KR101538249B1

KR101538249B1 - 가스 실드 아크 용접 방법 및 용접 장치

Info

Publication number: KR101538249B1
Application number: KR1020137022673A
Authority: KR
Inventors: 야스유키 요코타
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2015-07-20
Also published as: CN103370163B; JP2012179614A; JP5608115B2; WO2012117808A1; KR20130132590A; CN103370163A

Abstract

선행 전극과 후행 전극을 이용하여, 대각장의 용접 비드를 양호하고 효율적으로 형성할 수 있는 가스 실드 아크 용접 방법은, 선행 전극(11)에 의한 제 1 용융풀(15)과 후행 전극(21)에 의한 제 2 용융풀(25)을 형성하는 용접 방법에 있어서, 양 전극(11, 21)의 전극간 거리를 50mm 내지 150mm로 설정하고, 제 1 용융풀(15)에 필러 와이어(31)를 삽입하여 용접한다. 용접 장치는, 선행 전극(11)과 후행 전극(21) 사이에 배치된 필러 와이어(31)를 구비하고, 선행 전극(11)과 후행 전극(21)은, 선행 전극에 의한 제 1 용융풀(15)과 후행 전극(21)에 의한 제 2 용융풀(25)이 멀어지도록 전극간 거리가 설정되며, 필러 와이어(31)는, 제 1 용융풀(15)에 삽입되도록, 선행 전극(11)에 대하여 소정의 거리를 두고 배치되어 있다.

Description

가스 실드 아크 용접 방법 및 용접 장치{GAS SHIELDED ARC WELDING METHOD AND WELDING APPARATUS}

본 발명은 선행 전극 및 후행 전극을 이용한 가스 실드 아크 용접 방법 및 용접 장치에 관한 것이다.

조선이나 교량의 분야에 있어서의 필릿 용접 비드의 각장(脚長)은, 판 두께에 따라 설계되는 경우가 많다. 조선의 분야에 있어서는, 공통 구조 규칙(CSR：Common Structural Rules)의 적용에 의해, 판 두께가 두꺼워지는 경향이 있으며, 판 두께가 큰 부재를 용접하는 기술의 향상 및 고효율화가 요구되고 있다.

일반적으로, 판 두께가 두꺼워짐에 따라서, 용접 비드의 각장이 커진다. 대각장의 용접 비드를 형성하는 용접 방법으로서는, 용접용의 와이어를 선행 전극 및 후행 전극으로서 사용하고, 양 전극을 병행하여 이동시켜, 선행 전극 및 후행 전극에 의해서 하나의 용융풀을 형성하는 1풀 방식의 가스 실드 아크 용접 방법이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이와 같은 1풀 방식의 용접 방법에 의해서, 대각장의 용접 비드를 형성하기 위해서는, 용융풀을 크게 형성할 필요가 있지만, 용융풀이 커지면, 중력 등의 영향에 의해서 용융풀이 붕괴되기 쉽기 때문에, 대각장의 용접 비드를 양호하게 형성하는 것이 곤란하다.

그래서, 대각장의 용접 비드를 형성하는 경우에는, 선행 전극에 의한 용융풀과 후행 전극에 의한 용융풀을 형성하는 2풀 방식의 가스 실드 아크 용접 방법이 이용된다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 2풀 방식의 용접 방법에 있어서도, 각장이 커짐에 따라서, 용접 비드에 언더컷이나 오버랩 등의 형상 불량이 생기기 쉬워진다.

그래서, 예를 들면 특허 문헌 3과 같이, 선행 전극과 후행 전극의 전극간 거리나 각 전극의 와이어 목표 위치 등을 규정한 2풀 방식의 용접 방법이 있다.

일본 특허 공개 제 1990-280968 호 공보 일본 특허 공개 제 1997-277089 호 공보 일본 특허 공개 제 2007-229770 호 공보

용접 작업을 보다 고효율화 시키기 위해서는, 용접 속도를 높일 필요가 있다. 그렇지만, 각 전극의 전극간 거리나 와이어 목표 위치 등을 규정한 특허 문헌 3과 같은 종래의 용접 방법에서, 용접 속도를 높이기 위해서 용접 전류를 크게하면, 입열량이 너무 커져서, 용융풀이 붕괴되기 쉬워지기 때문에, 용접 비드에 언더컷이나 오버랩 등의 형상 불량이 생기기 쉬워지고, 피로 강도가 저하하는 동시에, 방수 도료의 도장성이 저하하는 등의 요인이 되며, 수정이 많아져, 생산성을 향상시키는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.

본 발명에서는, 상기한 문제를 해결하여, 용접 속도를 높였을 경우라도, 대각장의 용접 비드를 양호하고 효율적으로 형성할 수 있는 2풀 방식의 가스 실드 아크 용접 방법 및 용접 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 용접용 와이어를 선행 전극 및 후행 전극으로서 사용하고, 상기 선행 전극에 의한 제 1 용융풀과 상기 후행 전극에 의한 제 2 용융풀을 형성하여 용접하는 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서, 상기 선행 전극과 상기 후행 전극의 전극간 거리를 50mm 내지 150mm로 설정하고, 상기 제 1 용융풀에 필러 와이어를 삽입하여 용접하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 다른 구성으로서는, 가스 실드 아크 용접 장치에 있어서, 용접용 와이어를 이용한 선행 전극 및 후행 전극과, 상기 선행 전극과 상기 후행 전극 사이에 배치된 필러 와이어와, 상기 선행 전극 및 상기 후행 전극에 전류를 공급하는 급전 장치를 구비하고 있다. 그리고, 상기 선행 전극과 상기 후행 전극은, 상기 선행 전극에 의한 제 1 용융풀과 상기 후행 전극에 의한 제 2 용융풀이 형성되도록, 전극간 거리가 설정되어 있다. 또한, 상기 필러 와이어는, 상기 제 1 용융풀에 삽입되도록, 상기 선행 전극에 대하여 소정의 거리를 두고 배치되어 있다.

이들 구성에서는, 선행 전극에 의한 제 1 용융풀에 필러 와이어가 삽입 됨으로써, 제 1 용융풀의 온도가 저하되어 응고가 촉진된다. 따라서, 제 1 용융풀이 적절히 형성되어, 언더컷이나 오버랩이 생기지 않는 양호한 용접 비드를 형성할 수 있다. 이것에 의해, 선행 전극에 의한 용접 비드 상에, 후행 전극에 의한 제 2 용융풀이 적절한 형상으로 형성된다. 따라서, 용접 속도를 높이기 위해서 용접 전류를 크게 하여도, 대각장(예를 들면 8mm 이상)의 용접 비드를 양호하게 형성할 수 있으며, 또한, 수정하는 작업이 불필요하게 되기 때문에, 대각장의 용접 비드를 형성할 때의 작업 효율을 높일 수 있다.

또한, 양 전극의 전극간 거리를 50mm 이상으로 설정함으로써, 제 1 용융풀이 충분히 응고된 후에, 선행 전극에 의한 용접 부위에 후행 전극을 도달시킬 수 있다.

또한, 용접 부위에 생긴 슬래그는 통전하기 어렵기 때문에, 응고된 슬래그 위에서는 아크가 소호(消弧)되기 쉬워지지만, 양 전극의 전극간 거리를 150mm 이하로 설정함으로써, 선행 전극에 의한 용접 부위에 생긴 슬래그가 응고되기 전에, 선행 전극에 의한 용접 부위에 후행 전극이 도달하기 때문에, 후행 전극의 아크를 안정되게 발생시킬 수 있다.

상기한 용접 방법에 있어서, 상기 필러 와이어는, 상기 선행 전극에 대하여 10mm 내지 50mm 후방에 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 선행 전극과 필러 와이어의 거리를 10mm 이상으로 설정함으로써, 필러 와이어가 선행 전극의 아크 열에 의해서 용융되는 것을 방지할 수 있서, 필러 와이어에 의해서 제 1 용융풀의 온도를 효과적으로 낮출 수 있다.

또한, 선행 전극과 필러 와이어의 거리를 50mm 이하로 설정함으로써, 필러 와이어의 삽입 위치보다 전에, 제 1 용융풀의 응고가 완료되는 것을 방지할 수 있어서, 필러 와이어를 제 1 용융풀에 확실히 삽입할 수 있다.

상기한 용접 방법에 있어서, 상기 필러 와이어는, 상기 후행 전극에 대하여 10mm 이상 전방에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 필러 와이어와 후행 전극과의 거리를 10mm 이상으로 설정함으로써, 필러 와이어가 후행 전극의 아크열에 의해서 용융되는 것을 방지할 수 있어서, 필러 와이어에 의해서 제 1 용융풀의 온도를 효과적으로 낮출 수 있다.

상기한 용접 방법에 있어서, 상기 필러 와이어에 전류를 흘려서 제 1 용융풀의 응고 속도를 제어하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 대각장의 용접 비드를 형성하는 경우에는, 용접 입열이 커지기 때문에, 필러 와이어에 흘리는 전류값을 작게 하여, 필러 와이어의 온도를 낮춤으로써, 제 1 용융풀의 응고를 촉진시킬 수 있다.

또한, 각장이 작은 용접 비드를 형성하는 경우에는, 용접 입열이 작아져, 용접 비드가 볼록 형상이 되기 쉽기 때문에, 필러 와이어에 흘리는 전류를 크게 하고, 필러 와이어의 온도를 높게 함으로써, 제 1 용융풀의 응고를 지연시켜, 용접 비드를 평활하게 형성할 수 있다.

상기한 용접 방법에 있어서, 상기 필러 와이어에 흘리는 전류를 200A 이하로 설정하는 동시에, 상기 선행 전극에 흘리는 전류를 300A 내지 550A, 상기 후행 전극에 흘리는 전류를 200A 내지 400A로 설정하는 것이 바람직하다.

이러한 구성에서는, 필러 와이어에 의해서 제 1 용융풀의 응고를 보다 효과적으로 촉진시킬 수 있다. 또한, 양 전극의 입열량을 제한함으로써, 언더컷이나 오버랩의 발생을 보다 억제할 수 있다.

상기한 용접 방법에 있어서, 상기 선행 전극의 전방에, 용접용의 와이어를 이용한 추가 전극을 적어도 1개 배치하고, 상기 선행 전극 및 상기 추가 전극에 의해서 상기 제 1 용융풀을 형성하거나 상기 후행 전극의 후방에, 용접용의 와이어를 이용한 추가 전극을 적어도 1개 배치하고, 상기 후행 전극 및 상기 추가 전극에 의해서 상기 제 2 용융풀을 형성하거나 하여도 좋다. 이와 같이, 전극을 추가하는 것에 의해, 용착량이 증가하기 때문에, 용접 속도를 높이는 것과 동시에, 보다 큰 각장의 용접 비드를 형성할 수 있다.

또한, 제 1 용융풀에 삽입되는 필러 와이어의 개수를 증가시켰을 경우에는, 제 1 용융풀의 냉각 효과를 높일 수 있다.

본 발명에 의하면, 선행 전극과 후행 전극을 이용한 2풀 방식의 가스 실드 아크 용접에 있어서, 선행 전극에 의한 제 1 용융풀에 필러 와이어를 삽입 함으로써, 양호한 용접 비드를 형성하고, 이 선행 전극에 의한 용접 비드 상에, 후행 전극에 의한 제 2 용융풀을 적절한 형상으로 형성할 수 있기 때문에, 대각장의 용접 비드를 양호하고 효율적으로 형성할 수 있어서, 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 실시형태의 용접 장치를 도시한 정면도,
도 2는 본 실시형태의 용접 장치의 부분 확대도이며, 도 2의 (a)는 도 1의 A-A 화살표에서 본 도면, 도 2의 (b)는 도 1의 B-B 화살표에서 본 도면,
도 3은 본 실시형태의 용접 장치를 이용하여 하판과 입판을 용접하는 태양을 도시한 사시도,
도 4는 본 실시형태의 용접 장치를 도시한 개략 구성도,
도 5는 본 실시형태의 용접 장치에 의해서 형성된 용접 비드를 도시한 단면도,
도 6은 본 실시형태의 용접 방법의 각 단계를 나타낸 흐름도.

본 발명의 실시형태에 대해, 적절히 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 실시형태에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 수평으로 설치된 하판(2)과, 하판(2)의 상면에 수직으로 배치된 입판(3)의 코너부를 필릿 용접하기 위한 용접 장치(1) 및 용접 방법을 예를 들어 설명한다.

본 실시형태의 용접 장치(1)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 토치(10, 20, 30)와, 토치(10, 20, 30)를 지지하는 지지체(40)와, 토치(10, 20, 30)에 전류를 공급하는 급전 장치(50)를 구비하고 있다. 각 토치(10, 20, 30)에는, 도시하지 않는 공급 장치로부터 선행 전극(11), 후행 전극(21) 및 필러 와이어(31)가 송입되도록 구성되어 있다.

이 용접 장치(1)는, 가스 실드 아크 용접을 실행하는 것이며, 토치(10, 20, 30)에 전류를 공급하는 구성이나, 불활성의 가스를 분사하는 구성 등은, 공지의 가스 실드 아크 용접 장치의 각 구성을 이용하고 있기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

지지체(40)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 연직으로 세워진 연직 부재(41)와, 연직 부재(41)의 하단부의 좌우 코너부로부터, 수평 전방으로 연장된 2개의 아암 부재(42, 42)를 구비하고 있다.

아암 부재(42)에는, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 후기하는 위치 조정 기구(60)를 거쳐서, 3개 1조의 토치(10, 20, 30)가 장착되어 있다.

각 토치(10, 20, 30)는, 아암 부재(42)의 선단측으로부터 기단측으로 병설되어 있으며, 양 아암 부재(42, 42)의 각 토치(10, 20, 30)는 좌우에 대치하고 있다.

양 아암 부재(42, 42)의 사이는, 하판(2) 및 입판(3)이 배치되는 영역이다. 이와 같이, 용접 장치(1)에서는, 하판(2)과 입판(3)의 좌우 양 코너부를 따라서, 각 토치(10, 20, 30)가 배치된다.

또한, 지지체(40)는, 도시하지 않는 구동 기구에 의해서, 하판(2) 및 입판(3)의 길이 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 따라서, 지지체(40)를 이동 시킴으로써, 각 토치(10, 20, 30)를 하판(2)과 입판(3)의 코너부를 따라서 이동 시킬 수 있다.

토치(10, 20, 30)는, 선행 전극(11), 후행 전극(21), 필러 와이어(31)가 이송되는 통 형상의 부재이며, 아암 부재(42)의 선단측으로부터 순차적으로 선행 토치(10), 중간 토치(30), 후행 토치(20)가 병설되어 있다.

또한, 선행 전극(11), 후행 전극(21) 및 필러 와이어(31)는, 용접용의 솔리드 와이어 또는 플럭스 코어드 와이어를 이용하고 있다.

선행 토치(10)에는 선행 전극(11)이 송입되며, 후행 토치(20)에는 후행 전극(21)이 송입되며, 중간 토치(30)에는 필러 와이어(31)가 송입된다.

토치(10, 20, 30)에는, 통 형상의 콘택트 팁(도시하지 않음)이 마련되어있다. 그리고, 각 토치(10, 20, 30)에 송입된 양 전극(11, 21)이나 필러 와이어(31)는, 콘택트 팁에 관통 삽입되며, 각 토치(10, 20, 30)의 선단부(하단부)로부터 돌출되어 있다.

급전 장치(50)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 연직 부재(41)의 전면에 장착된 배전반(51)과, 배전반(51)과 각 토치(10, 20, 30)[도 2의 (a) 참조]를 접속하는 급전 케이블(52)을 구비하고 있다. 급전 케이블(52)은, 토치(10, 20, 30)의 기단부(상단부)에 연결되어 있다.

그리고, 도시하지 않는 전원으로부터 배전반(51)에 공급된 전류는, 배전반(51) 내에서 소정의 전류값으로 변환된 후에, 급전 케이블(52)을 통하여 각 토치(10, 20, 30)에 공급되며, 콘택트 팁을 거쳐서 양 전극(11, 21)이나 필러 와이어(31)에 공급된다.

또한, 각 토치(10, 20, 30)에 전류를 공급하는 구성으로서는, 전원에 부속된 리모트 컨트롤러에 의해서 전류값을 제어할 수도 있다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 선행 전극(11)에는 300A 내지 550A의 전류를 흘리는 동시에, 후행 전극(21)에는 200A 내지 400A의 전류를 흐르게 하도록 구성되어 있다. 또한, 필러 와이어(31)에는, 전류를 흐르게 하지 않는, 또는 200A 이하의 전류를 흐르게 하도록 구성되어 있다. 또한, 필러 와이어(31)의 극성은 직류 정극성 또는 직류 역극성의 어느 것이어도 좋다.

위치 조정 기구(60)는, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 아암 부재(42)의 상면에 마련되어 있으며, 급전 케이블(52)을 보지함으로써, 각 토치(10, 20, 30)를 지지하고 있다.

이 위치 조정 기구(60)는, 2개의 상하 가이드 부재(61, 61)와, 2개의 좌우 가이드 부재(62, 62)와 보지 부재(63)를 구비하고 있다.

각 상하 가이드 부재(61, 61)는, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 각 토치(10, 20, 30)의 전후 양측에 아암 부재(42)의 상면에 입설되어 있다. 상하 가이드 부재(61)에는, 연직으로 배치된 회전축(61a)이 마련되어 있다. 회전축(61a)의 외주면에는 나사홈이 형성되어 있으며, 도시하지 않는 다이얼을 회전시킴으로써, 회전축(61a)을 회전시킬 수 있다.

각 좌우 가이드 부재(62, 62)에는, 각 상하 가이드 부재(61, 61)의 회전축(61a, 61a)이 나사 결합되는 나사 구멍이 형성되어 있다. 즉, 각 상하 가이드 부재(61, 61)의 회전축(61a, 61a)을 회전시킴으로써, 좌우 가이드 부재(62)를 상하로 이동시키는 이송 나사 기구가 구성되어 있다.

또한, 좌우 가이드 부재(62)에는, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 좌우 수평으로 배치된 회전축(62a)이 마련되어 있다. 회전축(62a)의 외주면에는 나사 홈이 형성되어 있으며, 도시하지 않는 다이얼을 회전시킴으로써, 회전축(62a)을 회전시킬 수 있다.

보지 부재(63)의 전후 양단부에는, 각 좌우 가이드 부재(62, 62)의 회전축(62a, 62a)이 나합되는 나사 구멍이 형성되어 있다. 즉, 각 좌우 가이드 부재(62, 62)의 회전축(62a, 62a)을 회전시킴으로써, 보지 부재(63)를 좌우로 이동시키는 이송 나사 기구가 구성되어 있다.

또한, 보지 부재(63)에는, 급전 케이블(52)의 하부가 관통 삽입되는 3개의 보지 구멍이, 전후 방향으로 입설되어 있다. 그리고, 급전 케이블(52)이 보지 구멍에 고정됨으로써, 각 토치(10, 20, 30)가 보지 부재(63)에 지지되어 있다.

각 토치(10, 20, 30)는 연직 방향에 대해 경사져 있으며, 양 전극(11, 21) 및 필러 와이어(31)의 선단부가 하판(2)과 입판(3)의 코너부를 향하고 있다.

이와 같은 용접 장치(1)에서는, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 위치 조정 기구(60)의 좌우 가이드 부재(62) 및 보지 부재(63)를 상하 좌우로 이동시켜, 각 토치(10, 20, 30)의 위치를 조정함으로써, 하판(2)과 입판(3)의 코너부와 양 전극(11, 21) 및 필러 와이어(31)의 선단부의 간격을 조정할 수 있다.

다음에, 본 실시형태의 용접 장치(1)에 있어서의 선행 전극(11), 후행 전극(21) 및 필러 와이어(31)의 위치 관계에 대해 상세하게 설명한다.

용접 장치(1)에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 선행 전극(11)과 후행 전극(21)의 전극간 거리가 50mm 내지 150mm로 설정되어 있다. 또한, 필러 와이어(31)는, 선행 전극(11)에 대해 10mm 내지 50mm 후방에 배치되어 있다.

또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 선행 전극(11)의 와이어 목표 위치는, 하판(2)과 입판(3)의 코너부에 대하여 하판(2)측에 설정되며, 후행 전극(21)의와이어 목표 위치는, 코너부에 대하여 입판(3)측에 설정되어 있다.

다음, 상기한 용접 장치(1)를 이용한 용접 방법에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 6에 도시하는 흐름도를 적절히 참조한다.

우선, 도 4에 도시하는 바와 같이, 선행 전극(11)과 후행 전극(21)의 전극간 거리를 50mm 내지 150mm로 설정한다. 또한, 필러 와이어(31)를 선행 전극(11)에 대해 10mm 내지 50mm 후방에 배치하는 동시에, 필러 와이어(31)를 후행 전극(21)에 대해 10mm 이상 전방에 배치한다[단계(S1)].

또한, 도 2의 (a)에 도시하는 위치 조정 기구(60)에 의해서, 양 전극(11, 21) 및 필러 와이어(31)의 각 선단부와 하판(2)과, 입판(3)의 코너부와의 간격을 조정한다[단계(S2)].

급전 장치(50)(도 1 참조)로부터 선행 전극(11)에 300A 내지 550A의 전류를 흘리는 동시에, 후행 전극(21)에 200A 내지 400A의 전류를 흘려서, 양 전극(11, 21)에서 아크를 발생시킨다. 또한, 필러 와이어(31)에는, 전류를 흐르게 하지 않거나, 또는 200A 이하의 전류를 흐르게 한다[단계(S3)].

이와 같이 하여, 선행 전극(11)에 의한 제 1 용융풀(15)과, 후행 전극(21)에 의한 제 2 용융풀(25)을 형성하고, 양 전극(11, 21) 및 필러 와이어(31)의 간격을 유지하면서, 양 전극(11, 21) 및 필러 와이어(31)를 코너부를 따라서 이동시킨다[단계(S4)].

이 때, 양 전극(11, 21)의 전극간 거리가 50mm 이상이기 때문에, 제 1 용융풀(15)이 충분히 응고된 후에, 선행 전극(11)에 의한 용접 부위에 후행 전극(21)이 도달한다.

따라서, 용접 장치(1)에서는, 선행 전극(11)에 의한 제 1 용융풀(15)과, 후행 전극(21)에 의한 제 2 용융풀(25)이 멀어져서 형성되는 2풀 방식의 가스 실드 아크 용접이 실행된다.

또한, 선행 전극(11)과 필러 와이어(31)의 간격은 50mm 이하로 설정되어 있어 있으며, 선행 전극(11)에 의한 제 1 용융풀(15)의 응고가 완료되는 위치보다 전에, 필러 와이어(31)가 배치되어 있기 때문에, 필러 와이어(31)는 제 1 용융풀(15)에 삽입된 상태가 된다.

양 전극(11, 21) 및 필러 와이어(31)를 일정한 간격을 유지하면서 이동 시킴으로써, 선행 전극(11)에 의한 용접 비드 상에, 후행 전극에 의한 제 2 용융풀(25)을 형성한다. 이 때, 제 1 용융풀(15)과 제 2 용융풀(25)은, 하판(2)측과 입판(3)측에 어긋난 위치에 형성된다. 그리고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 선행 전극(11)에 의한 용접 비드(16)에 후행 전극(21)에 의한 용접 비드(26)가 중첩됨으로서, 대각장의 용접 비드가 형성된다.

이와 같이 하여, 대각장의 용접 비드를 형성하면서, 도 3에 도시하는 바와 같이, 양 전극(11, 21) 및 필러 와이어(31)를 코너부의 소정의 위치까지 이동시켜서 용접을 완료한다[단계(S5)].

상기한 용접 장치(1) 및 용접 방법에서는, 이하의 같은 작용 효과를 발휘한다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 선행 전극(11) 및 후행 전극(21)에 전류를 흘려서 아크를 발생시켜, 양 전극(11, 21)을 병행하여 이동시키면, 선행 전극(11)에 의한 제 1 용융풀(15)과 후행 전극(21)에 의한 제 2 용융풀(25)이 형성된다.

이 때, 제 1 용융풀(15)에 필러 와이어(31)가 삽입됨으로써, 제 1 용융풀(15)의 온도가 저하되어 응고가 촉진된다. 따라서, 제 1 용융풀(15)이 적절히 형성되어, 언더컷이나 오버랩이 생기지 않는 양호한 용접 비드(16)를 형성할 수 있다.

이것에 의해, 선행 전극(11)에 의한 용접 비드(16) 상에, 제 2 용융풀(25)이 적절한 형상으로 형성된다. 따라서, 용접 속도를 높게 하기 위해서 용접 전류를 크게 하여도, 대각장의 용접 비드를 양호하게 형성할 수 있으며, 또한, 수정하는 작업이 불필요해지기 때문에, 대각장의 용접 비드를 형성할 때의 작업 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 실시형태의 용접 장치(1) 및 용접 방법에서는, 각장이 5mm 이상의 용접 비드를 형성하는 것을 상정하고 있지만, 특히, 각장이 8mm 이상의 대각장의 용접 비드를 형성하는 경우에 적절하다.

또한, 필러 와이어(31)에 전류를 흐르게 함으로써, 제 1 용융풀(15)의 응고 속도를 제어할 수 있다.

구체적으로는, 용접 입열이 큰 경우에는, 필러 와이어(31)에 흘리는 전류값을 작게 하고, 필러 와이어(31)의 온도를 낮게 함으로써, 제 1 용융풀(15)의 응고를 촉진시킬 수 있다. 또한, 용접 입열이 작은 경우에는, 필러 와이어(31)에 흘리는 전류를 크게하고, 필러 와이어(31)의 온도를 높게 함으로써 제 1 용융풀(15)의 응고를 지연시켜, 용접 비드를 평활하게 형성할 수 있다.

또한, 본 실시형태와 같이, 필러 와이어(31)에 전류를 흐르게 하지 않는, 또는 200A 이하의 전류를 흐르게 했을 경우에는, 필러 와이어(31)에 의해서 제 1 용융풀(15)의 응고를 효과적으로 촉진시킬 수 있다.

또한, 선행 전극(11)과 필러 와이어(31)의 거리가 10mm 이상으로 설정되는 동시에, 필러 와이어(31)와 후행 전극(21)의 거리가 10mm 이상으로 설정되어 있기 때문에, 필러 와이어(31)가 선행 전극(11) 또는 후행 전극(21)의 아크 열에 의해서 용융되는 것을 방지할 수 있어서, 제 1 용융풀(15)의 온도를 효과적으로 저하시킬 수 있다.

또한, 선행 전극(11)에 흘리는 전류가 300A 내지 550A, 후행 전극(21)에 흘리는 전류가 200A 내지 400A로 설정되어 있으며, 양 전극(11, 21)의 입열량이 제한되어 있기 때문에, 용접 비드에 언더컷이나 오버랩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 용접부 위치에 생긴 슬래그는 통전하기 어렵기 때문에, 응고된 슬래그 상에서는 아크가 소호하기 쉬워지지만, 선행 전극(11)과 후행 전극(21)의 전극간 거리는 150mm 이하로 설정되어 있기 때문에, 선행 전극(11)에 의한 용접부위에 발생한 슬래그가 응고되기 전에, 용접 부위에 후행 전극(21)이 도달한다. 따라서, 선행 전극(11)에 의한 용접 부위에 있어서, 후행 전극(21)의 아크를 안정되게 발생시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태의 용접 장치(1) 및 용접 방법에 의하면, 선행 전극(11)과 후행 전극(21)을 이용한 2풀 방식의 가스 실드 아크 용접에 의해서, 대각장의 용접 비드를 양호하고 효율적으로 형성할 수 있어서, 생산성을 향상 시킬 수 있다.

예를 들면, 본 실시형태의 용접 장치(1)는, 길이방향 부재(longitudinal member)나 리브를 패널에 접합하기 위한 라인 웰더 등의 자동 필릿 용접 설비나, 필릿 용접용 간이 주행 대차에 적용하는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 일 없이, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경이 가능하다.

예를 들면, 도 3에 도시하는 선행 전극(11)의 전방에, 용접용의 와이어를 이용한 추가 전극을 배치하고, 선행 전극(11) 및 추가 전극에 의해서, 제 1 용융풀(15)을 형성하여도 좋다. 또한, 후행 전극(21)의 후방에, 추가 전극을 배치하고, 후행 전극(21) 및 추가 전극에 의해서, 제 2 용융풀(25)을 형성하여도 좋다. 또한, 선행 전극(11)의 전방 및 후행 전극(21)의 후방의 양쪽에 추가 전극을 배치하여도 좋다.

이와 같이, 전극의 개수를 추가했을 경우에는, 용착량이 증가하기 때문에, 용접 속도를 높이는 동시에, 보다 큰 각장의 용접 비드를 형성할 수 있다.

또한, 추가 전극의 개수는 한정되는 것이 아니며, 용접 속도나 용접 비드의 각장에 따라, 적절히 설정할 수 있다.

또한, 제 1 용융풀(15)에 삽입되는 필러 와이어(31)의 개수는 한정되는 것이 아니며, 필러 와이어(31)의 개수를 증가시켰을 경우에는, 제 1 용융풀(15)의 냉각 효과를 높일 수 있다.

실시예

다음에, 본 발명의 효과를 확인한 실시예에 대해 설명한다. 선행 전극과 후행 전극 사이에 필러 와이어를 배치한 용접 장치를 이용한 가스 실드 아크 용접에 있어서, 선행 전극과 후행 전극의 전극간 거리를 50mm 내지 150mm로 설정했을 경우와, 50mm 내지 150mm의 범위 외로 설정했을 경우에 있어서의 용접 비드의 형상을 비교했다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

이 실시예에 이용되는 각 구성 요소에 대하여 설명한다.

(하판 및 입판)

두께 16mm, 폭 100mm, 길이 1000mm의 강판.

표면에 막 두께가 40㎛의 프라이머를 도포.

(실드 가스)

선행 전극 및 후행 전극에는, 100%의 이산화탄소 가스를 25L/분의 유량으로 공급.

필러 와이어에는 공급하고 있지 않다.

(선행 전극 및 후행 전극)

플럭스 코어드 와이어를 사용.

와이어 직경은 1.6mm, 와이어 돌출량은 25mm.

토치 각도는 50°

전후 각도는 수직 0°.

선행 전극의 와이어 목표 위치는, 코너부로부터 하판측에 5mm, 입판측에 0mm.

후행 전극의 와이어 목표 위치는, 코너부로부터 하판측에 0mm, 입판측에 0mm.

(필러 와이어)

솔리드 와이어 또는 플럭스 코어드 와이어를 사용.

와이어 직경은 1.2mm, 와이어 돌출량은 25mm.

토치 각도는 50°.

와이어 목표 위치는, 코너부로부터 하판측에 0mm, 입판측에 0mm.

양 전극의 전원 특성은, 직류 역극성이며, 필러 와이어의 전원 특성은, 직류 정극성 또는 역극성이다(표 1 내지 표 4 참조).

그리고, 표 1 및 표 2에 나타낸 실시예 1 내지 실시예 13은, 선행 전극과 후행 전극의 전극간 거리를 50mm 내지 150mm로 설정한 것이며, 이 실시예 1 내지 실시예 13에서는, 용접 비드에 언더컷이나 오버랩 등의 형상 불량이 생기는 일 없이, 대각장의 용접 비드를 양호하게 형성하는 동시에, 아크도 양호하게 발생 시킬 수 있었다.

이것에 대하여, 표 3 및 표 4에 나타낸 비교예 1 내지 비교예 3와 같이, 선행 전극과 후행 전극의 전극간 거리가 50mm보다 작은 경우에는, 용접 비드에 언더컷 및 오버랩이 생겼다. 또한, 비교예 4 내지 비교예 8과 같이, 선행 전극과 후행 전극의 전극간 거리가 150mm보다 큰 경우에는, 용접 비드에 오버랩이 생겼다.

이상과 같은 실시예에 의해, 본 발명의 가스 실드 아크 용접 방법 및 용접 장치에 의하면, 대각장의 용접 비드가 양호하게 형성되는 것을 알 수 있었다.

1 : 용접 장치 2 : 하판
3 : 입판 10 : 선행 토치
11 : 선행 전극 15 : 제 1 용융풀
6 : 용접 비드(선행 전극) 20 : 후행 토치
21 : 후행 전극 25 : 제 2 용융풀
26 : 용접 비드(후행 전극) 30 : 중간 토치
31 : 필러 와이어 40 : 지지체
50 : 급전 장치 60 : 위치 조정 기구

Claims

용접용의 와이어를 선행 전극 및 후행 전극으로서 사용하고, 상기 선행 전극에 의한 제 1 용융풀과 상기 후행 전극에 의한 제 2 용융풀을 형성하여 용접하는 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서,
상기 선행 전극과 상기 후행 전극의 전극간 거리를 50mm~150mm로 설정하고,
상기 제 1 용융풀에 필러 와이어를 삽입하여 용접하는 것을 특징으로 하는
가스 실드 아크 용접 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 필러 와이어는, 상기 선행 전극에 대하여 10mm~50mm 후방에 배치되는 동시에, 상기 후행 전극에 대하여 10mm 이상 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는
가스 실드 아크 용접 방법.
용접용의 와이어를 선행 전극 및 후행 전극으로서 사용하고, 상기 선행 전극에 의한 제 1 용융풀과 상기 후행 전극에 의한 제 2 용융풀을 형성하여 용접하는 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서,
상기 선행 전극과 상기 후행 전극의 전극간 거리를 50mm~150mm로 설정하고,
상기 제 1 용융풀에 필러 와이어를 삽입하여 용접하고,
상기 필러 와이어에 전류를 흘리는 것을 특징으로 하는
가스 실드 아크 용접 방법.
용접용의 와이어를 선행 전극 및 후행 전극으로서 사용하고, 상기 선행 전극에 의한 제 1 용융풀과 상기 후행 전극에 의한 제 2 용융풀을 형성하여 용접하는 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서,
상기 선행 전극과 상기 후행 전극의 전극간 거리를 50mm~150mm로 설정하고,
상기 제 1 용융풀에 필러 와이어를 삽입하여 용접하고,
상기 필러 와이어는, 상기 선행 전극에 대하여 10mm~50mm 후방에 배치되는 동시에, 상기 후행 전극에 대하여 10mm 이상 전방에 배치되며,
상기 필러 와이어에 전류를 흘리는 것을 특징으로 하는
가스 실드 아크 용접 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 필러 와이어에 흐르는 전류는 200A 이하인 동시에,
상기 선행 전극에 흐르는 전류는 300A~550A, 상기 후행 전극을 흐르는 전류는 200A~400A인 것을 특징으로 하는,
가스 실드 아크 용접 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선행 전극의 전방에, 용접용의 와이어를 이용한 추가 전극을 적어도 1개 배치하고, 상기 선행 전극 및 상기 추가 전극에 의해서 상기 제 1 용융풀을 형성하는 것을 특징으로 하는
가스 실드 아크 용접 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 후행 전극의 후방에, 용접용 와이어를 이용한 추가 전극을 적어도 1개 배치하고, 상기 후행 전극 및 상기 추가 전극에 의해서 상기 제 2 용융풀을 형성하는 것을 특징으로 하는
가스 실드 아크 용접 방법.
용접용 와이어를 이용한 선행 전극 및 후행 전극과,
상기 선행 전극과 상기 후행 전극 사이에 배치된 필러 와이어와,
상기 선행 전극 및 상기 후행 전극에 전류를 공급하는 급전 장치를 구비하고,
상기 선행 전극과 상기 후행 전극은, 상기 선행 전극에 의한 제 1 용융풀과 상기 후행 전극에 의한 제 2 용융풀이 형성되도록, 전극간 거리가 50mm~150mm로 설정되며,
상기 필러 와이어는, 상기 제 1 용융풀에 삽입되도록, 상기 선행 전극에 대하여 소정의 거리를 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
가스 실드 아크 용접 장치.