KR101939850B1 - Mig 용접 장치의 토치 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MIG 용접 장치의 토치 구조에 관한 것으로서, 토치몸체의 일측단에 구비되어, 보호가스를 부재에 배출하는 가스노즐; 상기 토치몸체의 내부에 고정되고, 상기 가스노즐의 외측으로 연장하여 부재에 아크를 발생시키는 컨텍트 팁; 상기 토치몸체의 내부에 고정되고, 상기 토치몸체의 내부로 보호가스를 공급하는 가스 디퓨져; 및 상기 토치몸체의 내부에 고정되고, 상기 가스노즐과 상기 가스 디퓨져 사이에 위치하며, 보호가스가 층류의 형태로 공급되도록 하는 가스 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 MIG 용접 장치의 토치 구조는, MIG 용접 장치의 토치 구조 내부에 가스필터를 설치하여, 노즐 출구에 안정적으로 보호가스를 분사시킴으로써, 보호가스의 산소 차단 기능을 향상시키고, 보호가스의 소모량을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 스패터 방지기구를 추가로 설치하여, 스패터에 의한 가스 필터 및 가스노즐의 손상을 방지하는 효과가 있다.

Description

MIG 용접 장치의 토치 구조{A Torch Structure for MIG Welding Apparatus}
본 발명은 MIG 용접 장치의 토치 구조에 관한 것이다.
일반적으로 산업 현장에서는 두 가지 이상의 강재를 결합하여 다양한 형태의 제품을 제작하는데, 이때 강재를 결합하는 방식으로는 용접이 주로 사용된다. 용접은 모재의 연결부분에 모재 또는 별도의 용융부재를 녹여서 다른 강재를 접합하는 방법으로서, 연결부재가 필요하지 않아 구조물을 단순, 경량화시킬 수 있으며, 내구성이 높기 때문에 널리 이용되고 있다.
용접은 아크 방전에 의한 발생열을 이용하여 용융접합시키는 아크 용접, 산소와 아세틸렌 혼합가스를 이용하여 용융접합시키는 가스 용접, 진공 중에서 고속의 전자빔을 형성하여 전자류의 보유 에너지를 용접열원으로 이용하는 전자빔 용접, 단일파장으로 위상이 일치하는 빛을 증폭시켜 용접하는 레이저빔 용접, 모재를 맞대어서 상대적으로 회전운동을 시킴으로써 접촉면에서 발생하는 마찰열을 이용하는 마찰 용접 등이 있다.
이러한 여러 용접방법 중에서 가스 용접에는 MIG 용접이 존재한다. MIG 용접은 불활성가스 금속 아크 용접이라고도 하며, 피복재가 없는 나심선의 전극 와이어를 일정한 속도로 토치에 공급하여 컨텍트 팁과 모재 사이에 아크를 발생시켜 나심선을 스프레이 상태로 용융하여 용접하는 방법이다.
이러한 MIG 용접은, 알루미늄 용접에서도 많이 사용되는데, MIG 용접에 사용되는 불활성 보호가스는 헬륨(He)과 아르곤(Ar) 혼합가스를 사용하게 된다. 혼합비에 따라 용접결과가 다르며, 일반적으로는 헬륨과 아르곤 가스의 혼합비율이 약 7:3을 이룬다. 헬륨은 아르곤보다 가볍기 때문에 여타의 MIG 용접에 비해 더 많은 보호가스 유량이 필요하다. 특히 헬륨가스는 가격이 상당히 높기 때문에 용접에 소모되는 보호가스를 줄이면, 생산에 투입되는 비용을 절감할 수 있는바, 이에 대한 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 MIG 용접 장치의 토치구조에서, 토치 내부에 가스 필터를 설치하여, 보호가스의 유동이 층류형태로 이루어지며, 가스 노즐을 통과하도록 하여, 노즐 출구에서도 안정적으로 보호가스가 분사되어, 보호가스의 산소 차단 기능을 증대하고, 소모되는 보호가스의 양을 줄이는 MIG 용접 장치의 토치 구조를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 MIG 용접 장치의 토치구조에서, 스패터 방지기구를 추가로 설치하여, 스패터에 의한 가스 필터 및 가스노즐의 손상을 방지하는 MIG 용접 장치의 토치 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 MIG 용접 장치의 토치 구조는, 토치몸체의 일측단에 구비되어, 보호가스를 부재에 배출하는 가스노즐; 상기 토치몸체의 내부에 고정되고, 상기 가스노즐의 외측으로 연장하여 부재에 아크를 발생시키는 컨텍트 팁; 상기 토치몸체의 내부에 고정되고, 상기 토치몸체의 내부로 보호가스를 공급하는 가스 디퓨져; 및 상기 토치몸체의 내부에 고정되고, 상기 가스노즐과 상기 가스 디퓨져 사이에 위치하며, 보호가스가 층류의 형태로 공급되도록 하는 가스 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 가스필터는 동일한 축을 가진 두 개의 원기둥 형상으로 이루어진 가스필터하우징; 상기 가스필터하우징 내부에 구비되고, 상기 가스필터하우징의 후측에 위치하는 가스필터 몸체; 상기 가스필터하우징 내부에 구비되고, 메쉬를 상기 가스필터에 고정시키는, 적어도 하나 이상의 스페이서; 및 상기 가스필터하우징 내부에 구비되고, 강철의 줄로 직조된 정사각형태의 홀로 구성되는 적어도 하나 이상의 상기 메쉬를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스필터의 일측면에 구비되며, 상기 가스필터와 상기 가스노즐사이에 위치하고, 상기 가스필터의 스패터에 의한 손상을 방지하는 스패터방지기구를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스필터 몸체는, 큰 중공을 가진 링의 형상으로 상기 큰 중공과 동심을 이루는 원주상에 작은 원형태의 홀이 적어도 하나 이상 뚫려있는 형상을 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 스페이서는, 동심을 이루는 두 개의 크기가 다른 가느다란 링의 형상으로, 상기 링중 하나의 외주면은 상기 가스필터하우징의 외측 원기둥과 맞닿아 고정되고, 상기 링중 나머지 하나의 내주면은 상기 가스필터하우징의 내측 원기둥 형상과 맞닿아 고정되어, 각각의 링이 상기 가스필터몸체와 상기 메쉬를 고정하는 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 상기 메쉬는, 판형태의 링의 형상으로, 상기 가스필터몸체와 상기 스페이서 사이, 상기 스페이서간, 또는 상기 스페이서와 상기 다른 메쉬 사이에 위치하며, 정사각형태의 홀을 적어도 하나 이상 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 MIG 용접 장치의 토치 구조는, MIG 용접 장치의 토치 구조 내부에 가스필터를 설치하여, 노즐 출구에 안정적으로 보호가스를 분사시킴으로써, 보호가스의 산소 차단 기능을 향상시키고, 보호가스의 소모량을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 스패터 방지기구를 추가로 설치하여, 스패터에 의한 가스 필터 및 가스노즐의 손상을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 MIG 용접 장치의 토치 구조의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIG 용접 장치의 토치 구조의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIG 용접 장치의 토치 구조의 가스 필터에 대한 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 MIG 용접 장치의 토치 구조의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 MIG 용접 장치의 토치 구조(1)는, 토치몸체(10), 가스디퓨져(20), 가스 노즐(40), 컨텍트 팁(50)을 포함한다.
종래의 MIG 용접 장치의 토치 구조(1)는, 와이어(도시하지 않음)를 컨텍트 팁(50) 내부로 일정한 속도로 공급하여, 전극 와이어(도시하지 않음)와 모재사이에 아크를 발생시켜 나심선을 스프레이 상태로 용융하여 용접하는 방법을 취했다.
이러한 용접시, 불활성 보호가스로 헬륨(He)과 아르곤(Ar)을 7:3으로 혼합비를 이루는 혼합가스를 사용하며, 가스디퓨져(20)에 의해 보호가스가 토치내부로 공급되고, 공급된 보호가스는 가스 노즐(40)을 통과하여 모재와 컨텍트 팁(50)과 전극 와이어(부호 도시하지 않음)의 아크발생부분에 도달하게 된다. 보호가스는 용접시 모재와 용접아크를 보호하며 산소를 차단하여 용착이 잘 이루어지도록 하는 역할을 하는데, 보호가스중 헬륨은 아르곤보다 가볍기 때문에 여타의 MIG 용접에 비해 더 많은 보호가스 유량이 필요하게 된다. 따라서 값비싼 헬륨가스의 다량 소비로 인하여 용접비용이 증가하는 문제점이 있었다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIG 용접 장치의 토치 구조의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIG 용접 장치의 토치 구조의 가스 필터에 대한 구성도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이. 본 발명의 일 실시예에 따른 MIG 용접장치의 토치구조(2)는, 토치몸체(10), 가스디퓨져(20), 가스필터(30), 가스필터하우징(301), 가스필터몸체(302), 스페이서(303), 메쉬(304), 가스노즐(40), 컨텍트 팁(50), 스패터방지기구(60)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 토치몸체(10), 가스디퓨져(20), 가스노즐(40), 컨텍트 팁(50) 등은 종래의 MIG 용접장치의 토치구조(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
토치몸체(10)는, 가스디퓨져(20), 가스필터(30), 가스노즐(40), 컨텍트 팁(50), 스패터방지기구(60) 등을 내부에 구비하고 있으며, 토치몸체(10)의 일측에는 가스노즐(40)이 구비되고, 토치몸체(10)의 타측으로부터 가스노즐(40)의 내측에 컨텍트 팁(50)이 구비되며, 와이어(도시하지 않음)는 컨텍트 팁(50) 내부를 통과하여 가스노즐(40) 외측으로 돌출된다. 가스디퓨져(20)에 의해서 토치몸체(10)의 외부에 마련된 보호가스를 토치몸체(10) 내부로 공급할 수 있도록 한다.
토치몸체(10)는, 부재에 용접을 하기 위한 토치의 구성요소들을 보호하고, 용접사용자가 사용하기 편하도록 토치의 구성요소들의 외부를 감싸는 하우징구조로 이루어 질 수 있다.
가스 디퓨져(20)는, 토치몸체(10)의 내부에 고정되고, 토치몸체(10)의 내부로 보호가스를 공급한다. 보호가스로는 아르곤(Ar)가스로만으로 이루어진 경우, 아르곤(Ar)가스와 헬륨(He)가스를 혼합하여 이루어진 경우 등 여러가지가 있을 수 있으나 알루미늄 용접의 경우 알루미늄의 높은 열전도도로 인하여 아크열이 쉽게 분산되어 용융시키기 어렵기 때문에 보다 높은 아크열이 필요하고, 높은 아크 열을 얻기 위해 아르곤(Ar)가스에 헬륨(He)가스를 혼합하여 사용한다.
이러한 보호가스를 토치몸체(10)의 외부의 보호가스 저장소(도시하지 않음)로부터 토치몸체(10)의 내부로 공급할 수 있다. 공급된 보호가스는 후술할 가스필터(30)로 공급되게 된다.
가스 필터(30)는, 토치몸체(10)의 내부에 고정되고, 가스노즐(40)과 가스 디퓨져(20)사이에 위치하며, 보호가스가 층류의 형태로 공급되도록 한다. 보호가스가 층류의 형태로 가스노즐(40)로 공급되게 됨으로써, 가스노즐(40)출구에서도 안정적으로 보호가스가 분사될 수 있으며, 보호가스의 산소차단 기능이 증대될 수 있고, 소모되는 보호가스의 양을 줄이는 효과를 극대화 할 수 있다.
가스필터(30)는 동일한 축을 가진 두 개의 원기둥 형상으로 이루어진 가스필터하우징(301), 가스필터하우징(301)내부에 구비되고, 가스필터하우징(301)의 후측에 위치하는 가스필터몸체(302), 가스필터하우징(301)내부에 구비되고, 메쉬(304)를 가스필터(30)에 고정시키는 적어도 하나 이상의 스페이서(303), 가스필터하우징(301)내부에 구비되고, 강철의 줄로 직조된 정사각형태의 홀로 구성되는 적어도 하나 이상의 메쉬(304)로 구성될 수 있다.
가스필터하우징(301)은, 동일한 축을 가진 두 개의 원기둥 형상중 외측의 원기둥은 가스필터몸체(302), 스페이서(303), 메쉬(304)를 감싸는 형태를 가져, 이러한 구성요소들을 보호하고, 토치몸체(10)의 내부에 견고하게 구비될 수 있도록 하며, 내측 원기둥은 가스필터몸체(302), 스페이서(303), 메쉬(304)를 관통하는 형상으로 이루어 질 수 있다.
가스필터몸체(302)는, 큰 중공을 가진 링의 형상으로, 상기 큰 중공과 동심을 이루는 원주상에 작은 원형태의 홀이 적어도 하나 이상 뚫려있는 형상을 가질수 있다. 큰 중공에는 가스필터하우징(301)의 내측 원기둥이 관통하는 형상이 이루어져 가스필터하우징(301)과 가스필터(30)간에 견착이 이루어질 수 있다. 작은 원형태의 홀은 보호가스가 층류의 형태로 유동할 수 있도록 하는 역할을 한다.
스페이서(303)는, 동심을 이루는 두 개의 크기가 다른 가느다란 링의 형상으로 , 링중 하나의 외주면은 가스필터하우징(301)의 외측 원기둥과 맞닿아 고정되고, 링중 나머지 하나의 내주면은 가스필터하우징(301)의 내측 원기둥와 맞닿아 고정되어, 각각의 링이 가스필터몸체(302)와 메쉬(304)를 고정하는 역할을 할 수 있다. 이러한 스페이서(303)는 하나 이상 구비되어 메쉬(304)를 고정할 수 있다.
메쉬(304)는, 판형태의 링의 형상으로, 가스필터몸체(302)와 스페이서(303)사이, 스페이서(303)간, 또는 스페이서(303)와 메쉬(304) 사이에 위치할 수 있으며, 정사각형태의 홀을 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
메쉬(304)는 스테인리스 스틸의 매우 가느다란 강철재질의 줄로 직조될 수 있으며, 1 인치 길이에 들어가는 사각 정사각형 형태의 홀의 수로써 메쉬(304)의 번호를 정할 수 있다. 예를 들어, 100메쉬(304)는 1인치 길이에 정사각형 형태의 홀이 100개 있다는 것을 나타내며, 메쉬(304)번호가 올라가면 그만큼 더 많은 정사각형 형태의 홀이 1인치내에 존재한다는 것이므로 홀의 크기는 작아지며 직조되는 강철재질의 줄크기 또한 감소하게 된다.
이러한 메쉬(304)는 하나 이상 구비되어 보호가스를 층류의 형태로 유동하도록 할 수 있으며, 가스필터(30)에 메쉬(304)를 적층하는경우, 스페이서(303)없이 메쉬(304)로만 구성되어 가스필터(30)에 위치할 수 있고, 메쉬(304)와 스페이서(303)를 하나씩 교차하며 적층할 수 있으며, 적어도 하나 이상의 메쉬(304)를 적층후 스페이서(303)로 고정할 수 있다.(예를 들어 2~3개의 메쉬(304)를 적층후 스페이서(303)로 고정, 그후에 다시 2~3개의 메쉬(304)를 적층후 다시 스페이서(303)로 고정할 수 있다.)
그리고, 가스필터(30)에 가스필터몸체(302), 스페이서(303), 메쉬(304)를 적층하는 순서는, 가스필터몸체(302)를 가스필터(30)의 후측에 구비한후 가스필터몸체(302)의 전방에 메쉬(304)를 구비하고, 메쉬(304)전방에 스페이서(303)를 구비하는 순으로 적층할 수 있다. 이 경우 가스필터(30)의 가장 후측에는 메쉬(304)번호가 높은 메쉬(304)를 삽입하며, 밖으로 나오면서 메쉬(304)번호가 낮아지도록 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어 본 발명에서는 400메쉬(304) 2 장, 350메쉬(304) 1 장, 100메쉬(304) 1 장을 사용하여 구성하였다. 다만, 메쉬(304)의 개수와 번호는 본 예에 한정하지 않는다.
가스노즐(40)은, 토치몸체(10)의 일측단에 구비되어, 보호가스를 부재에 배출한다. 가스노즐(40)은 보호가스를 용접부위에 공급하도록 함으로써, 부재와 용접아크 주변을 공기에 노출되지 않고 보호막을 형성하여 불순물을 차단할 수 있게되어, 보호가스가 용융지 전체를 보호할 수 있다.
스패터방지기구(60)는, 가스필터(30)의 일측면에 구비되며, 가스필터(30)와 가스노즐(40)사이에 위치하고, 가스필터(30)의 스패터에 의한 손상을 방지할 수 있다. 스패터는 MIG 용접시 비산하는 용융금속을 말하며, 스패터가 용접의 주변부에 부착되면 작업효율이 떨어지게 되고, 품질이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
스패터방지기구(60)는 공기 또는 스패터 부착방지제를 용접의 주변부 또는 가스필터(30), 가스노즐(40)에 분사하여 스패터의 부착을 방지하거나, 링형태로 구성되는 방지 씰을 구비하여, 스패터의 유입을 방지할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, MIG 용접 장치의 토치 구조(2) 내부에 가스필터(30)를 설치하여, 가스노즐(40) 출구에 안정적으로 보호가스를 분사시킴으로써, 보호가스의 산소 차단 기능을 향상시키고, 보호가스의 소모량을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 스패터 방지기구(60)를 추가로 설치하여, 스패터에 의한 가스 필터(30) 및 가스노즐(40)의 손상을 방지하는 효과가 있다.
1: 종래의 MIG 용접 장치의 토치 구조 2: 본 발명의 MIG 용접 장치의 토치 구조
10: 토치몸체 20: 가스 디퓨져
30: 가스 필터 301: 가스필터하우징
302: 가스필터몸체 303: 스페이서
304: 메쉬 40: 가스 노즐
50: 컨텍트 팁 60: 스패터방지기구

Claims (6)

  1. 토치몸체의 일측단에 구비되어, 보호가스를 부재에 배출하는 가스노즐;
    상기 토치몸체의 내부에 고정되고, 상기 가스노즐의 외측으로 연장하여 부재에 아크를 발생시키는 컨텍트 팁;
    상기 토치몸체의 내부에 고정되고, 상기 토치몸체의 내부로 보호가스를 공급하는 가스 디퓨져; 및
    상기 토치몸체의 내부에 고정되고, 상기 가스노즐과 상기 가스 디퓨져 사이에 위치하며, 보호가스가 층류의 형태로 공급되도록 하는 가스 필터를 포함하되,
    상기 가스필터는
    동일한 축을 가진 두 개의 원기둥 형상으로 이루어진 가스필터하우징;
    상기 가스필터하우징 내부에 구비되고, 상기 가스필터하우징의 후측에 위치하는 가스필터 몸체;
    상기 가스필터하우징 내부에 구비되고, 메쉬를 상기 가스필터에 고정시키는, 복수 개의 스페이서; 및
    상기 가스필터하우징 내부에 구비되고, 복수 개의 상기 메쉬를 더 포함하며,
    상기 스페이서와 상기 메쉬가 다단으로 적층되는 것을 특징으로 하는 MIG 용접 장치의 토치 구조.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스필터의 일측면에 구비되며, 상기 가스필터와 상기 가스노즐사이에 위치하고, 상기 가스필터의 스패터에 의한 손상을 방지하는 스패터방지기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MIG 용접 장치의 토치 구조.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가스필터 몸체는,
    큰 중공을 가진 링의 형상으로 상기 큰 중공과 동심을 이루는 원주상에 작은 원형태의 홀이 적어도 하나 이상 뚫려있는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 MIG 용접 장치의 토치 구조.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는,
    동심을 이루는 두 개의 크기가 다른 가느다란 링의 형상으로, 상기 링중 하나의 외주면은 상기 가스필터하우징의 외측 원기둥과 맞닿아 고정되고, 상기 링중 나머지 하나의 내주면은 상기 가스필터하우징의 내측 원기둥 형상과 맞닿아 고정되어, 각각의 링이 상기 가스필터몸체와 상기 메쉬를 고정하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 MIG 용접 장치의 토치 구조.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 메쉬는,
    판형태의 링의 형상으로, 상기 가스필터몸체와 상기 스페이서 사이, 상기 스페이서간, 또는 상기 스페이서와 상기 다른 메쉬 사이에 위치하며, 정사각형태의 홀을 적어도 하나 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 MIG 용접 장치의 토치 구조.
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