KR101220696B1 - 메탈 코어드 용접 와이어 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

합금원소를 다량 함유하고, 다양한 용접방법에 용이하게 적용가능한 메탈 코어드 용접 와이어 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다. 이를 위해 본 발명은 합금원소를 포함하는 코어 메탈 와이어; 및 상기 코어 메탈 와이어를 감싸는 외피을 포함하는 메탈 코어드 와이어와 이를 제조하는 방법을 제공한다.

Description

메탈 코어드 용접 와이어 및 그 제조방법{METAL CORED WELD WIRE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 용접 와이어에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 용접에 필요한 합금원소를 다량 함유할 수 있는 메탈 코어드 용접 와이어와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

고규소강(전기강판), 고망간강 및 고니켈강 등 고합금강이나 특수강과 같이 다량의 합금성분을 함유한 강을 모재로 하여 용접을 행하는 경우, 모재의 특성에 따라 다량의 합금원소가 함유된 용접 와이어를 사용되어야 한다.

기존에 용접 와이어로 사용되는 것으로는 외피내에 플럭스(flux) 또는 금속분말을 충진한 플럭스 코어드 용접 와이어가 사용되어 왔다. 이러한 플럭스 코어드 용접 와이어는 상기 플럭스나 금속분말을 외피내에 충진한 후, 압출 또는 인발을 통해 일정한 세선으로 만들어진다. 상기 플럭스 코어드 용접 와이어에 포함될 수 있는 합금원소는 최대 25중량%에 불과하여, 상기와 같은 고합금강이나 특수강의 용접의 사용에는 부적합한 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 솔리드 용접 와이어가 있다. 이러한 솔리드 용접 와이어는 다량의 합금원소를 포함하는 합금을 제조하여, 이를 압출 또는 인발하여 세선을 제조함으로서 만들어진다.

그러나, 이러한 솔리드 용접 와이어는 합금원소의 변경이 용이하지 않아, 소량 다품종의 용접 와이어를 생산하는데 어려움이 있다. 또한, 솔리드 용접 와이어의 특성상 용접시 용접용 가스가 고가의 아르곤(Ar), 질소(N₂) 및 헬륨(He) 등을 이용하여 용접을 행하거나, 서브 머지드 아크 용접(Submerged arc welding, SAW)을 이용할 수 밖에 없고, 이러한 SAW 용접은 전자세 용접이 불가능하고, 용접시 높은 입열량이 필요하다는 단점이 있다.

이에, 상기 고합금강이나 특수강에 사용될 수 있고, 합금원소를 25중량% 이상 함유함과 동시에 다양한 용접방법에 적용될 수 있는 용접 와이어에 대한 요구가 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 일측면은 합금원소를 다량 함유하고, 다양한 용접방법에 용이하게 적용가능한 메탈 코어드 용접 와이어 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 합금원소를 포함하는 코어 메탈 와이어; 및

상기 코어 메탈 와이어를 감싸는 외피을 포함하는 메탈 코어드 와이어를 제공한다.

또한, 본 발명은 외피 제조를 위한 강스트립과 코어 메탈 와이어를 준비하는 단계;

상기 강스트립과 코어 메탈 와이어를 세척하는 단계;

상기 코어 메탈 와이어를 감싸도록 상기 강스트립을 관형으로 성형하는 단계; 및

상기 코어 메탈 와이어를 포함하는 강스트립을 드로잉하여 용접 와이어를 제조하는 단계를 포함하는 메탈 코어드 용접 와이어의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면 합금원소를 다량 함유한 용접 와이어를 제공함으로서, 고합금강이나 특수강의 용접에 손쉽게 적용가능하고, 다양한 용접방법에 적용 가능하여 높은 상업적 가치를 창출할 수 있다는 장점이 있다.

도 1의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명 용접 와이어의 일태양의 단면을 나타낸 모식도임.
도 2는 본 발명 용접 와이어의 제조방법을 나타낸 모식도임.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1을 참고하여 본 발명의 용접 와이어에 대하여 상세히 설명한다. 상기 도 1은 본 발명의 이해를 위한 것으로, 도 1에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 코어 메탈 와이어와 용접 와이어는 구분된다. 즉, 용접 와이어는 코어 메탈 와이어와 이를 감싸는 외피를 의미한다.

도 1(a)에 나타난 바와 같이, 본 발명의 용접 와이어는 합금원소를 포함하는 코어 메탈 와이어(120)와 상기 코어 메탈 와이어(120)를 감싸는 외피(110)을 포함한다.

상기 합금원소는 고규소강(전기강판), 고망간강 및 고니켈강 등 고합금강이나 특수강 등의 용접시에 모재와의 조성 및 물성 차이를 최소화하기 위한 원소를 의미한다. 즉, 고규소강(전기강판), 고망간강 및 고니켈강 등 고합금강이나 특수강 등의 용접시 용접이음부의 강도, 인성 및 내식성 등이 모재에 비해 동일하거나 우위한 수준을 유지하기 위한 원소를 의미한다.

상기 코어 메탈 와이어(120)는 하나 이상의 가닥으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 코어 메탈 와이어(120)를 한 종류의 합금원소가 아닌 2 이상이 합금원소가 요구되는 경우(예를 들어, Ni과 Mn 두개의 합금원소가 필요한 경우)에는 서로 다른 성분의 합금원소를 갖는 2 이상의 가닥으로 코어 메탈 와이어를 제조하여 동시에 넣으면 2 이상의 합금원소를 충족시킬 수 있기 때문이다.

상기 외피(110)는 강재로서, Fe를 주성분으로 하고, C, Mn, Si 등의 성분을 하나 이상 함유하는 강스트립으로 제조된다. 상기 외피는 통상의 플럭스 코어드 용접 와이어에서 사용되는 것이면 족하고, 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니다.

한편, 도 1 (b)에 나타난 바와 같이, 본 발명의 용접 와이어는 상기 코어 메탈 와이어(120)와 외피(110)사이에 플럭스 또는 금속분말(130)가 충진되는 것이 바람직하다. 상기 플럭스는 탈산제, 아크 안정제 또는 슬래그 형성제를 포함하여, 용접시 작업의 안정성을 높이고, 보다 높은 용접 효율을 확보하기 위함이다.

상기 금속분말은 상기 탈산제, 아크 안정제 또는 슬래그 형성제 뿐만 아니라, 모재와의 용접에 필요한 주요 합금원소를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 코어 메탈 와이어(120)외에 추가적 필요한 합금원소가 있는 경우, 이를 공급하는 역할을 한다.

본 발명의 메탈 코어드 용접 와이어는 종래의 플럭스 코어드 용접 와이어 비해 다량의 합금원소를 함유할 수 있고, 솔리드 용접 와이어 비해 낮은 입열량 조건에서 전자세 용접이 가능하며, 합금원소의 함량변화를 용이하게 할 수 있다는 장점을 갖는다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 용접 와이어 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 도 2에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

먼저, 외피 제조를 위한 강스트립과 코어 메탈 와이어를 준비한다(A단계). 상기 강스트립은 용접 와이어의 외피를 형성하기 위한 것으로써, 전술한 바와 같이 Fe를 주성분으로 하고, C, Mn, Si 등의 성분을 하나 이상 함유하는 박판인 것이 바람직하다.

상기 강스트립과 코어 메탈을 세척한다(B단계).

상기 코어 메탈 와이어를 감싸도록 상기 강스트립을 관형으로 성형한다(C단계). 먼저, 상기 강스트립은 U자형으로 성형한 후, 상기 U자형의 강스트립 내에 상기 코어 메탈 와어를 위치시키고, 최종 관형으로 제조한다.

상기 U자형의 강스트립 내에 상기 코어 메탈 와이어을 위치시키는 동시에 플럭스 또는 금속분말을 추가적으로 투입할 수 있다.

상기 코어 메탈 와이어를 포함하는 강스트립을 드로잉(drawing)하여 최종 메탈 코어드 용접 와이어를 제조한다(D단계). 상기 드로잉(drawing)은 상기 관형으로 제조된 스트립은 코어 메탈 와이어와 플럭스가 충분히 투입될 수 있도록 관의 구경이 크게 된다(통상 4㎜). 이를 드로잉(drawing)하여 최종 구경을 용접 와이어에 적합하도록 만든다(통상 0.9~1.5㎜수준).

추가적으로, 상기 메탈 코어드 용접 와이어를 오일 코팅하는 것이 바람직하다(E단계). 이는 스풀링(spooling)을 통한 와이어의 보관 및 이송시에 산화 등에 의한 와이어의 품질 저하를 방지하기 위한 것이다.

110.....외피 120.....코어 메탈 와이어
130.....플럭스 또는 금속분말

Claims (7)

1. 합금원소를 포함하는 코어 메탈 와이어; 및
   상기 코어 메탈 와이어를 감싸는 외피를 포함하고,
   상기 합금원소는 모재가 고규소강, 고망간강 또는 고니켈강의 고합금강인 경우에 상기 모재의 합금과 대비되는 Si, Mn 또는 Ni인 메탈 코어드 와이어.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 코어 메탈 와이어는 하나 이상의 가닥으로 이루어진 메탈 코어드 와이어.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 코어 메탈 와이어 및 외피 사이에 플럭스 또는 금속분말을 더 포함하는 메탈 코어드 와이어.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 플럭스 또는 금속분말은 탈산제, 아크 안정제 또는 슬래그 형성제를 포함하는 메탈 코어드 와이어.
   
6. 외피 제조를 위한 강스트립과 코어 메탈 와이어를 준비하는 단계;
   상기 강스트립과 코어 메탈 와이어를 세척하는 단계;
   상기 코어 메탈 와이어를 감싸도록 상기 강스트립을 관형으로 성형하는 단계;
   상기 코어 메탈 와이어를 포함하는 강스트립을 드로잉하여 용접 와이어를 제조하는 단계; 및
   상기 용접 와이어에 오일 코팅을 행하는 단계를 포함하는 메탈 코어드 용접 와이어의 제조방법.
7. 삭제

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