KR101380659B1 - 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법 및 이를 포함하는 선박의 러더 제작방법 - Google Patents

이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법 및 이를 포함하는 선박의 러더 제작방법 Download PDF

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Abstract

이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법 및 이를 포함하는 선박의 러더 제작방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법은 이너 플레이트의 단부에 칠 플레이트를 접합하고, 칠 플레이트의 용접면에 대응하여 커버 플레이트에 복수의 용접홀을 형성하고, 용접홀이 칠 플레이트의 용접면에 위치하도록 커버 플레이트를 칠 플레이트 위에 안착시키며, 용접홀 내부에 용접금속을 채우는 단계를 포함한다.

Description

이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법 및 이를 포함하는 선박의 러더 제작방법{METHOD FOR WELDING INNER PLATE AND COVER PLATE AND RUDDER MANUFACTURING METHOD HAVING THE SAME}
본 발명은 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법 및 이를 포함하는 선박의 러더 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로 맞대기이음 방식의 모재의 용접은 양면에서 용접하는 양면용접과 일면에서만 용접하는 일면용접으로 나눠지며 양면용접은 양면용접 중 처음 일면용접의 최초 용접층에 용접품질이 불량하여 반드시 제거해야 하는 단점이 있고 또한 모재 또는 구조물을 뒤집어야 하는 단점이 있으므로 일면용접이 널리 이용되고 있다.
이러한 일면용접법은 모재의 배면에 용융금속의 용락을 막아주는 배면재인 뒷댐재료(Backing Material) 또는 칠 플레이트(Chill Plate)를 부착시킨 후 통전되는 용접와이어를 하강시켜 모재와의 사이에서 아크를 형성시킴으로써 모재를 용접하게 된다. 선박이나 해양구조물, 강교량 등 대형 블록으로 제작되는 강구조물 이면부 접근이 어려운 곳(데드 스페이스 또는 Dead Space)에서 맞대기이음 개선홈을 가진 일면 완전 용입용접을 위해 칠 플레이트를 적용하게 된다.
선박에서는 선수 또는 선미의 곡부의 형상을 제작할 때 칠 플레이트가 사용된다. 맨홀 등이 요구되지 않는 데드 스페이스에서는 칠 플레이트를 이용하여 용접하는 것이 필요하다.
선박의 러더를 제작하는 데 있어서도 칠 플레이트 용접방법은 이용된다. 선박의 러더에서 단부 근방은 양 커버 플레이트 사이에 간격이 좁은 협소구역이므로 내부에서 용접을 할 수 없는 데드 스페이스가 존재한다. 종래에 선박의 러더를 제작하기 위해서는 칠 플레이트에 각각의 커버 플레이트를 용접하여야 하였으므로, 커버 플레이트 사이에 심 라인(Seam Line)이 형성되었다. 따라서 용접량이 증가하고 작업 공수 또는 시수가 증가하였다. 또한 작업자의 숙련도에 따라 용접상태가 균일하지 않게 되는 문제점도 발생하였다.
한국 공개실용신안공보 제20-2010-0002173호(2010. 3. 4. 공개)에서는 용접 뒷댐재료의 설치 구조에 관하여 개시되어 있다.
한국 공개실용신안공보 제20-2010-0002173호(2010. 3. 4. 공개)
본 발명의 실시 예는 용접홀을 이용하여 심 라인을 형성하지 않는 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법 및 이를 포함하는 선박의 러더 제작방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이너 플레이트의 단부에 칠 플레이트를 접합하고, 상기 칠 플레이트의 용접면에 대응하여 커버 플레이트에 복수의 용접홀을 형성하고, 상기 용접홀이 상기 칠 플레이트의 용접면에 위치하도록 상기 커버 플레이트를 상기 칠 플레이트 위에 안착시키며, 상기 용접홀 내부에 용접금속을 채우는 단계를 포함하는 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법이 제공될 수 있다.
상기 용접홀 내부에 채워지는 상기 용접금속은 삽입재를 포함하는 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법이 제공될 수 있다.
상기 용접홀 내부에 상기 용접금속을 일부 채운 후 상기 용접금속 상에 상기 삽입재를 안착하고, 상기 용접홀 내부에 상기 용접금속이 채워지지 않은 나머지 부분에 다시 상기 용접금속을 채우는 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법이 제공될 수 있다.
상기 용접홀 내부에 용접금속을 채우기 전에 상기 용접홀과 상기 칠 플레이트의 용접면이 만나는 모서리가 밀봉되도록 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 이너 플레이트의 단부에 상기 칠 플레이트를 접합하는 단계는, 베이스 플레이트에 상기 이너 플레이트를 용접한 후 상기 이너 플레이트의 단부에 상기 칠 플레이트를 접합하거나, 상기 이너 플레이트의 단부에 상기 칠 플레이트를 접합한 후에 상기 베이스 플레이트와 상기 이너 플레이트를 용접하는 선박의 러더 제작방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법은 심 라인을 제거함으로써, 용접량을 감소시켜 작업 공수 또는 시수를 절감할 수 있다. 또, 용접상태를 균일하게 반영할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법은 심 라인을 제거하고 커버 플레이트를 대형화하는 것이 가능함으로써, 작업 공수 또는 시수를 절감할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법은 용접홀 모서리를 밀봉함으로써, 용접의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법은 용접금속 내부에 삽입재를 포함함으로써, 용접의 강도를 증가시키고 부식을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법을 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 단면을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법에서 삽입재를 삽입하는 순서를 나타내는 단면도로서,
(a)는 용접금속이 채워지기 전의 상태를, (b)는 용접금속이 일부 채워진 상태를, (c)는 삽입재가 안착된 상태를, (d)는 용접금속이 완전히 채워진 상태를, (e)는 글라인더로 표면처리한 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 러더 제작방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 러더의 분해 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 종래의 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법을 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A 단면을 나타내는 사시도이다.
이너 플레이트(20)와 커버 플레이트(40)를 용접함에 있어서, 작업자가 내부에서 용접하기 어려운 곳(데드 스페이스)에서는 칠 플레이트(30)를 이용한다. 이너 플레이트(20)의 단부에 칠 플레이트(30)를 용접 등을 이용하여 접합한 후, 칠 플레이트(30)와 커버 플레이트(40)를 용접하게 된다. 칠 플레이트(30)의 용접면(31)에는 서로 용접되는 2개의 커버 플레이트(40-1,40-2)가 이격되어 놓여진다. 이 후 칠 플레이트(30)와 2개의 커버 플레이트(40-1,40-2)가 만나면서 형성되는 간극에 용접봉 등의 용가재를 이용하여 용접금속(60)을 채우게 된다. 이 때 사용되는 용접에는 아크용접, 가스용접, 또는 저항용접 등이 사용될 수 있다.
아크용접은 아크의 열로 이루어지는 용접이며 보통 아크 및 요착금속을 보호매질로 하여 공기를 차단시키면서 하는 실드아크용접이 있으며, 보호매질에는 용재, 불활성 가스, 탄산 가스 등이 사용된다. 가스용접은 가스의 열로 이루어지는 용접으로 보통 산소와 아세틸렌을 사용하며, 아세틸렌의 연소로 생기는 열을 이용한다. 마지막으로 저항용접은 접합하려는 부재의 접촉부를 통해 전류를 흐르게 하고, 여기서 발생되는 저항열로 가열하여 압력을 가하는 용접이다. 물론, 나열된 용접방법 이외의 방법이 사용되는 경우도 가능하다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법은 심 라인(Seam line, S)을 형성한다. 심 라인(S) 형성을 위해서 하나의 이너 플레이트(20)와 커버 플레이트(40)를 용접하기 위해 두 개의 커버 플레이트(40-1,40-2)가 필요하게 된다. 또한, 두 개의 커버 플레이트(40-1,40-2)를 맞대기 용접하는 것이므로 용접량이 많다.
도 2에는 완전용입을 위해 커버 플레이트(40)에 구배(Gradient, G)를 형성한 모습을 나타내었다. 심 라인(S)을 따라 용접하는 경우 완전용입이 어려우며, 이를 위해 커버 플레이트(40)의 용접면(31)에 구배(G)를 형성하여 완전용입을 가능케 한다. 그러나 이는 별도의 구배(G) 형성단계를 필요로 하는 것으로 작업시수를 증가케 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법을 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A 단면을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법은 심 라인을 형성하지 않으면서도 용접품질이 우수한 용접방법을 제공할 수 있다. 두 개의 커버 플레이트를 맞대기 용접하여 심 라인을 형성하는 대신, 하나의 커버 플레이트(400)에 용접홀(410)을 형성하여 용접홀(410)을 통해 칠 플레이트(300)와 용접이 이루어 진다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법에 대해 상세히 설명하도록 한다. 이너 플레이트(200)의 단부에 칠 플레이트(300)를 용접 등을 이용하여 접합하는 것은 종래의 용접방법과 같다. 그러나 칠 플레이트(300)와 용접되는 커버 플레이트(400)는 서로 맞대기 용접이 필요 없는 하나의 커버 플레이트(400)이다. 데드 스페이스에서는 칠 플레이트(300)가 위치하는 내부에서 커버 플레이트(400)를 용접할 수 없으므로, 커버 플레이트(400)는 용접홀(410)을 구비하게 된다.
용접홀(410)은 칠 플레이트(300)와 맞닿는 면에 홀이 형성되는 것이다. 칠 플레이트(300)의 용접면(310) 내부에 용접홀(410)이 위치하는 것이 바람직하다. 용접홀(410)의 형상은 원형, 타원형, 또는 직사각형을 포함하며, 구배가 형성되는 것을 포함한다.
용접홀(410)과 칠 플레이트(300)가 맞닿는 면에는 완전 밀봉이 현실적으로 어렵기 때문에 접착제(500)를 이용하여 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다. 여기에 사용되는 접착제(500)는 대표적으로 에폭시(Epoxy)를 예로 들 수 있지만 다른 종류의 접착제(500)를 포함할 수 있다. 만일, 접착제(500)를 이용하여 밀봉할 필요가 없는 경우에는 접착제(500)를 사용하지 않을 수도 있다.
접착제(500)를 사용하는 경우에는 용접홀(410)과 칠 플레이트(300)의 용접면(310)이 만나는 모서리(411)가 밀봉되도록 모서리(411)를 따라 접착제(500)를 도포하게 된다. 이 때 칠 플레이트(300)의 용접면(310)에 도포되는 접착제(500)의 양이 많아 질수록 용접금속(600)이 칠 플레이트(300)와 용접되는 면적이 적어지기 때문에 접착제(500) 도포 작업에 주의를 요한다.
용접홀(410)에 용접금속(600)을 채우는 과정은 일반적인 용접 과정을 따른다. 용접의 종류는 위에서 살펴본 아크용접, 가스용접, 저항용접뿐 만 아니라, 전자용접, 레이저용접, 초음파용접 등을 포함할 수 있다. 또한 용접방법은 홈 용접(Slot welding) 등이 사용될 수 있다. 이는 용접홀(410)의 형상에 따라 달라질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법에서 삽입재(700)를 삽입하는 순서를 나타내는 단면도로서, (a)는 용접금속(600)이 채워지기 전의 상태를, (b)는 용접금속(600)이 일부 채워진 상태를, (c)는 삽입재(700)가 안착된 상태를, (d)는 용접금속(600)이 완전히 채워진 상태를, (e)는 글라인더로 표면처리한 상태를 나타낸다.
삽입재(700)는 용접금속(600) 내부에 위치하면서 용접 후 용접강도의 증가, 부식 방지 등의 목적을 위해 삽입하는 부재를 의미한다. 그 형상 또는 재료 등은 삽입재(700)의 목적에 따라 달라질 수 있다. 도 5에서는 SS400을 일 예로 하여 봉 형상의 삽입재(700)를 도시하였다.
삽입재(700)가 삽입되는 방법은 삽입재(700)가 용접홀(410) 내부에 고정된 상태에서 용접금속(600)이 채워지는 방법과, 용접홀(410) 내부에 용접금속(600)이 일부 채워진 후 삽입재(700)를 안착하고 그 위에 용접금속(600)을 채우는 방법을 포함한다. 첫 번째 방법에서는 접착제(500) 또는 가용접(Tack welding) 등을 이용하여 용접홀(410) 내부에 삽입재(700)를 고정시킨다. 또는 용접홀(410)의 길이와 동일한 삽입재(700)를 이용하여 압입하여 고정시키는 것도 가능하며, 안착홈(미도시)을 이용하는 것도 가능하다.
두 번째 방법에 대하여 설명하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 용접홀(410)의 일부에 용접금속(600)을 채운 후 그 위에 삽입재(700)를 안착하고, 나머지 용접홀(410)을 채우는 방법이다. 도 5의 (e)는 용접홀(410)에 용접금속(600)을 채운 후에 글라인더를 이용하여 표면을 다듬는 과정을 나타낸다. 이후 도장작업 등의 편의성과 유려한 표면을 얻기 위함이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 러더(10) 제작방법을 나타내는 순서도이며, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 러더(10)의 분해 사시도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법은 선박의 러더(10)를 제작하는 데 유용하게 사용될 수 있다. 선박의 러더(10)는 선체로부터 폭이 좁아지는 단면이 삼각형 형상, 또는 곡선 형상을 하고 있다. 러더(10)는 외판을 형성하는 베이스 플레이트(100)와 커버 플레이트(400)를 이너 플레이트(200)가 연결한다. 이너 플레이트(200)와 베이스 플레이트(100) 또는 이너 플레이트(200)와 커버 플레이트(400)는 용접에 의해 결합된다.
베이스 플레이트(100)와 이너 플레이트(200)를 용접 결합한 후에 커버 플레이트(400)를 덮어 러더(10)를 완성하는 과정에서, 커버 플레이트(400)를 이너 플레이트(200)와 용접하는 과정에서 러더(10)의 단부(베이스 플레이트와 커버 플레이트가 만나거나 가까워지는 부분)는 베이스 플레이트(100)와 커버 플레이트(400) 사이의 간격이 좁아 작업자가 내부에서 이너 플레이트(200)와 커버 플레이트(400)를 용접하기 어려운 데드 스페이스가 존재한다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법이 사용될 수 있다.
베이스 플레이트(100)와 결합된 이너 플레이트(200)의 단부에 칠 플레이트(300)를 접합할 수 있다. 이 때 용접이 사용될 수 있음은 앞에서 본 바와 같다. 도 7에서는 베이스 플레이트(100)와 결합된 이너 플레이트(200)의 단부에 칠 플레이트(300)가 결합하는 것을 도시하였지만, 이와 달리, 이너 플레이트(200)와 칠 플레이트(300)를 접합한 후 베이스 플레이트(100)에 용접하는 것도 포함한다. 즉, 도 6에 도시한 베이스 플레이트(100)에 이너 플레이트(200)를 용접하는 단계(S100)와 이너 플레이트(200)에 칠 플레이트를 용접하는 단계(S200)는 그 순서를 무관하고 본 발명의 실시 예에 포함된다.
칠 플레이트(300)의 용접면(310)에는 용접홀(410)을 구비하는 커버 플레이트(400)가 안착된다(S300). 이 때 커버 플레이트(400)에는 칠 플레이트(300)의 용접면(310)과 맞닿는 부분에 용접홀(410)을 미리 형성한다. 용접홀(410)은 도 7에 도시한 바와 같이 타원형일 수 있으며, 일정한 간격을 두고 이격되어 배치될 수 있다.
칠 플레이트(300)와 커버 플레이트(400)를 용접하는 방법은 본 발명의 실시 예에 따른 용접방법이 사용되므로, 칠 플레이트(300)의 용접면(310)과 용접홀(410)이 만나는 모서리(411)에 접착제(500)를 이용하여 밀봉하는 단계(S400)를 포함할 수 있다. 또한, 점 용접을 이용하여 용접금속(600)을 채우는 과정(S500)에서 삽입재(700)를 삽입하여 용접 강도를 증가시키고 부식을 방지하는 등의 효과를 의도할 수 있게 된다.
선박의 러더(10)를 제작하는 방법에 있어서, 칠 플레이트(300) 용접은 데드 스페이스에서만 사용되면 충분하다. 따라서 베이스 플레이트(100)와 커버 플레이트(400) 사이의 간격이 충분하여 작업자가 내부에서 용접 작업하는 것이 가능한 경우에는 칠 플레이트(300)가 필요 없이 직접 내부 용접하는 것이 가능하다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 러더, 20: 이너 플레이트,
30: 칠 플레이트, 31: 용접면,
40: 커버 플레이트, 60: 용접금속,
100: 베이스 플레이트, 200: 이너 플레이트,
300: 칠 플레이트, 310: 용접면,
400: 커버 플레이트, 410: 용접홀,
411: 모서리, 500: 접착제,
600: 용접금속, 700: 삽입재,

Claims (5)

  1. 이너 플레이트의 단부에 칠 플레이트를 접합하고,
    상기 칠 플레이트의 용접면에 대응하여 커버 플레이트에 복수의 용접홀을 형성하고,
    상기 용접홀이 상기 칠 플레이트의 용접면에 위치하도록 상기 커버 플레이트를 상기 칠 플레이트 위에 안착시키며,
    상기 용접홀 내부에 용접금속을 채우는 단계를 포함하는 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용접홀 내부에 채워지는 상기 용접금속은 삽입재를 포함하는 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 용접홀 내부에 상기 용접금속을 일부 채운 후 상기 용접금속 상에 상기 삽입재를 안착하고,
    상기 용접홀 내부에 상기 용접금속이 채워지지 않은 나머지 부분에 다시 상기 용접금속을 채우는 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용접홀 내부에 용접금속을 채우기 전에
    상기 용접홀과 상기 칠 플레이트의 용접면이 만나는 모서리가 밀봉되도록 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 이너 플레이트와 커버 플레이트의 용접방법을 포함하는 선박의 러더 제작방법으로서,
    상기 이너 플레이트의 단부에 상기 칠 플레이트를 접합하는 단계는,
    베이스 플레이트에 상기 이너 플레이트를 용접한 후 상기 이너 플레이트의 단부에 상기 칠 플레이트를 접합하거나,
    상기 이너 플레이트의 단부에 상기 칠 플레이트를 접합한 후에 상기 베이스 플레이트와 상기 이너 플레이트를 용접하는 선박의 러더 제작방법.
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