KR101406486B1 - 다전극 용접용 플럭스 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 다전극 용접용 플럭스 공급장치는 다수의 전극이 인입되며, 일측부에 플럭스 공급구가 형성된 상측부재를 제공하는 장치바디 및 상기 상측부재와 연결되며, 상기 플럭스 공급구에서 이격된 최외각 전극이 제공되는 부분까지 플럭스로 피용접물을 쉴딩하도록, 테이퍼지게 형성된 사이드부재를 포함할 수 있다.

Description

다전극 용접용 플럭스 공급장치{Flux supply apparatus for multiple welding electrode}
본 발명은 다전극 용접용 플럭스 공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이드부재의 형상을 테이퍼지게 변형하여, 일측으로 공급된 플럭스를 최외각에 있는 전극까지 고르게 분포시켜 안정적으로 용접할 수 있게 하는 발명에 관한 것이다.
일반적으로 산업현장에서 사용되는 용접기법은 융접, 압접, 납접 등으로 분류되며, 그 중에서 조선이나 철구조물 제조공정에서 가장 널리 사용되고 있는 융접법은 사용전극이 소모되는 소모식(Consumable)과 사용전극이 소모되지 않는 비소모식(Non Consumable)으로 분류된다.
소모식 용접법은 피복 아크 용접법(Shield Metal Arc Welding: SMAW), 가스메탈 아크 용접법(Gas Metal Arc Welding: GMAW), 서브머지드 아크 용접법(Submerged Arc Welding: SAW) 등이 있다.
상기 서브머지드 아크 용접법은 선박건조, 강관제작 및 일반 철구조물의 제작시 맞대기 이음부, 필렛 이음부, 덧살 붙임 용접과 같이 용입이 깊고 두꺼운 판 등의 구조용 강의 고능률 접합기법으로 용접봉의 크기와 전류가 큰 것을 사용한다.
서브머지드 아크 용접법은 입상의 플럭스 하단에서 와이어와 피용접물 사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 두 개 이상의 피용접물을 용접하는 것으로 피용접물 위에 입상(粒狀)의 플럭스를 미리 쌓아두고 그 속에 전류가 흐르는 와이어를 연속적, 기계적으로 공급하여 용접을 수행하게 한다.
이때 아크는 플럭스에 의해 덮혀져 있어 외부로부터 보이지 않으며 플럭스 및 용융된 슬래그는 대기를 차단시켜 용접금속의 정련작용을 보호하고 용접비드 및 슬래그 형성에 기여하고 있는 것이다.
또한, 상기 서브머지드 아크 용접법은 가스 메탈 아크 용접법에 비해 고전류, 고속도로 용접을 수행하기 때문에, 용착속도(용접능률)도 수 배에서 수십 배에 달하여, 후판 용접 등에서 용접패스 수를 감소시켜 용접의 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있는 기법이다.
또한, 한국공개실용신안공보 제2001-0000804호에서는 댐 구조의 플럭스 공급장치에 의해 플럭스를 공급하는 기술이 개시되어 있다.
그러나 상기 댐 구조의 플럭스 공급장치를 포함한 기존의 서브머지드 아크 용접법은 사용전극 수를 복수 개로 구성하는 다전극 용접시에 플럭스가 근접한 선행 전극을 지나면서, 피용접물에 고르게 분포되었던 플럭스가 상기 후행 전극의 양측으로 밀려, 피용접물의 일부가 플럭스에 의해 도포되지 못하게 되는 문제가 발생한다.
즉, 도 1a에 도시된 댐 구조의 플럭스 공급장치에 전극(2)이 삽입되여 서브머지드 아크 용접을 실시하면, 도 1b에 도시된 평면도에서 도시된 바와 같이 플럭스(3)가 공급되는 플럭스 공급구(11')에 제일 근접한 최근접 전극(2e)에서 제일 외각에 위치한 최외각 전극(2a)로 갈수록 공급된 플럭스(3)가 전극(2)에서 멀리 밀려저 상기 플럭스(3)가 피용접물을 모두 덮지 못하는 부분이 발생하게 된다.
이에 의해, 후행 전극(2a, 2b, 2c)에서는 용접중 심한 오픈 아크(open arc)가 발생하게 되며 이로 인해 유해광선이 발생되어 용접작업자의 시각장애는 물론 콘택트 팁의 용해, 용접금속의 산화 등 용접품질을 저하시키는 문제점도 발생한다.
즉, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 공급구(11')에 근접한 전극(2d, 2e)은 전류변동폭이 작아 안정적이나, 상기 공급구(11')에서 멀리 위치하는 전극(2a, 2b, 2c)에서는 전류변동폭이 커 불안정함을 알 수 있다.
따라서, 서브머지드 아크 용접에 있어서 다전극을 사용할 경우 발생되는 오픈 아크를 방지하기 위해 플럭스를 고르게 분포하게 공급할 수 있는 장치에 대한 연구가 필요하게 되었다.
본 발명의 목적은 사이드부재의 형상을 길이 방향, 높이 방향 등의 방향으로 테이퍼지게 변형하여, 피용접물에 플럭스를 고르게 분포시켜, 전극에 의해 안정적으로 용접할 수 있도록 플럭스를 제공하는 다전극 용접용 플럭스 공급장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다전극 용접용 플럭스 공급장치는 다수의 전극이 인입되며, 일측부에 플럭스 공급구가 형성된 상측부재를 제공하는 장치바디 및 상기 상측부재와 연결되며, 상기 플럭스 공급구에서 이격된 최외각 전극이 제공되는 부분까지 플럭스로 피용접물을 쉴딩하도록, 테이퍼지게 형성된 사이드부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 상기 사이드부재는 상기 상측부재의 양측부에 제공되며, 상기 플럭스 공급구로부터 상기 최외각 전극 방향으로 갈수록 양측의 상기 사이드부재 사이의 폭을 작게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 상기 사이드부재는 상기 상측부재의 양측부에서 중력 방향으로 곡률을 가지게 제공되며, 상기 플럭스 공급구로부터 상기 최외각 전극 방향으로 갈수록 상기 사이드부재의 곡률이 작아질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 상기 사이드부재는 상기 상측부재의 양측부에 제공되며, 저면으로부터 상기 상측부재 방향으로 갈수록 양측의 상기 사이드부재 사이의 폭이 커지도록 테이퍼지게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 다전극 용접용 플럭스 공급장치는 플럭스를 최외각 전극이 위치하는 피용접물의 부분까지 고르게 분포시킬 수 있는 효과가 있다.
이에 의해, 다전극을 이용한 용접시에 상기 플럭스가 상기 피용접물의 일부에 분포되지 않아 오픈 아크가 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점도 발생한다.
따라서, 안정적으로 상기 플럭스를 공급할 수 있어, 용접 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 발생시키게 된다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 플럭스 공급장치에 의해 플럭스 공급시의 문제점을 나타내기 위한 사시도, 평면도 및 그래프이다.
도 2는 본 발명의 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 제1실시예를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 제2실시예를 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 제3실시예를 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 제4실시예를 도시한 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 다전극 용접용 플럭스 공급장치는 사이드부재(20)의 형상을 테이퍼지게 변형하여, 일측으로 공급된 플럭스(3)를 최외각에 있는 전극(2)까지 고르게 분포시켜 안정적으로 용접할 수 있게 하는 발명에 관한 것이다.
이에 의해, 다전극(2)을 이용한 용접시에 상기 플럭스(3)가 상기 피용접물(4)의 일부에 분포되지 않아 오픈 아크가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 안정적으로 용접을 실시하여 용접 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 도 2는 본 발명의 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 제1실시예를 도시한 평면도이다.
이에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다전극 용접용 플럭스 공급장치는 다수의 전극(2)이 인입되며, 일측부에 플럭스 공급구(11)가 형성된 상측부재(12)를 제공하는 장치바디(10) 및 상기 상측부재(12)와 연결되며, 상기 플럭스 공급구(11)에서 이격된 최외각 전극(2a)이 제공되는 부분까지 플럭스(3)로 피용접물(4)을 쉴딩하도록, 테이퍼지게 형성된 사이드부재(20)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 상기 사이드부재(20)는 상기 상측부재(12)의 양측부(12a, 12b)에 제공되며, 상기 플럭스 공급구(11)로부터 상기 최외각 전극(2a) 방향(x)으로 갈수록 양측의 상기 사이드부재(20) 사이의 폭을 작게 형성할 수 있다.
상기 장치바디(10)는 상기 플럭스(3)가 공급되면, 상기 플럭스(3)가 외부로 이탈하는 것을 방지하기 위해 제공되는 것으로 상측부재(12), 전면부재(13), 후면부재(14) 및 사이드부재(20)를 제공할 수 있다.
상기 상측부재(12)는 상기 플럭스(3)가 공급되는 플럭스 공급구(11)가 제공될 수 있어, 상기 플럭스 공급구(11)를 지지할 수 있는 역할을 할 수 있으며, 후술할 전면부재(13), 후면부재(14) 및 사이드부재(20)가 결합되어 지지될 수 있게 된다.
상기 전면부재(13) 및 후면부재(14)는 상기 사이드부재(20)와 연계되어 상기 플럭스(3)가 외부로 이탈하는 것을 방지하기 위해 제공될 수 있다.
한편, 상기 플럭스 공급구(11)는 외부와 연결되어 플럭스(3)의 공급될 수 있는 통로역할을 하게 된다. 상기 플럭스(3)의 공급량을 조절하기 위해, 상기 플럭스 공급구(11)는 개폐가능하게 제공될 수 있다.
상기 사이드부재(20)는 상기 상측부재(12), 전면부재(13) 및 후면부재(14)과 연계되어 상기 플럭스(3)가 외부로 이탈하는 것을 방지하는 역할을 하는 것은 물론, 길이 방향(x) 또는 높이 방향(y) 등의 방향으로 테이퍼지게 변형하여 형성함으로써, 피용접물(4)에 상기 플럭스(3)를 고르게 분포시키는 역할을 할 수 있다.
이와 같이 상기 사이드부재(20)가 테이퍼지게 형성되어, 상기 플럭스(3)를 고르게 분포시키는 효과를 발생시키는 제1실시예로써, 최외각 전극(2a)으로 갈수록 상기 상측부재(12)의 양측부(12a, 12b)에 제공되는 사이드부재(20) 사이의 폭을 작게 형성하는 실시예가 있을 수 있다.
즉, 상기 플럭스 공급구(11)가 위치하는 상기 장치바디(10)의 상기 플럭스 공급구(11)가 제공되는 일단부에서 최외각 전극(2a)이 제공되는 상기 장치바디(10)의 타단부까지 형성된 상기 사이드부재(20)의 길이 방향(x)으로 갈수록 일측 사이드부재(20a)와 타측 사이드부재(20b) 사이의 폭을 작게 형성하는 것이다.
이에 의해, 공급된 플럭스(3)가 선행하는 전극(2)에 의해서 소진되며 후행 전극(2)이 위치하는 부분에서는 나머지 플럭스(3)가 사이드로 밀려지더라도, 양측의 상기 사이드부재(20) 사이의 폭이 작아지게 형성되기 때문에 플럭스(3)가 피용접물(4)을 덮을 수는 있게 된다.
이와 같이 양측의 상기 사이드부재(20) 사이의 폭을 상기 최외각 전극(2a)으로 갈수록 작게 형성하는 것은 상기 플럭스 공급구(11)가 상기 장치바디(10)의 일측에 치우지는 경우뿐만 아니라, 상기 플럭스 공급구(11)가 상기 장치바디(10)의 중앙부에 위치할 경우에도 구성이 가능하다.
또한, 본 발명의 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 제2실시예, 제3실시예 및 제4실시예는 각각 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 후술한다.
도 3은 본 발명의 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 제2실시예를 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 상기 사이드부재(20)는 상기 상측부재(12)의 양측부(12a, 12b)에서 중력 방향으로 곡률을 가지게 제공되며, 상기 플럭스 공급구(11)로부터 상기 최외각 전극(2a) 방향(x)으로 갈수록 상기 사이드부재(20)의 곡률이 작아질 수 있다.
즉, 상기 사이드부재(20)를 상기 중력 방향의 반대 방향인 높이 방향(y)으로 테이퍼지게 형성하기 위해, 상기 최외각 전극(2a)으로 갈수록 일측의 상기 사이드부재(20)의 곡률반경을 작게 형성하는 것이다.
구체적으로는 최외각 전극(2a)에 인접한 상기 사이드부재(20)의 부분의 곡률반경(R2a)에서 상기 플럭스 공급구(11)에 가장 가까운 최근접 전극(2e)에 인접한 상기 사이드부재(20)의 부분의 곡률반경(R2e)으로 갈수록 곡률이 커지게 된다. 즉, "R2a < R2b < R2c < R2d < R2e"의 관계가 형성되게 된다.
이에 따라, 상기 플럭스 공급구(11)에 가장 가까운 최근접 전극(2e)에 인접한 사이드부재(20)의 곡률은 거의 무한대로 형성하여 평판 형상을 하며, 상기 최외각 전극(2a)에 인접한 사이드부재(20)의 곡률은 상측의 플럭스(3)를 덮을 수 있을 정도로 테이퍼지게 형성되어 상기 플럭스(3)를 높이 방향(y)의 반대 방향인 중력 방향으로 눌러줄 수 있게 된다.
한편, 상기 사이드부재(20)가 곡률을 가짐으로서, 동일한 폭의 상기 사이드부재(20)의 높이는 상기 최외각 전극(2a)으로 갈수록 작아지게 된다.
따라서, 동일한 양의 플럭스(3)가 남게 되더라도 상기 최외각 전극(2a)의 플럭스(3)는 높이 방향(y)이 아닌 폭 방향(w)으로 퍼지게 유도되어 상기 피용접물(4)을 쉴딩할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 제3실시예를 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 상기 사이드부재(20)는 상기 상측부재(12)의 양측부(12a, 12b)에 제공되며, 상기 플럭스 공급구(11)로부터 상기 최외각 전극(2a) 방향(x)으로 갈수록 양측의 상기 사이드부재(20) 사이의 폭을 작게 형성하며, 상기 사이드부재(20)의 곡률이 작아질 수 있다.
즉, 상기 제1실시예와 제2실시예를 동시에 적용하여 상기 플럭스(3)가 상기 최외각 전극(2a)이 있는 피용접물(4)의 부분까지 쉴딩할 수 있게 하는 것이다.
이에 의해, 상기 플럭스(3)가 상기 피용접물(4)을 쉴딩하는 효과를 더 좋게 할 수 있어, 오픈 아크가 발생하는 것을 방지하는 효과를 더 높일 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 제4실시예를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다전극 용접용 플럭스 공급장치의 상기 사이드부재(20)는 상기 상측부재(12)의 양측부(12a, 12b)에 제공되며, 저면으로부터 상기 상측부재(12) 방향(y)으로 갈수록 양측의 상기 사이드부재(20) 사이의 폭이 커지도록 테이퍼지게 형성될 수 있다.
즉, 상기 사이드부재(20)가 위에서 아래로 갈수록 테이퍼지게 형성하여, 상기 플럭스(3)가 위치하는 내측의 폭을 상기 피용접물(4)과 접하는 방향으로 갈수록 점점 작게 형성할 수 있는 것이다.
다만, 상기 플럭스(3)가 위치하는 내측의 폭을 상기 피용접물(4)과 접하는 방향으로 갈수록 점점 작게 형성할 수 있다면, 양측의 사이드부재(20) 중 하나만 테이퍼지게 형성될 수도 있다.
이에 의해, 상기 최외각 전극(2a)에서도 상기 플럭스(3)가 하측의 피용접물(4)과 접하는 부분에 모일 수 있어, 피용접물(4)이 모두 덮이지 않아 오픈 아크가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
1 : 다전극 용접용 플럭스 공급장치 2 : 전극
3 : 플럭스 4 : 피용접물
10: 장치바디 11: 플럭스 공급구
12: 상측부재 13: 전면부재
14: 후면부재 20: 사이드부재

Claims (4)

  1. 다수의 전극이 인입되며, 일측부에 플럭스 공급구가 형성된 상측부재를 제공하는 장치바디; 및
    상기 상측부재와 연결되며, 상기 플럭스 공급구에서 이격된 최외각 전극이 제공되는 부분까지 플럭스로 피용접물을 쉴딩하도록, 테이퍼지게 형성된 사이드부재;
    를 포함하는 다전극 용접용 플럭스 공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사이드부재는 상기 상측부재의 양측부에 제공되며, 상기 플럭스 공급구로부터 상기 최외각 전극 방향으로 갈수록 양측의 상기 사이드부재 사이의 폭을 작게 형성하는 다전극 용접용 플럭스 공급장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 사이드부재는 상기 상측부재의 양측부에서 중력 방향으로 곡률을 가지게 제공되며, 상기 플럭스 공급구로부터 상기 최외각 전극 방향으로 갈수록 상기 사이드부재의 곡률이 작아지는 다전극 용접용 플럭스 공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사이드부재는 상기 상측부재의 양측부에 제공되며, 저면으로부터 상기 상측부재 방향으로 갈수록 양측의 상기 사이드부재 사이의 폭이 커지도록 테이퍼지게 형성된 다전극 용접용 플럭스 공급장치.
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