KR100876188B1 - 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트파이프의 일단에 캡을 용접하는 캡 용접장치를 이용한 용접방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 a)일단이 용접 시 잘 녹을 수 있도록 테이퍼지게 형성된 히트파이프가 수평으로 유지되도록 지지하는 단계; b)히트파이프의 일단을 하우징 내에 삽입하고 고정하는 단계; c)히트파이프의 일단에 캡을 밀어주어 접합시키는 단계; 및 d)캡과 접합된 히트파이프의 일단을 용접하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 히트파이프의 일단이 테이퍼지게 형성되어 용접 시에 잘 녹음으로써 용접에 걸리는 시간이 감소되고, 순간적으로 용접이 이루어지므로 제조시간이 단축된다는 장점이 있다.

프로젝션 용접, 테이퍼, 고전류

Description

히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법{Welding method using welding machine for cap of heat pipe}

본 발명은 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 히트파이프의 일단에 대응되는 캡을 접합시키고, 상기 캡을 용접장치를 이용하여 용접하는 방법에 관한 것이다.

히트파이프는 전열관이라고도 불리며, 우주선의 방열용으로 1942년 제작되어 1963년경부터 실용화되었다.

상기 히트파이프는 내부를 배기한 파이프로 작은 구멍이 뚫려 있는 안쪽에 열매체를 넣은 것으로서, 이 파이프의 한쪽 끝에 열을 가하면 액체는 증발하여 열에너지를 가지면서 다른 끝으로 이동하고 상기 파이프의 다른 끝에서 방열한 후 본래의 위치로 돌아오는 구조로 이루어진다.

히트파이프의 재료로는 구리, 스테인리스강, 세라믹스, 텅스텐 등이 사용되고, 안벽은 다공질의 파이버 등이 사용되는 것이 일반적이다. 이러한 히트파이프는 일반금속 파이프와 비교할 때, 열 전달능력이 높을 뿐 아니라 히트파이프 전체의 표면온도가 동일하고 물리적 구조가 단순하며, 무게가 가볍고 유지보수가 거의 필 요하지 않다는 장점이 있으며, 열 전달에 있어서 별도의 에너지를 요구하지 않는다는 점에서 널리 사용되고 있다.

상기 히트파이프를 제조하는 방법은 여러 가지로 이루어져 왔으나 종래 히트파이프의 제조방법은 히트파이프의 제조 시에 히트파이프의 양단에 캡을 끼우고 아르곤 용접을 하고 작동유체를 주입시킨 후 별도의 밀봉구로 주입 홀을 밀봉체결하고 최종적으로 아르곤 용접함으로써 완성하였다.

그러나 이러한 제조방법에 의하면 히트파이프와 캡을 접합시킨 후 용접하는 과정에서 본 재질에 산화작용이 발생하고 용접열에 의한 팽창과 수축현상이 발생하는 과정에서 재질의 성분이 변하고 경화되어 미세한 균열현상으로 인하여 히트파이프의 수명을 단축시킬 뿐 아니라 히트파이프 내부에 주입된 작동유체가 균열에 의해 미세하게 손실되는 문제점이 있었다.

이러한 현상들로 인하여 제품의 수명이 짧아지고, 불량률은 증가하여 비용도 더 많이 부가됨으로써 소비자들에게 많은 불편을 주었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 재질의 변형을 가져오지 않으면서 보다 간편하고 빠르게 히트파이프의 일단에 캡을 용접할 수 있는 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법은 히트파이프의 일단에 캡을 용접하는 캡 용접장치를 이용한 용접방법에 있어서, a)일단이 용접 시 잘 녹을 수 있도록 테이퍼지게 형성된 히트파이프가 수평으로 유지되도록 지지하는 단계; b)상기 히트파이프의 일단을 하우징 내에 삽입하고 고정하는 단계; c)상기 히트파이프의 일단에 캡을 밀어주어 접합시키는 단계; 및 d)상기 캡과 접합된 히트파이프의 일단을 용접하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 d)단계에서 상기 용접은 프로젝션(projection) 용접에 의하여 순간적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법은,

첫째, 히트파이프의 일단이 테이퍼지게 형성되어 용접 시에 잘 녹음으로써 용접 시에 발생되던 미세한 균열 및 불량을 방지하고 용접에 걸리는 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다.

둘째, 프로젝션 용접에 의하여 순간적으로 용접이 이루어지므로 제조시간이 단축되고 생산량을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법을 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법을 나타낸 블록흐름도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법을 수행하는 히트파이프의 캡 용접장치를 나타낸 개략도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법은 a)히트파이프 준비단계(S110), b)히트파이프 고정단계(S120), c)히트파이프와 캡의 결합단계(S130) 및 d)용접단계(S140)를 포함한다.

상기 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법은 도 2에 나타낸 히트파이프의 캡 용접장치(100)에 의하여 수행될 수 있는데 이하 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법의 각 단계가 상기 히트파이프의 캡 용접장치(100)를 이용하여 수행되는 과정을 상세하게 설명하도록 한다.

상기 히트파이프의 캡 용접장치(100)는 히트파이프(110), 가이드 블록(120), 스톱 바(130), 클램프 장치(140), 제1실린더(150), 캡 지지부(160), 캡(170), 제2실린더(180) 및 전원인가장치(190)를 구비한다.

우선, 용접 시 잘 녹을 수 있도록 일단이 테이퍼지게 형성된 히트파이프(110)를 준비하고, 상기 히트파이프(110)의 일측을 가이드 블록(120)으로 수평으로 유지되도록 지지한다(S110).

상기 히트파이프(110)는 수평으로 유지된 상태에서 상기 히트파이프(110)의 타단을 받쳐주는 스톱 바(130)에 의해서 길이가 조절되고, 상기 히트파이프(110)의 일단은 하우징 내로 삽입되어 상하에 구비된 클램프 장치(140)에 의하여 압착 고정된다(S120).

상부 클램프 및 하부 클램프로 적어도 한 쌍이 구비된 상기 클램프 장치(140)의 상부 클램프 위에는 상기 클램프 장치(140)가 상기 히트파이프(110)의 상측 및 하측을 압착할 수 있도록 선택적으로 밀어주는 제1실린더(150)가 구비된다.

고정된 상기 히트파이프(110)의 일단과 대응되는 위치에는 크롬동 또는 텅스텐으로 이루어진 캡 지지부(160)가 구비되는데, 상기 캡 지지부(160)는 상기 히트파이프(110)의 관통 홀로 중앙부가 삽입되어 접합하고, 상기 중앙부의 둘레에 형성된 용접부(173)는 상기 히트파이프(110)의 둘레를 형성하는 테이퍼 진 일단에 걸쳐져 접합될 수 있도록 형성된 캡(170)을 지지한다.

즉, 상기 캡(170)은 중앙부에 주입 홀(171)이 형성되어 상기 주입 홀(171)을 통해서 상기 히트파이프(110)의 내측이 외부와 소통되도록 상기 히트파이프(110)의 일단에 기밀하게 접합되며, 상기 히트파이프(110)의 테이퍼 진 일단은 상기 캡(170)의 용접부(173)와 접합됨으로써 결합된다.

제2실린더(180)는 상기 캡 지지부(160)를 밀어주어 상기 캡(170)을 상기 히트파이프(110)의 일단에 결합시킨다(S130).

도 3은 도 2에 나타낸 A부분에서 히트파이프와 캡의 결합과정을 나타낸 분해확대도이다.

도 3에 나타난 바와 같이 상기 히트파이프(110)의 테이퍼 진 일단과 상기 캡(170)의 용접부(173)가 접촉하도록 상기 히트파이프(110)와 상기 캡(170)이 결합되어 후술할 d)용접단계에 의하여 용접된다.

즉, 상기 히트파이프(110)와 상기 캡(170)이 결합된 상태에서 용접이 이루어지는데 상기 용접은 프로젝션(projection) 용접에 의하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 프로젝션 용접에 의하는 경우 3000~4000℃의 온도로 0.1초 내에서 순간 적으로 용접이 이루어지는데, 상기와 같이 전원인가장치(190)에 전원을 인가하고, 전극봉을 통하여 고전류를 흘려줌으로써 상기 히트파이프(110)와 상기 캡(170)이 순간적으로 용접된다.

상기와 같이 프로젝션 용접에 의하는 경우 순간적으로 용접이 일어나므로 용접 시 잘 녹을 수 있게 테이퍼 진 히트파이프(110)의 일단이 순간적으로 녹아 상기 캡(170)의 용접부(173)와 접합하게 된다(S140).

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법에 의하면, 기존 아르곤 용접방식을 사용하던 경우 문제가 되던 용접열에 의한 재질변화 및 열팽창 및 수축현상으로 인한 미세한 균열을 최소화할 수 있고, 불량률도 현저하게 줄일 수 있어 대량생산을 가능하게 한다는 장점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법을 나타낸 블록흐름도,

도 2는 도 1에 나타낸 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법을 수행하는 히트파이프의 캡 용접장치를 나타낸 개략도,

도 3은 도 2에 나타낸 A부분에서 히트파이프와 캡의 결합과정을 나타낸 분해확대도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 히트파이프의 캡 용접장치

110 : 히트파이프 120 : 가이드 블록

130 : 스톱 바 140 : 클램프 장치

150 : 제1실린더 160 : 크롬동

170 : 캡 171 : 주입 홀

173 : 용접부 180 : 제2실린더

190 : 전원인가장치

Claims (2)

1. 히트파이프의 일단에 용접부를 포함하는 캡을 용접하는 캡 용접장치를 이용한 용접방법에 있어서,

   a) 상기 캡과의 용접 시 잘 녹을 수 있도록 테이퍼지게 형성된 일단을 구비한 히트파이프가 수평으로 유지되도록 지지하는 단계;

   b) 상기 테이퍼진 일단을 구비한 히트파이프를 하우징 내에 삽입하고 고정하는 단계;

   c) 상기 히트파이프의 테이퍼진 일단에 상기 캡을 밀어주어 접합시키는 단계; 및

   d) 상기 캡의 용접부와 서로 접합된 상기 히트파이프의 테이퍼진 일단을 용접하는 단계를 포함하는 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 d)단계는, 프로젝션(projection) 용접에 의하여 상기 캡의 용접부와 상기 히트파이프의 테이퍼진 일단을 순간적으로 용접하는 것을 특징으로 하는 히트파이프의 캡 용접장치를 이용한 용접방법.

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