KR102387507B1 - 용접용 미끄럼운동 동 백킹판 및 용접 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제] 용융 슬래그 또는 용융 금속이 모재와 미끄럼운동 동 백킹판 사이로부터 누출되는 것을 방지할 수 있는 용접용 미끄럼운동 동 백킹판 및 용접 방법을 제공한다.
[해결 수단] 용융 슬래그욕 또는 용융 금속욕을 형성하도록 한 쌍의 모재(3) 사이의 개선부(2)에 대향 배치되고, 개선부(2)를 따라서 미끄럼운동하는 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)은 백킹판 본체부(41)과, 해당 백킹판 본체부(41)에 대해서 회전 가능한 적어도 하나의 회전 부재(31)를 구비하고, 해당 회전 부재(31)는 모재(3)의 면(3a)에 접촉 가능한 접촉면(32)을 갖고, 해당 접촉면(32)이 모재(3)의 면(3a)과 면접촉하도록, 백킹판 본체부(41)에 대해서 회전 가능하다.

Description

용접용 미끄럼운동 동 백킹판 및 용접 방법{SLIDING COPPER BACKING PLATE FOR WELDING AND WELDING METHOD}
본 발명은 용접용 미끄럼운동 동 백킹판 및 용접 방법에 관한 것이다.
대향 배치된 모재끼리를 입향 용접하는 용접법의 일례로서, 일렉트로 슬래그 용접법이나 일렉트로 가스 용접법이 알려져 있다. 일렉트로 슬래그 용접법은, 와이어와 모재 사이에 존재하는 용융 슬래그의 전기 저항 발열을 열원으로 하고, 모재 및 와이어를 용융하여 용접 금속을 형성한다. 일반적인 일렉트로 슬래그 용접법은, 소모 노즐식 또는 비소모 노즐식이라 불리는 것이 있고, 소모 노즐식에서는, 소모 노즐이 개선 내에 고정되고, 그 노즐 내에 전극 와이어를 연속적으로 공급한다. 용접의 진행과 함께 소모 노즐도 용융 소모하기 때문에, 노즐의 상승 기구는 불필요하지만, 용접 길이는 소모 노즐 길이가 상한이 된다.
한편, 비소모 노즐식에서는, 노즐이 용접의 진행과 함께 상승하도록 제어되어 있고, 그 상승 기구와 노즐 길이에 의해서 용접 길이가 제한된다. 모두 수십 미터에 이르는 긴 용접은 곤란하기 때문에, 수 미터의 짧은 부위를 대상으로, 고정식의 수냉 동 백킹판을 이용하거나, 4면을 강판으로 둘러싸고, 그 내부를 입향 용접하거나 하게 된다. 또한, 상기의 일렉트로 슬래그 용접법으로 긴 용접을 실행하면, 수냉 동 백킹판의 고정이나 구속, 소모 노즐의 개선 내의 배치, 비소모 노즐의 상승 기구 등이 곤란하게 되고, 용접 시공도 불안정하게 된다.
한편, 일렉트로 가스 용접법에서는, 용접의 진행에 맞춰서 레일이나 체인 등을 이용하여 용접 토치 및 대차(台車)를 상승시키기 때문에, 용접선을 따라서 수냉 미끄럼운동 동 백킹판을 토치나 대차와 함께 이동시키는 것에 의해서 수십 미터의 긴 용접을 가능하게 하고 있다. 본 경우, 동 백킹판의 길이는 용융 금속이나 슬래그를 덮을 수 있는 정도의 길이가 확보되어 있으면 충분하고, 용접선 전체 선을 덮을 필요는 없기 때문에, 소형 또한 경량이 되는 메리트도 있다. 따라서, 일렉트로 슬래그 용접법에 있어서도, 레일이나 체인 등을 이용하여 용접 토치 및 대차를 상승시키면서, 소형의 수냉 미끄럼운동 동 백킹판을 이용하면 긴 용접은 가능하게 되지만, 이 경우, 4면을 용접선 전체 선에 걸쳐서 덮는 것은 아니기 때문에, 용융 슬래그 또는 용융 금속이 수냉 미끄럼운동 동판(銅板)과 용접 비드 사이에 유입하여 소비되어 버린다는 새로운 과제가 생긴다.
이러한 과제에 대해서, 특허문헌 1에는, 용접 중의 슬래그욕(浴) 깊이를 검출하고, 슬래그의 소비에 수반하여 슬래그욕 깊이가 얕아지면, 이를 보충하기 위한 플럭스를 상방으로부터 자동 공급하는 일렉트로 슬래그 용접법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 모재의 어긋남 등에 기인하는 모재와 백킹판의 간극으로부터 생기는 슬래그 누출의 과제에 대해서, 상하 방향으로 이동 가능하도록, 스프링에 의해서 가압된 동(銅) 블록을 양 사이드의 부품으로서 적용하는 것에 의해, 모재 및 용접 비드의 양 사이드에 있어서 면접촉을 확보하여 슬래그 누출을 방지하고자 하는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제 2016-215214 호 공보 일본 실용신안 공개 제 소60-171694 호 공보
그렇지만, 특허문헌 1에서는, 수냉 미끄럼운동 동 백킹판으로서, 일렉트로 가스 용접법과 거의 동등한 것을 이용하고 있기 때문에, 모재에 어긋남이 생기거나 모재 장착면에 각도가 생기거나 했을 경우에는, 수냉 미끄럼운동 동 백킹판이 모재에 대해서 비스듬하게 접하고, 모재 및 용접 비드의 양 사이드와의 접촉이 선접촉 또는 점접촉되기 때문에, 용융 슬래그 또는 용융 금속이 용이하게 누출되어 버린다는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 2에서는, 모재 장착면이 단차를 갖는 평행면인 단순한 어긋남에는 대응할 수 있었다고 해도, 모재 장착면 사이에 각도가 생기면, 종래의 미끄럼운동 동 백킹판과 마찬가지로 선접촉 또는 점접촉이 되고, 용융 슬래그 또는 용융 금속이 용이하게 누출되어 버리기 때문에, 넓게 보급하지 못하고, 개선의 여지가 있었다.
본 발명은 전술한 과제에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은 용융 슬래그 또는 용융 금속이 모재와 미끄럼운동 동 백킹판 사이로부터 누출되는 것을 방지할 수 있는 용접용 미끄럼운동 동 백킹판 및 용접 방법을 제공하는 것에 있다.
따라서, 본 발명의 상기 목적은, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판에 따른 하기 (1)의 구성에 의해 달성된다.
(1) 용융 슬래그욕 또는 용융 금속욕을 형성하도록 한 쌍의 모재 사이의 개선부에 대향 배치되고, 상기 개선부를 따라서 미끄럼운동하는 용접용 미끄럼운동 동 백킹판에 있어서,
백킹판 본체부와,
해당 백킹판 본체부에 대해서 회전 가능한 적어도 하나의 회전 부재를 구비하고,
해당 회전 부재는 상기 모재의 면에 접촉 가능한 접촉면을 갖고,
해당 접촉면이 상기 모재의 면과 면접촉하도록, 상기 백킹판 본체부에 대해서 회전 가능한, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판.
본 구성에 의하면, 백킹판 본체부와, 해당 백킹판 본체부에 대해서 회전 가능한 적어도 하나의 회전 부재를 구비하고, 해당 회전 부재는 모재의 면에 접촉 가능한 접촉면을 갖고, 해당 접촉면이 모재의 면과 면접촉하도록, 백킹판 본체부에 대해서 회전 가능하기 때문에, 모재의 어긋남이나 각도 차이 등에 기인하는 슬래그 누출 또는 용융 금속 누출을 방지할 수 있다.
또한, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판에 따른 본 발명의 바람직한 실시형태는, 이하의 (2) 내지 (6)에 관한 것이다.
(2) 한 쌍의 상기 회전 부재를 구비하고,
해당 한 쌍의 회전 부재는 상기 백킹판 본체부에 대해서 회전 가능한 한 쌍의 상기 접촉면을 갖고,
상기 회전 부재는 길이 방향이 상기 개선부를 따라서 신장되고, 또한, 외주면의 일부가 평면부를 이루는 단면 대략 D형상의 기둥 형상을 갖는, (1)에 기재된 용접용 미끄럼운동 동 백킹판.
본 구성에 의하면, 한 쌍의 회전 부재는 길이 방향이 개선부를 따라서 신장되고, 또한, 외주면의 일부가 평면부를 이루는 단면 대략 D형상의 기둥 형상을 갖기 때문에, 평면부의 넓은 면적이 모재의 측면과 면접촉하여, 모재의 어긋남이나 각도 차이 등에 기인하는 슬래그 누출 또는 용융 금속 누출을 방지할 수 있다.
(3) 상기 백킹판 본체부 및 상기 회전 부재는 각각 수냉 경로를 갖는, (1) 또는 (2)에 기재된 용접용 미끄럼운동 동 백킹판.
본 구성에 의하면, 백킹판 본체부 및 회전 부재가 각각 수냉 경로에 공급되는 냉각수에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다.
(4) 상기 회전 부재는 그 길이 방향 양단부에 마련된 지지축부를 지지하는 미끄럼 베어링을 거쳐서, 상기 백킹판 본체부에 대해 회전 가능하게 지지되는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 용접용 미끄럼운동 동 백킹판.
본 구성에 의하면, 회전 부재는 양단부가 미끄럼 베어링을 거쳐서 백킹판 본체부에 회전 가능하게 지지되어 있기 때문에, 모재의 측면에 대응하여 매끄럽게 회전할 수 있다.
(5) 상기 한 쌍의 모재에 대향하는 상기 백킹판 본체부의 대향면은, 폭방향 양 가장자리부에 면취가 실시되어 있는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 용접용 미끄럼운동 동 백킹판.
본 구성에 의하면, 백킹판 본체부의 폭방향 양 가장자리부에 면취가 실시되어 있기 때문에, 각도 차이가 있는 모재에 대해서도, 백킹판 본체부가 간섭하는 일이 없고, 모재와 회전 부재의 평면부의 면접촉이 확실하게 확보된다.
(6) 상기 백킹판 본체부의 상부에는, 상기 용융 슬래그욕 내에 삽입 가능한 봉 형상의 텅스텐 전극이 배치되고,
상기 용접용 미끄럼운동 동 백킹판과, 상기 용융 슬래그욕 내의 상기 텅스텐 전극 사이의 전위차를 측정하는 것에 의해, 슬래그욕 높이를 검출 가능한, (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 용접용 미끄럼운동 동 백킹판.
본 구성에 의하면, 슬래그욕 높이를 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 용접 방법에 따른 하기 (7)의 구성에 의해 달성된다.
(7) 한 쌍의 모재 사이의 개선부를 향해서, (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재의 용접용 미끄럼운동 동 백킹판을 배치하여, 해당 개선부 내에, 플럭스를 충전하는 동시에, 콘택트 팁 선단으로부터 용접 와이어를 공급하고, 상기 콘택트 팁을 상기 개선부를 따라서 이동시키는 동시에 상기 용접용 미끄럼운동 동 백킹판을 상기 개선부를 따라서 미끄럼운동시켜서 용접하는, 용접 방법.
본 구성에 의하면, 소형 또한 경량의 용접용 미끄럼운동 동 백킹판에 의해 길이가 긴 용접부를 용접할 수 있다.
본 발명의 용접용 미끄럼운동 동 백킹판에 의하면, 백킹판 본체부와, 해당 백킹판 본체부에 대해서 회전 가능한 적어도 하나의 회전 부재를 구비하고, 해당 회전 부재는 모재의 면에 접촉 가능한 접촉면을 갖고, 해당 접촉면이 모재의 면과 면접촉하도록, 백킹판 본체부에 대해서 회전 가능하기 때문에, 모재의 어긋남이나 각도 차이 등에 기인하는 슬래그 누출 또는 용융 금속 누출을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 용접 방법에 의하면, 한 쌍의 모재 사이의 개선부를 향해서 용접용 미끄럼운동 동 백킹판을 배치하여, 해당 개선부 내에 플럭스를 충전하는 동시에, 콘택트 팁 선단으로부터 용접 와이어를 공급하고, 콘택트 팁을 개선부를 따라서 이동시키는 동시에 용접용 미끄럼운동 동 백킹판을 개선부를 따라서 미끄럼운동시켜서 용접하기 때문에, 소형 또한 경량의 용접용 미끄럼운동 동 백킹판에 의해 길이가 긴 용접부를 용접할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 일렉트로 슬래그 용접 장치의 개략 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 용융 슬래그욕 검출기의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 용접용 미끄럼운동 동 백킹판의 상면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선 단면도이다.
도 5는 맞대기 이음의 개선부에 동 백킹판 및 용접용 미끄럼운동 동 백킹판을 배치한 상태를 도시하는 단면도이다.
도 6은 각도를 갖는 모재의 장착면에 용접용 미끄럼운동 동 백킹판을 배치한 상태를 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 실시형태에 따른 용접용 미끄럼운동 동 백킹판에 의해, 6㎜의 어긋남을 갖는 모재의 개선부를 용접한 상태를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 용접용 미끄럼운동 동 백킹판의 일 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명에 따른 용접용 미끄럼운동 동 백킹판은, 일렉트로 슬래그 용접 및 일렉트로 가스 용접 중 어느 것에도 적용 가능하지만, 이하의 설명에서는 일렉트로 슬래그 용접을 예로 설명한다.
<용접 장치의 구성>
우선, 본 발명의 일 실시형태에 따른 용접용 미끄럼운동 동 백킹판을 이용한 일렉트로 슬래그 용접 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 일렉트로 슬래그 용접 장치의 개략 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 화살표(Z)가 나타내는 방향을 수직 방향(상하 방향)의 상방향으로 하고, 화살표(X)가 나타내는 방향을 판 두께 방향(좌우 방향)의 우방향으로 하는 동시에, 지면에 대해서 수직으로 이면에서 표면을 향하는 방향을 수평 횡방향(Y)의 앞방향으로 한다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 일렉트로 슬래그 용접 장치(100)는 고정의 동 백킹판(1) 및 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)과, 용접 토치(4)와, 용융 슬래그욕 검출기(13)와, 플럭스 공급 장치(14)와, 플럭스 공급 제어 장치(15)와, 주행 대차(16)와, 주행 대차 제어 장치(17)를 구비한다.
일렉트로 슬래그 용접 장치(100)에 있어서, 개선의 이측에는 고정의 동 백킹판(1)이 배치되어 있고, 개선의 표측에는 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)이 배치된다. 본 명세서에서, 이측의 동 백킹판(1) 대신에, 내열성의 세라믹스로 구성되는 백킹재를 이용하여도 좋다. 또한, 표측의 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)은 상하 방향으로 미끄럼운동하는 동 백킹판이며, 수냉되어 있다. 단, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)으로서, 구리 대신의 것을 이용해도 좋다.
용접 토치(4)는 도시되지 않은 용접 전원으로부터 공급되는 용접 전류(8)에 의해 용접 와이어(6)에 급전하여 모재(3)를 용접한다. 또한, 용접 토치(4)는 콘택트 팁(5)을 갖고 있고, 콘택트 팁(5)은 용접 와이어(6)를 안내하는 동시에, 용접 와이어(6)에 용접 전류(8)를 공급한다.
용융 슬래그욕 검출기(13)는 용융 슬래그욕(7)의 위치를 검출한다. 플럭스 공급 장치(14)는 용융 슬래그욕(7)에 플럭스(12)를 투입한다. 플럭스(12)는 용융하여 용융 슬래그가 되기 때문에, 플럭스(12)를 투입하는 것에 의해, 용융 슬래그욕(7)의 양이 증가하게 된다.
플럭스 공급 제어 장치(15)는 플럭스 공급 장치(14)의 동작을 제어하고, 용융 슬래그욕(7)에 투입되는 플럭스(12)의 양을 조정한다.
주행 대차(16)는 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30), 용접 토치(4), 용융 슬래그욕 검출기(13), 플럭스 공급 장치(14), 플럭스 공급 제어 장치(15) 및 주행 대차 제어 장치(17)를 탑재하여 있고, 상방향(화살표(Z) 방향)으로 이동한다. 즉, 주행 대차(16)는 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30), 용접 토치(4), 용융 슬래그욕 검출기(13), 플럭스 공급 장치(14), 플럭스 공급 제어 장치(15) 및 주행 대차 제어 장치(17)와 일체가 되어 이동하기 때문에, 각각의 상대적인 위치 관계는 변하지 않는다. 주행 대차(16)가 상승하는 것에 의해, 상방향을 따라서 용접이 실행된다.
주행 대차 제어 장치(17)는 주행 대차(16)의 주행 속도를 증대시키거나 감소시키거나 하여, 주행 대차(16)의 동작을 제어한다.
그리고, 모재(3), 동 백킹판(1) 및 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)으로 둘러싸인 개선 내에, 용접 토치(4)의 콘택트 팁(5)으로부터 용접 와이어(6)가 송급되고, 용접 와이어(6)가 개선 내에 형성된 용융 슬래그욕(7) 내에 송입된다. 용접 전류(8)는 용접 와이어(6)로부터 용융 슬래그욕(7)을 통해서 용융 금속(9)으로 흐른다. 이 때, 용융 슬래그욕(7)을 흐르는 용접 전류(8) 및 용융 슬래그욕(7)의 저항에 의해, 줄 열이 발생하고, 용접 와이어(6) 및 모재(3)를 용융하면서 용접이 진행한다.
용접이 진행함에 따라, 용융 금속(9)은 냉각되어서 용접 금속(10)이 되고, 용융 슬래그욕(7)의 일부는 동 백킹판(1)과 용접 금속(10) 사이, 및 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)과 용접 금속(10) 사이에 형성된 용융 슬래그층이 되고, 이 용융 슬래그층이 냉각되어서 고화 슬래그(11)가 된다. 이와 같이 하여, 용융 슬래그욕(7)은, 그 일부가 비드 표면을 덮는 고화 슬래그(11)가 되기 때문에, 용접의 진행에 따라 소비되고, 용융 슬래그욕(7)의 깊이(Ls)가 감소해 나가게 된다. 이 용융 슬래그욕(7)의 감소를 보충하기 위해서는, 용융하여 용융 슬래그욕(7)이 되는 플럭스(12)를 추가 투입할 필요가 있다.
비드 표면을 덮는 고화 슬래그(11)의 양은, 비드 폭이나 용접 개선의 폭에 따라서 변동한다. 또한, 고화 슬래그(11)의 양은 동 백킹판(1) 및 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)의 밀착 정도나 냉각 상태에 따라서도 변동한다. 그 때문에, 고화 슬래그(11)의 양은 일정하지 않고, 용융 슬래그욕(7)의 깊이(Ls)를 일정하게 유지하기 위해서는, 투입하는 플럭스(12)의 양도 변화시킬 필요가 있다. 그렇지만, 용융 슬래그욕(7)의 깊이(Ls)를 모르기 때문에, 플럭스(12)의 투입량이 적절하지 않은 경우에는, 용융 슬래그욕(7)의 깊이(Ls)가 변동하게 된다.
그래서, 본 실시형태에서는, 용융 슬래그욕(7)의 깊이(Ls)를 일정하게 하기 위한 제어를 실행한다. 본 명세서에서, 일정이란, 용융 슬래그욕(7)의 깊이(Ls)가 항상 하나의 값이 되는 경우로 한정되지 않고, 오차를 고려하여 용융 슬래그욕(7)의 깊이(Ls)가 일정한 범위 내의 값을 나타내는 경우도 포함된다. 즉, 용융 슬래그욕(7)의 깊이(Ls)는 사전결정된 깊이로 유지하도록 제어된다.
그리고, 용융 슬래그욕(7)의 깊이(Ls)를 일정하게 하기 위한 제 1 요건은, 콘택트 팁(5)의 선단으로부터 용융 슬래그욕(7)의 상면까지의 용접 와이어 길이(Ld)(이하, 드라이 익스텐션(dry extension)(Ld)이라고 칭함)가 사전결정된 길이가 되도록 제어하는 것이다. 또한, 용융 슬래그욕(7)의 깊이(Ls)를 일정하게 하기 위한 제 2 요건은, 와이어 송급 속도에 따라 정해진 기준 전류 값에 대해서 용접 전류(8)가 사전결정된 관계, 즉, 기준 전류 값과 용접 전류(8)가 동등하게 되도록, 주행 대차 제어 장치(17)가 주행 대차(16)의 주행 속도를 제어하는 것이다.
<용융 슬래그욕 검출기의 구성>
다음에, 용융 슬래그욕 검출기의 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2는 용융 슬래그욕 검출기(13)의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 용융 슬래그욕 검출기(13)는 검출 단자(18), 차동 증폭기(19), 접촉 판정 기준 신호 설정기(20), 비교기(21)를 갖는다. 검출 단자(18)는 도전성 금속이며, 또한 고융점 금속인 텅스텐으로 이루어지고, 일반적으로는 수냉되어 있다. 또한, 검출 단자(18)는 용융 슬래그욕(7)에 접촉하면 용접 전압의 일부의 전압을 검출한다.
차동 증폭기(19)는 검출 단자(18)의 전압과, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)의 전압을 입력으로서, 양 전압의 차이를 출력한다. 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)은 모재(3)와 접촉하고 있기 때문에, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)의 전압은 모재 전압이다.
접촉 판정 기준 신호 설정기(20)는 검출 단자(18)가 용융 슬래그욕(7)에 접촉했을 때에 검출하는 전압의 절반 정도의 전압을, 기준 신호로서 출력한다. 예를 들어, 검출 단자(18)는 통상 6V 이상의 용접 전압을 검출하기 위해, 예를 들면, 기준 신호로서는 그 절반의 약 3V의 전압으로 설정된다. 검출 단자(18)가 용융 슬래그욕(7)에 접촉하여 있지 않을 때는, 용접 전압이 검출 단자(18)에 가해지지 않기 때문에, 검출 단자(18)의 전압은 0V이다.
비교기(21)는 차동 증폭기(19)의 출력 신호와 접촉 판정 기준 신호 설정기(20)의 기준 신호를 입력으로서, 차동 증폭기(19)의 출력 신호가 접촉 판정 기준 신호 설정기(20)의 기준 신호보다 커졌을 때, 검출 단자(18)와 용융 슬래그욕(7)이 접촉했다고 판단한 신호를 작성한다. 작성된 신호는 플럭스 공급 제어 장치(15)에 보내지고, 플럭스 공급 장치(14)에서 플럭스(12)의 공급 및 정지가 실행된다. 그리고, 용융 슬래그욕(7)의 상면이 콘택트 팁(5)의 선단으로부터 사전결정된 길이에 위치하도록 제어되고, 드라이 익스텐션(Ld)이 사전결정된 길이로 유지된다.
<용접용 미끄럼운동 동 백킹판>
계속해서, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판의 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3 내지 도 5에 도시되는 바와 같이, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)은 한 쌍의 회전 부재(31, 31)와, 해당 회전 부재(31)를 회전 가능하게 보지하는 백킹판 본체부(41)를 구비한다.
회전 부재(31)는 단면 대략 D형상의 대략 기둥 형상의 부재이며, 그 외주면의 일부가 절결되어서 길이 방향으로 연장되는 평면부(접촉면)(32)를 갖는다. 평면부(32)는 회전 부재(31)의 축심(CL)과 평행하게 형성되어 있다. 해당 평면부(32)의 폭은 예를 들면, 5㎜ 내지 15㎜이다. 회전 부재(31)의 축방향 양단부에는, 소경의 지지축부(33)가 형성되고, 백킹판 본체부(41)에 고정된 미끄럼 베어링(39)에 회전 가능하게 끼워맞춤된다. 미끄럼 베어링(39)은 도 3에 도시되는 바와 같이, 외형이 단면 대략 D형상으로 형성되고, 외경면의 일부에 평면부(39a)가 마련되어 있다.
또한, 회전 부재(31)의 내부에는, 일단측(도 4에서는, 하단)으로부터 블라인드 구멍(blind hole; 袋孔)(34)이 축방향으로 형성되어 있다. 블라인드 구멍(34)의 개구단에 형성된 암나사(35)에는, 멈춤 마개(36)가 고정되어서, 블라인드 구멍(34)이 봉지되어 있다. 또한, 블라인드 구멍(34)에는, 평면부(32)의 반대측으로부터 블라인드 구멍(34)을 향해서 직경 방향으로 연통하는 상하 한 쌍의 관통 구멍(37)이 마련되어 있다. 블라인드 구멍(34) 및 한 쌍의 관통 구멍(37)은, 회전 부재(31)를 냉각하기 위한 냉각수를 흘리는 수냉 경로(38)의 일부를 형성한다.
백킹판 본체부(41)는 대략 직사각형판 형상의 부재이며, 폭방향 양 가장자리부에는, 백킹판 본체부(41)의 일방의 측면(41a)에 개구부(42a)를 갖는 한 쌍의 단면 대략 D자형 구멍(42)이 길이 방향(도 3에 있어서 상하 방향)으로 형성되어 있다. 일방의 측면(41a)이란, 도 5에 도시되는 바와 같이, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)이 모재(3)에 대해 배치되었을 때, 모재(3)에 대향하는 면이다.
백킹판 본체부(41)에 있어서의 한 쌍의 단면 대략 D자형 구멍(42) 사이의 측면(41a)은 약간 오목한 오목부(43)로 되어 있다. 그리고, 도 3에 도시되는 바와 같이, 오목부(43)에는, 용융 슬래그욕 검출기(13)의 검출 단자(18)가 대향 배치되어 있다. 백킹판 본체부(41)는 각 단면 대략 D자형 구멍(42)의 중앙 근처의 부분에, 회전 부재(31)의 블라인드 구멍(34)과 마찬가지로 하단부로부터 한 쌍의 블라인드 구멍(44)이 단면 대략 D자형 구멍(42)과 대략 평행하게 형성되어 있다. 블라인드 구멍(44)은 블라인드 구멍(34)과 마찬가지로, 그 개구단이 도시되지 않은 멈춤 마개에 의해 봉지되어 있다.
또한, 각 블라인드 구멍(44)에는, 오목부(43)의 반대측으로부터, 상하 방향으로 이격되고, 블라인드 구멍(44)에 연통하는 한 쌍의 관통 구멍(45)이 형성되어 있다. 블라인드 구멍(44) 및 한 쌍의 관통 구멍(45)은 후술하는 냉각수를 흘리기 위한 수냉 경로(38)의 일부를 형성한다. 게다가, 백킹판 본체부(41)에는, 측면(41a)의 폭방향 양 가장자리부에 면취(46)가 실시되어 있다. 또한, 회전 부재(31)의 블라인드 구멍(34) 및 한 쌍의 관통 구멍(37), 및 백킹판 본체부(41)의 블라인드 구멍(44) 및 한 쌍의 관통 구멍(45)은, 도시되지 않은 연결 파이프에 의해 1개로 접속되고, 수냉 경로(38)를 형성하여 있다.
본 명세서에서, 도 3에 도시되는 바와 같이, 회전 부재(31)의 중심(O)으로부터 평면부(32)에 대한 수선(垂線)의 길이(L1)는, 백킹판 본체부(41)의 단면 대략 D자형 구멍(42)의 중심(O)(즉, 회전 부재(31)의 중심(O)과 동일)으로부터 개구부(42a)에 대한 수선의 길이(L2)보다 길게 설정되어 있다(즉, L1>L2).
따라서, 축방향 양단부의 지지축부(33)가 미끄럼 베어링(39)에 끼워맞춤되고, 백킹판 본체부(41)에 있어서의 단면 대략 D자형 구멍(42)에 대해서 회전 가능하게 끼워맞춤되는 한 쌍의 회전 부재(31)는, 그 평면부(32)가 백킹판 본체부(41)의 개구부(42a)로부터 L1-L2만큼 돌출한 상태로 조립 장착된다. 즉, 한 쌍의 회전 부재(31)는 그 평면부(32)가 백킹판 본체부(41)의 측면(41a)으로부터 모재(3)를 향해서 L1-L2만큼 돌출하도록 백킹판 본체부(41)에 의해 지지된다.
또한, 도 4에 도시되는 바와 같이, 외형이 단면 대략 D형상의 미끄럼 베어링(39)은 회전 부재(31)의 중심(O)(미끄럼 베어링(39)의 지지 구멍의 중심과 동일)으로부터 평면부(39a)에 대한 수선의 길이(L3)가, 백킹판 본체부(41)의 단면 대략 D자형 구멍(42)의 중심(O)으로부터 개구부(42a)에 대한 수선의 길이(L2)와 동일하게 되어 있다. 따라서, 미끄럼 베어링(39)의 평면부(39a)는 백킹판 본체부(41)의 측면(41a)으로부터 돌출하지 않는다.
이러한 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)은 도 5 및 도 6에 도시되는 바와 같이, 이면에 동 백킹판(1)이 배치된 모재(3)의 측면(표측)(3a)에, 한 쌍의 회전 부재(31)의 평면부(32)를 접촉시켜서 배치된다. 한 쌍의 회전 부재(31)는 백킹판 본체부(41)에 대해서 회전 가능하기 때문에, 한 쌍의 회전 부재(31)의 각 평면부(32)가 모재(3)의 측면(3a)을 따라 회전하고, 도 6에 도시되는 바와 같이, 양 모재(3)의 측면(3a)에 각도 차이가 있어도, 또한, 양 모재(3)의 측면(3a)에 어긋남이 있어도, 모재(3)의 측면(3a)과 한 쌍의 회전 부재(31)의 평면부(32)가 확실하게 면접촉한다. 게다가, 백킹판 본체부(41)의 측면(41a)의 폭방향 양 가장자리부에는, 면취(46)가 실시되어 있기 때문에, 양 모재(3)의 측면(3a)에 각도 차이가 있어도, 백킹판 본체부(41)의 폭방향 양 가장자리부와 모재(3)의 측면(3a)이 간섭하지 않는다.
이상에서, 동 백킹판(1), 모재(3)의 개선부(2), 모재(3)의 측면(3a)의 일부, 회전 부재(31)의 원통면의 일부, 및 백킹판 본체부(41)의 오목부(43)(측면(41a))에 의해 규정되어서, 용융 슬래그의 수용부가 형성된다.
이와 같이, 한 쌍의 회전 부재(31)를, 그 평면부(32)가 모재(3)의 측면(3a)에 면접촉한 상태로 배치하고, 수냉 경로(38) 내에 냉각수를 흘려서 회전 부재(31) 및 백킹판 본체부(41)를 내부로부터 냉각하면서, 개선부(2) 내에 플럭스(12)를 충전한다. 그리고, 콘택트 팁(5) 선단으로부터 용접 와이어(6)를 공급하고, 콘택트 팁(5)을 개선부(2)를 따라서 이동시키는 동시에, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)을 개선부(2)를 따라서 미끄럼운동시켜서 용접한다.
한 쌍의 회전 부재(31)의 평면부(32)는 모재(3)의 측면(3a)에 면접촉하여 있기 때문에, 양 모재(3) 사이에 어긋남이나 각도 차이 등이 있어도, 용융 슬래그 또는 용융 금속이 모재(3)와 한 쌍의 회전 부재(31)의 평면부(32) 사이로부터 누출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 소형 또한 경량의 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)에 의해, 길이가 긴 용접부를 용접할 수 있다.
도 7은 6.0㎜의 어긋남이 있는 모재(3)에 대해서, 본 실시형태의 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)을 이용하여 맞댐 용접한 경우의 일례이다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태의 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)을 이용함으로써, 큰 어긋남이 있는 모재(3)여도 양호하게 용접할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 적절하게, 변형, 개량 등이 가능하다. 예를 들어, 상기의 실시형태에서는, 맞대기 이음의 용접에 대해서 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, T자 이음, V자 이음 등에도 마찬가지로 적용할 수 있고, 마찬가지의 효과를 이룬다. 또한, 상기의 실시형태에서는, 일렉트로 슬래그 용접 장치에 의해 입향 용접하는 경우에 대해서 설명하였지만, 일렉트로 가스 용접 장치에도 적용 가능하고, 그 경우는, 입향 용접, 횡방향 용접 중 어느 용접도 가능하게 된다.
또한, 상기의 실시형태에서는, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)이 한 쌍의 회전 부재(31, 31)와, 해당 회전 부재(31)를 회전 가능하게 유지하는 백킹판 본체부(41)를 구비하는 경우에 대해 설명하였지만, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)이 백킹판 본체부(41)에 대해서 회전 가능한 회전 부재(31)를 1개만 갖는 경우여도, 모재(3)의 측면(3a) 및 회전 부재(31)의 평면부(32), 및 모재(3)의 측면(3a) 및 백킹판 본체부(41)가 면접촉하기 때문에, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 단, 용접용 미끄럼운동 동 백킹판(30)이 한 쌍의 회전 부재(31, 31)를 구비하는 편이 양 모재(3)의 측면(3a)에 생길 수 있는 큰 각도 차이나 어긋남에 대응 가능하기 때문에, 보다 바람직하다.
1 : 동 백킹판 2 : 개선부
3 : 모재 3a : 측면
5 : 콘택트 팁 6 : 용접 와이어
7 : 용융 슬래그욕(용융 슬래그) 12 : 플럭스
18 : 검출 단자(텅스텐 전극)
30 : 용접용 미끄럼운동 동 백킹판 31 : 회전 부재
32 : 평면부(접촉면) 33 : 지지축부
38 : 수냉 경로 39 : 미끄럼 베어링
41 : 백킹판 본체부
41a : 측면(백킹판 본체부의 대향면) 46 : 면취
100 : 일렉트로 슬래그 용접 장치
Ls : 용융 슬래그욕의 깊이(슬래그욕 높이)

Claims (8)

  1. 용융 슬래그욕 또는 용융 금속욕을 형성하도록 한 쌍의 모재 사이의 개선부에 대향 배치되고, 상기 개선부를 따라서 미끄럼운동하는 용접용 미끄럼운동 동 백킹판에 있어서,
    백킹판 본체부와,
    상기 백킹판 본체부에 대해서 회전 가능한 적어도 하나의 회전 부재를 구비하고,
    상기 회전 부재는 상기 모재의 면에 접촉 가능한 접촉면을 갖고,
    상기 접촉면이 상기 모재의 면과 면접촉하도록, 상기 백킹판 본체부에 대해서 회전 가능하고,
    한 쌍의 상기 회전 부재를 구비하고,
    상기 한 쌍의 회전 부재는 상기 백킹판 본체부에 대해서 회전 가능한 한 쌍의 상기 접촉면을 갖고,
    상기 회전 부재는 길이 방향이 상기 개선부를 따라서 신장되고, 또한, 외주면의 일부가 평면부를 이루는 단면 대략 D형상의 기둥 형상을 갖는
    용접용 미끄럼운동 동 백킹판.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 백킹판 본체부 및 상기 회전 부재는 각각 수냉 경로를 갖는
    용접용 미끄럼운동 동 백킹판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 부재는 그 길이 방향 양단부에 마련된 지지축부를 지지하는 미끄럼 베어링을 거쳐서, 상기 백킹판 본체부에 대해 회전 가능하게 지지되는
    용접용 미끄럼운동 동 백킹판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 모재에 대향하는 상기 백킹판 본체부의 대향면은 폭방향 양 가장자리부에 면취가 실시되어 있는
    용접용 미끄럼운동 동 백킹판.
  6. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백킹판 본체부의 상부에는, 상기 용융 슬래그욕 내에 삽입 가능한 봉 형상의 텅스텐 전극이 배치되고,
    상기 용접용 미끄럼운동 동 백킹판과, 상기 용융 슬래그욕 내의 상기 텅스텐 전극 사이의 전위차를 측정하는 것에 의해, 슬래그욕 높이를 검출 가능한
    용접용 미끄럼운동 동 백킹판.
  7. 한 쌍의 모재 사이의 개선부를 향해서, 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 용접용 미끄럼운동 동 백킹판을 배치하여, 상기 개선부 내에, 플럭스를 충전하는 동시에, 콘택트 팁 선단으로부터 용접 와이어를 공급하고, 상기 콘택트 팁을 상기 개선부를 따라서 이동시키는 동시에 상기 용접용 미끄럼운동 동 백킹판을 상기 개선부를 따라서 미끄럼운동시켜서 용접하는
    용접 방법.
  8. 한 쌍의 모재 사이의 개선부를 향해서, 제 6 항에 기재된 용접용 미끄럼운동 동 백킹판을 배치하여, 상기 개선부 내에, 플럭스를 충전하는 동시에, 콘택트 팁 선단으로부터 용접 와이어를 공급하고, 상기 콘택트 팁을 상기 개선부를 따라서 이동시키는 동시에 상기 용접용 미끄럼운동 동 백킹판을 상기 개선부를 따라서 미끄럼운동시켜서 용접하는
    용접 방법.
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