KR101840703B1 - 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁 - Google Patents

Abstract

서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁은 용접용 와이어가 통과하는 관통홀이 형성된 도전성 몸체; 및 상기 도전성 몸체 중 상기 용접용 와이어에 의하여 용접되는 도전성 모재와 접촉되는 접촉 부분에 배치되어 상기 도전성 모재와 상기 도전성 몸체들을 상호 절연 및 간격을 유지시키는 절연성 가이드 부재를 포함한다.

Description

서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁{CONTACT TIP FOR SUBMERGED ARC WELDING DEVICE}

본 발명은 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁에 관한 것이다.

일반적으로 서브머지드 아크 용접(Submerged Arc Welding, SAW)은 선박, 강관, 압력 용기, 저장 탱크 등을 이음 용접하는데 널리 사용되고 있다.

서브머지드 아크 용접은 맞대기 이음 된 한 쌍의 도전성 모재의 이음 부위에 입상 플럭스들을 제공하고, 입상 플럭스의 내부에 비피복 와이어를 제공 및 와이어에 약 1,500[A] 내지 3,000[A]의 고전류를 제공하여 와이어 및 도전성 모재 사이에 아크를 발생시켜 도전성 모재의 이음 부위를 용융된 와이어로 용접한다.

서브머지드 아크 용접을 수행하는 서브머지드 아크 용접기는 와이어를 도전성 모재의 이음 부위를 따라 가이드 및 와이어에 급전을 수행하는 콘택트 팁(contact tip)을 포함한다.

콘택트 팁은 와이어에 급전을 수행하기 때문에 도전성이 우수한 소재로 제작되며, 콘택트 팁은 용접이 수행되는 도전성 모재와 근접한 거리에 배치된다.

맞대기 이음 된 도전성 모재에는 트랜치(trench) 형태의 홈인 그루브(groove)가 형성될 수 있다.

그루브는 도전성 모재의 두께에 따라 깊이가 얕은 형태로 형성될 수 있지만, 반대로 도전성 모재의 두께에 따라 그루브는 깊이가 깊고 폭이 좁은 형태로도 형성될 수 있다.

이와 같이 그루브의 깊이가 깊고 폭이 좁을 경우, 그루브의 내부에 배치된 도전성 콘택트 팁이 용접을 위해 그루브 내에서 이동되는 도중 그루브의 내측면에 도전성 콘택트 팁이 전기적으로 접촉되어 용접 불량이 발생 되거나 콘택트 팁의 손상이 발생 될 수 있다.

반대로 그루브의 깊이가 깊고 폭이 넓을 경우, 그루브의 내부에 배치된 도전성 콘택트 팁으로부터 돌출된 와이어를 그루브의 내벽에 대하여 일정한 간격을 유지하면서 용접하기 어려운 문제점을 갖는다.

대한민국 등록실용 제20-0377744호, 서브머지드 아크 용접용 토치, (2005.02.24)

본 발명은 깊이가 깊고 폭이 좁은 그루브 내부에서 도전성 모재와 전기적 접촉을 방지하여 용접 불량 및 손상을 방지한 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁을 제공한다.

본 발명은 도전성 모재와 전기적 접촉을 방지할 뿐만 아니라 그루브의 측면에 대하여 일정한 간격을 유지하면서 용접을 수행하여 와이어의 이동 경로 추적이 가능하여 쉽고 정확하게 용접을 수행하는 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁을 제공한다.

일실시예로서, 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁은 용접용 와이어가 통과하는 관통홀이 형성된 도전성 몸체; 및 상기 도전성 몸체 중 상기 용접용 와이어에 의하여 용접되는 도전성 모재와 접촉되는 접촉 부분에 배치되어 상기 도전성 모재와 상기 도전성 몸체들을 상호 절연 및 간격을 유지시키는 절연성 가이드 부재를 포함한다.

서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁의 상기 도전성 몸체는 상기 도전성 몸체의 상면으로부터 돌출되며 외주면에 나사산이 형성된 결합부를 포함하며, 상기 관통홀은 상기 결합부를 관통하여 형성된다.

서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁의 상기 관통홀은 상기 용접 방향을 기준으로 후방에 배치되며, 상기 절연성 가이드 부재는 상기 용접 방향을 기준으로 전방에 배치된다.

서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁의 상기 도전성 몸체는 열용량 및 냉각 속도를 증가시키기 위해 가로의 길이가 세로의 길이보다 긴 블록 형상으로 형성된다.

서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁의 상기 절연성 가이드 부재는 상기 도전성 몸체의 대향 하는 양쪽 측면에 각각 배치된다.

서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁의 상기 도전성 몸체의 전면에는 라운드부가 형성되며, 상기 도전성 몸체의 하면에는 입상 플럭스를 상기 용접용 와이어 쪽으로 유도하는 상향 경사진 테이퍼부가 형성된다.

서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁의 상기 절연성 가이드 부재는 부도체인 세라믹을 포함한다.

서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁의 상기 절연성 가이드 부재는 기둥 형상으로 형성되며, 상기 도전성 몸체에는 상기 도전성 몸체의 전방으로부터 후방을 향하는 방향으로 형성되어 상기 절연성 가이드 부재가 삽입되는 홀을 포함하는 장착부가 형성된다.

서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁의 상기 장착부는 상기 도전성 몸체의 높이 방향으로 복수개가 형성된다.

본 발명에 따른 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁은 깊이가 깊고 폭이 좁은 그루브 내부에서 도전성 모재와 전기적 접촉을 방지하여 용접 불량 및 손상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명에 따른 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁은 도전성 모재와 전기적 접촉을 방지할 뿐만 아니라 그루브의 측면에 대하여 일정한 간격을 유지하면서 용접을 수행하여 와이어의 이동 경로 추적이 가능하여 쉽고 정확하게 용접을 수행할 수 있는 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁이 그루브 내에서 용접을 수행하는 것을 도시한 단면도이다.

이하 설명되는 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 구분하여 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁의 외관 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 1의 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 도 1의 측면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁(400)은 도전성 몸체(100) 및 절연성 가이드 부재(200)를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 도전성 몸체(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 가로의 길이(A)가 세로의 길이(B)보다 길고 높이를 갖는 장방형 블록 또는 직육면체 블록 형상으로 형성될 수 있다.

도전성 몸체(100)는 일반적으로 원기둥 형상으로 형성되는데, 본 발명의 일실시예에서, 도전성 몸체(100)를 특히 장방형 블록 또는 직육면체 블록 형상으로 형성하는 것은 도전성 몸체(100)의 열용량을 증가시키고 도전성 몸체(100)의 냉각 속도를 향상시켜 용접 불량 또는 도전성 몸체(100)의 손상을 방지하기 위함이다.

비록 본 발명의 일실시예에서는 도전성 몸체(100)가 장방형 블록 또는 직육면체 블록 형상으로 형성되는 것이 도시 및 설명되고 있지만, 도전성 몸체(100)는 원기둥 형상, 사각기둥 형상, 타원 기둥 형상, 다각 기둥 형상 등 다양한 형상으로 제작될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 도전성 몸체(100)는 상면(101), 상면(101)과 대향하는 하면(102) 및 상면(101)과 하면(102)을 연결하는 측면(103)을 포함할 수 있다.

도전성 몸체(100)에는 서브머지드 아크 용접을 수행하기 위한 용접용 와이어(1)가 통과하는 관통홀(110)이 형성되는데, 관통홀(110)은 도전성 몸체(100)의 상면(101) 및 하면(102)을 관통한다.

용접용 와이어(1)는 상면(101)을 통해 도전성 몸체(100)의 내부로 유입된 후 하면(102)으로부터 도전성 모재의 이음 부위로 돌출된다.

도전성 몸체(100)를 서브머지드 아크 용접기의 토치 몸체(torch body)에 결합하기 위해 도전성 몸체(100)의 상면(100)으로부터는 결합부(120)가 돌출된다.

결합부(120)의 외측면에는 토치 몸체와 나사 결합 되기 위한 나사산(122)이 형성된다. 관통홀(110)은, 예를 들어, 결합부(120)를 관통하여 형성된다.

본 발명의 일실시예에서, 용접 방향을 기준으로 용접용 와이어(1)가 관통하는 관통홀(110)은 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 도전성 몸체(100)의 후방에 배치된다.

한편, 용접 방향을 기준으로 도전성 몸체(100)의 측면(103) 중 전방에는 제1 라운드부(104)가 형성되고, 측면(103) 중 전방과 대향 하는 후방에는 제2 라운드부(105)가 형성된다. 제1 및 제2 라운드부(104,105)들은 적어도 일부 또는 전부가 곡면으로 형성된다.

제1 및 제2 라운드부(104,105)들은 용접용 와이어(1)가 아크열에 의하여 용융되어 용접될 때 외부 공기를 차단 및 아크가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 도전성 몸체(100)의 전방으로 제공되는 입상 플럭스들이 원활하게 용접용 와이어(1)로 공급되도록 하는 역할을 한다.

한편, 입상 플럭스가 용접용 와이어(1)로 보다 원활하게 공급되도록 하기 위해 도전성 몸체(100)의 하면(103)의 전방에는 하면(103)에 대하여 상향 경사지게 형성된 테이퍼부(106)가 형성될 수 있다.

테이퍼부(106)는 도전성 몸체(100)가 용접 방향으로 전진할 때, 도전성 몸체(100)의 전방으로 제공된 입상 플럭스들이 보다 원활하게 도전성 몸체(100)의 하면(102)을 통해 용접용 와이어(1)로 제공될 수 있도록 한다.

도 1, 도 3 및 도 4를 다시 참조하면, 절연성 가이드 부재(200)는 도전성 몸체(100)에 형성 또는 배치된다.

절연성 가이드 부재(200)는 맞대기 이음 된 도전성 모재 및 도전성 몸체(100)가 상호 전기적으로 접촉되는 것을 방지하여 용접 불량 및 도전성 몸체(100)의 손상을 방지한다.

본 발명의 일실시예에서, 절연성 가이드 부재(200)는 도전성 몸체(100) 중 용접용 와이어(1)에 의하여 용접되는 도전성 모재와 접촉 또는 접촉이 예상되는 부분에 배치될 수 있다.

절연성 가이드 부재(200)는 도전성 모재와 도전성 몸체(100)들을 상호 절연할 뿐만 아니라 도전성 모재와 도전성 몸체(100)들이 일정 간격을 유지하여 그루브 내에서의 용접 품질을 향상시키는 역할을 수행한다.

절연성 가이드 부재(200)는, 예를 들어, 도전성 몸체(100)의 측면(103)에 배치될 수 있다. 절연성 가이드 부재(200)는, 예를 들어, 도전성 몸체(100)의 측면(103)에 상호 대향하게 한 쌍이 배치될 수 있다.

절연성 가이드 부재(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 용접 방향을 기준으로 도전성 몸체(100)의 전방에 배치될 수 있다.

절연성 가이드 부재(200)는 기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 절연성 가이드 부재(200)는, 예를 들어, 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.

비록 본 발명의 일실시예에서는 절연성 가이드 부재(200)가 원기둥 형상인 것이 설명 및 도시되고 있지만, 절연성 가이드 부재(200)는 원기둥 형상 이외에 삼각 기둥 형상, 다각 기둥 형상, 반원기둥 형상, 타원 기둥 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 절연성 가이드 부재(200)는, 예를 들어, 고온 환경에서 형상 변형 및 파손이 발생 되지 않는 부도체인 세라믹 소재를 포함할 수 있다.

기둥 형상을 갖는 절연성 가이드 부재(200)는, 예를 들어, 도전성 몸체(100)의 측면(103)에 상면(101)과 평행한 방향으로 배치될 수 있다. 이와 다르게 기둥 형상을 갖는 절연성 가이드 부재(200)는, 예를 들어, 도전성 몸체(100)의 측면(103)에 상면(101)과 평행하지 않은 방향으로 배치될 수 있다.

한편, 절연성 가이드 부재(200)를 도전성 몸체(100)에 배치 또는 고정하기 위해서 도 3에 도시된 바와 같이 절연성 가이드 부재(200)가 배치되는 도전성 몸체(100)에는 절연성 가이드 부재(200)의 일부가 삽입되는 홈 형상을 갖는 장착부(140)가 형성된다.

본 발명의 일실시예에서, 장착부(140)는 도전성 몸체(100)의 전방으로부터 후방을 향하는 방향으로 형성된 홀 형상으로 형성될 수 있으며, 장착부(140)에는 절연성 가이드 부재(200)가 삽입되어 장착된다.

이때 절연성 가이드 부재(200)의 일부는 장착부(140)에 대하여 노출된다.

장착부(140)에 절연성 가이드 부재(200)를 삽입하는 방식으로 결합할 경우 절연성 가이드 부재(200)의 일부 파손 등에 의하여 절연성 가이드 부재(200)를 쉽고 빠르게 교체할 수 있다.

또한 절연성 가이드 부재(200)가 장착부(140)에 삽입되는 방식으로 장착될 경우 절연성 가이드 부재(200)의 일부는 장착부(140)에 걸려 고정된다.

비록 본 발명의 일실시예에서는 도전성 몸체(100)의 측면(103)에 절연성 가이드 부재(200)의 일부가 삽입되는 홀 형상을 갖는 장착부(140)가 형성된 것이 도시 및 설명되고 있지만, 이와 다르게 도전성 몸체(100)의 측면(103)의 일부를 돌출시켜 절연성 가이드 부재(200)를 고정하거나, 도저성 몸체(100)의 측면(103)에 홈 형상을 갖는 장착부(140)를 형성하고 홈 형상의 장착부(140)에 절연성 가이드 부재(200)를 끼워넣어 장착하여도 무방하다.

본 발명의 일실시예에서, 도전성 몸체(100)의 측면(103)에 형성되어 절연성 가이드 부재(200)를 고정하는 홀 형상을 갖는 장착부(140)는 측면(103)의 높이 방향으로 적어도 2 개가 다단으로 형성될 수 있으며, 이로 인해 절연성 가이드 부재(200)를 도전성 모재에 형성된 그루브의 형상 및 그루브에 의하여 형성된 내측면의 기울기에 따라 다수개의 장착부(140)들 중 특정 위치에 절연성 가이드 부재(200)를 장착할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 절연성 가이드 부재(200)의 선단은 입상 플럭스와의 저항을 감소시키기 위해 뾰족한 형상으로 가공될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁이 그루브 내에서 용접을 수행하는 것을 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 맞대기 이음 된 한 쌍의 도전성 모재(2)들에 형성된 그루브(3)의 내부에는 콘택트 팁(400)이 배치된다.

콘택트 팁(400)을 관통하는 용접 와이어(1)는 입상 플럭스(5)의 내부에서 아크(6)에 의하여 용융되면서 맞대기 이음된 도전성 모재(2)들을 상호 용접한다.

콘택트 팁(400)의 용접 와이어(1)는 도전성 몸체(100)를 관통하는데, 콘택트 팁(400)이 그루브(3)에 의하여 형성된 내측면과 인접한 위치에서 용접을 수행할 경우, 도전성 몸체(100)가 그루브(3)에 의하여 형성된 내측면과 접촉될 수 있다.

그러나, 도전성 몸체(100)에 형성된 절연성 가이드 부재(200)에 의하여 도전성 모재(2) 및 도전성 몸체(100)는 상호 전기적으로 접속되지 않고 이로 인해 용접 불량 또는 도전성 몸체(100)의 손상없이 도전성 모재들을 상호 용접할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에서, 그루브(3)의 폭이 넓게 형성될 경우, 용접 와이어(1)는 그루브(3)의 중앙에 대하여 일측으로 편심 된 상태로 이동하면서 그루브(3)의 내부를 용접하게 된다.

이때, 도전성 몸체(100)에 형성된 절연성 가이드 부재(200)에 의하여 그루브(3)의 내측면의 위치가 인식 및 절연성 가이드 부재(200)가 용접 위치를 가이드하기 때문에 용접 와이어(1)가 그루브(3)의 중앙에 대하여 일측으로 편심 된 상태에서 용접을 수행하더라도 용접 불량이 발생 되는 것을 방지할 수 있다.

또한 도전성 몸체(100)에 형성된 절연성 가이드 부재(200) 및 그루브(3)의 내측면의 형상을 이용하여 용접 와이어(1)의 위치를 추적할 수 있어 용접을 보다 수월하게 진행 및 용접 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 깊이가 깊고 폭이 좁은 그루브 내부에서 도전성 모재와 전기적 접촉을 방지하여 용접 불량 및 손상을 방지 및 절연성 가이드 부재를 이용하여 용접 와이의 위치를 추적하여 용접 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

1...용접 와이어 2....도전성 모재
3...그루브 100...도전성 몸체
200...절연성 가이드 부재 400...콘택트 팁

Claims (9)

1. 용접용 와이어가 통과하는 관통홀이 형성된 도전성 몸체; 및
   상기 도전성 몸체 중 상기 용접용 와이어에 의하여 용접되는 도전성 모재와 접촉되는 접촉 부분에 배치되어 상기 도전성 모재와 상기 도전성 몸체들을 상호 절연 및 간격을 유지시키는 절연성 가이드 부재를 포함하며,
   상기 절연성 가이드 부재는 상기 도전성 몸체의 대향 하는 양쪽 측면에 각각 배치된 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁.
2. 제1항에 있어서,
   상기 도전성 몸체는 상기 도전성 몸체의 상면으로부터 돌출되며 외주면에 나사산이 형성된 결합부를 포함하며,
   상기 관통홀은 상기 결합부를 관통하여 형성된 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁.
3. 제1항에 있어서,
   상기 관통홀은 용접 방향을 기준으로 후방에 배치되며, 상기 절연성 가이드 부재는 상기 용접 방향을 기준으로 전방에 배치된 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁.
4. 제1항에 있어서,
   상기 도전성 몸체는 열용량 및 냉각 속도를 증가시키기 위해 가로의 길이가 세로의 길이보다 긴 블록 형상으로 형성된 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 도전성 몸체의 전면에는 라운드부가 형성되며, 상기 도전성 몸체의 하면에는 입상 플럭스를 상기 용접용 와이어 쪽으로 유도하는 상향 경사진 테이퍼부가 형성된 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁.
7. 제1항에 있어서,
   상기 절연성 가이드 부재는 부도체인 세라믹을 포함하는 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁.
8. 제1항에 있어서,
   상기 절연성 가이드 부재는 기둥 형상으로 형성되며, 상기 도전성 몸체에는 상기 도전성 몸체의 전방으로부터 후방을 향하는 방향으로 형성되어 상기 절연성 가이드 부재가 삽입되는 홀을 포함하는 장착부가 형성된 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁.
9. 제8항에 있어서,
   상기 장착부는 상기 도전성 몸체의 높이 방향으로 복수개가 형성된 서브머지드 아크 용접기용 콘택트 팁.

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