KR102582608B1 - 용접 각 변형량 예측 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용접 방법에 따른 용착 단면적, 용착 높이와 같은 사항들을 산출하고 이를 통해 변형량을 산출하여 작업자가 변형량을 인지하고 작업을 진행하도록 하여 용접에 따른 변형이 크게 발생되는 것을 방지하고, 이를 통해 용접작업이 효율적으로 수행되도록 한 용접 각 변형량 예측 시스템에 관한 것이다.

Description

용접 각 변형량 예측 시스템{angular distortion prediction system for welding}
본 발명은 용접 각 변형량 예측 시스템에 관한 것으로 특히, 용접 방법에 따른 용착 단면적, 용착 높이와 같은 사항들을 산출하고 이를 통해 변형량을 산출하여 작업자가 변형량을 인지하고 작업을 진행하도록 하여 용접에 따른 변형이 크게 발생되는 것을 방지하고, 이를 통해 용접작업이 효율적으로 수행되도록 한 용접 각 변형량 예측 시스템에 관한 것이다.
용접은 열을 이용하여 금속 모재를 접합하는 기술로, 다양한 종류의 용접 방법이 이용되고 있다.
이러한 용접방법은 선박의 선체, 기구 구조물의 제작, 건축물의 골격이나 강구조물 형성, 차량의 제조와 같이 다양한 분야에 이용되고 있다.
용접은 열을 이용하여 접합을 시키기 때문에 열이 가해지면 금속인 모재가 늘어나고, 열이 식은 후에 수축이 발생하여 변형이 발생된다.
특히, 용접 모재의 두께가 두꺼운 경우 즉, 여러 번의 용접을 통해 모재를 접합해야 하는 경우, 이러한 변형이 더욱 크게 발생하게 된다.
기존의 변형 예측 방법으로는 크게 세 가지를 들 수 있다.
첫 번째는 실험에 의한 방법으로 실 구조물 제작에 앞서 시편단위의 용접을 통해 변형량을 측정하여 데이터화하는 방법으로 후판의 경우 많은 용접량으로 인해 많은 시간과 비용이 드는 단점이 있다. 뿐만 아니라 각 변수에 따른 모든 실험을 하는데는 한계가 있으며 알려진 데이터 또한 극히 일부에 불과하다.
두 번째로는 유한요소해석을 통한 방법이며 이는 컴퓨터를 이용한 수치해석의 한 가지 방법으로 구조해석에 있어서 매우 정확한 해를 도출해낸다. 하지만 용접구조물의 경우 그 거동 자체가 고온의 용융된 유체에서 상온의 냉각된 고체 영역까지 포함하므로 열적 및 기계적 물성치가 온도에 따라 다르며 탄성뿐만 아니라 소성영역이 존재하게 된다. 따라서 온도 의존 물성에 따른 비선형 열탄소성해석이 되므로 계산시간이 상당히 소요되어 각 케이스 별로 데이터베이스화 하기 어려운 단점이 있다.
세 번째로는 유한요소법의 단점을 극복하기 위해 많은 연구자들이 유한요소법을 기반으로 한 간이 해석법을 개발하고 있으며 빠른 시간 안에 정확한 해를 도출하기 위한 방법이다. 이 방법은 주로 선박과 같은 대형 구조물의 용접해석에 효과적이기에 전 세계적으로 일본과 한국이 기술적으로 선두에 있다고 볼 수 있다. 하지만 주로 단층 용접에 집중하고 있으며 다층 용접의 경우 두께 방향의 용착량 비율을 온도 편차로 변환하는 단순한 방법을 가정하여 계산하고 있는 실정이다.
변형 예측뿐만 아니라기존에는 이러한 변형의 방지를 용접 작업자의 숙련도와 능력에 의존하는 것이 일반적이었다. 일례로, 전면을 먼저 용접하고 후면을 용접하는 것과 같이 반대의 변형력이 작용하도록 하여 실시간 계측을 통해 변형을 최소화하는 것이 일반적이었다.
그러나, 이러한 작업자에 의존하는 방법은 전술한 바와 같이 용접 부위에 반복적인 작업을 수행하는 경우, 전/후면을 반복적으로 작업할 수 없는 경우와 고려될 사항이 많은 경우에는 작업자의 숙련도에 따라 용접 실패가 발생하는 경우가 빈번하며, 과도한 변형으로 재작업을 해야하는 경우도 발생한다.
이러한 문제의 원인은 정확한 용접 변형량 예측이 어렵고, 예측을 위해서는 용접 변형 해석 전문가의 도움이 필요할 뿐만 아니라 상당한 해석 시간이 소요되기 때문이며, 빠른 시간 내에 변형량 예측과 제어방법을 도출하는 방법이 필요하다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0076580호(공개일 2010년 07월 06일) "용접변형의 저감 및 방지방법
따라서, 본 발명의 목적은 두꺼운 부재의 다층 용접시 용접 방법에 따른 용착 단면적, 용착 높이와 같은 사항들을 산출하고 이를 통해 변형량을 산출하여 작업자가 변형량을 인지하고 작업을 진행하도록 하여 용접에 따른 변형이 크게 발생되는 것을 방지하고, 이를 통해 용접작업이 효율적으로 수행되도록 한 용접 각 변형량 예측 시스템을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 해결하기 위해 본 발명에 따른 용접 각 변형량 예측 시스템은 용접 입열 조건 변화에 따라 형성되는 용접 단면적 정보가 미리 산출되어 저장되는 제1데이터베이스, 상기 용접 입열 조건과 두께에 따른 변형각도 정보가 미리 산출되어 저장되는 제2데이터베이스를 포함하는 데이터베이스; 용접 진행 시 입열 정보의 측정값이나 용접시공기준서(WPS, Welding Procedure Specification)에 의한 예상 입열 정보를 입력 받아 상기 제1데이터베이스를 통해 용접 패스별 단면적을 산출하는 용착 면적 산출부; 산출된 상기 단면적과 용접 대상물의 개선형상 정보로부터 기하학적 관계를 통해 상기 용접 패스별 용착 높이를 산출하는 용착 높이 산출부; 상기 단면적과 상기 용착 높이를 상기 제2데이터베이스에 저장된 상기 변형각도 정보에 적용하여 상기 패스별 변형각도를 산출하는 변형각도 산출부; 및 상기 변형각도 산출부에 의해 산출된 상기 변형각도를 누적하여 누적 변형각도를 산출하는 누적 변형량 산출부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용접 각 변형량 예측 시스템은 용접 입력정보와 개선형상을 데이터베이스에 저장된 데이터에 적용하여 용착 단면적, 용착 높이와 같은 사항들을 산출하고, 이를 통해 변형량을 산출하여 작업자가 변형량을 인지하고 작업을 진행할 수 있도록 함으로써 용접에 따른 변형이 발생되는 것을 방지하고, 이를 통해 용접 작업이 효율적으로 수행되도록 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 따른 용접 각 변형량 예측 시스템은 본 과정을 컴퓨터를 이용하여 계산하면 200t 이상의 두께를 가진 다층 용접의 경우도 불과 수초 이내에 정확하게 변형량을 예측할 수 있으며, 재료가 변경되지 않는 한 데이터베이스에 저장된 정보를 반복적으로 사용하여 변형 예측이 가능하여 용접 작업 효율을 종래보다 개선하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 따른 용접 각 변형량 예측 시스템의 구성을 도시한 구성 예시도.
도 2는 도 1의 데이터베이스에 저장되는 용접관련 입열조건과 단면적의 관계 및 변형각을 나타낸 그래프.
도 3은 비드 온 플레이트를 설명하기 위한 예시도.
도 4는 용착 높이 산출을 설명하기 위한 예시도.
도 5는 용접 패스의 누적에 따른 패스 별 용접 변형 예측을 설명하기 위한 예시도.
도 6은 구속도에 따른 변형 예측을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 용접 방향에 따른 변형량 예측을 설명하기 위한 예시도.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 용접 각 변형량 예측 시스템의 구성을 도시한 구성 예시도이다. 도 2는 도 1의 데이터베이스에 저장되는 용접관련 입열량과 단면적의 관계 및 변형각을 나타낸 그래프이며, 도 3은 도 2의 데이터 베이스를 구축하기 위한 비드 온 플레이트 실험을 설명하기 위한 예시도이다.
또한, 도 4는 용착 단면적과 개선 형상과의 기하학적 관계로부터 용착 높이 산출울 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 용접 패스의 누적에 따른 패스 별 용접 변형 예측을 설명하기 위한 예시도이다. 도 6은 구속도에 따른 변형 예측을 설명하기 위한 예시도이며, 도 7은 용접 방향에 따른 변형량 예측을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 용접 각 변형량 예측 시스템은 입력부(10), 출력부(20), 데이터베이스(30), 산출부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
입력부(10)는 데이터베이스(30)로부터 변형량 산출을 유도하기 위한 각종 정보가 입력된다. 구체적으로 입력부(10)는 용접 조건과 용접 대상물의 정보가 포함된다. 용접 조건의 경우는 용접 입열량으로 통칭할 수 있으며 입열량은 구체적으로 전류, 전압, 속도, 입열효율을 포함한다. 여기서 입열효율은 용접 공정마다 다르며 용접 공정은 아크 용접의 종류로 주로 FCAW, GMAW, GTAW, SAW, EGW, ESW, PAW, LAW등이 널리 사용되고 있으며 각 용접 공정과 시편과 토치간 간격, 보호가스 등 여러 환경에 따라 입열효율은 달라지게 부여된다. 일반적으로 각 아크 용접 공정에 따른 입열효율은 어느 정도 범위가 정해져 있으나 정확한 수치는 각 사용자의 경험이나 기술력에 의존하게 된다. 본 발명에서는 입력부(10)에 용접 입열량이 현재의 측정값이나 용접시공기준서(WPS)에 기재된 입열값으로 입력될 수 있다. 용접 대상물의 정보는 개선형상과 두께를 의미하며 이는 설계정보와 용접시공기준서를 통해 확보할 수 있다. 개선형상은 주로 V, K, X, Y, U, I 개선 등이 있으며 시공사에서 가능한 용접 공정과 두께, 환경, 시공능력에 따라 개선각도와 형상은 달라지게 된다.
이러한 입력부(10)를 통해 입력되는 인자는 데이터 베이스(30)를 거쳐 원하는 정보를 출력하게 되고 이는 DB 산출부(41)에 저장된다. 상기 데이터 베이스(30)의 구성은 미리 실험을 통해 확보되며 실험값은 용접의 종류에 따라 입열량을 달리하여 용접 패스를 형성하고, 용접 패스의 단면 정보와 변형량을 측량한 값으로 구성된다. 구체적으로는 도 3에서와 같이 평판 위에 입열량을 가변한 용접을 단층 또는 정밀하게 복수의 층으로 진행(bead on plate)하여 입열량에 따른 단면적, 입열량과 두께에 따른 변형량 데이터를 실험적으로 산출하게 된다. 여기서 입열량은 전류, 전압, 속도, 입열효율에 해당한다. 이러한 실험값은 입력부(10)에 의해 산출부(40)의 DB 산출부(41)에 전달되어 데이터베이스(30)의 구성에 이용된다. 때문에, 실험값은 데이터베이스(30)의 초기 구성, 데이터베이스(30)에 저장된 값의 변경시에만 입력이 이루어지게 된다.
데이터베이스(30)는 앞서 설명한 실험값에 의해 산출된 측정값이 실험값과 함께 저장된다. 구체적으로 데이터에비스(30)은 제1데이터베이스(31)와 제2데이터베이스(33)가 구성될 수 있다.
제1데이터베이스(31)에는 용접 입열량 따른 단면적의 변화값 즉, 단위 길이당 입열량과 비드 단면적과의 관계가 실험적으로 측정되어 저장될 수 있다. 일반적으로 입열량과 용착량이 비례하는 경향을 나타내며, 입열량은 용접시 소요된 전류와 전압을 용접속도로 나눈 값에 입열효율을 곱하여 산출될 수 있다. 이때 용접 종류에 따른 입열효율에 비례하게 된다.
구체적으로 제1데이터베이스(31)에 저장되는 값은 하기의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112018122715911-pat00001
수학식 1에서 η는 입열효율이며, Q는 전압과 전류를 곱한 값이고, V는 용접속도를 의미한다. 여기서, 입열효율은 용접방식 즉, 용접 종류에 따라 달라지는 값이다. 일례로 SAW(Submerged Arc Welding)은 0.9이상, FCAW(Flux Cored Arc Welding)와 GMAW(Gas Metal Arc Welding)는 0.65 이상 0.85 이하, GTAW(Gas Tungsten Arc Welding)은 0.5 이상 0.7 이하의 값을 갖는다.
제2데이터베이스(33)에는 용접인자에 따른 변형각 즉, 용접 두께와 단위 입열량에 따른 변형각도 값이 저장될 수 있다. 제1데이터베이스(31)과 제2데이터베이스는 전술한 평판 위 용접(Bead on plate welding)을 통한 하나의 실험을 통해 동시에 추출할 수 있다. 구체적으로 보면 일정한 두께의 시편 위에 용접 입열량을 가변하여 용접한 후 용접비드 단면적을 측정하여 제1데이터베이스(31)을 구축하고 그때의 변형된 결과를 측정하여 제2데이터베이스를 구축하게 된다.
이러한 제2데이터베이스(33)에 저장되는 값은 하기의 수학식2에 의해 산출되는 값이다.
Figure 112018122715911-pat00002
여기서, h는 , h는 현재 용접되는 비드를 포함하지 않는 아래층까지의 두께를 의미하는 것으로 모재의 두께와 아래층 비드 높이(reinforcement)까지의 두께를 포함하게 된다.
이러한 데이터베이스(30)에 저장된 값은 산출부(40)의 요청에 따라 제공되어 변형각의 산출을 위한 값으로 이용된다. 아울러, 본 발명에서는 데이터베이스(30)가 제1데이터베이스(31)와 제2데이터베이스(33)로 구분된 것으로 기재하고 있으나, 이는 설명의 편의와 저장되는 데이터 값의 구분을 위한 것으로 하나의 데이터 베이스에 모두 표현될 수 있다. 이러한 데이터는 수식 또는 산출 알고리즘 형태로 저장되어 입력값에 의한 산출이 이루어지도록 할 수도 있고, 테이블 형태의 데이터로 저장될 수도 있는 것으로 저장형태를 제한하는 것은 아니다.
산출부(40)는 입력부(10)를 통해 입력되는 측정값을 데이터베이스(30)에 저장된 저장값에 대응시켜 용접과 관련된 값을 산출한다. 구체적으로 산출부(40)는 용접 패스별 단면적, 용접 패스별 높이, 용접 패스별 변형각도 및 누적변형각도를 산출하여 제공할 수 있다. 여기서, 측정값은 전술한 바와 같이 용접 패스별 단면적, 용접면의 폭, 높이와 같은 수치를 실측한 값과 사용되는 용접의 종류(또는 종류에 따라 정의되는 수치 예를 들어, 입열효율)에 따라 특징지어지는 수치를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 산출부(40)는 DB 산출부(41), 용착 면적 산출부(43), 용착 높이 산출부945), 변형각도 산출부(47) 및 누적 변향량 산출부(49)를 포함하여 구성될 수 있다.
DB 산출부(41)는 입력부(10)를 통해 입력되는 실헙값을 이용하여 데이터 베이스 구성을 위한 값을 산출하고, 이를 데이터베이스(30)에 저장한다. 이에 대해서는 앞서 상세히 설명했으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
용착 면적 산출부(43)는 입력부(10)를 통해 입력되는 용접 입열량을 이용하여 현재 패스의 용착 면적인 단면적을 산출한다. 구체적으로는 용착 면적 산출부(43)는 입력부(10)를 통해 전류, 전압, 용접속도 및 용접공정(효율)이 입력되면, 이를 제1데이터베이스(31)에 저장된 값에 대응시키거나, 제1데이터베이스(31)에 저장된 알고리즘에 대입하여 현재의 용접 패스에 의해 생성되는 용착면적을 산출하게 된다. 여기서, 패스는 하나의 연속적인 용접에 의해 형성되는 용접 부위를 의미하는 것으로 도 4에서 i번째, i+1번째가 각각의 용접 패스이다. 즉, 용접봉의 길이 제한에 따라 이어지는 용접면은 하나의 동일한 패스로 이해될 수 있다. 이러한 패스는 동일한 높이, 동일한 부재 사이에 형성되는 용접면을 의미한다.
용착 높이 산출부(45)는 입력부(10)를 통해 상기 설명한 입열량 이외에 용접 대상물의 형상정보가 입력되어 용착 면적 산출부(43)에 의해 산출되는 단면적에 의해 현재 패스의 높이를 산출한다. 이 용착 높이는 하기의 수학식 3에 의해 정의되는 수식과, 도 4를 참조하여 산출될 수 있다.
Figure 112018122715911-pat00003
여기서, i는 현재 패스, h는 용착단면의 높이, g는 용착단면의 밑변 길이, A는 용착면의 단면적, θ는 개선 각도를 의미한다.
변형각도 산출부(47)는 용착면적 산출부(43)에서 산출된 용착면적과 용착 높이 산출부(45)에서 산출되는 용착면의 높이를 이용하여 현재 용접 패스에 의한 변형각도를 산출한다. 이 변형각도 산출부(47)는 용착면적(A)과 용착높이(h)가 산출되면, 제2데이터 베이스(33)에 조회하여 용접 패스에 의한 변형각도를 산출하게 된다.
전술한 용착면적(A), 용착 높이(h) 및 변형각도는 각 패스별로 산출되고, 산출된 변형각도는 누적 변형량 산출부(49)에 전달된다.
누적 변형량 산출부(49)는 복수의 패스에 의해 용접이 이루어지면 변형각도 산출부(47)에 의해 산출된 변형각도를 누적하여 누적 변형량을 산출한다. 이와 같이 패스가 누적되면 도 5에서와 같이 용접 패스의 누적에 따른 변형량을 산출할 수 있게 된다.
도 5를 통해 확인할 수 있는 바와 같이 각 패스별 변형량이 누적되면 변형량이 선형적으로 증가하는 것이 아니라, 로그 그래프와 유사하게 특정 변형각에 수렴하는 형태로 나타나게 된다. 즉, 패스가 누적될 수록 변형각의 증가폭이 감소하는 형태를 나타내게 된다. 이는 용접인자의 변화에 따라 선형적으로 변하는 단면적, 변형각과는 차이를 가진다.
그리고, 이러한 누적 변형량은 각 패스별 용착면적(A), 용착 높이(h), 패스별 변형각도와 함께 출력부(20)를 통해 출력될 수 있다.
출력부(20)는 산출된 값, 입력이 진행되는 다양한 입력값을 출력하여 사용자에게 제공한다. 이러한 출력부(20)는 수치나 그래프를 출력할 수 있는 표시장치를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 출력부(20)는 표시장치 대신 통신부를 포함하여 구성되고 통신부를 통해 다른 단말장치로 결과를 전달하는 장치로 구성될 수 있다. 이 경우 출력부(20)는 근거리 무선 통신 장치, 유선 통신 장치, 이동통신 통신장치와 같은 장치로 구성될 수 있다.
한편, 전술한 변형량 산출 과정은 용접 대상인 부재가 구속되지 않은 상태의 변형량 예측을 설명한 것이다. 그러나, 이러한 변형량 산출은 구속 조건이 존재하는 실제 구조물에 적용이 가능하며, 이를 통해 구속된 상태에서의 누적 변형량 산출이 가능하다.
구체적으로, 도 6은 구속 정도에 따른 누적 변형량의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 6을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 구속도의 정도(없음, 낮음, 중간, 높음)을 비교해보면, 패스의 누적에 따른 변형각도의 크기는 차이가 나지만, 누적에 따른 변형각도의 변화형태(그래프)는 유사함을 확인할 수 있다.
구속도의 크기는 용접 패스의 높이에 변하는 것에 대응될 수 있다. 일례로, 구속도가 큰 경우는 용접 패스의 높이가 높아진 것과 효과면에서 유사하며, 그래프의 형태에서 변형량이 증가되는 기울기만 가변되는 것으로 이해될 수 있다.
이를 통해 누적 변형량 산출부(49)는 용착면적 산출부(43), 용착 높이 산출부(45) 및 변형각도 산출부(47)에 의해 산출된 값을 실시간으로 제2데이터베이스(33)의 용접 인자에 다른 변형각에 대조함으로써 구속도의 높낮음에 무관하게 변형량을 예측할 수 있게 된다.
구체적으로, 전술한 바와 같이 구속도의 크고 작음은 패스의 높이가 높아지고 낮아짐에 대응될 수 있다. 따라서, 구속이 존재하는 경우의 변화량 예측은 제2데이터베이스(33)에 저장된 변형각도 정보에 의해 산출되는 예상 누적 변형각도 정도에 가중치를 적용하여 현재 패스의 변화량과 동일한 값을 가지도록 한 후 이에 따른 최종 변형량 값을 확인하여 예측할 수 있다. 이때, 저장된 변형각도 정보가 구속도가 없는 경우에 대해 산출된 것이기 때문에 구속이 존재하는 경우 제2데이터베이스(33)에 저장된 값에 비해 낮은 기울기를 가지게 된다. 때문에, 제2데이터베이스(33)에 저장된 값에 적용되는 가중치는 1보다 작은 값이 적용된다.
즉, 도 6에서 실시간 산출량에 따라 O에서 A까지의 변형량을 산출하면, 이에 의해 연정되는 최종 예측 각도로 그래프를 산출할 수 있으며, 이를 통해 최종 변형량 각도를 산출할 수 있고, 구속정도를 확인하는 것이 가능해진다.
이러한 누적 변형량 산출부(49)에서 산출되는 누적변형량은 개선의 형태나 구속도에 따라 다른 값일 수 있다. 일례로, 전술한 누적변형량은 V형 개선으로 용접 부재 사이의 간격이 좁은 곳에서 용접이 사작되어 용접 패스가 누적될수록 부재 사이의 간격이 넓은 곳을 용접하는 형태에 적용된다.
때문에, 도 7에서와 같이 X 개선, K개선의 경우 누적변형량의 적용방법이 상이해진다.
즉, 부재 사이의 간격이 좁은 곳이 부재의 높이 중간에 마련되고 이 간격의 벌어짐이 간격이 좁은 곳의 위 아래로 형성되어, 용접 패스가 양쪽 방향으로 진행되는 경우가 있을 수 있다.
이때, 누적 변형량 산출부(49)는 대를 이루어 형성되는 용접패스 중 한 방향의 패스를 +방향으로 변형량을 증가시키는 요인으로 적용하고, 다른 한 방향의 패스를 -방향으로 변형량을 증가시키는 요인으로 적용하여 누적 변형량을 산출하게 된다.
즉, 도 7의 (b)에서 X 개선의 경우 용접 패스가 1과 2 각각에 마련될 수 있다. 이때 패스1이 용접 변형량을 증가시키는 +방향의 요인으로 적용되면, 패스2는 용접 변형량을 -방향으로 증가시키는 요인으로 적용될 수 있다. 결과적으로 누적 변형량 산출부(29)는 패스1과 패스2의 누적 변형량을 합산하여 합산 누적 변형량을 산출할 수 있게 된다. 이를 통해 +방향의 요인에 대해 -방향의 요인이 변형량을 보상하는 형태가 되어 도 7의 (a)와 같은 패스수에 따른 변형각도 그래프와 같은 변형량을 얻을 수 있게 된다. 도 7의 (a)에서는 패스수 10까지 패스1 방향에서 용접이 이루어지고 패스수 10 이후부터 패스2방향에서 용접이 진행되어 반대되는 용접 패스에 의해 변형력이 보상된 경우를 나타낸 것이다.
여기서, 전술한 변형각 예측 시스템은 컴퓨터 시스템 형태의 전용장치로 구성될 수도 있지만, 소프웨어적으로 구현되어 소프트웨어의 구동이 가능한 장치에서 실행되어 동작할 수 있다. 즉 본 발명에서는 시스템이라는 용어를 장치로 한정하지 않고 프로그램을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 이하에서는 이러한 시스템을 장치 및 프로그램의 구분없이 사용하기로 한다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여려가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
10: 입력부 20: 출력부
30: 데이터베이스 31: 제1데이터베이스
33: 제2데이터베이스 40: 산출부
41: DB 산출부 43: 용착 면적 산출부
45: 용착 높이 산출부 47: 변형각도 산출부
39: 누적 변형량 산출부

Claims (5)

  1. 용접 입열 정보의 변화에 따라 형성되는 용접 단면적 정보가 미리 산출되어 저장되는 제1데이터베이스, 상기 용접 입열 정보, 용접 단면적 및 용접 부재의 두께에 따른 변형각도 정보가 미리 산출되어 저장되는 제2데이터베이스를 포함하는 데이터베이스;
    용접 진행을 위한 용접 입열 정보를 입력받아 상기 제1데이터베이스에 저장된 용접 단면적 정보에 의해 용접 패스별 단면적을 산출하는 용착 면적 산출부;
    상기 용접 패스별 단면적에 의해 용접 패스별 용착 높이를 산출하는 용착 높이 산출부;
    상기 용접 패스별 단면적 및 상기 용접 패스별 용착 높이를 상기 제2데이터베이스에 저장된 변형각도 정보에 적용하여 용접 패스별 변형각도를 산출하는 변형각도 산출부; 및
    상기 변형각도 산출부에 의해 산출되는 용접 패스별 변형각도를 누적하여 누적 변형량을 산출하는 누적 변형량 산출부;를 포함하고,
    상기 누적 변형량 산출부는,
    용접 패스가 복수의 방향으로 진행되는 경우 상기 방향별로 변형량을 증가시키는 +방향요인과 -방향요인으로 구분하고, +방향요인과 -방향요인의 값을 합산하여 합산 누적 변형량을 산출하는 것을 특징으로 하는 용접각 변형량 예측 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 단면적 정보 또는 상기 변형각도 정보는 상기 용접 입열 정보를 가변하여 시행되는 평판 위 용접에 의해 실험적으로 산출되는 것을 특징으로 하는 용접각 변형량 예측 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 패스별 용착 높이는 용접 단면적, 용접이 시행되는 부분의 개선각도 및 상기 용접 패스의 밑변값을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 용접각 변형량 예측 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 누적 변형량 산출부는,
    현재의 용접 패스까지 누적된 누적 변형각도와 상기 제2데이터베이스에 저장된 변형각도 정보에 의해 산출되는 예측 누적 변형각도가 동일해지는 가중치를 탐색하고, 상기 예측 누적 변형각도에 상기 가중치를 적용하여 최종 누적 변형각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 용접각 변형량 예측 시스템.
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