KR101229014B1 - 입향 상진용접용 백킹재 및 이를 이용한 입향 상진용접 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입향 상진용접용 백킹재 및 이를 이용한 입향 상진용접 방법에 관한 것으로, 두 모재 간 용접부위에 삽입되는 삼각기둥 형상의 세라믹부, 및 상기 세라믹부 상에 상기 삼각기둥 형상으로 형성되되, 두 측면이 각 상기 모재와 접촉되는 금속부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 입향 상진용접 후에 가우징 길이가 짧고 후처리 작업이 간단한 입향 상진용접용 백킹재 및 이를 이용한 입향 상진용접 방법을 제공한다.

Description

입향 상진용접용 백킹재 및 이를 이용한 입향 상진용접 방법{Backing material for welding by going in and up, and welding method by going in and up using the same}

본 발명은 입향 상진용접용 백킹재 및 이를 이용한 입향 상진용접 방법에 관한 것이다.

용접은 열, 압력 또는 열과 압력을 동시에 가해서 금속성의 모재를 접합하는 것으로서, 아크용접, 가스용접, 저항용접, 특수용접 등이 있으며, 이중에서도 아크용접과 가스용접이 가장 널리 이용된다.

특히, 아크용접은 용접봉과 모재 사이에 발생하는 전기 아크의 열을 이용하여 모재의 일부와 용접봉을 녹여서 용접하는 방식으로서, 용접봉의 표면에 피복을 코팅하여 사용하는 이른바 피크 아크용접 방식으로 주로 사용된다. 이때, 피크 아크용접은 서로 이격된 용접봉과 모재에 강한 전류를 대전시켜서 용접봉과 모재 사이에서 방전으로 인한 고온의 아크가 유발되도록 하고, 아크에 의해 용접봉이 녹아서 분리된 모재와 모재 사이에 융착됨으로써 모재와 모재가 결합되도록 하는 방식으로 이루어진다.

한편, 일반적으로 조선소에서는 제작된 블록들을 최종적으로 도크에 정렬시킨 후 각각의 블록들을 부착하여 선박을 건조하게 된다. 이때, 도크에서 마지막으로 부착하는 외판은 두 모재를 세워놓은 상태로 하부에서 상부로 용접을 실시하는 입향 상진용접(EGW; SEG-ARC)을 통해 접합시킬 수 있다.

이러한 종래기술에 따른 입향 상진용접 방법은 용접을 실시하는 동안 용접봉이 녹아 형성되는 용융풀이 두 모재 간으로 흘러내리지 않도록, 조선소 등에서 사용되는 철사나 탭피스를 두 모재 간 하부에 삽입하여 사용한다. 또한, 철사나 탭피스는 도전성 부재이기 때문에, 모재가 대전되면 함께 대전되어 용접 시작시에 아크를 용이하게 생성시킨다.

그러나, 종래기술에 따른 입향 상진용접 방법은 용접이 끝난 후에 철사나 탭피스를 분리해야 하는데, 이를 제거하면 가우징 길이가 증가되는 문제점이 있었다. 또한, 이에 따라 용접 품질이 저하되는 문제점이 있었다. 구체적으로, 철사나 탭피스를 제거하기 위하여 가우징 용접을 실시하게 되는데, 가우징 용접에 의해 파내야 되는 부분이 너무 많은 문제점이 있었다. 즉, 철사나 탭피스가 있는 부분을 모두 제거하려면 그만큼 가우징 길이가 증가되고, 재용접하는 등 후처리 작업이 번거로운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 용접이 끝난 후에 가우징 길이가 짧고 후처리가 간단하며 용접품질이 향상되는 입향 상진용접용 백킹재 및 이를 이용한 입향 상진용접 방법을 제공한기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입향 상진용접용 백킹재는, 모재 간 용접부위에 삽입되는 삼각기둥 형상의 세라믹부, 및 상기 세라믹부 상에 상기 삼각기둥 형상으로 형성되되, 두 측면이 각 상기 모재와 접촉되는 금속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 세라믹부 및 상기 금속부를 이루는 상기 삼각기둥의 모서리는 라운드진 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세라믹부 및 상기 금속부가 상기 모재 간 용접부위에 삽입되었을 때 외부로 노출되는 일측면에 형성되는 알루미늄 테이프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속부의 두께는 상기 세라믹부의 두께보다 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입향 상진용접용 백킹재를 이용한 입향 상진용접 방법은, 브이형의 용접부위를 형성하도록 두 모재를 배열하는 단계, 상기 두 모재 간의 용접부위의 하부에 삼각기둥 형상의 세라믹부, 및 상기 세라믹부 상에 형성된 상기 삼각기둥 형상의 금속부를 포함하는 입향 상진용접용 백킹재를 삽입하는 단계, 및 상기 입향 상진용접용 백킹재의 상기 금속부로부터 상기 용접부위의 상부를 향하여 상기 두 모재를 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 입향 상진용접용 백킹재를 삽입하는 단계에서, 상기 금속부의 두 측면은 각 모재와 접촉되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입향 상진용접용 백킹재를 삽입하는 단계 이후에, 외부로 노출된 상기 세라믹부 및 상기 금속부의 일측면과 상기 두 모재에 알루미늄 테이프를 접합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용접하는 단계 이후에, 상기 입향 상진용접용 백킹재 중 상기 세라믹부를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세라믹부가 제거된 상기 두 모재 간의 공간을 용접하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 입향 상진용접용 백킹재 및 이를 이용한 입향 상진용접 방법은, 삼각기둥 형상의 세라믹부, 및 세라믹부 상에 형성되는 금속부를 포함하는 입향 상진용접용 백킹재를 이용하여, 용접이 끝난 후에 세라믹부만 제거함으로써 가우징 길이가 짧고 후처리 작업이 간단한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 두 측면이 각 모재에 접촉된 전기전도성의 금속부로부터 용접부위의 상부를 향해 용접을 시작하는바, 별도의 대전 부재가 필요치 않은 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 두 모재 간에 입향 상진용접용 백킹재를 삽입하고 알루미늄 테이프를 접합함으로써, 용접 중에 입향 상진용접용 백킹재가 두 모재 간에 안정적으로 고정되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입향 상진용접용 백킹재의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 입향 상진용접용 백킹재가 두 모재 간에 삽입된 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입향 상진용접용 백킹재를 이용한 입향 상진용접 방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

입향 상진용접용 백킹재의 구조

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입향 상진용접용 백킹재(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 입향 상진용접용 백킹재(100)가 두 모재(200) 간에 삽입된 경우를 설명하기 위한 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 입향 상진용접용 백킹재(100)에 대해 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 입향 상진용접용 백킹재(100)는 삼각기둥 형상의 세라믹부(110), 세라믹부(110) 상에 형성되는 금속부(120), 및 세라믹부(110)와 금속부(120)의 일측면에 형성되는 알루미늄 테이프(130)를 포함한다.

세라믹부(110)는 두 모재(200) 간에 삽입되는 부재로서, 세라믹 소재로 구성된다.

여기서, 세라믹부(110)는 삼각기둥의 형상을 가질 수 있다. 따라서, 입향 상진용접용 백킹재(100)가 도 2에 도시한 바와 같이 두 모재(200) 간에 삽입되면, 세라믹부(110)의 두 측면은 각 모재(200)에 접촉되거나 매우 인접한 상태일 수 있다. 또한, 세라믹부(110)의 단면은 삼각형이고, 바람직하게는 이등변 삼각형일 수 있다. 이때, 세라믹부(110)의 단면이 이등변 삼각형인 경우, 두 모재(200)를 용접할 때 안정적이고 균일한 용접상태를 유지시킴으로써 용접품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 세라믹부(110)를 이루는 삼각기둥의 모서리는 라운드진 형상일 수 있다. 따라서, 두 모재(200)가 이루는 각이 어떤 각도이건 관계없이, 입향 상진용접용 백킹재(100)를 이용할 수 있다.

한편, 세라믹부(110)는 세라믹 소재로 구성되어 용접에 의한 높은 열에 의해 변형되거나 용융되지 않고, 따라서 용접이 끝난 후에는 금속부(120)와 쉽게 분리될 수 있다.

금속부(120)는 세라믹부(110) 상에 형성되는 부재로서, 전기전도성의 금속으로 구성될 수 있다.

여기서, 금속부(120)는 세라믹부(110) 상에 세라믹부(110)와 대응되는 삼각기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 세라믹부(110)를 구성하는 삼각기둥의 단면을 이루는 삼각형과 금속부(120)를 구성하는 삼각기둥의 단면을 이루는 삼각형의 넓이가 동일할 수 있다는 의미이다. 또한, 금속부(120)의 두께는 세라믹부(110)의 두께에 비하여 작을 수 있다. 금속부(120)가 박판의 형태이더라도, 용접 시작시 스타팅 부재로 사용하기에 충분하기 때문이다. 오히려, 금속부(120)가 너무 두꺼우면 용접이 끝난 후에 금속부(120)를 별도로 제거하는 공정이 추가될 수 있는바 바람직하지 않다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 금속부(120)를 이루는 삼각기둥의 두 측면은 두 모재(200)에 접촉할 수 있고, 금속부(120)는 전기전도성 금속으로 구성될 수 있다. 따라서, 두 모재(200)를 대전시키면 이에 접촉된 금속부(120) 또한 소재 특성상 대전된 상태가 될 수 있다. 따라서, 용접을 시작하면 금속부(120)는 스타팅 부재가 될 수 있고, 이에 따라 별도의 대전 부재는 필요치 않을 수 있다.

알루미늄 테이프(130)는 세라믹부(110) 및 금속부(120)를 이루는 삼각기둥의 일측면에 형성되는 부재이다.

여기서, 알루미늄 테이프(130)는 입향 상진용접용 백킹재(100)가 두 모재(200) 간에 삽입되었을 때, 외부로 노출되는 일측면과 두 모재(200)를 접합할 수 있다. 즉, 세라믹부(110)와 금속부(120)를 구성하는 삼각기둥의 단면을 이루는 삼각형 중, 이등변을 이루지 않는 나머지 하나의 변이 구성하는 일측면에 알루미늄 테이프(130)가 형성될 수 있다. 따라서, 알루미늄 테이프(130)는 입향 상진용접용 백킹재(100)가 두 모재(200) 간에 삽입되면, 세라믹부(110)와 금속부(120)를 두 모재(200)에 고정시킬 수 있다.

한편, 알루미늄 테이프(130)는 알루미늄으로 구성되어 열에 강하므로, 용접시 발생하는 열에 의해 변형되거나 용융되지 않을 수 있다. 따라서, 용접이 끝나면 간단하게 제거하는 것이 가능하다.

입향 상진용접용 백킹재를 이용한 입향 상진용접 방법

도 3 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입향 상진용접용 백킹재(100)를 이용한 입향 상진용접 방법을 설명하기 위한 공정순서도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 입향 상진용접용 백킹재(100)를 이용한 입향 상진용접 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 두 모재(200)를 배열시킨다.

이때, 두 모재(200) 간의 용접부위는 브이형을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이후에 용접부위에 삽입되는 입향 상진용접용 백킹재(100)가 삼각기둥의 형상을 가지기 때문이다.

다음, 도 4에 도시한 바와 같이, 두 모재(200) 간에 입향 상진용접용 백킹재(100)를 삽입한다.

이때, 입향 상진용접용 백킹재(100)는 삼각기둥의 형상을 갖는 세라믹부(110), 및 세라믹부(110) 상에 삼각기둥의 형상으로 형성되는 금속부(120)를 구비할 수 있다. 또한, 세라믹부(110) 및 금속부(120)를 구성하는 삼각기둥의 모서리는 라운드진 형상을 가질 수 있으므로, 두 모재(200) 간의 다양한 각도에 대응할 수 있다.

또한, 입향 상진용접용 백킹재(100)는 두 모재(200) 간 용접부위 중 최하부에 삽입될 수 있다.

다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 알루미늄 테이프(130)를 이용하여 입향 상진용접용 백킹재(100)와 두 모재(200)를 고정한다.

이때, 알루미늄 테이프(130)는 입향 상진용접용 백킹재(100)에 미리 구비되어 있을 수도 있고 별도로 부착하는 것도 가능하다. 또한, 알루미늄 테이프(130)는 열에 강하기 때문에, 용접 중에는 안정적으로 입향 상진용접용 백킹재(100)를 고정하고 용접 후에는 용이하게 제거할 수 있다.

한편, 알루미늄 테이프(130)는 입향 상진용접용 백킹재(100)를 구성하는 삼각기둥의 외부로 노출된 일측면과 두 모재(200)를 동시에 고정할 수 있다.

다음, 도 6에 도시한 바와 같이, 용접부위의 하부로부터 상부를 향하여 용접을 실시한다.

이때, 입향 상진용접은 하부에서 상부로 이동하면서 용접을 실시하기 때문에, 입향 상진용접용 백킹재(100)가 용접부위의 하부에 삽입되면 대전된 금속부(120)로부터 용접부위의 상부를 향하여 용접을 실시할 수 있다. 따라서, 별도의 대전 부재 없이도 균일하고 안정적인 용접 상태를 유지할 수 있다.

또한, 입향 상진용접용 백킹재(100)는 용접 중에 용접봉이 녹아 형성되는 용융풀이 하부로 흘러내리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 용접 중에 금속부(120)는 일부 또는 전부가 녹아서 용접풀의 일부가 되고, 이때 상대적으로 열에 강한 세라믹부(110)는 금속부(120)를 안정적으로 지지할 수 있다.

다음, 도 7에 도시한 바와 같이, 알루미늄 테이프(130)를 제거하고 세라믹부(110)를 제거한다.

이때, 알루미늄 테이프(130)는 열에 의해 쉽게 변형되지 않으므로 용이하게 떼어낼 수 있다. 또한, 금속부(120)는 용접부위의 일부가 되어 있으므로 제거할 필요가 없고, 하부의 세라믹부(110)는 제거할 수 있다. 이때, 세라믹부(110)는 기계적인 힘에 약하므로, 예를 들어, 간단한 그라인딩 공정으로 제거하는 것이 가능하다. 또는, 금속부(120)와 세라믹부(110) 간의 접착력이 강하지 않은 경우에는 수작업으로 떼어내는 것도 가능하다. 이때, 세라믹부(110)만 간단하게 제거하면 되므로 상대적으로 후처리 작업이 간단하고 가우징 길이가 짧을 수 있다.

한편, 세라믹부(110)가 차지했던 두 모재(200) 간의 공간은 별도의 용접공정에 의해 채울 수 있고, 세라믹부(110)가 차지한 공간이 전체 두 모재(200) 간 공간에 비하여 현저히 작으면 별도의 용접공정을 실시하지 않을 수 있다.

이와 같은 용접 방법에 의해 균일하고 안정적인 입향 상진용접을 제공할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 입향 상진용접용 백킹재 및 이를 이용한 입향 상진용접 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

110 : 세라믹부 120 : 금속부
130 : 알루미늄 테이프 200 : 모재

Claims (9)

1. 두 모재를 세워놓은 상태로 하부에서 상부로 용접을 실시하는 입향 상진용접 시, 두 모재 간 용접부위에 삽입되는 삼각기둥 형상의 세라믹부;
   상기 세라믹부 상에 상기 삼각기둥 형상으로 형성되되, 두 측면이 각 상기 모재와 접촉되는 금속부; 및
   상기 세라믹부 및 상기 금속부가 상기 두 모재 간 용접부위에 삽입되었을 때 외부로 노출되는 일측면에 형성되고 상기 세라믹부와 금속부를 상기 두 모재에 고정시키는 알루미늄 테이프를 포함하는 입향 상진용접용 백킹재.
2. 제1항에 있어서,
   상기 세라믹부 및 상기 금속부를 이루는 상기 삼각기둥의 모서리는 라운드진 형상인 것을 특징으로 하는 입향 상진용접용 백킹재.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 금속부의 두께는 상기 세라믹부의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 입향 상진용접용 백킹재.
5. 두 모재를 세워놓은 상태로 하부에서 상부로 용접을 실시하는 입향 상진용접 방법에 있어서,
   브이형의 용접부위를 형성하도록 두 모재를 배열하는 단계;
   상기 두 모재 간의 용접부위의 하부에 삼각기둥 형상의 세라믹부, 및 상기 세라믹부 상에 형성된 상기 삼각기둥 형상의 금속부를 포함하는 입향 상진용접용 백킹재를 삽입하는 단계;
   외부로 노출된 상기 세라믹부 및 상기 금속부의 일측면과 상기 두 모재에 알루미늄 테이프를 접합하는 단계; 및
   상기 입향 상진용접용 백킹재의 상기 금속부로부터 상기 용접부위의 상부를 향하여 상기 두 모재를 용접하는 단계;
   를 포함하는 입향 상진용접용 백킹재를 이용한 입향 상진용접 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 입향 상진용접용 백킹재를 삽입하는 단계에서, 상기 금속부의 두 측면은 각 모재와 접촉되는 것을 특징으로 하는 입향 상진용접용 백킹재를 이용한 입향 상진용접 방법.
7. 삭제
8. 제5항에 있어서,
   상기 용접하는 단계 이후에,
   상기 입향 상진용접용 백킹재 중 상기 세라믹부를 제거하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입향 상진용접용 백킹재를 이용한 입향 상진용접 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 세라믹부가 제거된 상기 두 모재 간의 공간을 용접하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입향 상진용접용 백킹재를 이용한 입향 상진용접 방법.

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