KR101281757B1 - 일렉트로 가스 용접 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후판의 일렉트로 가스 용접을 다층 용접으로 수행하는 방법에 관한 것으로 특별히 설계되어 제작된 동당금을 이용하여 용착금속이 채워지는 모재와 동당금으로 둘러싸인 폐단면을 2회 이상으로 적층시킴으로써 다층용접의 효과를 기대할 수 있다.

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Description

일렉트로 가스 용접 방법{Electro Gas Welding Method}

본 발명은 일렉트로 가스 용접 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명 후판의 용접을 수행하는데 요구되는 일렉트로 가스 용접 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 일렉트로 가스 용접법(Electro Gas Welding; EGW)을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 일렉트로 가스 용접법은 수행하기 위하여 모재(1)와 수냉 동당금(2)과 백킹재(6)에 의해 둘러싸인 공간에 용접재료를 공급하여 이를 용착시키면서 입향 상진하게 된다. 이와 같은 방법은 단일 패스로 용접이 진행되며 적용가능한 모재 두께에 한계가 있다.

구체적으로 일렉트로 가스 용접법(Electro Gas Welding; EGW)은 후판을 단일 패스로 용접하기 위한 입향 상진 용접법으로서 도 1에서와 같이 소정의 각도로 개선 가공된 두개의 모재와 두 모재를 감싸는 수냉의 동당금(2)과 백킹재(backing material)(6)로 형성되는 폐단면에 차폐가스와 용접재료를 송급하고 전기적 에너지에 의해 발생되는 아크열을 이용하여 용접재료를 용융시켜 채워 올라가는 용접법이다.

용접되는 모재의 표면에는 수냉의 동당금(2)이 용접토치와 함께 상승하며 이면에는 동당금 또는 세라믹등의 재료로 제작된 백킹재(7)가 모재에 고정되어 부착되어 있다. 이러한 일렉트로 가스 용접법은 선박제조시 블록과 블록의 조립시에 선체 외판의 수직용접에 대표적으로 적용되고 있으며 통상 60mm내외의 두께까지 단일패스로 용접이 가능하다.

동일 두께의 모재를 일렉트로 가스 용접용접이 아닌 플럭스코아아크용접(flux core arc welding; FCAW)을 적용하게 되면 수십패스의 다층용접으로 용착금속을 채워야 하므로 생산성측면에서는 일렉트로 가스 용접가 월등히 우수하나 일렉트로 가스 용접의 경우 입열량이 극히 크게되어 물성이 저하하게 되는 단점도 있다.

그리고 일렉트로 가스 용접용접시 용접재료로 채워나가야 하는 폐단면이 두께증가에 따라 증가하고 용접속도는 이에 비례하여 저하되므로 모재는 고온의 영역에 오래 머무르게 되어 열영향부의 범위가 증가하고 변형이 증가하고 용접후에도 서냉함에 따라 응고시 결정립이 크게 성장하여 인성이 저하되는 단점이 있다.

또한, 모재의 두께가 일렉트로 가스 용접법이 적용가능한 범위를 초과하여 두꺼워 지는 극후물을 용접하는 경우에는 도 1과 같은 "V" 개선이 아닌 "X" 개선으로 이면에는 플럭스코아아크용접을 나머지부분은 일렉트로 가스 용접용접을 수행하고 있는 실정이다. 이는 후판의 일렉트로 가스 용접(Electro Gas Welding: EGW)은 모재의 두께가 증가할수록 용접속도가 현저하게 느려지고 투여되는 입열량이 증가하기 때문에 모재 및 용접금속의 물성열화를 야기시켜 단일 패스로 용접이 진행되 는 경우 적용가능한 모재 두께에 한계가 있기 때문이다.

본 발명의 목적은 종래의 일렉트로 가스 용접법에 의해 단일 패스로 용접이 가능한 두께 범위를 초과하는 경우 플럭스코아아크용접과 일렉트로 가스 용접법를 병행하여 사용할 때 생산성 저하의 문제를 해결할 수 있는 일렉트로 가스 용접법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 일렉트로 가스 용접 방법은 피용접체들을 상호 맞대기하여 사이에 용접 공간을 형성하는 단계, 수냉 동당금을 사용하고 용접 공간에 차폐가스 및 용접 재료를 공급하여 용접 공간을 적어도 2개의 용착금속부들로 매립하여 피용접체들을 용접하는 단계를 포함한다.

여기서 최초로 용착 금속부를 형상할 때 피용접체들의 하부 표면부에는 백킹재를 제공할 수 있다. 그리고 최초로 용착 금속부를 형성한 후 차후 용착 금속부를 형성할 때는 백킹재를 사용하지 않을 수 있다. 또한, 용착 금속부들이 형성될 때마다 사용되는 수냉 동당금은 형상일 수 있다.

본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접법을 적용하는 경우 플럭스코아아크용접의 병용 사용의 경우에 비해 적은 패스 수로 용접을 완료할 수 있다. 또한, 단일 패스로 용접이 가능한 두께의 경우라도 인성 저하, 변형량 증가 등의 모재 및 용접재료의 물성 저하가 우려될 경우 일렉트로 가스 용접법을 수행함으로서 단일패스용 접시보다 고속용접을 하고 후행패스로 인한 템퍼링(tempering) 효과를 통하여 잔류응력을 경감하고 금속조직의 미세화 효과도 얻을 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 일렉트로 가스 용접법의 실시예들을 설명한다. 여기서 i) 첨부된 도면들에 도시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수, 동작 등은 개략적인 것으로 다소 변경될 수 있다. ii) 도면은 관찰자의 시선으로 도시되기 때문에 도면을 설명하는 방향이나 위치는 관찰자의 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있다. iii) 도면 번호가 다르더라도 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용될 수 있다. iv) '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. v) 단수로 설명되는 경우 다수로도 해석될 수 있다. vi) 수치, 형상, 크기의 비교, 위치 관계 등이 '약', '실질적' 등으로 설명되지 않아도 통상의 오차 범위가 포함되도록 해석된다. vii) '~후', '~전', '이어서', '그리고', '여기서', '후속하여' 등의 용어가 사용되더라도 시간적 위치를 한정하는 의미로 사용되지는 않는다. viii) '제1', '제2' 등의 용어는 단순히 구분의 편의를 위해 선택적, 교환적 또는 반복적으로 사용되며 한정적 의미로 해석되지 않는다. ix) '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우 '바로'가 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 개재될 수도 있다. x) 부분들이 '~또는'으로 연결되는 경우 부분들 단독 뿐만 아니라 조합도 포함되게 해석되나 '~또는 ~중 하나'로 연결되는 경우 부분들 단독으로만 해석된다.

도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.

도 2를 참조하면, 일렉트로 가스 용접법을 수행하기 위하여 우선 용접부가 개선된 피용접체(10)들을 상호 맞대기 한 채 세워 용접 공간(S)을 형성한다. 그 후 피용접체(10)들의 상부 표면부에 밀착되어 용접진행속도에 맞추어 이동하는 제1 수냉 동당금(40a)을 용접 공간(S) 상부로 제공하고 하부 표면부에는 피용접체(10)에 접착된 백킹재(60)를 용접 공간(S) 하부로 제공한다.

그리고 용접 공간(S)에 차폐가스와 용접재료를 공급하여 용접을 수행하여 용접 공간(S)을 부분적으로 매립하는 제1 용착금속부(30a)를 형성한다. 여기서 제1 수냉 동당금(40a)은 제1 용착금속부(30a) 단면을 소정의 형상으로 만들어주는 역활을 한다.

도 3을 참조하면, 피용접체(10)들의 상부 표면부에 밀착되어 용접진행속도에 맞추어 이동하고 제1 수냉 동당금(40a)과 실질적으로 다른 형상을 갖는 제2 수냉 동당금(40b)을 용접 공간(S) 상부로 제공하고 제1 용착금속부(30a)를 백킹재로 사용한다.

그리고 제1 용착금속부(30a)로 부분적으로 매립된 용접 공간(S)에 차폐가스와 용접재료를 공급하여 용접을 수행하여 제1 용착금속부(30a)로 부분적으로 매립된 용접 공간(S)의 일부 혹은 전부를 채우는 제2 용착 금속부(30b)를 형성한다.

도 4를 참조하면, 피용접체(10)들의 상부 표면부에 밀착되어 용접진행속도에 맞추어 이동하고 제1 및 2 수냉 동당금(40a, 40b)과 실질적으로 다른 형상을 갖는 제3 수냉 동당금(40c)을 용접 공간(S) 상부로 제공하고 제1 및 2 용착금속부(30a, 30b)를 백킹재로 사용한다.

그리고 제1 및 2 용착금속부(30a, 30b)로 부분적으로 매립된 용접 공간(S)에 차폐가스와 용접재료를 공급하여 용접을 수행하여 제1 및 2 용착금속부(30a, 30b)로 부분적으로 매립된 용접 공간(S)의 일부 혹은 전부를 채우는 제3 용착 금속부(30c)를 형성한다.

제1, 2 및 3 용착 금속부(30a, 30b, 30c)들에 의해서 용접 공간(S)이 매립되어 피용접체(10)들간의 용접이 완료된다.

상술한 바에 의하면 일렉트로 가스 용접법을 3번 수행하였으나 이에 제한되지 않고 용접 공간을 매립하도록 적어도 3회 이상 수행될 수 있으며 이와 달리 적어도 2회 수행될 수 있다.

본 발명에 의한 일렉트로 가스 용접법은 단일 패스로 적용이 불가한 극후판재의 용접에 매우 유용하며 단일 패스로 용접이 가능한 정도의 공간을 한정 짓는 동당금을 이용하여 단일 패스 용접을 수행하고 응고된 단일 패스 용착 금속이 이면 백킹재의 역할을 하여 두번째 패스 용접부터는 백킹재를 사용할 필요가 없다.

각 용접에 사용되는 동당금들은 실질적으로 다른 형상을 가질 수 있으며 수냉이 되며 용접 토치와 함께 상승하면서 용접작업이 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 종래의 극후물재의 일렉트로 가스 용접법에서 적용되는 플럭스코아아크용접의 병용 사용의 경우에 비해 적은 패스 수로 용접을 완료할 수 있다.

또한 단일 패스로 용접이 가능한 두께의 경우라도 인성 저하, 변형량 증가 등의 모재 및 용접재료의 물성 저하가 우려될 경우 일렉트로 가스 용접법을 수행함으로서 단일패스용접시보다 고속용접을 하고 후행패스로 인한 템퍼링(tempering) 효과를 통하여 잔류응력을 경감하고 금속조직의 미세화 효과도 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들을 설명하였지만 실시예들은 단지 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 보호범위를 설명하기 위한 '예'들이며 본 발명의 보호범위를 한정하지 않는다. 또한, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위와 기술적으로 균등한 범위까지 확대될 수 있다.

도 1은 종래의 일렉트로 가스 용접법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.

Claims (4)

1. 피용접체들을 상호 맞대기하여 사이에 용접 공간을 형성하는 단계;

   수냉 동당금을 사용하고 용접 공간에 차폐가스 및 용접 재료를 공급하여 용접 공간을 적어도 2개의 용착금속부들로 매립하여 피용접체들을 용접하는 단계를 포함하고,

   최초로 용착 금속부를 형상할 때 피용접체들의 하부 표면부에는 백킹재를 제공하고, 최초로 용착 금속부를 형성한 후 차후 용착 금속부를 형성할 때는 백킹재를 사용하지 않는 일렉트로 가스 용접 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 용착 금속부들이 형성될 때마다 사용되는 수냉 동당금은 형상이 다른 일렉트로 가스 용접 방법.

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