KR100899056B1

KR100899056B1 - 다전극 가스 실드 아크 용접 방법

Info

Publication number: KR100899056B1
Application number: KR1020070076808A
Authority: KR
Inventors: 히로시 아리타; 시게오 나가오카; 도모카즈 모리모토
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-05-25
Also published as: KR20080012211A; CN101116926A; CN100589914C

Abstract

본 발명의 다전극 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서는, 가스 실드 아크 용접용 플럭스 함유 와이어를 선행 전극 및 후행 전극으로 사용하고, 선행 전극과 후행 전극과의 극간 거리를 15 내지 50㎜로 설정하고, 필러 와이어를 선행 전극과 후행 전극과의 사이의 용융 금속 중에 삽입하고, 필러 와이어에 정극성의 전류(와이어 마이너스)를 흐르게 하면서 용접한다. 이 때, 선행 전극의 용착 속도 L(g/분) 및 후행 전극의 용착 속도 T(g/분)의 합 L＋T가 100 내지 500g/분이고, 필러 와이어의 용착 속도 F(g/분)가 0.03(L＋T) 내지 0.3(L＋T)이다. 이러한 방법에 의해 용접 속도가 150㎝/분 이상인 고속 용접에서도, 확실하게 비드 외관이 양호하고, 비드 형상 불량 방지 및 탕류의 안정성을 얻을 수 있으며, 이들에 기인하는 내기공성의 열화를 확실하게 방지할 수 있다.

Description

다전극 가스 실드 아크 용접 방법{MULTIELECTRODE GAS-SHIELD ARC WELDING METHOD}

본 발명은 플럭스(flux) 함유 와이어를 사용하는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법에 관한 것으로, 특히 다전극 1풀(pool) 용접 시공(2전극으로 하나의 용접지를 형성하는 가스 실드 아크 용접법)에 있어서, 양 전극 사이에 필러 와이어를 공급하는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법에 관한 것이다.

종래, 조선 또는 교량의 수평 필릿(fillet) 용접의 고능률화를 도모하기 위해서, 다전극 가스 실드 아크 용접 방법에서의 1풀 용접 시공법이 채용되었다. 그러나, 실제 구조물의 경우, 각종 장애 요인 ((a) 필릿 용접부의 과대 갭, (b) 숍 프라이머(shop primer)의 과대 도포막 두께, (c)공장내에서의 전류 전압 변동 등)에 의해, 이들의 시공 포인트인 탕류의 균일성 및 안정성이 없어지고, 그 결과 아크 불안정이 생겨 스패터(spatter) 다발, 비드 형상, 외관 및 정렬의 악화, 언더컷의 다발 등에 의해, 리페어 용접이 증대하였다. 특히, 용접 속도 150 내지 200㎝/ 분 전후에서 이 경향이 현저해지기 때문에, 용접 속도를 빠르게 하여도 리페어 비율이 증대하여, 결과적으로는 용접공 수가 대폭 증가하는 문제점이 생기고 있다.

그래서, 본원 출원인은 가스 실드 아크 용접용 플럭스 함유 와이어를 선행 전극 및 후행 전극으로 사용하고, 선행 전극과 후행 전극과의 극간 거리를 15 내지 50㎜로 설정하고, 필러 와이어를 상기 선행 전극과 후행 전극과의 사이의 탕류에 삽입하고, 상기 필러 와이어에 정극성의 전류(와이어 마이너스)를 흐르게 하면서 용접하는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법을 제안하였다(일본특허 제 3759114 호).

이 종래기술은 종전에 탕류의 안정화에 대하여, 전극의 전진 후퇴 각도, 극간 거리, 전극의 목적 위치, 모재 어스가 취하는 위치, 와이어 돌출 길이 등을 조정하고 있던 것에 대하여, 탕류에 필러 와이어를 삽입하고, 그 필러 와이어에 정극성의 전류를 흐르게 하면서 용접한다는 특징을 가진다. 이에 따라, 용접 속도가 200㎝/분 이상인 고속 용접에 있어서, 필릿 용접부의 과대 갭, 숍 프라이머의 과대 도포막 두께, 공장내에서의 전류 전압 변동 등의 장애 요인이 생겨도, 용접 작업성이 매우 안정되어, 리페어할 필요가 없는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법을 얻을 수 있다.

그러나, 본 발명자들은 상기 종래기술에 있어서, 선행 전극 및 후행 전극과 필러 와이어의 용착 속도에는 적정 범위가 있고, 특히 이 필러 와이어의 용착 속도가 적정 범위에 없는 경우에 비드 외관, 비드 형상 불량 방지 및 탕류의 안정화라는 점에서, 반드시 충분한 특성을 얻을 수 없고, 이들의 요인에 기인하여 내기공성의 열화가 생기는 경우가 있다는 것을 발견하였다.

본 발명은 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 용접 속도가 150㎝/분 이상인 고속 용접에서도, 확실하게 비드 외관이 양호하고, 비드 형상 불량 방지 및 탕류의 안정화를 얻을 수 있으며, 이들에 기인하는 내기공성의 열화를 확실하게 방지할 수 있는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 다전극 가스 실드 아크 용접 방법은 가스 실드 아크 용접용 플럭스 함유 와이어를 선행 전극 및 후행 전극으로 사용하고, 선행 전극 및 후행 전극과의 극간 거리를 15 내지 50㎜로 설정하고, 필러 와이어를 상기 선행 전극과 후행 전극과의 사이의 탕류에 삽입하고, 상기 선행 전극 및 후행 전극에 역극성의 전류를 흐르게 하고, 상기 필러 와이어에 정극성의 전류(와이어 마이너스)를 흐르게 하면서 용접하는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서, 상기 선행 전극의 용착 속도 L(g/분) 및 후행 전극의 용착 속도 T(g/분)의 합 L＋T가 100 내지 500g/분이고, 상기 필러 와이어의 용착 속도 F(g/분)가 0.03(L＋T) 내지 0.3(L＋T)인 것을 특징으로 한다.

이 다전극 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서, 상기 필러 와이어의 전류 밀 도를 j(A/㎟), 칩-모재간 거리를 E(㎜), 와이어 직경을 β(㎜)로 하였을 때, F/(j²Eβ²)가 3.0×10^-5 내지 30.0×10^-5 (g·㎜/A²·분)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 필러 와이어에 흐르는 전류의 전류 밀도 j가 88(A/㎟) 이하인 것이 바람직하다. 또는, 상기 필러 와이어에 흐르는 전류의 전류 밀도가 88(A/㎟) 이상임과 함께, 상기 필러 와이어의 전류값 및 송급량을 각각 개별적으로 제어함으로써, 상기 필러 와이어로부터 아크가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 필러 와이어의 전류값 및 와이어 송급량을 각각 단독으로 제어가능한 전원을 사용하여, 상기 필러 와이어의 전류값 및 와이어 송급량을 제어하는 것이 바람직하다. 더욱이, 상기 필러 와이어와 모재 사이의 전압을 검출하고, 이 전압이 소정 값을 초과하였을 때에, 설정 전류에 관계없이 10A 이하로 전류값을 저감하는 기능을 가지는 필러 와이어용 전원을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 탕류에 필러 와이어를 삽입하고, 그 필러 와이어에 정극성의 전류를 흐르게 하면서 용접함으로써 탕류를 안정화하고, 아크를 안정화한 것이다. 이 때, 선행 전극 및 후행 전극의 용착 속도의 합 L＋T가 100 내지 500g/분이 되고, 필러 와이어의 용착 속도 F가 (L＋T)의 0.03배 내지 0.3배가 되도록, 선행 전극 및 후행 전극의 송급 속도 및 전류값과, 필러 와이어의 송급 속도 및 전류값을 설정한다. 이에 따라, 필러 와이어의 용착 속도 F가 최소값으로 3g/분, 최대값으로 150g/분이 되어, 비드 외관, 비드 형상 및 탕류의 안정화에 있어서, 적절한 필러 와이어의 용착량이 얻어진다.

이상 상세하게 기술한 바와 같이, 용접 속도가 150cｍ/분 이상인 고속 용접에서도, 우수한 비드 외관, 비드 형상 및 탕류의 안정화가 확실하게 얻어진다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 다전극 가스 실드 아크 용접 방법을 나타내는 사시도, 도 2는 그 용융 금속부를 나타내는 확대 종단면도이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 용접 양태는 수평 필릿 용접에 관한 것이지만, 본 발명은 이러한 양태에 한정되지 않는 것은 당연하다. 피용접재로서의 하판(1)이 수평으로 설치되고, 입판(2)이 이 하판(1)상에 수직으로 배치되어 있다. 이 입판(2)과 하판(1)과의 사이의 구석부를 선행 전극(3) 및 후행 전극(4)에 의해 필릿 용접한다. 이 경우에, 선행 전극(3)과 후행 전극(4)과의 사이의 탕류(10)에, 필러 와이어(5)가 삽입되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 선행 전극(3)과 후행 전극(4)과의 사이의 극간 거리가 15 내지 50㎜이다. 또한, 필러 와이어(5)는 필러 와이어(5)가 정극성이 되도록 급전되고(와이어 마이너스), 이 급전 전류 밀도로서는 예를 들어 88(A/㎟) 이하이다. 선행 전극(3), 후행 전극(4) 및 필러 와이어(5)의 세트는 각각 입판(2)의 양측에 배치되어 입판(2)의 양측에서 동시에 용접된다.

이 수평 필릿 용접에 있어서, 선행 전극(3) 및 후행 전극(4)에 의해 용융 금 속(8)이 형성되고, 이 용융 금속(8)이 응고되어 용융 금속(7)이 형성된다. 용융 슬래그(9)는 용융 금속(7)상에 부상한다. 또한, 선행 전극(3) 및 후행 전극(4)으로부터 용융 금속(8)을 향하여 연장되어 있는 방사상 부분은 각각의 전극으로부터의 아크를 나타낸다.

다음에, 상술한 수치 한정의 이유에 대하여 설명한다.

「선행 전극과 후행 전극 사이의 극간 거리: 15 내지 50㎜」

본 발명에 있어서는 선행 전극과 후행 전극의 극간이 15 내지 50㎜인 것이 필수적이다. 여기에서 극간 거리란 각 전극에서의 와이어 선단간의 거리이다. DC전원을 이용하여 용접을 행하는 경우, 자기아크블로(magnetic arc blow) 및 하나의 용융지 형성이라는 점에서, 선행 전극 및 후행 전극의 극간 거리가 문제가 된다. 이 극간 거리가 15㎜보다도 작으면 선행 전극, 후행 전극 모두 아크가 안정화되지 않고, 비드 외관·형상이 불량해지고, 또한 스패터의 발생량이 많아진다. 한편, 극간 거리가 50㎜보다도 크면 2전극으로 하나의 용융지를 형성하는 것이 불가능하게 되어, 내피트성이 불량해진다. 따라서, 선행 전극과 후행 전극의 극간 거리를 15 내지 50㎜의 범위로 한다. 또한, 보다 바람직한 범위는 25 내지 35㎜이다.

「필러 와이어 및 그 극성: 선행 전극 및 후행 전극이 역극성(와이어 플러스), 필러 와이어가 정극성(와이어 마이너스)」

본 발명에 있어서는 선행 전극 및 후행 전극이 직류 와이어 역극성(DCEP, Direct Current Electrode Positive)이고, 필러 와이어가 정극성(와이어 마이너스)이다. 또한, 본 발명에 있어서는 필러 와이어(5)를 선행 전극(3)과 후행 전극(4) 사이에 형성된 용융 금속(8)(풀)중의 탕류(10)에 삽입한다. 이 필러 와이어(5)로서는 솔리드 와이어 또는 플럭스 함유 와이어를 적용할 수 있다. 솔리드 와이어의 경우에는 종래의 도금된 솔리드 와이어일 수도 있고, 또한 최근 적용 범위가 확대되고 있는 무도금 솔리드 와이어일 수도 있다. 특히, 성분은 규정이 없이 JISZ3312에 규정된 YGW11 내지 YGW24 중에서 적절한 것을 선택할 수 있다. 플럭스 함유 와이어의 경우에는 성분의 조정이 용이하고, 선행 전극(3)에 사용하는 와이어의 성분과 후행 전극(4)에 사용하는 와이어의 성분을 바꾸어도 된다. 또한, 플럭스 함유 와이어 중에서도 소위 메탈계라고 불리는 금속분을 주체로 하는 플럭스를 충전한 와이어가 바람직하다. 필러 와이어는 주로 저항 가열에 의해 용융되기 때문에 슬래그 형성제와 같은 융점이 높은 분체는 녹다가 남을 우려가 있고, 메탈계라면 거의 금속분말이기 때문에 용이하게 융융된다. 또한, 필러 와이어가 플럭스 함유 와이어인 경우에는, 필러 와이어 송급량과 필러 와이어 용착 속도는 일치하지 않는 경우가 있다. 즉, 필러 와이어 성분 중, 슬래그가 되는 성분이 들어 있는 플럭스 함유 와이어의 경우이지만, 어느 쪽이든 용착 금속이 되는 용착 속도를 제어하면 된다.

또한, 필러 와이어는 선행극과 후행극과의 사이에 삽입되어, 선행극과 후행극의 아크 간섭을 완화한다. 선행극 및 후행극은 모두 역극성이기 때문에, 각 전극의 주위에 생기는 자계의 방향은 동일해진다. 필러 와이어를 삽입하지 않는 경우, 선행극과 후행극의 사이에서는 자계를 서로 약하게 하는 효과가 발생한다. 그 결과로서, 선행 및 후행극의 아크가 서로 끌어당기는 감소(아크 간섭)가 생겨서 용 융풀이 불안정해진다. 그러나, 필러 와이어를 와이어 마이너스에서 삽입한 경우, 선행극 및 후행극과 역방향의 자계가 생기기 때문에, 결과적으로 선행과 후행극의 자계가 상쇄되는 효과를 경감할 수 있다. 이러한 이유로부터, 필러 와이어를 선행 전극과 후행 전극과의 사이에 형성되는 용융 금속(풀) 중의 탕류에 삽입한다.

또한, 통상의 가스 실드 아크 용접에 있어서는 선행 전극 및 후행 전극은 와이어 플러스의 역극성이다.

어쨌든, 탕류(10)의 안정화에는 필러 와이어(5)를 탕류(10)에 삽입하여, 그 극성이 정극성(와이어 마이너스)인 전류를 필러 와이어에 공급하는 것이 필수적이다. 역극성으로 하면 각종 장애 요인((a) 필릿 용접부의 과대 갭, (b) 숍 프라이머의 과대 도포막 두께, (c) 공장내에서의 전류 전압 변동 등)의 영향을 해소할 수 없다. 극간 거리가 15㎜ 미만인 경우의 문제점과 마찬가지로, 선행 전극, 후행 전극 모두 아크가 안정되지 않고, 비드 외관·형상이 불량해진다. 또한, 스패터의 발생량이 많아지는 등의 문제가 생긴다. 스패터의 다발은 실드노즐로의 스패터의 부착에 의해 실드 불량이 되어 기공 발생의 원인이 되기도 된다. 한편, 필러 와이어에 정극성 전류를 흐르게 하면, 각종 장애에도 영향받지 않는 안정된 탕류가 형성된다. 이 메커니즘은 반드시 명확한 것은 아니지만, 이하와 같이 고찰할 수 있다.

탕류를 안정되게 형성하기 위하여, 풀의 점성 및 용접 속도 등의 중요한 요인이 있지만, 2전극의 아크의 발생 방향 및 아크력(플라즈마 기류에 의한 압력)이 적당하게 균형을 이루고 있는 것도 탕류의 안정적인 형성에 없어서는 안된다고 생 각된다. 자기아크블로에 의해, 이 아크의 방향성, 힘의 균형이 깨지면, 탕류가 불안정해져 건전한 용접을 행할 수 없게 된다.

일반적으로 자기아크블로라고 불리는 현상은, 그 원인은 크게 분류하여 2종류라고 생각된다. 즉, 아크를 통과하여 피용접물을 흐르는 전류가 피용접물의 형상 불균일 및 피용접물의 형상 그 자체가 비대칭 복잡한 경우, 또는 피용접물의 단부를 용접하는 경우에 단부이기 때문에 피용접물의 1방향으로 전류가 흐르기 쉬운 경우, 피용접물의 어스 위치가 부적당한 경우 등의 이유에 의해, 피용접물에 흐르는 전류 전체에 의해 생기는 자계가 불균일해지는 경우이다. 구조물의 형상이나 어스선을 취하는 방법에 따라, 어스 발생점 근방의 자계의 기울기의 영향에 의해 아크가 편향하는 것이 첫 번째의 자기아크블로 현상이다. 이 경우는 다전극 시공법의 복수의 아크 전체가 영향을 받아, 어느 한 방향으로 편향하는 등의 문제가 생긴다. 이 대책으로는 종래 어스 위치를 복수개 마련하거나 하는 방법이 제안되었다. 본 발명자들은 이것에는 피용접물에 흐르는 전체 전류를 낮추는 것이 용융지 근방의 자계의 기울기를 저감할 수 있는 것이라고 생각하였다. 그 구체적 방책으로서, 용융지에 필러 와이어를 삽입하고, 반대 방향으로 전류를 흐르게 함으로써, 피용접물에 흐르는 전체 전류값을 떨어뜨리는 것이 적절하다고 고찰하였다. 역극성의 2전극에 사이에, 정극성의 필러 와이어를 삽입함으로써, 풀 근방의 구조물에 흐르는 직류 전류가 2전극의 전류의 합으로부터 필러 와이어의 전류를 뺀 값이 되기 때문에, 자계의 기울기가 작아지고 이 때문에 자기아크블로가 일어나기 어려워진 것이라고 생각된다.

도 3을 사용하여 상기의 설명을 보충한다. i₁은 선행 전극에 흐르는 용접 전류를 나타내고, i₂는 후행 전극에 흐르는 용접 전류를 나타내고, i₃은 필러 와이어에 흐르는 전류를 나타낸다. 필러 와이어를 삽입하지 않는 경우에는 피용접물에 흐르는 전체 전류는 i₁＋i₂이다. 그러나, 필러 와이어를 삽입하여 반대 방향으로 i₃을 흐르게 함으로써, 피용접물에 흐르는 전체 전류는 i₁＋i₂－i₃이 되어 i₃의 전류분이 저하한다. 그 때문에, 전체 전류에 의해 생기는 자계도 저하되어, 피용접물에 흐르는 전류 전체에 의해 자기아크블로는 경감된다.

또 하나의 자기아크블로의 원인으로서는, 2전극 1풀을 구성하는 선행 전극과 후행 전극에 의한 2개의 아크 상호간의 간섭이다. 종래, 탕류는 선행 전극과 후행 전극에 의해 협지된 용융 금속이 선행 전극과 후행 전극의 아크력에 의해 억제되어 안정된 것이라고 생각되고, 2개의 아크는 서로 끌어당기는 방향(탕류를 서로 미는 방향)으로 조정하는 것이 필요하다고 생각되었는데, 본 발명에서는 반대로 필러 와이어에는 반대 방향 전류를 흐르게 함으로써, 각각의 아크에는 필러 와이어로부터는 반발하는 방향으로 전자력을 가하면 탕류가 매우 안정된다는 것을 발견하였다. 그 이유는 반드시 명확한 것은 아니지만, 이하와 같이 추정할 수 있다. 원래 2전극에 동일 방향의 전류를 흐르게 하면 각각의 전류의 자계의 영향으로 서로 끌어당기는 방향으로 힘이 작용하고, 이 상태에서 탕류를 만들면서 균형을 잘 이루지만, 예를 들어, 자기아크블로 등을 계기로 탕류를 넘어서 상호간의 아크가 서로 끌어당기는 상황, 또는 갭이 크고 풀이 내려가 탕류가 없어지면, 아크가 직접 서로 끌어 당기는 상황이 된다. 일단, 이렇게 되면 안정된 탕류를 재형성하는 것이 곤란해진다고 추측할 수 있다. 2전극의 사이에 존재하는 적당한 탕류가 아크의 간섭을 완화시키는 역할을 하고 있다고 생각된다. 2전극의 사이에 반대 방향으로 전류를 흐르게 하는 필러 와이어가 있다면, 이 2전극의 전류에 의한 기운 자계를 어느 정도 상쇄하게 되기 때문에, 2전극이 서로 끌어당기는 힘이 약해져 아크의 간섭이 저감되게 된다. 따라서, 본 발명에 있어서는 필러 와이어에는 용접 전류와는 반대 방향으로 전류를 흐르게 하는 것이 큰 포인트가 된다.

또한, 필러 와이어의 삽입은 2전극 1풀인 본 시공법에서의 탕류를 안정화시키는 다른 효과도 가져온다. 즉, 필러 와이어에 의한 용착 금속의 증가는 아크보다도 저온도의 용융 금속을 공급하고, 이 용융 금속을 탕류 부분에 공급하는 것은 탕류 안정에 매우 유효하다고 생각된다. 필러 와이어를 삽입함으로써 용착 금속이 증가하고, 탕류가 커지며, 또한 탕류의 온도가 저하되고 있다고(아크를 발생하지 않기 때문에) 생각된다. 탕류가 커지는 것은 자기아크블로를 저감하는 방향이고, 탕의 온도가 내려가는 것도 용융 금속의 유동성이 저하되어 탕류의 흔들림을 억제하는데 효과가 있다고 추정된다.

「선행 전극의 용착 속도 L(g/분) 및 후행 전극의 용착 속도 T(g/분)의 합 L＋T가 100 내지 500g/분」

L＋T가 100(g/분) 미만인 경우에는 용착 금속량이 과소하기 때문에, 비드 형상이 볼록하게 되고, 언더컷이 다발하는 등, 양호한 용접 비드를 형성할 수 없다. 또한, L＋T가 500(g/분) 을 초과하는 경우에는 용착 금속량이 과대하기 때문에, 탕 류가 안정되지 않아 결과적으로 비드 형상이 균일해지지 않고, 비드 외관(정렬)이 흐트러진다. 또한, 양호한 비드 형상을 얻기 위해서는 보다 바람직하게는 L＋T가 140 내지 460(g/분) 이다.

「필러 와이어의 용착 속도 F(g/분)가 0.03(L＋T) 내지 0.3(L＋T)」

필러 와이어(5)는 아크가 나와 있지 않기 때문에, 필러 와이어(5)의 용착 금속량의 다소는 용접 비드의 각장(脚長)의 대소에 별로 관여하지 않는다. 용접 비드 각장의 대소에 대해서는, 선행 전극 및 후행 전극의 용착 금속량이 지배적이다. 따라서, 필러 와이어(5)의 용착 속도 F가 0.3(L＋T)을 초과하면, 선행 전극(3) 및 후행 전극(4)의 용착 금속량에 상당하는 용접 비드 각장에 대한 필러 와이어의 용착 금속량이 과대해져서, 비드 형상이 볼록형이 된다. 한편 F가 0.03(L＋T)미만이 되면 필러 와이어에 의한 탕류(10)의 안정성의 향상 효과가 적어져, 그 결과 비드 외관 및 비드 형상을 열화시킨다. 따라서 필러 와이어의 용착 속도 F(g/분)는 0.03(L＋T) 내지 0.3(L＋T)으로 한다. 또한, 양호한 비드 형상을 얻기 위해서는 보다 바람직하게는 용착 속도 F는 0.035(L＋T) 내지 0.100(L＋T)이다.

「F/(j²Eβ²): 3.0×10^-5 내지 30.0×10^-5 (g·㎜/A²·분) 」

통상의 TIG(텅스텐 불활성 가스 용접)에서 이용되는 필러 와이어에서는, 그 용융 에너지는 TIG 아크에 의해 부여되고, 용융 금속에 접촉한 후의 용융 금속으로부터 부여되는 에너지는 지배적이지 않다고 생각된다. 그러나, 본 발명에서의 필러 와이어는 선행 전극과 후행 전극과의 아크에 직접 드러나는 위치에 없기 때문 에, 필러 와이어의 용융 에너지는 필러 와이어에 통전되는 전류에 의한 줄열(Joule's heat)과 용융지의 탕류에 삽입된 후의 용융지로부터의 가열에 의한 에너지에 따라 다르게 된다. 따라서, 용접 필러 와이어의 용착 속도(송급량)와 필러 와이어에 부여하는 에너지량과의 사이에는 적정한 관계가 존재한다. 즉, 소정의 필러 와이어를 탕류에 송급하여 원활한 용융과 탕류의 양호한 제어를 행하기 위해서는 적정한 조건 범위가 있다. 전술한 대로, 필러 와이어의 용융에는 선행극과 후행극의 아크 열을 간접적으로 얻어 용융하는 비율은 용접 현상의 관찰 결과로부터는 거의 기여하고 있지 않다고 생각되며, 지배적인 것은 탕류의 에너지를 흡수하는 것에 의한 용융과, 필러 와이어에 통전한 전류에 의한 줄 발열에 따른 용융이다. 즉, 필러 와이어가 원활하게 탕류에 공급되어 있는 상태는, 송급된 필러 와이어가 완전하게 용융되어 있는 것은 아니기 때문에, 줄 발열만으로는 용융하기 위해 필요한 에너지로서 부족하다는 것을 나타내고 있지만, 그것은 탕류의 용융 금속이 가지는 에너지로부터의 흡수가 있다는 것을 나타내고 있다. 바꿔 말하면, 탕류의 용융 금속으로부터 필러 와이어로의 에너지 흡수는 필러 와이어로부터 탕류의 용융 금속으로의 냉각 효과에 반영된다.

그래서, 본 발명자들이 여러 확인 시험을 행한 결과, 적정한 필러 와이어 송급량(용착 속도) F와 필러 와이어의 줄 발열의 사이에는 상기 관계식으로 제어된 적정한 범위로 하는 것이 유용하다는 것을 알았다.

즉, 본 발명에 있어서는 비드 형상을 형성하는 요인으로서, 탕류의 특성(점성·온도 등)이 지배적이라고 생각한다. 그리고, 탕류의 특성은 필러 와이어의 줄 발열량이 지배적이 된다. 필러 와이어의 저항을 R(Ω), 통전 전류를 I(A), 전류 밀도를 j(A/㎟), 필러 와이어의 직경을 β(㎜)로 하면, 줄 발열량은 I²R＝{j×π(β/2)²}²×R에 비례한다. 또한, 필러 와이어의 돌출 길이(칩-모재간 거리)를 E(㎜)로 하였을 때, R은 E/{π(β/2)²}에 비례한다. 이 때문에 줄 발열량은 {j×π(β/2)²}²×E/{π(β/2)²}＝(π/4)j²Eβ²에 비례하고, 따라서, j²Eβ²에 비례한다.

한편, 적정한 필러 와이어의 용착 속도 F(g/분)는 줄 발열량과 비례 관계에 있기 때문에, F 및 의 j²Eβ²비에는 적정한 범위가 있다고 생각된다. 그래서, 본 발명에 있어서는 양호한 비드 형상을 얻기 위해서, 와이어 용착 속도 F를 줄 발열량을 기준으로 하여 규정하기 때문에, F/(j²Eβ²)의 범위를 규정한다.

즉, F/(j²Eβ²)가 3.0×10^-5 (g·㎜/A²·분) 미만일 때, 필러 와이어의 용착 속도에 대하여 필러 와이어의 줄 발열량이 너무 크기 때문에, 필러 와이어 첨가에 의한 탕류의 냉각 효과가 적고 탕류가 불안정해져, 결과적으로 비드 형상의 불균일 및 비드 외관의 열화, 특히 정렬의 열화가 일어난다. 또한, F/(j²Eβ²)가 30.0×10^-5 (g·㎜/A²·분) 을 초과할 때, 필러 와이어의 용착 속도에 대하여 필러 와이어의 줄 발열량이 너무 작기 때문에, 필러 와이어 첨가에 의한 탕류의 냉각 효과가 과대해져, 결과적으로 비드 형상이 볼록형이 된다. 또한, 언더컷의 발생도 일어난 다.

「필러 와이어의 전류 밀도 j: 88(A/㎟) 이하」

필러 와이어의 전류 밀도가 88(A/㎟)를 초과하면, 전류값이 크기 때문에 선행극 및 후행극의 아크 간섭의 완화라는 관점에서는 유효하지만, 줄 발열량이 과대해지기 때문에, 탕류의 냉각 효과가 부족한 경향이 있어, 결과적으로 비드 형상의 불균일 및 오버랩 등이 발생하기 쉬운 경향이 있다. 이 때문에, 본 발명의 하나의 양태에 있어서는, 필러 와이어의 전류 밀도는 88(A/㎟) 이하로 한다.

「필러 와이어의 전류 밀도 j: 88(A/㎟) 이상」

필러 와이어의 전류 밀도가 88(A/㎟) 미만이면, 전술한 바와 같이 전류값이 작기 때문에 탕류의 냉각 효과에 의한 안정화라는 관점에서는 유리하지만, 용융풀의 냉각 속도가 증대하여, 결과적으로 양호한 내기공성을 확보할 수 없는 경향이 있다. 이 때문에, 본 발명의 다른 양태에 있어서는, 내기공성을 중시하는 경우에 필러 와이어의 전류 밀도를 88(A/㎟) 이상으로 한다. 이 조건하에서는 필러 와이어의 저항 발열에 의해 용융풀의 냉각 효과를 저감하고, 용융풀 중의 프라이머의 연소 가스 등이 방출 가능한 시간이 증대하여, 결과적으로 내기공성이 향상된다. 다만, 전류밀도가 105(A/㎟) 이상에서는 필러 와이어가 용융풀로부터 벗어나, 아크의 발생이 빈번하게 생김으로써, 탕류의 안정적인 형성을 지속하는 것이 곤란해진다. 이 경우, 아크 발생을 방지하는 기능을 가지는 필러 와이어용 전원을 이용하는 것이 유효하다.

「상기 필러 와이어의 전류값 및 송급량을 각각 개별적으로 제어함으로써, 상기 필러 와이어로부터 아크가 발생하지 않도록 한다.」

본 발명에 있어서는 필러 와이어로부터 용융풀에 공급하는 줄 발열량을 변화시킴으로써, 용융풀의 점성 및 온도를 변화시킬 수 있는 것이 바람직하다. 본 발명 방법에 있어서는 필러 와이어용의 전원으로서, 시판되고 있는 정전류 특성 전원에서의 용접 자체는 가능하다. 그러나, 시판되고 있는 정전압 특성 전원에서는 와이어 송급량 및 전류 밀도를 각각 단독으로 제어할 수 없기 때문에, 필러 와이어로부터 용융풀에 공급하는 줄 발열량을 제어하는 것이 곤란해진다. 또한, 시판되고 있는 정전압 특성 전원에서는 아크가 발생하지 않고, 안정된 용융풀을 형성하는 조건 범위가 작아져, 본 시공법의 이점이 손상된다. 그래서, 본 시공법을 실시하여 필러 와이어로부터 아크를 발생시키지 않고 양호한 용접 비드를 얻으려면, 필러 와이어용 전원으로서 전류값(전류 밀도) 및 와이어 송급량을 각각 단독으로 제어할 수 있는 전원을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 전류 밀도 88A/㎟ 이상(보다 바람직하게는 105A/㎟ 이상)에서는 용융풀의 점성의 저하, 또는 필러 와이어의 삽입에 의한 용융풀의 냉각 효과의 저감에 의해 내기공성이 향상된다. 그러나, 이 조건에서는 필러 와이어의 줄 발열량이 크기 때문에, 필러 와이어로부터 아크가 발생하기 쉬운 조건이고, 아크가 발생한 경우는 용융풀이 불안정하게 됨으로써 양호한 용접 비드의 형성은 곤란해진다. 따라서, 전류 밀도 88A/㎟ 이상의 조건하에서 용융풀의 안정성을 유지하기 위해서는, 필러 와이어용 전원으로서 와이어 송급량 및 전류값을 각각 단독으로 제어하는 기능만 있는 것보다는, 필러 와이어와 모재 사이의 전압을 검출하고 일정한 전압을 초과할 때는 (아크 발생의 검출에 해당한다), 설정 전류에 관계없이 10A 이하로 전류값을 순식간에 저감하여 필러 와이어의 용융을 억제하고, 아크의 발생을 방지하는 기능을 가지는 필러 와이어용 전원을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

이 기능을 실현하는 일례로서, 필러 와이어와 모재 사이의 전압이 소정 전압을 초과하고 아크의 발생을 검출하였을 때, 설정 전류에 관계없이 10A 이하로 전류값을 순식간에 저감하여 필러 와이어의 용융을 억제함으로써, 다시 필러 와이어가 용융풀에 접촉하도록 전류 제어를 행하는 기능이 전원에 요구된다.

이상으로부터, 내기공성을 중시하는 경우는 필러 와이어의 전류 밀도를 88(A/㎟) 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 필러 와이어로부터 아크가 발생하지 않도록 제어하기 위하여, 필러 와이어와 모재 사이의 전압이 소정 전압을 초과하고 아크의 발생을 검출하였을 때, 설정 전류에 관계없이 매우 작은 전류로 순식간에 저감되어 필러 와이어의 용융을 억제하는 것이 필요하다.

기타 용접 조건은 종래부터 시공되고 있는 2전극 탠덤(tandem) 용접과 차이가 없다. 필요에 따라 규제하는 것이 바람직한 조건은 이하와 같다.

「와이어 직경」

선행 전극의 와이어의 직경(와이어 직경이라고 한다)은 1.2 내지 4.0㎜, 후행 전극의 와이어 직경은 1.2 내지 4.0㎜로 하고, (선행 전극의 와이어 직경)≥(후행 전극의 와이어 직경)의 관계로 하는 것이 바람직하다, 와이어 직경은 아크의 안정성, 용융지의 안정성 및 비드 외관에 크게 영향을 미치며, 특히 다전극인 경우에는 선행 전극 및 후행 전극의 와이어 직경의 밸런스도 중요하다.

즉, 선행 전극의 와이어 직경이 1.2㎜ 보다도 작으면 아크가 안정되지 않고 비드 형상이 불량해지며, 4.0㎜ 보다도 크면 선행 전극으로부터의 스패터 발생량이 많아진다. 또한, 후행 전극의 와이어 직경이 1.2㎜ 보다도 작으면 아크의 확장이 없어져, 비드 외관·형상이 불량해진다. 또한, 선행 전극보다도 크면 후행 전극에서의 아크 및 용융지가 불안정해져, 후행 전극으로부터의 스패터 발생량이 많아진다. 따라서, 선행 전극 및 후행 전극의 와이어 직경, 양자의 관계를 상기한 바와 같이 한다.

「선행 전극 및 후행 전극의 조성」

선행 전극 및 후행 전극으로서, 어느 것이나 플럭스 함유 와이어를 적용한다. 루틸을 주체로 하는 티타니아계 플럭스 함유 와이어 또는 소위 메탈계라고 불리는 금속분을 주체로 하는 플럭스 함유 와이어 중 어느 것이라도 적용 가능하다.

또한, 선행 전극 및 후행 전극에 사용하는 플럭스 함유 와이어에 대해서는 특히 통상의 단전극용으로 설계된 것보다 다전극 시공법에 적합한 조성이 바람직하다. 즉, 선행 전극 및 후행 전극의 양쪽의 플럭스 함유 와이어에 의해 하나의 용융지가 형성되기 때문에, 특히 조성에 대한 제한은 없지만, 특히 바람직한 와이어 조성은 티타니아계 플럭스 함유 와이어의 경우에는 와이어 전체 질량당 산화물(TiO₂, SiO₂, MgO, Al₂O₃, FeO, Fe₂O₃, ZrO₂ 등)은 1.5 내지 5.5질량%이다. 산화물이 1.5질량% 미만에서는 비드 표면을 덮는 슬래그가 얼룩져 비드 외관·형상이 악화된다. 한편, 산화물이 5.5질량%를 초과하면 슬래그양이 과잉이 되어, 슬래그의 유동성이 커지기 때문에 비드 종단부의 정렬이 악화된다. 따라서, 산화물은 1.5 내지 5.5질량%의 범위로 한다. 또한, 산화물의 원료로는 루틸, 일루미네이트, 지르콘샌드, 알루미나, 마그네시아, 규사 등을 들 수 있다.

알칼리 금속 산화물(K₂O, Na₂O 및 Li₂O 환산)은 다양한 것을 적용할 수 있고, 합계로 와이어 전체 질량당 0.01 내지 0.15질량%를 함유해야만 한다. 이들의 알칼리 금속 산화물이 0.01질량% 미만에서는 아크의 안정이 얻어지지 않는다. 한편, 알칼리 금속 산화물이 0.15질량%를 초과하면 아크의 분출이 너무 강해져서 용융지가 안정되지 않는다. 또한, 알칼리 금속 산화물의 원료는 흡습되기 쉽기 때문에, 와이어 전체의 내흡습성이 열화되기 쉽다. 따라서, 알칼리 금속 산화물은 K₂O, Na₂O 및 Li₂O 의 1종 또는 2종 이상을 0.01 내지 0.15질량%의 범위로 한다. 또한, K₂O, Na₂O, Li₂O 의 원료로서는 장석, 소다 유리, 칼리 유리 등을 들 수 있다.

또한, Mg, Si, Mn이 탈산제 등의 목적으로 첨가된다. Mg 원료로서는 금속 Mg, Al-Mg, Si-Mg, Ni-Mg 등을 들 수 있다. Si 원료로서는 Fe-Si, Fe-Si-Mn 등을 들 수 있다. Mn 원료로서는 금속 Mn, Fe-Mn, Fe-Si-Mn 등을 들 수 있다.

그 외, 함유되는 조성은 철분, 불화물, 산화 비스무트 등이다. 메탈계 플럭스 함유 와이어의 경우의 특히 바람직한 와이어 조성은 와이어 전체 질량당 산화물(TiO₂, SiO₂, MgO, Al₂O₃, FeO, Fe₂O₃, ZrO₂ 등)은 1.5질량% 이하이다. 그 대신, 금속 원료는 와이어 전체 질량당 98질량% 이상을 함유시킨다. 바꿔 말하면 플럭스 중에는 금속 원료를 플럭스 전체 질량당 94질량% 이상 포함시키는 것이 바람직하다. 금속 원료는 철분 또는 Fe-Mn 및 Fe-Si 등의 철합금이 있다. 아크 안정제로서 알칼리 금속 산화물(K₂O, Na₂O 및 Li₂O 환산)은 티타니아계와 마찬가지의 여러가지 것을 적용할 수 있고, 합계로 와이어 전체 질량당 0.01 내지 0.15질량% 함유해야만 한다. 이들의 알칼리 금속 산화물이 0.01질량% 미만에서는 아크의 안정이 얻어지지 않는다. 한편, 알칼리 금속 산화물이 0.15질량%를 초과하면 아크의 분출이 너무 강해져서 용융지가 안정되지 않는다. 또한, 알칼리 금속 산화물의 원료가 흡습되기 쉽기 때문에, 와이어 전체의 내흡습성이 열화되기 쉽다. 따라서, 알칼리 금속 산화물은 K₂O, Na₂O 및 Li₂O 의 1종 또는 2종 이상을 0.01 내지 0.15질량%의 범위로 한다. 또한, K₂O, Na₂O, Li₂O 의 원료로서는 장석, 소다 유리, 칼리 유리 등을 들 수 있다. 그 외 Mg, Si, Mn은 마찬가지로 첨가된다.

필러 와이어의 조성에 대해서는 선행 전극, 후행 전극 및 필러 와이어의 3개의 와이어가 용융하여 용융지가 되는 것을 고려하여, 소망하는 용융지의 조성이 되도록 선행 전극, 후행 전극의 조성에 따라 필러 와이어의 성분을 조정하면 된다.

「전진·후퇴각」

도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 전극은 용접의 진행 방향에 수직선으로부터 각도를 가지고 위치시킨다. 진행 방향으로 기운 각도를 후퇴각이라고 하고, 진행 방향과 반대 방향으로 기운 각도를 전진각이라고 한다. 선행 전극의 와이어의 각도를 0 내지 후퇴각 15°로 하고, 후행 전극의 와이어의 각도를 0 내지 전진각 25°로 하는 것이 바람직하다. 전진각 및 후퇴각은 스패터의 발생량, 비드 형상에 크게 영향을 미친다. 선행 전극은 전진각이 되면 선행 전극으로부터 스패터 발생량이 많아지고, 후퇴각이 15°보다도 커지면 언더컷이 발생하기 쉬워진다. 후행 전극은 후퇴각이 되면 아크가 안정되지 않고, 스패터 발생량이 많아진다. 전진각이 25°보다도 커지면, 비드 외관·형상이 불량해진다. 따라서, 선행 전극 및 후행 전극의 와이어 각도를 상기한 바와 같이 한다.

「토치 각도」

도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 전극은 하판(1)과 입판(2)의 중간 방향부터 삽입되지만, 용접 진행 방향의 수직선으로서, 하판(1)으로부터의 각도를 토치 각도라고 한다. 선행 전극 및 후행 전극 모두 토치 각도를 40 내지 60°로 하는 것이 바람직하다. 토치 각도는 비드 형상 및 비드 외관에 크게 영향을 미친다. 40°보다도 작으면 하판에 언더컷이 발생하기 쉬워지고, 60°보다도 크면 상판에 언더컷이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 선행 전극 및 후행 전극 모두 토치 각도를 상기한 바와 같이 한다.

「용접 전류」

선행 전극의 전류를 250A 이상인 직류 와이어 역극성(DCEP, Direct Current Electrode Positive), 후행 전극의 전류를 200A 이상인 직류 와이어 역극성(DCEP)으로 하고, (선행 전극의 전류)≥(후행 전극의 전류)의 관계로 하는 것이 바람직하다. 이것은 일반적으로 용접 구조물의 필릿 용접부에 필요로 하는 각장 4.0㎜를 확보하기 위해서 필요한 전류이며, 상기 전류를 하회하면 아크가 안정되지 않는다. 또한, 선행 전극의 전류가 후행 전극의 전류보다도 작으면 선행 전극과 후행 전극에서의 아크의 간섭에 의해, 선행 전극의 아크가 흐트러지기 때문에 비드의 외관·형상이 불량해진다. 따라서, 선행 전극과 후행 전극의 전류 및 양자의 관계를 상기한 바와 같이 한다.

또한, 특히 상기 시공법을 트윈 용접으로 행하는 경우, 이하에 나타낸 조건에서 상기 목적의 달성이 가능하다는 것이 판명되었다.

「시프트 간격」

입판을 협지하는 양 선행 전극·후행 전극의 시프트 간격을 0 내지 30㎜ 또는 70㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 시프트 간격이 30 내지 70㎜ 사이에서는 스패터의 발생이 많아져 용접 작업성이 불량해지기 때문에, 이 사이를 제외한 시프트 간격으로 한다.

또한, 본 발명을 더욱 효과적으로 실시하려면, 목적 위치(즉, 와이어 선단에서부터 입판까지의 거리)의 조정이 중요한 포인트가 된다. 목적 위치는 용해력 확보, 외관·형상이 양호한 비드의 형성, 용융지의 안정성 및 내기공성에 크게 영향을 미친다. 이를 위해서는 선행 전극의 목적 위치는 루트보다 하판측 0 내지 2㎜, 후행 전극의 목적 위치는 루트보다 하판측 0 내지 3㎜로 하고, 또, 선행 전극의 목적 위치가 후행 전극의 목적 위치보다도 루트에 가깝거나 또는 동일하게 하는 것이 바람직하다.

선행 전극의 목적 위치는 용해력을 확보하기 위하여 조정할 필요가 있고, 목적이 입판측이면 입판에 언더컷이 발생하기 쉬워져 비드 형상이 불량해지고, 또한 목적이 하판측 2㎜보다도 크면 루트부의 용해력을 확보할 수 없고, 비드가 등각(等脚)이 되지 않는다는 점에서, 필릿부의 강도를 확보할 수 없다. 또한, 후행 전극의 목적 위치는 비드 외관·형상을 양호하게 하기 위하여 조정할 필요가 있고, 목적이 하판측 0㎜(입판측) 보다도 작거나 또는 3㎜ 보다도 크면, 용융지가 안정되지 않고 비드 외관·형상이 불량해지며, 스패터의 발생량이 많아진다. 또한, 후행 전극의 목적 위치가 선행 전극의 목적 위치보다도 루트에 가까워지면, 내기공성이 불량해지고 용융지가 안정되지 않고, 비드 외관·형상이 불량해진다. 따라서, 선행 전극 및 후행 전극의 목적 위치와, 양자의 관계를 상기한 바와 같이 한다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예(시험예 A 및 시험예 B)에 대하여, 본 발명의 범위로부터 벗어난 비교예와 대비하여 설명한다. 하기 표 1은 용접 시험 조건을 나타낸다.

또한, 하기 표 2는 평가 기준을 나타낸다.

시험예 A 및 시험예 B에 있어서, 비드 형상은 도 4의 H/L로 평가하였다. 이 경우에 평가 5 내지 2까지는 비드 형상이 불량한 경우라도 비드 길이 방향의 균일성은 유지되고 있다. 평가 1은 비드 형상의 길이방향의 균일성도 저해되어 있는 경우이다.

시험예 A 및 시험예 B에 있어서, 비드 외관은 부정렬 개소 수와 언더컷 개소 수의 합계(개/1000㎜)로 평가하였다. 스패터는 스패터 발생량으로 평가하였다. 또, 내기공성은 내기공성 시험에서의 한쪽측에서의 피트 발생수(개/1000㎜)로 평가하였다. 다만, 입판의 양측에 형성된 2개의 비드 중, 피트가 많은 쪽의 비드에서의 피트 발생수로 평가하였다. 또한, 시험예 A에서의 내기공성 평가 기준은 표 1에 나타낸 바와 같다. 시험예 B에 관해서는 피트가 발생한 경우를 ×, 발생하지 않은 경우를 ○로 하였다. 또한, 종합 평가는 시험예 A에서는 비드 외관·형상을 중시하여 평가하고, 시험예 B에서는 내기공성을 중시하여 평가하였다.

「시험예 A」

하기 표 3은 시험예 A의 용접 조건을 나타내고, 표 4는 시험예 A의 용접 결과를 나타낸다. 다만, 표 3의 시험 No. 3과 10은 용접 속도 100㎝/분, No. 5와 7은 용접 속도 150㎝/분, 그 이외는 용접 속도 200㎝/분에서 용접을 실시하였다.

표 3, 4에 나타낸 바와 같이, 비교예 1 및 2는 L＋T가 본 발명의 범위로부터 벗어나고, 비교예 3, 4는 F/(L＋T)가 본 발명의 범위로부터 벗어나기 때문에, 비드 형상, 비드 외관, 스패터 발생 및 내기공성 전부에서 평가가 낮았다. 이에 대하여, 실시예 1 내지 8은 본 발명의 범위에 들어가기 때문에, 이들의 특성은 모두 평가가 「3」이상으로 우수하였다. 또한, 실시예 7 및 8은 본 발명에서 규정하는 F/(j²Eβ²)의 조건을 만족하지 않는다는 점에서, 실시예 1 내지 6보다 떨어지는 결과가 되었다.

「시험예 B」

하기 표 5는 시험예 B의 용접 조건을 나타내고, 표 6은 시험예 B의 용접 결과를 나타낸다. 다만, 표 5의 비교예 17은 용접 속도가 150㎝/분, 그 이외는 용접 속도가 200㎝/분에서 용접을 실시하였다.

또한, 상기 표 5에 있어서, 필러 와이어용 전원 기능란에 「B」는 필러 와이어와 모재 사이의 전압이 소정 전압을 초과하고 아크의 발생을 검출하였을 때, 설정 전류에 관계없이 매우 작은 전류로 순식간에 저감되어, 필러 와이어의 용융을 억제함으로써, 다시 필러 와이어가 용융풀에 접촉하도록 전류 제어를 행하는 기능을 가지는 전원을 사용한 경우를 말하고, 「A」는 이러한 기능을 가지지 않는 전원을 사용한 경우를 말한다.

상기 표 5, 6에 나타낸 바와 같이, 비교예 16은 전류 밀도 j가 88(A/㎜²) 미만이기 때문에, 내기공성이 떨어지는 결과가 되었다. 비교예 17은 전류 밀도 j가 88(A/㎜²) 이상이지만, 아크가 발생하지 않도록 제어하는 기능이 부여된 전원을 사용하지 않았기 때문에, 비드 외관 및 형상이 흐트러지는 결과가 되었다. 이에 대하여, 실시예 13 내지 15는 전류 밀도 j가 88(A/㎜²) 이상이고, 전류 밀도 j가 105(A/㎜²) 이상인 경우는 필러 와이어로부터 아크가 발생하지 않도록 제어하는 기능을 가지는 전원을 이용하고 있기 때문에, 비드 형상, 비드 외관 및 스패터 등의 특성은 모두 평가가 「4」이고, 또한 내기공성도 우수하다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 다전극 가스 실드 아크 용접 방법을 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1의 용접 금속부를 나타내는 확대 종단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 다전극 가스 실드 아크 용접 방법을 나타내는 평면 회로도이다.

도 4는 비드 형상을 나타내는 비드 단면도이다.

Claims

가스 실드 아크 용접용 플럭스 함유 와이어를 선행 전극 및 후행 전극으로 사용하고, 선행 전극과 후행 전극과의 극간 거리를 15 내지 50㎜로 설정하고, 필러 와이어를 상기 선행 전극과 후행 전극과의 사이의 탕류에 삽입하고, 상기 선행 전극 및 후행 전극에 역극성의 전류를 흐르게 하고, 상기 필러 와이어에 정극성의 전류(와이어 마이너스)를 흐르게 하면서 용접하는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서, 상기 선행 전극의 용착 속도 L(g/분) 및 후행 전극의 용착 속도 T(g/분)의 합 L＋T가 100 내지 500g/분이고, 상기 필러 와이어의 용착 속도 F(g/분)가 0.03(L＋T) 내지 0.3(L＋T)인 것을 특징으로 하는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 필러 와이어의 전류 밀도를 j(A/㎟), 칩-모재간 거리를 E(㎜), 와이어 직경을 β(㎜)로 하였을 때, F/(j²Eβ²)가 3.0×10^-5 내지 30.0×10^-5 (g·㎜/A²·분)인 것을 특징으로 하는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 필러 와이어에 흐르는 전류의 전류 밀도 j가 88(A/㎟) 이하인 것을 특징으로 하는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 필러 와이어에 흐르는 전류의 전류 밀도가 88(A/㎟) 이상임과 함께, 상기 필러 와이어의 전류값 및 송급량을 각각 개별적으로 제어함으로써, 상기 필러 와이어로부터 아크가 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 필러 와이어의 전류값 및 와이어 송급량을 각각 단독으로 제어가능한 전원을 사용하여, 상기 필러 와이어의 전류값 및 와이어 송급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 필러 와이어와 모재 사이의 전압을 검출하고, 이 전압이 소정 값을 초과하였을 때에, 설정 전류에 관계없이 10A 이하로 전류값을 저감하는 기능을 가지는 필러 와이어용 전원을 사용하는 것을 특징으로 하는 다전극 가스 실드 아크 용접 방법.