KR102532507B1 - 홀확대방지 세라믹보강재가 내재된 이중구조의 탄소용접팁 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정속도로 용접봉이 공급되어 모재 사이에서 발생되는 용접아크에 의하여 용융풀을 형성하는 CO2 가스메탈아크식 용접기의 용접기토치의 선단에 장착되며, 용접전류를 용접봉에 전송하여 용융풀을 유도하는 구리재질의 CO2 용접팁에 있어서, 용접기토치에 장착되는 용접팁몸통과; 상기 팁몸통의 전방으로 용접봉을 안내하도록 뾰족하게 경사진 팁선단부로 이루어진 용접팁부와; 상기 용접팁몸통의 원통요입부에 내재되어 용접봉을 용접팁부의 정중앙으로 안내하면서 배출시켜 용접봉으로 관통공이 확대되는 것이 방지되도록 세라믹재로 형성된 원통형의 홀확대방지세라믹부로 형성된 것을 특징으로 하여,
용접팁이 상호 나사결합되는 이중구조로 형성되어 용접시 발생되는 강한 물리적인 충격으로 용접팁이 손상되는 것을 상호 보완하여 용접팁의 수명을 대폭 향상시킬 수 있으며, 용접봉이 용접팀몸통으로 송출되면서 그 내측에 관통된 홀이 확대되는 것을 방지하여 종전에 관통공 확대로 흔들림이 발생되어 정위치에 용접하지 못하여 발생되는 용접불량을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 용접봉이 전방으로 정확하게 가이드하면서 관통공 내경이 보강되어 홀막힘을 방지할 수 있고, 용접아크로 발생되는 용접스팩터가 부착되는 것이 미연에 방지되어 장시간 용접팁을 안전하게 사용할 수 있는 기술이다.

Description

홀확대방지 세라믹보강재가 내재된 이중구조의 탄소용접팁{A Double- structured carbon welding tip with ceramic reinforcement to prevent hole enlargement}

본 발명은 용접팁의 홀이 확대되는 것을 방지하도록 세라믹보강재가 내재된 이중구조의 탄소용접팁에 관한 것으로, 상세하게는 용접팁이 상호 나사결합되는 이중구조로 형성되어 용접시 발생되는 강한 물리적인 충격으로 용접팁이 손상되는 것을 상호 보완하여 용접팁의 수명을 대폭 향상시킬 수 있으며, 팁 교체 주기가 대폭 향상되어 팁교체 비용을 대폭 절감할 수 있고, 용접봉이 용접팀몸통으로 송출되면서 그 내측에 관통된 홀이 확대되는 것을 방지하여 종전에 관통공 확대로 흔들림이 발생되어 정위치에 용접하지 못하여 발생되는 용접불량을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 용접봉이 전방으로 정확하게 가이드하면서 관통공 내경이 보강되어 홀막힘을 방지할 수 있고, 용접아크로 발생되는 용접스팩터가 부착되는 것이 미연에 방지되어 장시간 용접팁을 안전하게 사용할 수 있는 홀확대방지 세라믹보강재가 구비된 이중구조의 탄소용접팁에 관한 것이다.

일반적으로 와이어를 모재로 사용하는 가스메탈아크 용접은 공급되는 용접 와이어 선단과 모재 사이에서 발생되는 용접아크에 의하여 용융되는 용융풀을 이용하는 것이다.

이와 같은 가스메탈아크 용접에서 안정적인 용접이 진행되기 위하여 용접전원으로부터 공급되는 콘택트팁을 이용하여 와이어에 전달되어야 한다.

상기 콘텍트팁은 용접전류를 와이어에 전송하면서, 와이어를 용접하고자 하는 위치로 유도하는 것이다.

그런데 상기 콘택트팁을 장시간 사용하게 되면 이러한 기능이 저하되어 팁을 교환하여야 하는바, 최근 용접산업계에서 생산성 향상을 위해 콘택트 팁의 수명을향상시키기 위한 노력이 절실히 요구된다.

상기 콘택트팁의 수명의 결정하는 주요 요인은 아크의 불안정으로 스팩터가 팁출구에 융착이나 용융되는 번백(burn back)과 팁마모에 의한 팁 출구 구경의 확장이 있는데, 현재 이론적으로 접근한 연구가 보고되지 않고 있는바, 이는 팁의 수명을 정령화하기 위해서는 많은 노력과 시간이 소요되기 때문에 산업현장에서 수행하기 어렵게 되므로 이에 따른 많은 노력이 요구되고 있다.

상기와 같은 콘택트팁이 사용되는 가스메탈아크용접의 대표적으로 CO2 용접이 주로사용되고 있으며, CO2용접은 불활성 가스인 CO2 가스를 방출하여 용접부를 대기와 차단하고, 그 속에 용접 와이어를 이송시켜 이를 전극으로 하여 용접 모재와 방전 현상을 발생시켜 용접하는 용접방법이다.

특히, 자동차부품의 용접은 대량으로 생산하는 특성상 로봇을 이용하여 자동화 시스템을 갖춘 CO2 용접이 주로 사용된다.

도 3은, 일반적인 탄산가스 용접기의 전체 구성도로서, 용접의 아암(4) 선단에 용접 노즐(2)이 장착되고, 상기 용접 노즐(2)의 내부에는 와이어(3)를 공급받을 수 있도록 용접 팁(1)이 안착되며, 상기 용접 팁(1)과 용접 노즐(2) 사이의 공간부(5)를 통하여 CO2 탱크로부터 공급되는 CO2 가스가 용접부(6)를 향하여 방출되도록 하여 용접부(6)를 대기와 차단시키게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 탄산가스 용접기용 용접 팁(1)은, 통전이 되도록 일체형의 구리재질로 형성되는바, 일정시간이 경과되면 용접팁에 과열이 발생되어 번백이나 팁출구의 확장으로 인하여 자주 교체하여야 할 뿐만 아니라 교체로 인한 비용이 과다하게 발생되는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해소하기 위하여 본 발명의 발명자는 "부시가 구비된 가스메탈아크용접용 콘택트팁"을 개발하여 특허등록(등록번호 제10-1564689호)을 하였다.

상기 등록특허공보 "부시가 구비된 가스메탈아크용접용 콘택트팁"은 도 4에 도시된 바와 같이, 용접기(1)에 장착되도록 일측에 나사 형성되고, 중앙에 와이어가 공급되도록 천공된 관통공(11)이 형성된 구리재질의 팁몸통(10)과, 상기 팁몸통(10)의 전면에서 상기 팁몸통(10)과 통전되도록 일체로 연결되고, 중앙에 와이어(3)가 공급되도록 중앙이 천공된 원형바 형상의 통전연결부(20)와, 상기 통전연결부(20)의 선단에 관통공이 천공되고, 원통형으로 형성된 부시(30)와, 용접시 상기 팁몸통(10)의 열변형이 방지되도록 상기 통전연결부(20)와 부시(30)의 외주연을 감싸는 선단보강팁(40)으로 구성되어 용접팁의 팁몸통 전면에 열변형이 방지되는 금속부시를 안착시켜 아크용접시 발생되는 아크로 인한 용접스팩터가 용접팁의 전면에 부착되는 것을 방지하고, 팁선단의 열변형이 감소되어 안전하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

그러나 상기 종래의 "부시가 구비된 가스메탈아크용접용 콘택트팁"은 부시가 내재되어 번백을 방지할 수 있으나, 세라믹이 적용된 선단보강팁(40)의 전면에 천공된 관통으로 용접 스팩터가 유입되어 용접와이어의 공급이 곤란하게 되며, 세라믹팁의 전면에 용접 아크로 인한 용접스팩터가 융착되어 사용시 용접스팩터를 자주 제거하여야 하는 문제점도 있었다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 본발명의 출원인은 등록특허공보 제10-2410832호의 "탄소나노가 구비된 스팩터방지 가스용접 용접팁"을 도 5에 도시된바와 같이, 등록하여 개발하였으며, 등록특허공보 제10-2410832호는 팁몸통의 전면에 탄소나노스팩터방지부을 구비하여 용접 아크로 인한 용접스팩터가 팁몸통의 전면에 부착되는 것이 방지하며, 팁몸통의 전면에 탄소나노코팅부가 형성되어 스팩터로 인하여 팁몸통이 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있으나, 전면으로 돌출된 나노탄소코팅부의 제조가 매우 곤란할 뿐만아니라 용접이 발생되는 고열로 나노탄소코팅부가 자주 손상되어 그기능을 상실하는 문제점이 있었다.

발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 홀확대방지 세라믹보강재가 구비된 이중구조의 탄소용접팁의 목적은, 용접팁이 상호 나사결합되는 이중구조로 형성되어 용접시 발생되는 강한 물리적인 충격으로 용접팁이 손상되는 것을 상호 보완하여 용접팁의 수명을 대폭 향상시킬 수 있으며, 팁 교체 주기가 대폭 향상되어 팁교체 비용을 대폭 절감할 수 있고, 용접봉이 용접팀몸통으로 송출되면서 그 내측에 관통된 홀이 확대되는 것을 방지하여 종전에 관통공 확대로 흔들림이 발생되어 정위치에 용접하지 못하여 발생되는 용접불량을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 용접봉이 전방으로 정확하게 가이드하면서 관통공 내경이 보강되어 홀막힘을 방지할 수 있고, 용접아크로 발생되는 용접스팩터가 부착되는 것이 미연에 방지되어 장시간 용접팁을 안전하게 사용할 수 있는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 본 발명에 따른 홀확대방지 세라믹보강재가 구비된 이중구조의 탄소용접팁은, 일정속도로 용접봉이 공급되어 모재 사이에서 발생되는 용접아크에 의하여 용융풀을 형성하는 CO2 가스메탈아크식 용접기의 용접기토치의 선단에 장착되며, 용접전류를 용접봉에 전송하여 용융풀을 유도하는 구리재질의 CO2 용접팁에 있어서, 원통형의 몸통과, 상기 몸통의 일측에 돌출되어 용접기토치에 장착되도록 나사가 형성된 토치장착나사부와, 상기 몸통의 중앙에 용접봉이 공급되도록 천공된 관통공과, 상기 몸통의 타측 내주연에 나사가 형성된 내측연결나사부와, 상기 몸통의 중앙 내부에 원형으로 요입된 내부원형요입부로 이루어진 용접팁몸통과; 일측이 상기 용접팁몸통의 내측연결나사와 나사결합되도록 나사가 형성되어 돌출된 팁나사돌출부와, 상기 팁나사돌출부와 일체로 성형되어 후방이 상기 용접팁몸통의 전면과 밀착되는 원통형의 팁몸통과, 상기 팁몸통의 전방으로 용접봉을 안내하도록 뾰족하게 경사진 팁선단부로 이루어진 용접팁부와; 상기 용접팁몸통의 원통요입부에 내재되어 용접봉을 용접팁부의 정중앙으로 안내하면서 배출시켜 용접봉으로 관통공이 확대되는 것이 방지되도록 세라믹재로 형성된 원통형의 홀확대방지세라믹부로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 용접팁몸통은 배출되는 구리재질의 용접봉과 통전되면서 강도가 보강되도록 주석과 아연이 배합된 구리재질로 형성되고, 상기 용접팁부는 용접팁몸통 보다 강도가 보강된 크롬이 배합된 구리재로 형성되어 2중 구조와 2중이상의 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 홀확대방지세라믹부는 상기 용접팁몸통의 내부원형요입부에 안착되며 내측에 관통공이 형성된 원통형의 세라믹원형몸통과, 상기 세라믹원형몸통의 일측에서 내측으로 경사되어 상기 세라믹원형몸통의 관통공 전방으로 유입되는 용접봉을 가이드하는 유입가이드부와, 상기 세라믹원형몸통의 타측에서 외측으로 경사되어 상기 용접팁부의 중앙에 천공된 관통공으로 송출되는 용접봉을 가이드하는 송출가이드부로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 용접팁부의 전면에는 강도가 보강되어 CO2 용접시 발생되는 아크로 전방 홀이 확장되는 번백을 방지하도록 열처리부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 홀확대방지 세라믹보강재가 구비된 이중구조의 탄소용접팁은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 용접팁이 상호 나사결합되는 이중구조의 용접팁몸통과 용접팁부을 구비함으로써 용접시 발생되는 강한 물리적인 충격으로 용접팁이 손상되는 것을 상호 보완하여 용접팁의 수명을 대폭 향상시킬 수 있으며, 팁 교체 주기가 대폭 향상되어 팁교체 비용을 대폭 절감할 수 있고, 종래에 사용되던 탄소봉의 강도가 대폭 보강되어 물리적인 충격에도 안전하게 장시간 사용할 수 있고,

둘째, 상기 용접팁몸통의 중앙에 원통형의 홀확대방지세라믹부가 형성됨으로써 용접봉이 용접팀몸통으로 송출되면서 그 내측에 관통된 홀이 확대되는 것을 방지하여 종전에 관통공 확대로 흔들림이 발생되어 정위치에 용접하지 못하여 발생되는 용접불량을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 용접봉이 전방으로 정확하게 가이드하면서 관통공 내경이 보강되어 홀막힘을 방지할 수 있고,

셋째, 상기 팁몸통의 전단에 열처리된 전방열처리부가 형성되어 용접아크로 발생되는 용접스팩터가 부착되는 것이 미연에 방지되어 장시간 용접팁을 안전하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 이중구조의 탄소용접팁이 CO2용접기의 용접토치에 장착된 개요도.
도 2는, 본 발명에 따른 이중구조의 탄소용접팁의 단면도.
도 3은, 본 발명에 따른 이중구조의 탄소용접팁의 분해도.
도 4는, 종래의 일반적인 용접팁을 나타낸 개요도.
도 5는, 종래의 다른 세라믹용접팁을 나타낸 개요도.
도 6은, 종래의 다른 나노탄소코팅용접팁을 나타낸 개요도.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 홀확대방지 세라믹보강재가 구비된 이중구조의 탄소용접팁은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 일정속도로 용접봉(1)이 공급되어 모재(2) 사이에서 발생되는 용접아크에 의하여 용융풀을 형성하는 CO2 가스메탈아크식 용접기의 용접기토치(3)의 선단에 장착되며, 용접전류를 용접봉(1)에 전송하여 용융풀을 유도하는 구리재질의 CO2 용접팁으로서, 일측이 용접기토치(3)와 연결되는 용접팁몸통(10)과, 상기 용접팁몸통(20)의 전방으로 용접봉(1)을 안내하도록 뾰족하게 경사진 용접팁부(20)와, 상기 용접팁몸통(10)의 중앙에서 용접봉을 용접팁부(20)의 정중앙으로 안내하면서 배출시켜 홀이 확대되는 것이 방지되도록 세라믹재로 형성된 원통형의 홀확대방지세라믹부(30)로 형성된다.

즉, 상기 용접팁몸통(10)은 원통형의 몸통(11)과, 상기 몸통(11)의 일측에 돌출되어 나사가 형성된 토치장착나사부(12)가 형성되어 용접기토치(3)에 장착되게되고, 상기 몸통(11)의 중앙에는 천공된 관통공(13)이 형성되어 용접봉(1)이 연속으로 공급되며, 상기 몸통(11)의 타측 내주연에는 나사가 형성된 내측연결나사부(14)가 형성되어 상기 용접팁부(20)가 나사결합되고, 상기 몸통(11)의 중앙 내부에는 원형으로 요입된 내부원형요입부(15)가 형성되어 원통형의 홀확대방지세라믹부(30)이 안착되게 된다.

상기 용접팁부(20)는 일측이 나사가 형성되어 돌출된 팁나사돌출부(21)이 ㅎ형성되어 상기 용접팁몸통(10)의 내측연결나사(14)와 나사결합되고, 상기 팁나사돌출부(21)와 일체로 성형된 원통형의 팁몸통(22)이 형성되어 상기 용접팁몸통(10)의 전면과 일측이 상호 밀착되게 되며, 상기 팁몸통(22)의 전방에는 뾰족하게 경사진 팁선단부(23)가 형성되어 용접봉(1)을 안내하면서 모재와 모재사이에 용접풀을 형성시키게 된다.

상기 홀확대방지세라믹부(30)은 용접팁몸통(10)의 원통요입부(15)에 내재되어 용접봉(1)을 용접팁부(20)의 정중앙으로 안내하면서 배출시켜 용접봉(1)으로 관통공(13)이 확대되는 것이 방지되도록 원통형의 세라믹재로 형성된다.

상기 홀확대방지세라믹부(30)는 내측 중앙에 관통공(31a)이 형성된 원통형의 세라믹원형몸통(31)이 구비되어 상기 용접팁몸통(10)의 내부원형요입부(15)에 안착되며, 상기 세라믹원형몸통(31)의 일측에는 내측으로 경사진 유입가이드부(32)가 형성되어 상기 세라믹원형몸통(31)의 관통공(31a) 전방으로 유입되는 용접봉(1)을 가이드하여 용접봉을 원활하게 안내하면서 세라믹원형몸통(31)에 걸리는 것을 방지하게 되며, 상기 세라믹원형몸통(31)의 타측에는 외측으로 경사진 송출가이드부 (33)가 형성되어 되어 상기 용접팁부(20)의 중앙에 천공된 관통공으로 송출되는 용접봉(1)을 가이드하여 용접봉을 원활하게 안내하면서 용접봉이 용접팁부(20)에 걸리는 것을 방지하게 된다.

상기 용접팁몸통(10)은 배출되는 구리재질의 용접봉(1)과 통전되면서 강도가 보강되도록 주석과 아연이 배합된 구리재질로 형성되고, 상기 용접팁부(20)는 용접팁몸통(10) 보다 강도가 보강된 크롬이 배합된 구리재로 형성됨으로써, 용접팁몸통(10)과 용접팁부(20)가 2중 구조와 2중의 재질로 형성되어 상호 통전이 보완되면서 용접시 발생되는 물리적인 충격에도 용접팁이 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 강도가 상호 보강되어 장시간 사용할 수 있게 된다.

상기 용접팁부(20)의 전면에는 열처리된 열처리부(23)가 형성되어 강도가 보강되어 CO2 용접시 발생되는 아크로 전방 홀이 확장되는 번백을 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

1 ; 용접봉 2 ; 모재 3 ; 용접기토치
10. 용접팁몸통 11. 몸통
12. 토치장착나사부 13. 관통공
14. 내측연결나사부 15. 내측원형요입부
20. 용접팁부 21. 팁나사돌출부
22. 팁몸통 23. 팁선단부
24. 열처리부
30. 홀확대방지세라믹부 31. 세라믹원형몸통
32. 유입가드부 33. 유출가이드부

Claims (4)

1. 일정속도로 용접봉(1)이 공급되어 모재(2) 사이에서 발생되는 용접아크에 의하여 용융풀을 형성하는 CO2 가스메탈아크식 용접기의 용접기토치(3)의 선단에 장착되며, 용접전류를 용접봉(1)에 전송하여 용융풀을 유도하는 구리재질의 CO2 용접팁에 있어서,
   원통형의 몸통(11)과, 상기 몸통(11)의 일측에 돌출되어 용접기토치(3)에 장착되도록 나사가 형성된 토치장착나사부(12)와, 상기 몸통(11)의 중앙에 용접봉이 공급되도록 천공된 관통공(13)과, 상기 몸통(11)의 타측 내주연에 나사가 형성된 내측연결나사부(14)와, 상기 몸통(11)의 중앙 내부에 원형으로 요입된 내부원형요입부(15)로 이루어진 용접팁몸통(10)과;
   일측이 상기 용접팁몸통(10)의 내측연결나사(14)와 나사결합되도록 나사가 형성되어 돌출된 팁나사돌출부(21)와, 상기 팁나사돌출부(21)와 일체로 성형되어 후방이 상기 용접팁몸통(10)의 전면과 밀착되는 원통형의 팁몸통(22)과, 상기 팁몸통(22)의 전방으로 용접봉(1)을 안내하도록 뾰족하게 경사진 팁선단부(23)로 이루어진 용접팁부(20)와;
   상기 용접팁몸통(10)의 원통요입부(15)에 내재되어 용접봉(1)을 용접팁부(20)의 정중앙으로 안내하면서 배출시켜 용접봉(1)으로 관통공(13)이 확대되는 것이 방지되도록 세라믹재로 형성된 원통형의 홀확대방지세라믹부(30)로 형성되고,
   상기 용접팁몸통(10)은 배출되는 구리재질의 용접봉(1)과 통전되면서 강도가 보강되도록 주석과 아연이 배합된 구리재질로 형성되며,
   상기 용접팁부(20)는 용접팁몸통(10) 보다 강도가 보강된 크롬이 배합된 구리재로 형성되어 2중 구조와 2중이상의 재질로 형성되고,
   상기 홀확대방지세라믹부(30)는 상기 용접팁몸통(10)의 내부원형요입부(15)에 안착되며 내측에 관통공(31a)이 형성된 원통형의 세라믹원형몸통(31)과, 상기 세라믹원형몸통(31)의 일측에서 내측으로 경사되어 상기 세라믹원형몸통(31)의 관통공(31a) 전방으로 유입되는 용접봉(1)을 가이드하는 유입가이드부(32)와, 상기 세라믹원형몸통(31)의 타측에서 외측으로 경사되어 상기 용접팁부(20)의 중앙에 천공된 관통공으로 송출되는 용접봉(1)을 가이드하는 송출가이드부(33)로 형성된 것을 특징으로 하는 홀확대방지 세라믹보강재가 구비된 이중구조의 탄소용접팁.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 용접팁부(20)의 전면에는 강도가 보강되어 CO2 용접시 발생되는 아크로 전방 홀이 확장되는 번백을 방지하도록 열처리된 열처리부(23)가 형성된 것을 특징으로 하는 홀확대방지 세라믹보강재가 구비된 이중구조의 탄소용접팁.

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