KR100971330B1 - 개방형 습동판을 구비한 일렉트로 가스 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개방형 습동판을 구비한 일렉트로 가스 용접(EGW:Electro Gas Welding)장치에 관한 것으로, 특히 수평자세 용접에서 용융지의 용락을 방지하면서 고용착 용접이 가능하도록 용접 도중에 아크(arc) 및 용용지의 상태를 관찰하며 용접할 수 있는 구조로 된 습동판을 갖추고 있으며, 용접토치는 기존의 용접 와이어 뿐만 아니라 보호가스를 공급할 수 있는 가스노즐을 추가로 구비하고 있는 일렉트로 가스 용접장치에 관한 것이다.

Description

개방형 습동판을 구비한 일렉트로 가스 용접장치 {Electro gas welding system having open typed copper shoe}

본 발명은 개방형 습동판(sliding copper shoe)을 구비한 일렉트로 가스 용접장치에 관한 것으로, 아크부 및 용융지 상태를 직접 관찰하며 조작할 수 있도록 상부가 개방된 습동판을 구비한 일렉트로 가스 용접장치에 관한 것이다.

산업현장에서 수평자세 용접방식은 통상적으로 플럭스 코어드 아크 용접을 적용하고 있으나, 이러한 플럭스 코어드 아크 용접법에서는 용착량을 증가시키기 위해서 전류 및 전압을 높여 와이어 송급량을 증가시켜야만 한다.

또한, 수평자세 용접에서는 중력의 영향으로 용융 금속의 용락 현상이 쉽게 발생하므로 용착량의 증가에 어느 정도 한계성을 갖는 것이 문제점으로 대두되고 있는 게 현실이다. 이러한 상황에서, 용착량을 증가시키면 비드 표면이 불균일해지고 용입 불량 및 슬래그 혼입이 더욱 빈번하게 발생하기 때문에 용접현장에서는 낮은 전류 및 적은 용착량으로 여러 번에 걸친 다층 용접을 실시해야만 한다.

도 1은 종래기술에 따른 습동판을 개략적으로 도시한 도면이다. 실제로 종래기술에 따른 습동판(100)으로 용접이 실시될 때, 습동판(100)의 일측면은 맞대어 용접될 2개의 상·하부모재(201,202)와 접촉되며, 습동판(100)의 타측면에는 습동판을 지지하기 위한 부재가 끼워지도록 오목홈(120)이 형성되어 있다. 또, 습동판(100)의 전면에는 오목면(131)이 형성되어 있다. 이 오목면은 용접비드의 형상과 상응한 형태로 만곡되어 있어 용접시 볼록한 비드가 형성되게 하고 슬래그의 배출기능을 제공한다. 또한, 습동판(100)의 내부를 통해 지속적으로 냉각수를 공급함으로써 아크열에 의한 습동판의 용융을 방지하고 용융금속의 열을 소산시켜 응고시킬 수 있다.

이와 더불어서, 일반적으로 습동판(100)의 상부에는 아래방향으로 향하는 보호가스 공급통로(140; 도 2에 도시됨)를 구비하되, 이는 공급되는 보호가스가 용융지(molten pool)로 공급되어 외기로부터 용융금속을 보호함으로써 금속의 변질, 예컨대 산화를 방지한다.

도시된 바와 같이, 습동판(100)의 상부(101)와 하부(102)가 상·하부모재(201,202)의 외부표면과 각각 맞닿게 되어 있는바, 더욱 구체적으로 습동판의 상단 접촉부와 하단 접촉부가 일직선으로 정렬되어 있다. 도 1(a)와 같이, 상부모재(201)와 하부모재(202)의 외부표면이 일직선으로 정확하게 정렬되어 있을 때에는 습동판(100)과 2개의 모재(201,202)가 용융금속이 흘러내릴 수 있는 틈새를 제공하지 않아 정확한 위치에 용융금속이 응고될 수 있어 상·하부모재를 용접할 수 있다.

하지만, 도 1(b)에서와 같이 선박 등의 용접현장에서 일반적으로 상부모재와 하부모재가 도 1(a)와 같이 정렬되지 못한다. 습동판(100)이 상·하부모재(201,202)를 틈새 없이 정확하게 밀착 접촉하지 못하게 되어, 습동판(100)과 모재(201,202) 사이의 틈새로 용융금속이 유입되고 응고된다. 이러한 과정이 되풀이되면서, 습동판(100)은 정위치에 응고되지 못한 용접부를 통과하여 더욱 그 틈새가 커지는 문제점이 야기되고 있다.

도 2는 종래기술에 따른 습동판을 모재에 밀착시킨 EGW 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 일렉트로 가스 용접장치는 대개 주행레일을 따라 이동하면서 용접을 실행하게 되는데, 용접와이어(301)를 송급받아 용접을 이행하는 용접토치(300) 및, 서로 상하로 맞대어진 모재(201,202) 간의 용융지를 따라 이동하면서 냉각수로 용융금속을 응고시키는 습동판(100)으로 이루어져 있다. 공지된 바와 같이, 용접토치(300)를 통해 공급되는 용접와이어(301)가 습동판(100)과 용접부의 그루브면 사이에서 용융되어 그루브면을 채워나가면서 용접하도록 되어 있는데, 종래의 습동판은 용융지 보호를 위한 보호가스 공급구를 습동판의 전방에 설치하여 습동판이 용접부를 전체적으로 가려 아크 밍 용융지의 상태와 와이어 토출상태 등을 확인할 수 없어 이들의 조정에 어려움을 갖는다.

따라서, 본 발명은 종래기술에서 노출된 상기한 여러 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 아크와 용용지 및 와이어 토출상태를 확인할 수 있도록 상부가 개방된 형태를 갖춘 습동판과 이를 구비한 일렉트로 가스 용접장치에 관한 것이다.

특히, 수평자세 용접에 적용되고 있는 일렉트로 가스 용접장치에서는 이미 전술된 바와 같이 용융금속이 중력에 의해서 아래 방향으로 흐르게 되어 있는데, 특히 상부모재와 하부모재를 수평방향으로 용접하는 시스템 내에서 중력에 의해서 용융금속이 용접선 앞쪽으로 나오려 한다. 이와 같이, 용융금속이 아크보다 앞쪽으로 흘러 나오지 않고 그루브 내부를 확실하게 채우기 위해서 용융금속의 표면장력과 아크력을 통해 용융금속이 지지되어야 한다. 따라서, 수평 일렉트로 가스 용접에서는 아크 위치의 조정이 매우 중요하다. 습동판이 아크와 용융금속을 관찰할 수 있도록 일부 개방되어 있다. 이로 인해서, 그루브의 두께와 상·하부모재의 정렬이 이루어지지 않은 현장에서도 어려움 없이 용접할 수 있도록 한다.

덧붙여서, 본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접장치는 상·하부모재가 정렬이 정확하게 일치하지 않은 상황에서도 상부의 모재 접촉부가 하부의 접촉부보다 후퇴하여 습동판의 하부는 하부모재와 밀착되게 하며, 선택적으로 습동판의 상부는 상부모재와 밀착되거나 혹은 밀착되지 않아도 용접할 수 있도록 되어 있다.

이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명의 일렉트로 가스 용접장치는 일부 개방되어 아크와 용융지의 상태를 확인할 수 있고 상부의 모재 접촉부가 하부의 모재 접촉부보다 후퇴한 습동판을 구비하도록 제공된다.

본 발명은 수평자세 용접을 취하기 위해서 종래의 플럭스 코어드 아크 용접에 비해서 그루브를 용접하기 위한 용접횟수를 현저하게 줄일 수 있다.

본 발명은 용접장의 여건에 따라 강재의 두께과 모재의 정렬이 불완전하여도 언더컷, 비드의 불균일, 용입 불량 등의 불량이 일어나지 않도록 한다.

이제, 본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접(이하 EGW)장치가 첨부도면을 참조로 하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 EGW 장치의 습동판을 측면에서 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 EGW 장치에서, 습동판(1)은 그 전면에 모재와 용접비드에 접촉하는 접촉부를 구비하는 한편, 후면에는 습동판(1)를 하부모재(202)에 밀착시키는 습동판 지지대(2)가 삽입될 수 있는 오목홈(20)을 갖추고 있고, 그 내부로 냉각수를 연속적으로 공급하는 냉각수관(40)을 구비한다.

도시된 바와 같이, 습동판(1)은 서로 다른 두께의 상부(11)와 하부(12)를 갖 추고 있는데, 이러한 습동판은 상부의 접촉부와 하부의 접촉부가 일직선 상에 있지 않고 하부의 전면이 상부의 전면보다 돌출한 단차진 형태를 갖는데, 즉 상부의 모재 접촉부가 하단의 접촉부보다 후퇴한 형태를 띄고 있다. 이러한 형상을 통해서, 습동판(1)의 후면에 형성된 오목홈(20) 안으로 습동판 지지대(2)를 삽입 가압하여 습동판(1)이 하부모재(202)에 밀착되면, 습동판의 하부(12)는 하부모재(202)와 완전하게 밀착되어 하부(12)와 하부모재(202) 사이에 틈새가 형성되지 않는 한편, 습동판(1)의 상부(11)는 후면으로 후퇴된 단차진 형상을 가짐으로써 상부모재(201)와 접촉되지 않는다. 이와 같이 상부와 단차의 단차진 구성에 의해, 상부모재(201)와 하부모재(202)가 정렬되지 않은 상황에서도 습동판(1)은 하부모재(202)와 밀착되어 있어 용접작업 중에 용락 현상이 발생하지 않게 된다. 습동판(1)을 모재에 확실하게 밀착 접촉시키기 위해, 본 발명의 습동판(1)에 하부(12)의 후면에 오목홈(20)을 구비한다. 오목홈(20)이 습동판(1)의 하부에 위치되어 더욱 효과적으로 하부(12)와 하부모재(202)를 밀착시킬 수 있다.

덧붙여서, 하부(12)와 하부모재(202) 사이의 접촉면을 넓히기 위해서, 하부(12)의 길이(L₁₂)가 상부(11)의 길이(L₁₁)보다 길게 형성한다.

또한, 습동판(1)의 하부(12)의 전면(접촉면)이 상부(11)의 전면에 비해 모재를 향해 돌출된 단차진 형상을 가짐으로써, 습동판(1)의 하부(12)의 전면이 하부모재(202)와 밀착 접촉되는 경우, 상부모재(201)와 소정의 거리(만약 상부모재와 하부모재가 정확하게 정렬되어 있다면, 소정의 거리는 상부가 하부에 비해 후퇴한 거 리를 나타냄)만큼 이격되어 슬롯부(13)가 형성된다. 이 슬롯부(13)는 용접시 용접가스가 강한 기류를 형성하여 외부로 빠져나는 통로로서, 이렇게 배출되므로 상부모재의 표면측 그루브 끝부분에서 언더컷을 방지하며 슬래그를 외부로 배출시킬 수 있어 건전한 용접부를 형성하는 장점을 제공한다.

본 발명에 따른 습동판(1)은 도 1의 종래기술에 따른 습동판(100)과는 달리 보호가스 공급통로(140)를 별도로 구비하지 않는다. 이에 대해서는 도 1을 참조로 하여 기술한다.

도 4는 본 발명에 따른 EGW 장치의 습동판을 정면에서 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 습동판(100)으로 상·하부모재(201,202)를 밀착시키는 EGW 장치는 용접하는 그루브 부위를 가리게 되어 정밀한 작업을 수행하지 못하였다. 이에, 본 발명은 습동판의 상부(11) 일부를 절개하여 개방부(14)를 형성한다. 도시된 바와 같이, 개방부(14)를 통해, 작업자는 모재(201,202)와 이를 덮어씌운 습동판(1)의 내부공간을 육안으로 직접 확인할 수 있다. 개방부(14)는 용접토치 등을 관찰하기 위해 용접방향의 전방에 위치되는 것이 바람직하다.

따라서, 습동판(1)이 개방부(14)를 통해 아크와 용용금속을 가리지 않기 때문에 용접조건이 다변화되는 실제 현장에서 아크 및 용융지를 관찰하며 용접토치(300)의 위치, 용접 전류, 전압 및 위빙 등의 용접조건을 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 EGW 장치는 용접토치(300)의 끝부분 중앙에 컨텍트 팁(도시 되지 않음)을 통해 용접와이어(301)가 공급하는 한편, 이산화탄소(CO₂)와 같이 산화방지를 위한 차폐용 보호가스를 용접부에 제공할 수 있도록 팁의 외부를 둘러싸는 가스노즐(302)을 구비한다. 용접부위에서는 용접토치(300)의 끝부분의 가스노즐(302)로부터 분출되는 보호가스와 함께 플럭스가 연소하면서 발생하는 용접가스가 강력한 기류(화살표로 표시됨)를 형성하여 상부모재(201)와 습동판(1)의 상부(11) 사이의 슬롯부(13; 도 3참조)를 통해 외부로 배출되게 한다. 이렇게 배출되는 용접가스는 용융금속을 그루브부위 윗쪽으로 밀어 올리는 역할을 수행하여 언더컷과 용입 불량상태를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 습동판을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 종래기술에 따른 습동판을 모재에 밀착시킨 EGW 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 EGW 장치의 습동판을 측면에서 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 EGW 장치의 습동판을 정면에서 개략적으로 도시한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1, 100 ----- 습동판,

13 ----- 슬롯부,

14 ----- 개방부,

201,202 ----- 모재,

300 ----- 용접토치,

301 ----- 용접와이어,

302 ----- 가스노즐,

Claims (6)

1. 용접비드형상과 상응한 형상을 가진 전면과 습동판 지지대(2)를 수용할 수 있는 오목홈(20)을 가진 후면으로 이루어진 습동판(1)이 모재(201,202)와 밀착되어 모재의 그루브 부위를 용접토치(300)를 수단으로 하여 용접하는 일렉트로 가스 용접장치(EGW)에 있어서,

   상기 습동판(1)의 하부(12) 전면이 상기 습동판(1)의 상부(11) 전면보다 돌출되어, 상기 습동판의 하부 전면과 모재를 밀착되게 배열하며 상기 습동판의 상부 전면과 모재 사이에 슬롯부(13)를 형성할 수 있고,

   상기 습동판(1)은 그 상부(11)의 일부를 절개한 개방부(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 개방형 습동판을 구비한 일렉트로 가스 용접장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 개방부(14)는 용접 방향쪽으로 절개되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 용접토치(300)의 끝 부분에서 보호가스를 분출하는 가스노즐(302)을 구비하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 습동판(1)은, 그 상부(11)의 길이(L₁₁)가 하부(12)의 길이(L₁₂)보다 짧은 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 오목홈(20)은 상기 하부(12)의 후면에 배치되는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접장치.

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