KR101120056B1

KR101120056B1 - 씨오투 및 미그 용접기용 콘택트 팁 제조방법

Info

Publication number: KR101120056B1
Application number: KR1020090042262A
Authority: KR
Inventors: 강종모; 정봉상
Original assignee: 주식회사 경남특수금속
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2012-03-23
Also published as: KR20100123187A

Abstract

본 발명은 씨오투(CO₂) 및 미그(MIG) 용접기에 사용되는 콘택트 팁(contact tip)을 만들기 위한 콘택트 팁 제조방법을 제공코자 한 것으로서, 냉간단조(포밍공정) 및 압출방법(드로잉공정)으로 간편하게 제조하면서도 와이어가 공급되는 통로의 직진도, 진원도, 표면조도를 정밀하게 제공할 수 있게 한 것이다.

즉 본 발명은 동합금 구성의 환봉을 단봉(10)으로 절단하는 공정과; 포밍 치구(21)에 형성된 성형구멍(24)에 절단된 단봉(10)을 위치시킨 상태에서 성형구멍(24)의 하측에는 일정구간 후퇴하는 성형핀 가이드(25) 및 성형핀 가이드(25)에 관통되게 형성된 핀구멍(25a)으로 끼워지는 성형핀(26)을 배치하고, 성형구멍(24)의 상측에는 가압핀(28)을 배치한 상태에서 가압수단(29)으로 가압핀(28)을 가압한 후 성형핀(26)을 지지하는 지지수단(27)을 전진하는 순서에 의해 단봉(10)의 중심에 구멍(11)을 형성하여 예비성형물(13)을 성형하는 포밍공정(20)과; 몸체(2)의 중심에 통로(3)를 형성하고, 몸체(2)의 후방 단부에 헤드부(4)를 형성하도록 내입공간(33) 후방으로 축소된 성형구멍(34)이 형성되고 그 후방으로 상측에 가이드핀(39)이 일체 형성되는 인출핀(38)이 내입되는 성형공간(35)을 형성한 드로잉용 치구(31)의 내입공간(33)에 예비성형물(13)을 내입한 상태에서 가압핀(36)을 가압하여 예비성형물(13)을 성형구멍(34)을 통해서 성형공간(35)으로 드로잉 한 후 성형공간(35) 아래쪽에서 상승하는 인출핀(38)으로 인출하는 드로잉공정(30)과; 상기 포밍공정(20)과 드로잉공정(30)을 통해서 제조된 모재(1)를 공작기계로 가공하여 콘택트 팁(100)으로 제조하는 것으로, 본 발명에 의하면 통로의 직진도, 진원도, 표면조도의 정밀도를 획기적으로 개선할 수 있으므로 와이어를 원활하게 공급하여 용접불량 등의 문제점을 해결할 수 있는 것이며, 콘택트 팁의 사용수명도 기존의 것에 비하여 대폭 개선할 수 있고, 생산성 향상, 재료 절감 등을 기대할 수 있으며, 대량 양산이 가능하다.

콘택트 팁용 모재, 통로, 헤드부, 포밍공정, 드로잉공정, 콘택트 팁

Description

씨오투 및 미그 용접기용 콘택트 팁 제조방법{Manufacturing method of contact tip for CO2 and MIG welder}

본 발명은 씨오투(CO₂) 및 미그(MIG) 용접기에 사용되는 콘택트 팁(contact tip)을 만들기 위한 콘택트 팁 제조방법을 제공코자 한 것으로서, 보다 구체적으로는 냉간단조(포밍공정) 및 압출방법(드로잉공정)으로 간편하게 제조하면서도 와이어가 공급되는 통로의 직진도, 진원도, 표면조도를 정밀하게 제공할 수 있게 한 것이다.

자동용접기 및 반자동용접기는 와이어피딩을 통해서 연속적으로 공급되는 와이어를 동합금으로 구성된 콘택트 팁에 중앙에 형성된 통로를 통해서 공급하면서 용접하게 된다.

콘택트 팁은 선단이 테이프형상인 몸체 후방으로 나사부를 형성하고, 내부에는 와이어가 공급되는 통로를 형성하며, 몸체에는 나사부 쪽으로 대칭되는 걸림 면 부를 형성하여 스패너와 같은 공구로 콘택트 팁을 분해 조립할 수 있게 구성된다.

종래 제조방법은 환봉을 선반가공 및 밀링가공으로 외형을 가공함과 동시에 적당한 길이로 절단하고, 중심에 드릴을 이용하여 통로를 관통하는 방법을 사용하였다.

그러나 이런 방법은 통로의 직경에 부합하는 작은 구멍을 관통하기 위해 몸체의 양측에서 일정깊이로 통로를 가공하게 되는데, 통로 중심을 정확하게 일치시키기가 어렵고, 통로 가공공정에서 드릴의 파손이 많이 발생하는 등의 문제점으로 콘택트 팁의 제조단가가 상승하게 되는 등의 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하는 수단으로 근자에는 내부에 통로가 미리 형성되어 있는 모재를 선반가공 및 밀링 가공하여 생산하는 방법을 선택하고 있다.

그러나 상기와 같이 통로가 미리 형성된 모재를 만들기 위해서는 융해된 재료를 압출하여 파이프를 성형하고, 파이프를 인발기로 인발, 직경이 작은 파이프로 재 압출하는 공정을 통해서 통로를 형성하게 되는데, 이러한 인발 과정에서 원재료(파이프) 투입대비 파이프 모재 생산율이 50% 이하로 모재 생산성이 떨어지고 생산비용도 상승하는 등 원가절감을 기대하기 어려웠다.

또한 상기와 같은 방법으로 형성되는 통로의 경우 직경이 일정하지 않고, 직진도, 진원도, 표면조도 등도 정밀하지 못한 문제가 있었는바, 사용과정에서 와이어의 공급이 불안전해지므로 용접성 저하 및 그로 인해 용접 불량이 발생하는 경우가 빈번하였다.

이에 본 발명자는 상기한 종래 문제점을 일소코자 본 발명을 연구 개발한 것으로서, 본 발명에서는 냉간단조(포밍공정) 및 압출방법(드로잉공정)으로 간편하게 제조하면서도 와이어가 공급되는 통로의 직진도, 진원도, 표면조도를 정밀하게 제공하는 CO₂ 및 미그(MIG)용접기용 콘택트 팁 제조방법을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명에서는 적당한 길이로 절단된 소재를 금형에 투입하여 중심에 구멍을 형성하는 예비성형과, 냉간단조기를 통해서 드로잉하여 통로가 형성되도록 외경을 축소하고 후단에 헤드부가 형성된 모재를 형성하고, 이렇게 제조된 모재를 선반, 밀링 등과 같은 공작기계에서 가공하여 콘택트 팁이 완성될 수 있게 하였다.

본 발명으로 콘택트 팁을 제조할 경우 중심에 형성되어 있는 통로의 직진도 및 정밀도를 획기적으로 개선할 수 있으므로 와이어를 원활하게 공급하여 용접불량 등의 문제점을 해결할 수 있는 것이며, 콘택트 팁의 사용수명도 기존의 것에 비하 여 대폭 개선할 수 있는 것이다.

그리고 본 발명에서 제공하는 제조방법으로 콘택트 팁을 생산하는 경우 생산성 향상, 40~50% 이상의 재료 절감 등을 기대할 수 있고, 대량상산이 가능하다.

본 발명의 콘택트 팁용 모재의 제조방법은 동합금 구성의 환봉을 단봉으로 절단하는 공정과; 포밍용 치구에 형성된 성형구멍에 절단된 단봉을 위치시킨 상태에서 성형구멍의 하측에는 일정구간 후퇴하는 성형핀 가이드 및 성형핀 가이드에 관통되게 형성된 핀구멍으로 결합되는 성형핀을 배치하고, 성형구멍의 상측에는 가압핀을 배치한 상태에서 가압수단으로 성형핀을 가압한 후 성형핀을 지지하는 지지수단을 전진하는 순서에 의해 단봉의 중심에 구멍을 형성하여 예비성형물을 성형하는 포밍공정과; 몸체 중심에 통로를 형성하고, 몸체의 후방 단부에 헤드부를 형성하도록 내입공간 후방으로 축소된 성형구멍이 형성되고 그 후방으로 상측에 가이드핀이 일체 형성되는 인출핀이 내입되는 성형공간을 형성한 드로잉용 치구의 내입공간에 예비성형물을 내입한 상태에서 가압핀을 가압하여 예비성형물을 성형구멍을 통해서 성형공간으로 드로잉한 후 성형공간 아래쪽에서 상승하는 인출핀으로 인출하는 드로잉공정과; 상기 포밍공정과 드로잉공정을 통해서 제조된 모재를 공작기계로 가공하여 콘택트 팁으로 제조함을 특징으로 한다.

상기 포밍공정에서 가압핀은 선단을 원뿔형으로 형성하여 단봉의 중심 양측으로 구멍과 센터홈이 형성된 예비성형물을 성형토록 하며, 상기 드로잉공정에서 가압핀은 선단을 상기 센터홈에 삽입되는 원뿔형으로 형성하여 예비성형물이 흔들림 없이 안정되게 가압되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 드로잉용 치구의 성형공간 단부에 형성되는 라운드부에 의해 드로잉되는 모재의 단부를 안쪽으로 모아주게 한 것과, 상기 드로잉용 치구의 성형구멍에 대칭되도록 2~8개의 면을 형성하여 공구 결합용 면부가 동시에 형성되게 한 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부 도면에 의거하여 본 발명에서 제공하는 콘택트 팁용 모재의 제조방법 및 모재의 구성을 설명한다.

도 1은 본 발명의 제조공정 블록도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 포밍공정으로 예비성형물을 성형하는 과정을 보인 단면도를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 드로잉공정으로 모재를 성형하는 과정을 보인 단면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 콘택트 팁(100)의 제조방법은 동합금 구성의 환봉을 적당한 길이로 절단하는 공정과, 절단된 단봉(10)의 중심에 구멍(11)을 형성함과 아울러 구멍 반대방향에 센터홈(12)을 형성하는 포밍공정(20)과, 중심에 구멍(11)이 형성된 예비성형물(13)을 중심에 통로(3)가 형성되고 후단에 헤드부(4)가 형성되도록 모재(1)를 성형하는 드로잉공정(30)으로 이루어지며, 상기 모재(1)에 테이퍼부(120)와 나사부(130) 및 면부(110)를 선반과 밀링과 같은 공작기계로 가공하여 콘택트 팁(100)을 완성하게 되는 것이다.

상기 절단된 단봉(10)의 양측으로 중심에 구멍(11)과 센터홈(12)을 형성하여 예비성형물(13)을 성형하는 포밍공정(20)의 경우 작동공간(23) 전방으로 성형구멍(24)이 관통된 포밍용 치구(22)와, 일정구간 후퇴하도록 상기 성형구멍(24)에 끼워지는 성형핀 가이드(25)와, 상기 성형핀 가이드(25)를 관통하도록 형성된 핀구멍(25a)에 끼워지며 후단이 지지수단(27)에 의해 지지되고 일정구간 전진하는 성형핀(26)과, 상기 성형핀(26)의 반대쪽에서 성형구멍(24)으로 내입되며 가압수단(29)에 의해 가압되는 가압핀(28)을 포함하는 포밍금형(21)에 의해 이루어진다.

상기 가압핀(28)의 선단(28a)은 원뿔형으로 형성함이 바람직하며, 이러한 구성은 예비성형물(13)에 센터홈(12)을 형성하게 되며, 센터홈(12)은 후술할 포밍공정(20)에서 모재(1)의 중심을 정확하게 잡아주는 역할하고, 또한 모재(1)의 흔들림을 예방하며, 가압하는 과정에서 발생하는 열을 신속하게 방열하여 모재(1)의 열 변형을 방지하는 역할을 동시에 하게 된다.

상기 포밍공정(20)을 구체적으로 설명하면, 포밍용 치구(22)에 형성되어 있는 성형구멍(24)의 아래 측에 일정구간 후퇴하는 성형핀 가이드(25) 및 성형핀 가이드(25)에 관통되게 형성된 핀구멍(25a)으로 결합되는 성형핀(26)을 배치한 상태에서 그 상측으로 소정 길이로 절단한 단봉(10)을 올려두고, 단봉(10) 상측에 선단(28a)이 원뿔형으로 형성된 가압핀(28)을 위치시킨 상태에서 가압수단(29)으로 가압한다.

이때 지지수단(27)에 의해 지지되는 성형핀(26)은 정지된 상태이고 성형핀(26)이 결합되어 있는 성형핀 가이드(25)는 후퇴하므로 성형핀(26)은 성형구멍(24) 상에서 노출되며 단봉(10)은 후퇴하는 성형핀 가이드(25)를 따라서 압출되면서 예비성형물(13)이 포밍 성형 되는 것이다.

상기와 같이 가압핀(28)을 가압 하강시켜 포밍하면 단봉(10)의 중심에 양측으로 구멍(11)과 센터홈(12)이 형성된 예비성형물(13)이 포밍되며, 예비성형물(13)의 인출은 먼저 가압핀(26)을 성형구멍(24)에서 제거한 상태에서 지지수단(27)을 상승, 후퇴시키면 된다. 즉, 지지수단(27)을 상승시킨 상태에서 다시 하강시키면 성형핀(26)이 따라서 하강하는데 이때 포밍된 예비성형물(13)은 성형핀(26)에서 분리되므로 이를 포밍금형(21)에서 취출하면 되는 것이다.

그리고 양측 중심에 구멍(11)과 센터홈(12)이 형성된 예비성형물(13)의 중심에 통로(3)를 형성하고 후단에 헤드부(4)를 형성하여 모재(1)를 성형하는 드로잉공정(30)은 예비성형물(13)이 내입되는 내입공간(33) 후방으로 축소된 성형구멍(34)이 형성되고 그 후방으로 성형공간(35)이 형성된 드로잉용 치구(32)와, 내입공간(33)에 내입되며 가압수단(37)에 의해 가압되는 가압핀(36)과, 성형공간(35)의 아래쪽에서 상승하여 드로잉 성형된 모재(1)를 인출하는 인출핀(38)을 포함하는 드로잉금형(31)에 의해 이루어지며, 상기 인출핀(38)에는 가이드핀(39)을 형성한다.

상기 가압핀(36)에는 포밍공정(20)에서 센터홈(12)이 형성된 경우 센터홈(12)에 부합하도록 선단(36a)을 원뿔형으로 형성함이 바람직하다.

상기 드로잉공정(30)을 구체적으로 설명하면, 먼저 예비성형물(13)을 중앙에 형성된 구멍(11)이 아래쪽으로 향하게 내입공간(33)에 투입한 상태에서 가압핀(36)을 내입공간(33)에 내입시킨 상태에서 가압수단(37)으로 가압핀(36)을 가압한다. 이때 예비성형물(13)은 상측으로 센터홈(12)이 형성되고, 센터홈(12)으로 가압핀(36)의 원뿔형 선단(36a)이 내입된 상태에서 예비성형물(13)을 가압하게 되므 로 예비성형물(13)이 흔들림 없이 안정되게 가압되고, 가압에 의해서 구멍(11)이 형성된 쪽은 내입공간(33)보다 축소된 성형구멍(34)을 통해서 압출되면서 내측에 통로(3)를 형성하게 된다. 이때 만들어지는 통로(3)에는 인출핀(38)에 일체 형성된 가이드핀(39)이 삽입되어 통로(3)의 직진도 진원도 및 표면조도 등을 유지할 수 있게 된다.

상기 통로(3)와 가이드핀(39)은 완성된 모재(1)의 효과적인 취출이 이루어질 수 있도록 통로(3)는 +공차를 적용하고, 가이드핀(39)은 -공차를 적용하여 설계한다.

상기 예비성형물(13)의 대부분이 성형구멍(34)을 통해서 압출되지만 센터홈(12)이 형성된 일부분은 헤드부(4)로 내입공간(33)에 남게 된다.

한편 상기 성형공간(35)의 단부에는 드로잉되는 모재(1)의 단부를 안쪽으로 모아주는 역할을 하도록 라운드부(35a)가 부가적으로 형성되어 있다. 이 라운드부(35a)의 경우 드로잉되는 모재(1)의 단부와 접하면서 통로(3)의 입구가 벌어지는 현상을 방지하는 역할을 하므로 완성된 모재(1)로 콘택트 팁(100)을 가공할 때 소재의 낭비를 최소화 할 수 있는 것으로 통로(3)의 직진도, 진원도, 표면조도를 획기적으로 개선할 수 있는 것이다.

그리고 상기 성형구멍(34)의 형상을 달리하는 방법으로 모재(1)의 외형을 다각형 구성으로 구성할 수 있다. 즉, 성형구멍(34)을 도 4에 도시된 바와 같이 대칭되는 2개의 면(34a) 혹은 4-8개의 면(34a)을 선택적으로 두어서 모재(1)의 표면에 면부가 동시에 형성되게 할 수 있다.

상기 구성으로 면부를 형성할 경우 콘택트 팁(100)을 가공할 때 스패너 등의 공구를 결합하는 면부(110)를 별도로 가공하는 번거로움을 해소할 수 있다.

면부(110)를 별도로 가공 형성할 경우 통로(3)가 변형될 수 있는 바, 될 수 있으면 많은 각을 가지도록 하거나 혹은 통로(3) 직경에 부합하는 보조핀을 사용하여 통로(3)의 직진도 진원도 등을 유지할 수 있게 함이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 의해 제조되는 콘택트 팁용 모재(1)의 사시도를 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 단면도를 도시한 것이다.

도시된 바에 의하면 몸체(2)의 중심에 통로(3)가 형성되고, 몸체(2)의 후방 단부에는 센터홈(12)이 형성된 헤드부(4)를 형성한 구성이다.

상기 헤드부(4)는 모재(1)로 콘택트 칩(100)으로 연속적으로 가공할 수 있도록 정렬하고, 또한 클램핑 고정할 때 사용하는 구성요소이기도 하다.

도 7은 본 발명으로 성형된 모재를 가공하여 완성한 콘택트 팁(100)의 일 실시예를 보인 사시도를 도시한 것으로서, 선반과 밀링 등의 공작기계를 이용하여 콘텍트 팁(100)의 선단을 테이퍼부(120)로 가공하고 후단에는 나사부(130)를 가공한다.

몸체에 형성되는 면부(110)의 경우 도 4와 같이 형성된 성형구멍(34)을 이용하여 드로잉함으로 해서 스패너 등의 공구를 결합하는 면부(110)를 함께 성형하면 가공 간소화 및 그에 따른 불편을 일소할 수 있다

도 1은 본 발명의 제조공정 블록도

도 2는 본 발명의 포밍공정으로 예비성형물을 성형하는 과정을 보인 단면도

도 3은 본 발명의 드로잉공정으로 모재를 성형하는 과정을 보인 단면도

도 4는 본 발명의 드로잉 치구에 적용될 수 있는 성형구멍의 여러 예를 보인 평단면도

도 5는 본 발명에 의해 제조되는 콘택트 팁용 모재의 사시도

도 6은 도 5의 단면도

도 7은 본 발명으로 성형된 모재를 가공하여 완성한 콘택트 팁의 일 실시예를 보인 사시도

■도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1:(콘택트 팁용) 모재 3:통로

4:헤드부 10:단봉

11:구멍 12:센터홈

13:예비성형물 20:포밍공정

21:포밍금형 22:포밍용 치구

24:성형구멍 25:성형핀 가이드

26:성형핀 30:드로잉공정

31:드로잉금형 32:드로잉용 치구

34:성형구멍 35:성형공간

36:가압핀 100:콘택트 팁

Claims

동합금 구성의 환봉을 단봉(10)으로 절단하는 공정과;

포밍 치구(21)에 형성된 성형구멍(24)에 절단된 단봉(10)을 위치시킨 상태에서 성형구멍(24)의 하측에는 일정구간 후퇴하는 성형핀 가이드(25) 및 성형핀 가이드(25)에 관통되게 형성된 핀구멍(25a)으로 끼워지는 성형핀(26)을 배치하고, 성형구멍(24)의 상측에는 가압핀(28)을 배치한 상태에서 가압수단(29)으로 가압핀(28)을 가압한 후 성형핀(26)을 지지하는 지지수단(27)을 전진하는 순서에 의해 단봉(10)의 중심 일측으로 구멍(11)이 형성된 예비성형물(13)을 성형하는 포밍공정(20)과;

몸체(2)의 중심에 통로(3)를 형성하고, 몸체(2)의 후방 단부에 헤드부(4)를 형성하도록 내입공간(33) 후방으로 축소된 성형구멍(34)이 형성되고 그 후방으로 상측에 가이드핀(39)이 일체 형성되는 인출핀(38)이 내입되는 성형공간(35)을 형성한 드로잉용 치구(31)의 내입공간(33)에 예비성형물(13)을 내입한 상태에서 가압핀(36)을 가압하여 예비성형물(13)을 성형구멍(34)을 통해서 성형공간(35)으로 드로잉 한 후 성형공간(35) 아래쪽에서 상승하는 인출핀(38)으로 인출하는 드로잉공정(30)과;

상기 포밍공정(20)과 드로잉공정(30)을 통해서 제조된 모재(1)를 공작기계로 가공하여 콘택트 팁(100)으로 제조함을 특징으로 하는 씨오투(CO₂) 및 미그(MIG) 용 접기용 콘택트 팁 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 포밍공정(20)에서 가압핀(28)은 선단(28a)을 원뿔형으로 형성하여 단봉(10)의 중심 양측으로 구멍(11)과 센터홈(12)이 형성된 예비성형물(13)을 성형토록 하며,

상기 드로잉공정(30)에서 가압핀(36)은 선단(36a)을 상기 센터홈(12)에 삽입되는 원뿔형으로 형성하여 예비성형물(13)이 흔들림 없이 안정되게 가압되도록 한 것을 특징으로 하는 씨오투(CO₂) 및 미그(MIG) 용접기용 콘택트 팁 제조방법.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 드로잉용 치구(31)의 성형공간(35) 단부에 형성되는 라운드부(35a)에 의해 드로잉되는 모재(1)의 단부를 안쪽으로 모아주게 한 것을 특징으로 하는 씨오투(CO₂) 및 미그(MIG) 용접기용 콘택트 팁 제조방법.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 드로잉용 치구(31)의 성형구멍(34)에 대칭되도록 2~8개의 면(34a)을 형성하여 공구 결합용 면부(110)가 동시에 형성되게 한 것을 특징으로 하는 씨오투(CO₂) 및 미그(MIG) 용접기용 콘택트 팁 제조방법.