즐(200)과;

상기 메인노즐(200)의 선단에 형성된 제2 나사부(202)에 외주연에 형성된 가변나사부(301)가 결합되고, 상기 가변나사부(301)의 타측 선단은 직경이 점진적으로 커지게 형성된 가변노즐(300)을 구비하여 이루어지는 한편;

상기 콘텍트팁(700)은 인탈산동, 크롬동, 지르코늄동합금을 원소재로 하고, 메인노즐(200) 및 가변노즐(300)은 동합금에 크롬도금한 것을 원소재로 하며, 상기 콘텍트팁, 메인노즐(200) 및 가변노즐(300)의 표면을 거칠기 80~120의 페이퍼로 거칠게 가공한 후 200℃~250℃로 예열하여 냉간아연(산화아연포함)도금하는 것을 특징으로 하는 가스메탈 아크용접 및 플럭스 코어드용접에서 스페터 저감과 고속용접을 위한 콘텍트팁과 노즐의 구조.
토오치 내에 착설된 디퓨저(1)에 일측에 형성된 팁 나사부(101)가 나사 결합되고, 상기 팁 나사부(101)에서 2mm 이격된 부위에 1.5mm 깊이의 가스층류화 요홈(102)이 형성되며, 상기 가스층류화 요홈(102)에서 10mm 이격된 부위는 급격한 경사를 이루면서 가늘어지는 환형의 로드부(103)가 형성되는 한편, 상기 로드부(103)의 선단에는 완만한 경사를 이루면서 굵어지는 두부(104)가 형성되고, 상기 두부(104)의 선단에는 두부 연장부(106)가 형성되되 상기 두부(104)와 두부 연장부(106)는 와이어(5)가 관통되는 관통공을 중심으로 편심되게 형성된 콘텍트팁(800)과;

상기 디퓨저(1)의 외부에 장착된 절연관 나사부(3)에 일측 선단에 형성된 제1 나사부(201)가 나사 결합되고, 상기 제1 나사부(201)의 타측은 직경이 점진적으로 작아지게 형성된 메인노즐(200)과;

상기 메인노즐(200)의 선단에 형성된 제2 나사부(202)에 외주연에 형성된 가변나사부(301)가 결합되고, 상기 가변나사부(301)의 타측 선단은 직경이 점진적으로 커지게 형성된 가변노즐(300)을 구비하여 이루어지는 한편;

상기 콘텍트팁(800)은 인탈산동, 크롬동, 지르코늄동합금을 원소재로 하고, 메인노즐(200) 및 가변노즐(300)은 동합금에 크롬도금한 것을 원소재로 하며, 상기 콘텍트팁, 메인노즐(200) 및 가변노즐(300)의 표면을 거칠기 80~120의 페이퍼로 거칠게 가공한 후 200℃~250℃로 예열하여 냉간아연(산화아연포함)도금하는 것을 특징으로 하는 가스메탈 아크용접 및 플럭스 코어드용접에서 스페터 저감과 고속용접을 위한 콘텍트팁과 노즐의 구조.
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