KR101207625B1 - 가스 아크 용접 장치 및 용접 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전극 와이어의 용융시 용융량에 따라, 비전극 와이어의 용융 드롭이 중력에 의해 불규칙하게 용탕으로 공급되는 것을 안정화시키기 위한 장치로서, 본 발명은 선단에 전극 와이어가 장착되는 전극 와이어용 토치와 선단에 비전극 와이어가 장착되는 비전극 와이어용 토치를 포함하며, 상기 비전극 와이어는 상기 전극 와이어용 토치의 전극 와이어에 전기가 공급되어 발생하는 아크 열에 의해 용융되는 가스 아크 용접 장치로서, 상기 아크 열에 의해 생성된 상기 비전극 와이어의 용융 드롭이 소정의 크기로 낙하하도록 비전극 와이어를 제어하는 제어기구를 포함하며, 상기 제어기구는 소정의 크기로 상기 비전극 와이어의 용융 드롭이 형성되면 상기 비전극 와이어를 후퇴시키는 제어부를 포함하는 가스 아크 용접 장치를 제공한다.

Description

가스 아크 용접 장치 및 용접 방법{TANDEM ELECTRO GAS ARC WELDING APPARATUS AND WELDING METHOD THEREOF}
본 발명은 가스 아크 용접 장치에 대한 것으로, 구체적으로는 전극 와이어에 의해 발생하는 아크 열에 비전극 와이어가 용융되는 가스 아크 용접 장치에서 비전극 와이어를 용탕으로 규칙적으로 공급하는 기술에 대한 것이다.
탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 방법은 최근 조선에서 요구되고 있는 판두께 50mm 이상의 극후물 강재의 용접 생산성을 높이기 위하여 개발되어 적용되고 있는 용접 방법이다. 히 80mm 두께의 강재를 통상의 용접 방법으로 용접하는 때에, 플럭스 코어드 아크 용접의 경우는 80~90 패스의 다층 용접이 되어야 하고, 싱글 일렉트로 가스 아크 용접의 경우에도 2 패스의 용접이 되어야 하기 때문에, 용접 생산성이 요구되는 조선소에서는 극후물 강재를 1 패스로 용접할 수 있는 탄뎀 일렉트로 가스 용접을 적용하는 것이 바람직하다. 그러나 판두께 80mm 정도의 극후물재를 1 패스로 용접하기 위하여는 500kJ/cm 이상의 대입열 용접이 되어야 하고, 용접 입열이 증가하면 용접부에 조대한 조직이 얻어져 이로 인하여 충격 인성의 저하가 필연적으로 발생한다. 따라서, 이러한 대입열 용접에서 용접부의 충격 인성을 확보하기 위하여 대입열용 강재나 이를 위한 대입열 용접재료가 개발되어 적용되고 있다.
도 1은 종래의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 도시한다. 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접은 고능률 입향 상진 용접으로, 주로 이산화탄소(60)를 보호 가스로 이용하고, 2개의 전극(10, 20)으로 아크를 발생시키고, 이 아크 열로 와이어(W1, W2)와 피용접재(30)를 용융시켜 용접이 이루어지게 하는 방식이다. 피용접재(30)의 전면에는 수냉식 동담금(40)을, 배면에는 고정식 백킹재(50)를 설치하고, 공급되는 용접 와이어(W1, W2)와 피용접재(30) 사이에 발생하는 아크를 통하여 용융 금속(32)을 형성하고 일정량의 용융 금속이 형성되면 용접 토치(12, 22)를 탑재한 주행 장치(미도시)를 통하여 자동으로 주행하는 고능률 용접 방식이다.
상기와 같은 대입열 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 방법에서는, 판두께 50mm 이상의 용접부에 용접열에 의하여 용접재료와 피용접재로 이루어지는 용융 금속으로 채워져야 하고, 이를 위하여 500 kJ/cm 이상의 대입열 용접이 적용되고 있다. 용접 중에 공급되는 열량의 측면에서 보면, 먼저 전극 와이어(W1, W2)에서의 저항 발열과 아크 열로 구분되고, 아크 열은 크게 전극과 피용접재에 형성되는 극점(양극, 음극)의 고온 영역과 아크 내에서 양극 사이에 형성되는 고온의 아크 기둥으로 구분할 수 있다. 이들 중 와이어의 저항 발열과 와이어의 끝단에 형성되는 극점에서의 아크열은 전극 와이어(W1, W2)를 녹이는 열량으로 사용되고, 아크 기둥의 열량과 피용접재측 용융 금속에 형성되는 극점 주변의 열량은 주로 피용접재를 녹이는 열량으로 사용되고 있다. 그러나 고온의 아크 기둥의 열과 피용접재측 극점 부근의 고온 영역의 열은 판두께가 두꺼워 짐에 따라 대기 혹은 주위로의 열 손실이 많은 문제점이 있다.
따라서, 이러한 열손실로 인하여 50mm 이상의 극후판 용접시 과다한 용접 입열이 필요하고, 이러한 과다한 용접 입열로 인하여 용접부의 품질 저하의 원인이 되고, 대입열 용접부 품질 확보를 위하여 고가의 대입열용 소재를 적용하지만 제품의 품질 편차 등에 의한 품질 불안정에 대한 불안감이 항상 지적되고 있는 실정이다.
이에 잉여 입열량을 이용하여 비전극 와이어를 투입하여 용탕의 온도를 낮춤으로 인해 열영향부의 크기를 줄이는 방법이 고안되어 왔으며, 아크 속에 비전극 와이어를 직접투입하는 방법이 제시되었다.
도 2에서 보이듯이, 아크 속에 비전극 와이어를 직접투입하는 방법은 전면 전극부는 전면 전극 와이어용 토치(12)와 이 토치(12)를 유지하기 위한 전면 전극 유지부(11)를 구비하고, 전면 비전극부는 전면 비전극 와이어용 토치(14)와 이 토치(14)를 유지하기 위한 전면 비전극 유지부(13)를 구비한다. 전면 전극 와이어용 토치(12)의 선단에는 전면 전극 와이어(W1)가 장착되고, 전면 비전극 와이어용 토치(14)의 선단에는 전면 비전극 와이어(W2)가 장착된다. 전면 전극 유지부(11)와 전면 비전극 유지부(13)는 가이드 부재(15)로 연결되며, 가이드 부재(15)는 중앙부에 길이 방향으로 홈(16)이 형성되어 있어, 전면 전극 유지부(11)와 전면 비전극 유지부(13)는 각각 홈(16)의 길이 방향의 임의의 위치에 고정될 수 있으므로, 두 개의 유지부(11, 13)의 사이의 간격 조절이 가능하다. 이러한 가스 아크 용접 장치는 전극 와이어(W1)와 비전극 와이어(W2) 각각의 연장선과 피용재점이 만나는 접점을 일치시켜 전극 와이어(W1)에 전기가 공급되어 발생하는 아크 열에 의해 전극 와이어(W1) 및 비전극 와이어(W2)가 용융되게 한다.
하지만, 고온의 아크 열에 의해 비전극 와이어(W1)의 선단에서 용융되는 비전극 와이어(W1)의 용융 드롭(80)의 크기가 불규칙하게 형성되어 낙하하며, 비전극 와이어(W1)의 공급이 불규칙적으로 일어난다. 이렇게 불규칙하게 낙하하는 용융 드롭(80)은 저온의 비전극용 와이어의 송급이어서 불안정한 아크가 형성되며, 따라서, 용접부 건정성을 확보하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전극 와이어의 용융시 용융량에 따라, 비전극 와이어의 용융 드롭이 중력에 의해 불규칙하게 용탕으로 공급되는 것을 안정화시키기 위한 장치로서, 적당한 량의 비전극 와이어가 용융되어 용융 드롭을 형성하면 강제적으로 낙하시키게 하는 것을 목적으로 한다.
비전극 와이어의 공급량을 규칙적으로 함으로써, 안정된 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접이 가능하게 되어 우수한 용접부 품질을 얻는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선단에 전극 와이어가 장착되는 전극 와이어용 토치와 선단에 비전극 와이어가 장착되는 비전극 와이어용 토치를 포함하며, 상기 비전극 와이어는 상기 전극 와이어용 토치의 전극 와이어에 전기가 공급되어 발생하는 아크 열에 의해 용융되는 가스 아크 용접 장치로서, 상기 아크 열에 의해 생성된 상기 비전극 와이어의 용융 드롭이 소정의 크기로 낙하하도록 비전극 와이어를 제어하는 제어기구를 포함하며, 상기 제어기구는 소정의 크기로 상기 비전극 와이어의 용융 드롭이 형성되면 상기 비전극 와이어를 후퇴시키는 제어부를 포함하는 가스 아크 용접 장치를 제공한다.
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본 발명에서 제어기구는 비전극 와이어를 이동시키는 롤러, 상기 롤러를 구동시키는 모터, 상기 롤러의 회전을 감지하는 센서 및 상기 모터 및 센서에 연결된 제어부를 포함할 수 있다.
또, 상기 전극 와이어의 연장선과 피용재의 접점 및 상기 비전극 와이어의 연장선과 피용재의 접점이 일치하도록 배치될 수 있다.
다르게는, 본 발명은 선단에 전극 와이어가 장착되는 전극 와이어용 토치와, 선단에 비전극 와이어가 장착되는 비전극 와이어용 토치를 사용하는 가스 아크 용접 방법으로, 상기 전극 와이어용 토치의 전극 와이어에 전기가 공급되어 발생하는 아크 열에 의해 용융되도록 상기 비전극 와이어용 토치의 비전극 와이어를 공급하며, 상기 비전극 와이어의 용융 드롭이 소정의 크기로 낙하하도록 용접 중 비전극 와이어의 용융 드롭이 소정의 크기로 형성되면 상기 비전극 와이어를 후퇴시키는 제어를 수행하는 가스 아크 용접 방법을 제공한다.
상기 비전극 와이어의 제어는 주기 f= 3/4 WFS/r (WFS: 비전극 와이어 공급 속도, r: 비전극 와이어 반지름)로 이루어질 수 있다.
또, 상기 비전극 와이어의 용융 드롭의 소정의 크기는 상기 비전극 와이어의 용융 드롭의 직경이 비전극 와이어의 직경의 0.5 배 이상, 1.5배 이하 범위 내일 수 있으며, 상기 비전극 와이어의 용융 드롭의 소정의 크기는 상기 비전극 와이어의 용융 드롭의 직경이 비전극 와이어의 직경과 동일한 것일 수 있다.
나아가, 상기 비전극 와이어의 제어는 비전극 와이어를 상기 비전극 와이어의 직경보다 크게 후퇴시키는 것일 수 있으며, 상기 비전극 와이어의 제어는 비전극 와이어의 직경의 2배 이하로 비전극 와이어를 후퇴시키는 것일 수 있다.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 전극 와이어의 용융 시 용융량에 따라, 비전극 와이어의 용융 드롭이 중력에 의해 불규칙하게 용탕으로 공급되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 적당한 량의 비전극 와이어가 용융되어 용융 드롭을 형성하면 강제적으로 낙하시키게 되므로, 비전극 와이어의 공급량을 규칙적으로 되며, 따라서, 안정된 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접이 가능하게 되어 우수한 용접부 품질을 얻게 한다.
도 1 은 종래의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 도시한다.
도 2 는 다른 종래의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 전면 전극을 도시한다.
도 3a 는 본 발명의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 전면 전극을 도시한다.
도 3b 및 3c 는 본 발명의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치에서 아크 발생부의 부분 확대도이다.
도 3d 는 본 발명의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치 전면 전극의 전면 비전극 유지부의 개념도이다.
도 4 는 본 발명의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 도시한다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 전면 전극을 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 전면 전극(110)은 전면 전극부와 전면 비전극부를 구비한다. 전면 전극부는 전면 전극 와이어용 토치(112)와 이 토치(112)를 유지하기 위한 전면 전극 유지부(111)를 구비하고, 전면 비전극부는 전면 비전극 와이어용 토치(114)와 이 토치(114)를 유지하기 위한 전면 비전극 유지부(113)를 구비한다. 전면 전극 와이어용 토치(112)의 선단에는 전면 전극 와이어(W11)가 장착되고, 전면 비전극 와이어용 토치(114)의 선단에는 전면 비전극 와이어(W12)가 장착된다. 전면 전극 유지부(111)와 전면 비전극 유지부(113)는 가이드 부재(115)로 연결된다.
가이드 부재(115)는 중앙부에 길이 방향으로 홈(116)이 형성되어 있어, 전면 전극 유지부(111)는 가이드 부재(115)의 홈(116)을 관통하는 조절 나사에 의해 가이드 부재(115)에 고정되고, 전면 비전극 유지부(113)도 가이드 부재(115)의 타측에서 홈(116)을 관통하는 조절 나사에 의해 가이드 부재(115)에 고정된다. 전면 전극 유지부(111)와 전면 비전극 유지부(113)는 각각 홈(116)의 길이 방향의 임의의 위치에 고정될 수 있으므로, 두 개의 유지부(111, 113)의 사이의 간격 조절이 가능하다. 또한, 두 개의 유지부(111, 113)를 가이드 부재(115)의 홈(116)에 결합할 때 임의의 각도로 결합할 수 있으므로, 두 개의 유지부(111, 113) 사이의 각도 조절도 가능하다. 가이드 부재(15)는 직선 또는 원호 형상 등, 두 개의 유지부(11, 13) 사이의 거리 및 각도 조절이 용이한 형상으로 구성할 수 있다.
또한, 전면 비전극 유지부(113)에는 길이 방향으로 홈(117)이 형성되어 있어 전면 비전극 유지부(113)와 가이드 부재(115)의 고정점이 전면 비전극 유지부(113)의 길이 방향을 따라 위치 조정이 가능하다. 도면에 도시하지는 않았지만, 전면 전극 유지부(111)에도 길이 방향으로 홈을 형성하여 위치 조정 가능하게 구성할 수도 있다.
또, 전면 비전극 유지부(113)는 가이드 부재(115)에 위치 조정되는 것 외에, 비전극 와이어(W12)를 전진 혹은 후퇴시키는 기능을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 비전극 유지부(113)에서 비전극 와이어(W12)를 전진 혹은 후퇴시키는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 별도의 구성을 구비하여, 비전극 와이어(W12)를 전진 혹은 후퇴시키는 것도 가능함은 당연하다.
이하에서는 상기 구성을 가진 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 작동을 도 3a ~ 3c 를 참조로 하여 설명하도록 한다.
피용접재를 준비한 후, 전면 전극 와이어용 토치(112)를 설치하고, 전면 비전극 와이어용 토치(114)를 설치한 다음, 전면 전극 와이어(W11)를 공급하여 전면 전극 와이어(W11)의 연장선과 피용접재의 접점(70)을 찾고, 이 접점(70)에서 전면 비전극 와이어(W12)의 연장선이 만나도록, 가이드 부재(115)를 통해 전면 비전극 와이어(W12)의 각도와 위치를 조정한다.
전면 전극 와이어(W11)와 전면 비전극 와이어(W12)를 동일 접점(70)에 일치시킴으로써, 전면 전극 와이어(W11)에서 발생되는 아크 내에 전면 비전극 와이어(W12)가 공급되게 된다. 이때 통상 아크 내에서 아크 기둥의 온도는 5,000K 이상 유지되고, 용융 금속의 극점(양극 혹은 음극)이 되는 접점(70)부근의 온도는 2,300K 정도의 고온이 되므로, 이러한 열로 전면 비전극 와이어(W12)를 용융시키게 된다.
전면 전극 와이어(W11)와 전면 비전극 와이어(W12)를 동일 접점(70)에 일치시키지 않더라도, 전면 전극 와이어(W11)에 의해 발생되는 아크 내에 전면 비전극 와이어(W12)가 공급될 수 있어도 문제는 없다.
용융된 비전극 와이어(W12)는 도 3a 에 도시된 바와 같이, 비전극 와이어(W12)의 선단에서 용융 드롭(180)을 형성하며, 전면 비전극 유지부(113)가 비전극 와이어(W12)를 후퇴시킴으로써, 비전극 와이어의 용융 드롭(180)이 용탕으로 낙하된다.
도 3b 에는 비전극 와이어(W12)의 선단에 용융 드롭(180)이 형성되어 있는 모습이 도시되어 있으며, 도 3c 에는 비전극 와이어(W12)가 전면 비전극 유지부(113)의 후퇴동작에 의하여 후퇴했을 때, 용융 드롭(180)이 관성으로 인하여 비전극 와이어(W12)로부터 떨어져 강제적으로 낙하되는 모습이 도시되어 있다.
강제적으로 낙하시키는 용융 드롭(180)의 크기와 관련하여 용융 드롭(180)의 직경이 비전극 와이어(W12)의 직경(D)의 절반 수준이하인 경우, 용융 드롭(180)으로부터 발생하는 관성이 크지 않아서, 전면 비전극 유지부(113)가 비전극 와이어(W12)를 후퇴시킨다고 하더라도 비전극 와이어(W12)의 선단으로부터 떨어지지 않게 되거나, 전면 비전극 유지부(113)가 비전극 와이어(W12)를 빠른 속도로 후퇴시켜야해서, 용융 드롭(180)을 강제로 낙하시키는 일이 어려워진다.
또한, 용융 드롭(180)의 직경을 크게 유지하려고 하는 경우에는 관성은 충분하게 발생할 수 있지만, 유지하고자 하는 용융 드롭(180)의 직경이 비전극 와이어(W12)의 직경(D)의 1.5배가 넘어가는 경우에, 용융 드롭(180)의 직경이 유지하고자 하는 직경이 되기 전에 용융 드롭(180)이 자연 낙하하여, 불규칙한 비전극 와이어(W12)의 공급이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 용융 드롭(180)의 직경은 비전극 와이어(W12)의 직경(D)의 0.5배 이상, 비전극 와이어(W12)의 직경(D)의 1.5배 이하인 것이 바람직하며, 바람직하게는 용융 드롭(180)의 직경을 비전극 와이어의 직경(D)수준으로 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 비전극 와이어(W12)의 공급량은 일정한 경우, 용융 드롭(180)의 직경을 비전극 와이어의 직경(D)로 유지할 때, 비전극 와이어(W12)의 공급속도(WFS)와 비전극 와이어의 반경(r)의 관계로부터 용융 드롭(180)의 후퇴 주기(f)를 결정할 수 있다.
즉, 아래의 식(1)과 같이, 좌변에는 용융 드롭 부피를 우변에는 초당 공급량을 배치함으로서,
4/3*PI*r3=WFS*PI*r2 ...식 (1)
후퇴 주기(f)는 (3/4)*WFS/r 로 얻어질 수 있으며, 이 후퇴 주기(f)는 용융 드롭(180)의 직경을 어느 정도로 유지할 지에 따라서, 변경될 수 있다.
또한, 전면 비전극 유지부(113)가 비전극 와이어(W12)를 후퇴시키는 거리도 제어될 수 있다.
만일, 전면 비전극 유지부(113)가 비전극 와이어(W12)를 비전극 와이어(W12)의 직경(D)만큼 후퇴시키지 않는다면, 비전극 와이어(W12)로부터 용융 드롭(180)이 떨어지지 않게 되므로, 도 3c 에 도시되어 있는 바와 같이, 최소한 전면 비전극 유지부(113)가 비전극 와이어(W12)를 후퇴시키는 후퇴 거리(d)는 비전극 와이어(W12)의 직경(D)이상은 되어야 한다.
또한, 비전극 와이어(W12)의 후퇴 거리(d)가 과도한 경우에, 전면 비전극 유지부(113)가 후퇴 효율이 나오지 않게 되므로, 바람직하게는 후퇴 거리(d)는 비전극 와이어(W12)의 직경의 2배 이하로 유지한다.
위와 같이, 전면 비전극 유지부(113)에서 비전극 와이어(W12)를 후퇴시킴으로써, 비전극 와이어(W12)가 전극 와이어(W11)로부터 발생한 아크에 의해서 용융되는 용융 드롭(180)의 크기가 제어될 수 있다. 이렇게 용융 드롭(180)의 크기가 제어되는 경우, 용탕으로 유입되는 비전극 와이어(W12)의 용융 드롭(180)의 양이 일정하여지므로, 아크의 형성이 안정적으로 이루어질 수 있으며, 이는 용접부의 건전성을 확보할 수 있다.
도 3a ~ c 에서는 전면 비전극 유지부(113)를 제어하여, 비전극 와이어(W12)의 용탕에의 공급을 규칙적으로 하는 것을 설명하였으나, 이는 배면 비전극 유지부(123)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 3d 에는 본 발명의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치 전면 전극의 전면 비전극 유지부(113)의 개념도가 도시되어 있다.
전면 비전극 유지부(113)의 롤러(113a), 모터(도시되지 않음)와 엔코더(113b) 및 제어부(118)를 포함하는 제어기구를 통하여, 본 발명은 비전극 와이어(W12)의 용융 드롭(180)을 특정 크기로 낙하시키는 제어를 달성한다. 구체적으로, 전면 비전극 유지부(113)의 내부에는 롤러(113a)와 엔코더(113b)가 배치되어 있으며, 롤러(113a)는 도시되지 않은 모터에 연결되어서 비전극 와이어(W12)를 와이어 공급속도(WFS)로 공급한다.
롤러(113a)를 구동하는 모터와 엔코더(113b)는 제어부(118)에 연결되어 있으며, 제어부(118)는 엔코더(113b)의 측정 신호에 근거하여, 롤러(113a)를 소정의 주기(예를 들면, f= 3/ 4*WFS/r)마다 역회전시킨다. 또한, 엔코더(113b)로 역회전 정도를 조정하여, 비전극 와이어의 후퇴 거리(d)를 제어한다.
이렇게, 제어부(118)가 모터를 역회전시킴으로써, 비전극 와이어(W12)는 순간적으로 후퇴하게 되며, 그에 따라, 비전극 와이어(W12)의 선단의 용융 드롭(180)은 강제적으로 용탕에 낙하하게 된다.
도 4 에는 본 발명의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 도시되어 있으며, 전면 적극과 배면 전극 모두가 도시되어 있다.
배면 전극(120)도 전면 전극(110)과 마찬가지로 배면 전극부와 배면 비전극부를 구비한다. 배면 전극부는 배면 전극 와이어용 토치(122)와 이 토치(122)를 유지하기 위한 배면 전극 유지부(121)를 구비하고, 배면 비전극부는 배면 비전극 와이어용 토치(124)와 이 토치(124)를 유지하기 위한 배면 비전극 유지부(123)를 구비한다. 배면 전극 와이어용 토치(122)의 선단에는 배면 전극 와이어(W21)가 장착되고, 배면 비전극 와이어용 토치(124)의 선단에는 배면 비전극 와이어(W22)가 장착된다. 배면 전극 유지부(121)와 배면 비전극 유지부(123)는 가이드 부재(25)로 연결된다.
전면 전극(110)과 동일하게, 배면 전극(120)의 가이드 부재(125)는 중앙부에 길이 방향으로 홈(126)이 형성되어 있어, 배면 전극 유지부(121)는 가이드 부재(125)의 홈(126)을 관통하는 조절 나사에 의해 가이드 부재(125)에 고정되고, 배면 비전극 유지부(123)도 가이드 부재(125)의 타측에서 홈(126)을 관통하는 조절 나사에 의해 가이드 부재(125)에 고정되며. 배면 비전극 유지부(123)는 가이드 부재(125)에 위치 조정되는 것 외에, 비전극 와이어(W22)를 후퇴시키는 기능을 포함한다.
이와 같이 구성된 배면 전극에서도, 전면 전극에서와 마찬가지로, 배면 비전극 유지부(123)가 비전극 와이어(W22)를 후퇴시킬 수 있으므로, 비전극 와이어(W22)의 용융 드롭 (180)이 적당한 크기, 용융 드롭(180)의 직경이 비전극 와이어(W22)의 직경의 0.5 배이상, 1.5배 이하인 경우에 비전극 와이어(W22)를 후퇴 동작함으로써, 용탕(132)으로 낙하하는 용융 드롭(180)의 크기를 유지할 수 있다.
그외의 다른 구성은 종래의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치와 유사하게, 이산화탄소(160)를 보호가스로 사용하며, 피용접재(130)는 2개의 전극(110, 120)으로 발생된 아크 열로 와이어(W11, W12, W21, W22)를 용융시켜서 용접이 이루어지게 한다. 또, 피용접재(130)의 전면에는 수냉식 동담금(140)을 배면에는 고정식 백킹재(150)를 설치된다.
본 발명의 실시예에서는 비전극 와이어(W12, W22)를 유지부(113, 123)에서 후퇴시킴으로써, 비전극 와이어(W12, W22)의 용융 드롭(180)이 강제적으로 낙하시키는 것을 개시하고 있으나, 후퇴 동작이 아닌 비전극 와이어(W12, W22)의 용융 드롭(180)의 관성을 이용하는 다른 방법이 사용될 수도 있음은 자명하다고 할 것이다.
110: 전면 전극, 111: 전면 전극 유지부
112: 전면 전극 와이어용 토치 113: 전면 비전극 유지부
113a: 롤러 113b: 엔코더
114: 전면 비전극 와이어용 토치 115: 가이드 부재
116, 117: 홈 118: 제어부
120: 배면 전극, 121: 배면 전극 유지부
122: 배면 전극 와이어용 토치 113: 배면 비전극 유지부
124: 전면 비전극 와이어용 토치 125: 가이드 부재
126, 127: 홈 180: 용융 드롭
W11, W21: 전극 와이어 W12, W22: 비전극 와이어

Claims (11)

  1. 선단에 전극 와이어가 장착되는 전극 와이어용 토치와 선단에 비전극 와이어가 장착되는 비전극 와이어용 토치를 포함하며, 상기 비전극 와이어는 상기 전극 와이어용 토치의 전극 와이어에 전기가 공급되어 발생하는 아크 열에 의해 용융되는 가스 아크 용접 장치로서,
    상기 아크 열에 의해 생성된 상기 비전극 와이어의 용융 드롭이 소정의 크기로 낙하하도록 비전극 와이어를 제어하는 제어기구를 포함하며,
    상기 제어기구는 소정의 크기로 상기 비전극 와이어의 용융 드롭이 형성되면 상기 비전극 와이어를 후퇴시키는 제어부를 포함하는 가스 아크 용접 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기구는 비전극 와이어를 이동시키는 롤러, 상기 롤러를 구동시키는 모터, 상기 롤러의 회전을 감지하는 센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 모터 및 센서에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 아크 용접 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 와이어의 연장선과 피용재의 접점 및 상기 비전극 와이어의 연장선과 피용재의 접점이 일치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 아크 용접 장치.
  5. 선단에 전극 와이어가 장착되는 전극 와이어용 토치와, 선단에 비전극 와이어가 장착되는 비전극 와이어용 토치를 사용하는 가스 아크 용접 방법으로,
    상기 전극 와이어용 토치의 전극 와이어에 전기가 공급되어 발생하는 아크 열에 의해 용융되도록 상기 비전극 와이어용 토치의 비전극 와이어를 공급하며,
    상기 비전극 와이어의 용융 드롭이 소정의 크기로 낙하하도록, 용접 중 비전극 와이어의 용융 드롭이 소정의 크기로 형성되면 상기 비전극 와이어를 후퇴시키는 제어를 수행하는 가스 아크 용접 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 비전극 와이어의 후퇴 제어는 아래의 주기(f)로
    f= (3/4)*WFS/r (WFS: 비전극 와이어 공급 속도, r: 비전극 와이어 반지름)
    이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 아크 용접 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 비전극 와이어의 용융 드롭의 소정의 크기는 상기 비전극 와이어의 용융 드롭의 직경이 비전극 와이어의 직경의 0.5 배 이상, 1.5배 이하 범위 내인 것을 특징으로 하는 가스 아크 용접 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 비전극 와이어의 용융 드롭의 소정의 크기는 상기 비전극 와이어의 용융 드롭의 직경이 비전극 와이어의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 가스 아크 용접 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 비전극 와이어의 후퇴 제어는 비전극 와이어를 상기 비전극 와이어의 직경보다 크게 후퇴시키는 것을 특징으로 하는 가스 아크 용접 방법.
  11. 제 10 항에 있어서
    상기 비전극 와이어의 후퇴 제어는 비전극 와이어의 직경의 2배 이하로 비전극 와이어를 후퇴시키는 것을 특징으로 하는 가스 아크 용접 방법.
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