KR101051884B1

KR101051884B1 - 용접팁의 제조방법

Info

Publication number: KR101051884B1
Application number: KR1020080095351A
Authority: KR
Inventors: 신덕수
Original assignee: 주식회사 베스트머트리얼
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2011-07-27
Also published as: WO2010035964A3; KR20100035951A; WO2010035964A2

Abstract

본 발명은, 모재를 이루는 것으로서, 치수정밀도가 저하되지 않고, 조도가 거칠어지지 않는 내경이 유지되는 단계까지 인발공정을 거친 인탈산동 파이프와; 상기 인탈산동 파이프의 내경에 삽입, 접합되는 것으로서, 와이어가 삽입되는 미세 내경이 형성된 고강도 동합금관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 용접팁의 제조방법을 제공한다.

상기와 같은 제조방법으로 제공되는 용접팁은, 미세 내경의 치수정밀도가 균일하고, 조도가 매끄러워서 전기전도가 안정적이이고 와이어의 이송이 원활하여 결국 내구수명이 연장되는 매우 유용한 효과가 있다.

용접, 용접팁

Description

용접팁의 제조방법{Method for Manufacturing welding tip}

본 발명은 용접팁의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 MIG용접 및 CO2용접용 팁과, 이 용접팁의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체를 사용하는 MIG(Metal Inert Gas, MIG)용접이나, 순수한 탄산가스만을 사용하는 CO₂용접에는, 와이어를 통과시켜 용접모재와 와이어 간에 아크가 발생할 수 있게 용접전류를 와이어로 공급하며 일정하게 위치를 유지시켜주기 위한 용접팁이 제공된다.

종래의 용접팁은, 동합금관을 기계가공하여 1.0~1.6mm의 미세 내경이 형성되도록 절삭가공하여 생산하였으나, 동(구리) 소재가 절삭성이 매우 열악한 관계로 최근에는 열간압출, 냉간인발하여 제조하고 있는 실정이다.

여기서, 용접팁의 미세한 내경은 그 직경과 내부 조도가 균일하여야 와이어 의 이송이 안정되게 유지되고, 접촉면적이 일정하게 유지되어 전기전도가 양호해지며, 내마모성이 줄어들게 되어 내구수명이 증대되는 매우 중요한 기능을 가지게 된다.

이에, 최근에는 일정두께를 갖는 동합금관을 단계별로 계속 인발하여 축관하였었다. 즉, 와이어의 직경에 따라 용접팁의 미세 내경 직경이 1.8mm, 1.6mm, 1.4mm, 1.2mm, 1.0mm가 되도록 계속 인발하여 축관하였다.

그런데, 동합금관을 계속적으로 인발할 경우, 어느 한계점에 도달하면 내경치수가 일정비율로 줄어들지 않아서 치수정밀도가 떨어지고, 조도 또한 매우 거칠어지기 때문에 와이어로의 전기전도가 불안정해지고, 와이어의 이송이 원활하지 못하므로 내구수명 또한 짧아지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 문제점에 기인하여 가공성이 좋은 인탈산동으로 제조하여야 하는데, 인탈산동은 강도가 낮아서 용접시 수명이 짧아지게 되고, 이로 인하여 용접팁을 자주 교환해 주어야 하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 가공성이 우수한 인탈산동 파이프를 압출,인발하여 치수정밀도가 저하되지 않는 크기의 내경만큼 형성한 후, 이 내경에 와이어가 삽입되기 위한 미세 내경이 가공된 고강도 동합금관을 삽입시켜서 서로 접합되도록 함으로써, 궁극적으로는 미세 내경의 치수정밀도가 균일하고, 조도가 매끄러워서 전기전도가 안정적이고 와이어의 이송이 원활하여 결국 내구수명이 긴 용접팁의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용접팁은, 모재를 이루는 것으로서, 치수정밀도가 저하되지 않고, 조도가 거칠어지지 않는 내경이 유지되는 단계까지 인발공정을 거친 인탈산동 파이프와; 상기 인탈산동 파이프의 내경에 삽입, 접합되는 것으로서, 와이어가 삽입되는 미세 내경이 형성된 고강도 동합금관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 고강도 동합금관은, Cu-Cr합금관, Cu-Cr-Zr합금관, Cu-Al₂O₃합금관 중, 어느 하나인 것을 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 용접팁의 제조방법은, (a) 치수정밀도가 저하되지 않고, 조도가 거칠어지지 않는 내경이 유지되는 단계까지 인발공정을 거친 인탈산동 파이프의 표면을 세척하는 전처리 단계; (b) 와이어가 삽입되는 미세 내경이 형성된 동합금관의 표면에 Sn전기도금을 실시하고, 그 표면을 세척하는 전처리 단계; (c) 상기 인탈산동 파이프의 내경에, 동합금관을 삽입하는 인서트 단계; (d) 상기 인서트 단계 이후, 다이스를 통과시켜 단면감소가 이루어지도록 하여 두 계면의 접합력을 증대시키는 인발공정 단계; (e) 상기 인발공정 단계 이후, 확산열처리 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 (a) 단계에서, 상기 인탈산동 파이프의 내경이 3mm가 될 때까지 인발공정을 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계에서, 상기 인탈산동 파이프와 고강도 동합금관의 표면은 트리클로로에틸렌으로 탈지하는 것이 바람직하다.

또, 상기 (d) 단계에서, 단면감소율이 10%가 되도록 인발공정을 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (e) 단계에서, 열처리 온도는 200~300도를 유지하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접팁의 제조방법에 따르면, 가공성이 우수한 인탈산동 파이프가 압출,인발되어 치수정밀도가 저하되지 않는 크기의 내경만큼 형성된 후, 이 내경에 와이어가 삽입되기 위한 미세 내경이 가공된 고강도 동합금관이 삽입되어 서로 접합됨으로써, 궁극적으로는 미세 내경의 치수정밀도가 균일하고, 조도가 매끄러워서 전기전도가 안정적이이고 와이어의 이송이 원활하여 결국 내구수명이 연장되는 매우 유용한 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 용접팁의 단면도이고, 도 2는 도 1의 요부 확대단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 용접팁의 제조방법을 나타내기 위한 공정순서도이다.

먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용접팁은, 인탈산동 파이프(20)를 모재로 하고, 고강도 동합금관(30)을 심재로 하여서 상기 심재인 고강도 동합금관(30)이 모재인 인탈산동 파이프(20)에 삽입되어 두 계면(40)이 서로 접착되어 있는 형상 즉, 이종 금속관 형태로 이루어져 있다.

즉, 모재를 이루는 인탈산동 파이프는(20) 가공성이 우수하므로, 가스 디퓨져(10)와 체결이 되도록 가공을 쉽게 할 수 있는 것이고, 심재를 이루는 고강도 동합금관(30)은 용접와이어로 인한 마모율을 최소화하여 팁의 수명을 높일 수 있는 것이다.

여기서, 상기 고강도 동합금관(30)은, Cu-Cr합금, Cu-Cr-Zr합금, Cu-Al₂O₃합금 등을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 인탈산동 파이프(20)의 인발에 의하여 치수정밀도가 저하되지 않는 크기로 형성된 내경에는, 와이어가 삽입되기 위한 미세 내경(32)이 가공된 고강도 동합금관(30)이 삽입되어서, 인탈산동 파이프(20)의 내경에 고강도 동합금관(30)의 외경이 확산접합되어 결합되는데, 이에 대해서는 후에 상술하기로 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 용접팁의 제조과정을 설명하면 다음곽 같다.

먼저, 인탈산동 파이프(20)를 수차례 인발처리하여 치수정밀도가 저하되지 않고, 조도가 거칠어지지 않는 크기 정도의 내경을 형성한 후, 표면세척을 실시한다.

이때, 상기 내경의 지름은 3mm정도로 가공하는 것이 바람직하다.

또한, 와이어가 삽입되기 위한 미세 내경(1.0~1.6mm)(32)을 형성한 고강도 동합금관(30)의 표면에 Sn전기도금을 하여 표면처리한 후, 역시 표면세척을 실시한다.

여기서, 상기 고강도 동합금관(30)의 표면에 Sn전기도금을 실시하는 이유는, 나중에 열처리를 통해 이종금속간의 계면확산이 이루어질 때, 두 금속간의 접합력을 증대시키기 위함이다.

또한, 인탈산동 파이프(20)와 고강도 동합금관(30)의 표면을 세척하는 이유 는, 트리클로로에틸렌(TCE)로 탈지하여 기름때 및 오물을 깨끗이 세척,제거한 후, 건조함으로써, 이종 금속간 계면에 불순물이 부착되지 않도록 하기 위함이다.

이와 같이, 모재를 이루는 인탈산동 파이프(20)와, 심재를 이루는 고강도 동합금관(30)의 표면세척 전처리 단계가 마무리되면, 상기 인탈산동 파이프(20)의 내경에 고강도 동합금관(30)을 삽입하는 인서트 공정을 실시한다.

다음에, 인탈산동 파이프(20)에 고강도 동합금관(30)이 삽입된 상태에서 다이스를 통과시켜 단면감소를 시키기 위한 인발공정을 실시함으로써, 이종 금속간의 계면밀착력을 높게 하여 결국 두 계면(40) 간의 접합력을 증대시켜 준다.

본 발명 출원인은 상기 인발공정을 실시함에 있어서, 단면감소율이 2%에서 20%로 인발되었을 때 단계적으로 표면결함과 내경치수의 정밀도 및 접합력 등을 검사하였는데, 단면감소율이 10%정도로 인발되었을 때 가장 표면결함이 적고 내경치수 정밀도 및 접합력이 우수한 것으로 밝혀졌는바, 인발공정은 단면감소율이 10%로 하는 것이 바람직함을 밝혀둔다.

마지막으로, 인발공정을 마친 상태에서, 확산열처리 단계를 실시한다.

상기 확산열처리 단계에서의 열처리 온도는 약 200~250도인 것이 바람직하며, 이와 같은 확산열처리에 의하여 고강도 동합금관(30)과의 표면에 도금처리된 Sn전기도금층이 확산되면서 인탈산동 파이프(20)의 내면과 더욱 접합력이 증대됨으로써, 가장 이상적으로 접합이 이루어지게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 용접팁의 단면도

도 2는 도 1의 요부 확대단면도.

도 3은 본 발명에 따른 용접팁의 제조방법을 나타내기 위한 공정순서도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

20 : 인탈산동 파이프 30 : 고강도 동합금관

32 : 미세 내경 40 : 계면

Claims

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(a) 치수정밀도가 저하되지 않고, 조도가 거칠어지지 않는 내경이 유지되는 단계까지 인발공정을 거친 인탈산동 파이프의 표면을 세척하는 전처리 단계;

(b) 와이어가 삽입되는 미세 내경이 형성된 것으로서, Cu-Cr합금관, Cu-Cr-Zr합금관, Cu-Al₂O₃합금관 중, 어느 하나인 동합금관의 표면에 Sn전기도금을 실시하고, 그 표면을 세척하는 전처리 단계;

(c) 상기 인탈산동 파이프의 내경에, 동합금관을 삽입하는 인서트 단계;

(d) 상기 인서트 단계 이후, 다이스를 통과시켜 단면감소가 이루어지도록 하여 두 계면의 접합력을 증대시키는 인발공정 단계;

(e) 상기 인발공정 단계 이후, 확산열처리 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 용접팁의 제조방법.
제 3항에 있어서,

상기 (a) 단계에서,

상기 인탈산동 파이프의 내경이 3mm가 될 때까지 인발공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 용접팁의 제조방법.
제 3항에 있어서,

상기 (a) 단계 및 (b) 단계에서,

상기 인탈산동 파이프와 고강도 동합금관의 표면은 트리클로로에틸렌으로 탈지하는 것을 특징으로 하는 용접팁의 제조방법.
제 3항에 있어서,

상기 (d) 단계에서, 단면감소율이 10%가 되도록 인발공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 용접팁의 제조방법.
제 3항에 있어서,

상기 (e) 단계에서, 열처리 온도는 200~300도를 유지하는 것을 특징으로 하는 용접팁의 제조방법.