KR101568542B1 - Welding Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입열량의 증가 없이 모재의 인성향상을 가져올 수 있는 용접 방법에 대한 것으로, 두 부재가 접촉하도록 중앙부에 형성되는 접촉면 및 부재의 외면과 상기 접촉면 사이에 형성되는 계단면을 포함하는 그루브가 형성된 두 부재를 맞대어 형성되는 용접 구조를 용접하며, 상기 그루브에 용융금속을 용융 제공하여 두 부재를 직접 용접하는 용접 방법을 제공한다. The present invention relates to a welding method capable of improving the toughness of a base material without increasing the amount of heat input. The welding method includes a contact surface formed at a central portion for contacting two members, and a groove including a step surface formed between the outer surface of the member and the contact surface There is provided a welding method in which a welding structure formed by opposing two formed members is welded and molten metal is melted in the groove to directly weld the two members.
Description
본 발명은 용접 방법에 대한 것으로, 열영향부(HAZ)의 충격 인성이 향상된 용접 방법에 대한 것이다.
The present invention relates to a welding method and relates to a welding method with improved impact toughness of a heat affected zone (HAZ).
도 1(a) 및 (b) 에는 종래의 용접 구조 및 용접 방법에 의해 용접된 용접부가 도시되어 있다. 두 부재(1)는 외면(2)과 접촉면(4) 및 외면(2)과 접촉면(4) 사이의 경사면(3)에 의해서 형성된 그루브(5)를 포함하며, 많은 경우 상기 그루브(5)는 접촉면(4)과 상면 사이 및 접촉면(4)과 하면 사이에 형성된다. 이렇게 두 부재(1)에 형성된 그루브(5)에 용접 금속(10)이 용융되어 제공되면서, 부재(1)는 상기 용접 금속의 용융 제공으로 인하여 열영향부(11; HAZ)가 형성되게 되며, 열영향부(11)는 용접부의 취약부로 알려져 있다. 1 (a) and 1 (b) show a welded portion welded by a conventional welding structure and a welding method. The two
도 2 및 도 3 에는 열영향부 충격시험 결과가 사진으로 도시되어 있다. 도 2 및 도 3 에서 보이듯이, 열영향부 충격시험을 하는 경우 크랙은 열영향부의 퓨젼라인의 조대한 오스테나이트 경계를 따라서 진행된다. 2 and 3 are photographs showing the results of impact test of the heat affected zone. As shown in FIGS. 2 and 3, when the thermal impact test is performed, the crack proceeds along the coarse austenite boundary of the fusion line of the heat affected zone.
특히, 노치를 열영향부에 형성하지 않고, 용접 금속에 형성한 후 시험을 하더라도 크랙은 용접 금속 내로 전파되지 않고, 근처의 퓨전라인의 오스테나이트(12) 경계로 전파된다는 문제가 있다(도 5(b) 참고).
Particularly, there is a problem that cracks do not propagate into the weld metal and propagate to the boundary of the
본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 입열량의 증가 없이 모재의 인성향상을 가져올 수 있는 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a welding method capable of improving the toughness of a base material without increasing the amount of heat input.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로, 다음과 같은 용접 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a welding method as described below.
본 발명은 두 부재가 접촉하도록 중앙부에 형성되는 접촉면 및 부재의 외면과 상기 접촉면 사이에 형성되는 계단면을 포함하는 그루브가 형성된 두 부재를 맞대어 형성되는 용접 구조를 용접하는 용접 방법으로, 상기 그루브에 용융금속을 용융 제공하여 두 부재를 직접 용접하는 용접 방법을 제공한다. The present invention relates to a welding method for welding a welding structure formed by abutting two members formed with grooves including a contact surface formed at a central portion and a step surface formed between an outer surface of the member and a contact surface, A welding method is provided for melting molten metal to directly weld two members.
이때, 상기 계단면은 상기 외면에 대하여 경사각을 가지는 복수의 제 1 면과 상기 제 1 면에 대하여 경사각을 가지는 복수의 제 2 면이 번갈아 구성될 수 있다. In this case, the stepped surface may alternatively include a plurality of first surfaces having an inclination angle with respect to the outer surface, and a plurality of second surfaces having an inclination angle with respect to the first surface.
또, 상기 제 1 면은 외면과 직교하며, 상기 제 2 면은 제 1 면과 직교할 수 있으며, 상기 제 1 면과 상기 제 2 면은 서로 동일한 길이를 가질 수 있다.In addition, the first surface may be orthogonal to the outer surface, the second surface may be orthogonal to the first surface, and the first surface and the second surface may have the same length.
또한, 상기 계단면에서 각 단의 높이는 3mm 이상 6mm 미만이며, 상기 계단면에서 각 단의 폭은 2mm 이상 6mm 미만일 수 있다. In addition, the height of each end in the stepped surface may be 3 mm or more and less than 6 mm, and the width of each end in the stepped surface may be 2 mm or more and less than 6 mm.
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본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 입열량의 증가 없이 모재의 인성향상을 가져올 수 있는 용접 방법을 제공할 수 있다. 또한, 위와 같은 구조에 용접 금속을 충전하면, 오스테나이트 경계를 지그재그 형성하게 하여, 크랙의 전파가 용이하지 않는 용접부를 형성할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a welding method capable of improving the toughness of a base material without increasing the amount of heat input. In addition, when the above-described structure is filled with the welding metal, the austenite boundary is staggered to form a welded portion where crack propagation is not easy.
도 1(a) 는 종래의 용접 구조를 도시한 도면이며, 도 1(b)는 도 1(a)의 용접 구조에 용접 금속이 충전되어 용접부가 형성된 단면도이다.
도 2 및 3 은 종래의 용접 구조에 충격 시험을 했을 때, 크랙이 전파된 단면 사진이다.
도 4(a) 는 본 발명의 용접 구조를 도시한 단면도이며, 도 4(b)는 본 발명의 용접 구조에 용접 금속이 충전된 용접부의 단면도이다.
도 5 는 크랙이 전파되는 모습을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 5(a)는 종래의 용접 구조로 용접한 후 크랙이 전파되는 모습의 개략도이며, 도 5(b)는 본 발명의 용접 구조로 용접한 후 크랙이 전파되는 모습의 개략도이다.
도 6 은 본 발명의 구조에서 계단부의 폭(A) 및 높이(B)에 따른 충격에너지를 도시한 도면이다. Fig. 1 (a) is a view showing a conventional welding structure, and Fig. 1 (b) is a cross-sectional view in which a welding metal is filled in the welding structure of Fig.
Figs. 2 and 3 are cross-sectional photographs in which a crack propagated when a conventional weld structure was subjected to an impact test.
Fig. 4 (a) is a sectional view showing the welding structure of the present invention, and Fig. 4 (b) is a sectional view of a welded portion in which the welding metal is filled in the welding structure of the present invention.
5 (a) is a schematic view of a crack propagating after welding with a conventional welding structure, and Fig. 5 (b) is a schematic view of a welding structure And a crack is propagated after welding.
6 is a diagram showing the impact energy according to the width A and the height B of the step portion in the structure of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
종래에 용접부의 충격 인성을 향상시키기 위하여 비드폭을 넓혀 용접 금속에서 퓨전 라인까지의 거리를 늘림으로써 충격 에너지를 향상시키거나 그레인 바운더리(grainboundary)를 찌그러뜨려 크랙의 전파를 지연시켜 인성을 향상시키는 방법이 제안된 바 있다. 그러나 비드폭을 넓히는 경우에 입열량의 증가로 한계가 있으며, 그레인 바운더리를 찌그러트리는 기술은 아직 기술 개발이 충분하지 않아서 적용되기 어렵다는 문제가 있다.
Conventionally, in order to improve the impact toughness of the welded portion, the bead width is widened to increase the distance from the weld metal to the fusion line, thereby improving the impact energy or improving the toughness by delaying the propagation of the crack by crushing the grainboundary Has been proposed. However, when the bead width is widened, there is a limit to the increase of the heat input amount, and there is a problem that the technique of crushing the grain boundary is not applicable because the technology development is not enough yet.
본 발명은 비드 폭을 넓히지도 않고, 용접 구조를 변경시킴으로써 용접부의 충격 인성을 향상시키는 것으로, 도 4(a)에는 본 발명의 용접 구조를 도시한 단면도가 도시되어 있으며, 본 발명의 용접 구조에 용접 금속이 충전된 용접부의 단면도가 도시되어 있다.
The present invention improves the impact toughness of the welded portion by changing the welded structure without increasing the bead width. Fig. 4 (a) is a sectional view showing the welded structure of the present invention, Sectional view of a welded portion filled with a weld metal.
도 4(a) 에서 보이듯이, 본 발명의 용접 구조는 모재인 두 부재(1)가 서로 맞닿아 배치되며, 부재(1)에는 그루브(5)가 형성된다. 그루브(5)는 두 부재가 접촉하도록 중앙부에 형성되는 접촉면(4) 및 부재의 외면(2)과 상기 접촉면(4) 사이에 형성되는 계단면(20);을 포함하는 용접 구조가 도시되어 있다. As shown in Fig. 4 (a), in the welding structure of the present invention, two
상기 계단면(20)은 상기 외면(2)에 대하여 경사각을 가지는 복수의 제 1 면(21)과 상기 제 1 면(21)에 대하여 경사각을 가지는 복수의 제 2 면(22)이 번갈아 구성된다. 이때, 외면(2)에 대한 제 1 면(21)이 이루는 제 1 경사각과 제 1 면(21)에 대한 제 2 면(22)의 제 2 경사각은 합이 180도를 이뤄서 제 1 면(21)이나 제 2 면(22)이 동일한 각으로 반복적으로 구현된다. The
제 1 면(21)과 제 2 면(22)은 하나의 그루브(5)에 번갈아 2번 이상씩 배치되며 그에 따라서 계단면(20)은 적어도 2개의 단을 가지게 된다. The
도 4(a)에서 보이듯이, 그루브(5)는 상면 및 하면에 각각 배치되며, 각 그루브(5)에 계단면(20)이 각각 적어도 2개의 단을 가지고 있으며, 이러한 계단면(20)으로 인하여, 도 4(b) 에서와 같이 상기 그루브(5)에 용접 금속(10)이 충전될 때, 용접 금속(10)의 경계면이 지그재그 형상을 가지게 된다. As shown in FIG. 4 (a), the
용접 금속(10)이 충전될 때에는 용접 구조의 계단면(20; 도 4(a) 참고)은 용접 금속(10)에 의해서 일부 용융되더라도, 계단면(20)에 의해서 용접 금속(10)의 계면이 이 지그재그로 형성될 수 있다. 이때, 열영향부(11)에서 성장하는 오스테나이트 결정은 서로 마주 보는 방향으로 성장하다가 서로 만나게 되어, 그레인의 성장이 일정한 방향성을 가지고 있지 않게 된다. When the
전술한 바와 같이, 크랙은 열영향부의 오스테나이트 계면을 따라서 전달되게 되는데, 본 발명의 용접 구조의 경우에 오스테나이트 계면이 일정한 방향을 가지고 있지 않기 때문에, 오스테나이트 계면을 따라서 전달되기 힘들며, 그에 따라서 충격 인성의 증대를 가져올 수 있다.
As described above, the cracks are transmitted along the austenite interface of the heat-affected zone. In the case of the welded structure of the present invention, since the austenite interface does not have a certain direction, it is difficult to transfer along the austenite interface, The impact toughness can be increased.
도 5 는 크랙이 전파되는 모습을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 5(a)는 종래의 용접 구조로 용접한 후 크랙이 전파되는 모습의 개략도가 도시되어 있으며, 도 5(b)는 본 발명의 용접 구조로 용접한 후 크랙이 전파되는 모습의 개략도가 도시되어 있다. 5 (a) is a schematic view showing a state where a crack is propagated after welding with a conventional welding structure, and Fig. 5 (b) A crack is propagated after welding with a welded structure of FIG.
도 5(a) 에서 보이듯이, 도 1 에서와 같이 경사면(3)을 가지는 경우에 열영향부에서 성장하는 오스테나이트(12)는 일정한 방향으로 성장하며, 그에 따라서 계면이 직선에 가깝게 형성된다. 하지만, 본 발명의 경우 계단면(20)에 의해서 열영향부에서 성장하는 오스테나이트(12)는 서로의 간섭으로 인하여 성장이 일정한 방향성을 가지고 있지 않으며, 그에 따라서, 크랙의 전파가 곤란함을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 5 (a), when the
도 6 에는 본 발명의 구조에서 계단부의 폭(A) 및 높이(B)에 따른 충격에너지를 도시한 그래프가 도시되어 있다. 6 is a graph showing the impact energy according to the width A and the height B of the step portion in the structure of the present invention.
도 6 에서 보이듯이, 상기 계단면(20)에서 각 단의 높이는 3mm 이상 6mm 미만이며, 상기 계단면에서 각 단의 폭은 2mm 이상 6mm 미만인 경우가 충격 인성이 향상되는 것임을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 6, the height of each end of the
제 2 면(22)의 폭(A)이 길어질수록 비드폭이 증가하여 충격값이 증가할 뿐만 아니라 입열량이 증가할 수 있으며, 6mm 이상을 넘어서는 경우에는 높이에 민감하게 성능이 나빠지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 2mm 이하의 폭을 가지는 경우에 용접 시 용접 금속에 의해서 그 형상이 유지되지 않으며, 열영향부 역시 오스테나이트 성장에 영향을 주지 못하므로, 적어도 2mm 이하의 폭을 가지는 것이 바람직하다.
As the width A of the
표 1 에는 본 발명에 따른 구조에 대한 실시예가 도시되어 있다. Table 1 shows an embodiment of the structure according to the present invention.
표 1 에서 보이듯이, 계단면(20)이 형성되지 않은 것을 비교예로 하여 실험을 하였으며, 계단면(20)이 형성된 것은 실시예로 실험을 하였다. As shown in Table 1, an experiment was conducted using a comparative example in which the
실시예에서 판재, 즉, 부재(1)의 두께는 19mm 로 일정하게 실험하였으며, 제 1 면(21)의 높이(B)와 제 2 면(22)의 폭(A) 및 제 1 면(21)과 제 2 면(22)이 이루는 제 2 경사각(θ)을 변화시키면서 실험하였다. The thickness of the sheet material, that is, the
표 1 에서 보이듯이, 비교예의 경우에 경사각을 30도로 하였으며, 이때 충격 에너지는 68J 이었으나, 실시예 1 의 경우에 제 1 면(21)과 제 2 면(22)의 폭 및 높이를 동일하게 하였을 때, 비교예의 1.5 배 정도에 해당하는 96J 의 충격 에너지 값을 얻을 수 있었다. As shown in Table 1, in the case of the comparative example, the inclination angle was 30 degrees, and the impact energy was 68J. However, in Example 1, the width and height of the
한편, 제 1 면(21)과 제 2 면(22)이 이루는 제 2 경사각(θ)의 경우에 실시예 1 과 실시예 6 에서 보이듯이 직교하는 경우에 가장 바람직한 것임을 확인할 수 있었으며, 깊이가 깊어져 12 mm를 초과한 경우에는 용접이 이루어지 않아서, 충격에너지를 측정할 수 없었다. On the other hand, it can be confirmed that the second inclination angle? Formed by the
실시예 1, 4, 5 및 실시예, 1, 2, 3 에서 확인할 수 있듯이, 제 1 면(21)과 제 2 면(22)의 폭(A) 및 높이(B)가 동일한 경우에 유리한 효과를 가지는 것임을 확인할 수 있으며, 또, 실시예 1, 7 에서 보이듯이, 대략 부재의 두께의 15 ~ 25% 사이인 것이 충격 에너지 향상을 가져올 수 있었다.
As can be seen in Examples 1, 4 and 5 and Examples 1, 2 and 3, when the width A and the height B of the
1: 부재 2: 외면
4: 접촉면 5: 그루브
20: 계단면 21: 제 1 면
22: 제 2 면1: member 2: outer face
4: contact surface 5: groove
20: step face 21: first face
22: second side
Claims (8)
상기 그루브에 용융금속을 용융 제공하여 두 부재를 직접 용접하는 용접 방법.
There is provided a welding method for welding a welding structure formed by abutting two grooved members including a contact surface formed at a central portion and a step surface formed between an outer surface of the member and a contact surface,
And melting the molten metal in the groove to directly weld the two members.
상기 계단면은 상기 외면에 대하여 제 1 경사각을 가지는 복수의 제 1 면과 상기 제 1 면에 대하여 제 2 경사각을 가지는 복수의 제 2 면이 번갈아 구성되는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the stepped surface alternately comprises a plurality of first surfaces having a first inclination angle with respect to the outer surface and a plurality of second surfaces having a second inclination angle with respect to the first surface.
상기 제 1 면은 외면과 직교하며,
상기 제 2 면은 제 1 면과 직교하는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the first surface is orthogonal to the outer surface,
And the second surface is orthogonal to the first surface.
상기 제 1 면과 상기 제 2 면은 서로 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
The method of claim 3,
Wherein the first surface and the second surface have the same length.
상기 계단면에서 각 단의 높이는 3mm 이상 6mm 미만이며,
상기 계단면에서 각 단의 폭은 2mm 이상 6mm 미만인 것을 특징으로 하는 용접 방법.
The method according to claim 1,
The height of each end on the step face is 3 mm or more and less than 6 mm,
Wherein a width of each end on the step face is less than 2 mm and less than 6 mm.
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Citations (1)
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- 2013-12-25 KR KR1020130163333A patent/KR101568542B1/en active IP Right Grant
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