KR20020045667A - Hotwire TIG Torch - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 홧와이어에 추가적인 전원을 공급하여 용착량을 증대시킨 용접토치에 관한 것으로, 특히 직경이 작고 길이가 긴 파이프 내면의 육성 용접을 원할하게 수행할 수 있는 핫와이어 티그 용접용 토치에 관한 것이다.The present invention relates to a welding torch which increases the amount of welding by supplying additional power to the wire, and more particularly, relates to a torch for hot wire welding that can smoothly carry out the welding of the inner surface of a pipe having a small diameter and a long length. .
일반적으로 두 물체 사이에 용가제(용접봉)를 첨가하여 접합시키는 용접은 여러가지 종류의 것이 있는데, 그 중에서 핫와이어 티그(Hotwire TIG) 용접은 와이어 릴에 감기어진 와이어(용접봉)가 와이어 공급장치에 의하여 연속적으로 공급되고, 동시에 모재와 팁 사이에는 핫와이어 전원에 의해 와이어가 미리 가열된다. 또한 티그 용접 토치를 통하여는 불황성 보호 가스가 공급된 상태에서 텅스텐봉 선단과 모재와의 사이에 아크(Arc)가 발생되고 발생된 아크에 가열된 와이어가 공급되어 용접부를 용접하게 된다.In general, there are various kinds of welding to join by adding a solvent (welding rod) between two objects, among which hot wire TIG welding is a wire (welding rod) wound on the wire reel by a wire supply device It is continuously supplied and at the same time the wire is preheated by a hot wire power source between the base material and the tip. In addition, an arc is generated between the tip of the tungsten rod and the base metal in the state in which the intaglio protective gas is supplied through the TIG welding torch, and a heated wire is supplied to the generated arc to weld the weld.
그런데, 상기한 핫와이어 티그 용접용 토치는 크기가 커서 직경이 작은 파이프의 경우에는 토치가 소구경 파이프 내부로 들어가지 못하므로 소구경 내부 용접이 불가능하여 불가피하게 수동 티그 용접이 적용되어 오고 있는 문제점이 있다.By the way, the torch for hot-wire TIG welding has a large size, so that the torch does not enter the small-diameter pipe in the case of a small diameter pipe, so that the small-diameter inner welding is inevitably applied, and thus manual TIG welding is inevitably applied. There is this.
또한, 홧와이어 티그에서는 티그 전원(190)에 의해 전극(Electrode)에서 아크가 발생되고, 또한 핫와이어 전원(200)에 의해 와이어가 가열된 상태로 공급된다(도1참조). 따라서 홧와이어 티그에서는 아크 발생 전원과 별도의 홧와이어 전원(200)을 연결하여 와이어가 고온인 상태로 공급되므로 용접 와이어를 더 많이 용융시킬 수 있는 이점이 있어 육성 용접부에 주로 사용되고 있다. 그러나 현재까지의 홧와이어 토치 방식은 토치 자체의 부피 및 무게가 무거워 직경이 작은 파이프 내부의 용접은 불가능한 문제가 있다.Further, in the twisted wire tag, an arc is generated at the electrode by the tag power supply 190, and the wire is supplied by the hot wire power supply 200 in a heated state (see FIG. 1). Therefore, in the wire wire tag, since the wire is supplied at a high temperature by connecting the arc generating power source and the separate wire wire power source 200, there is an advantage that it is possible to melt the welding wire more. However, to date, the wire-wire torch method has a problem in that welding inside a pipe having a small diameter is impossible due to the heavy volume and weight of the torch itself.
따라서, 홧와이어 티그 용접용 소구경 토치는 파이프 내부 직경이 적어도 150mm의 제품까지도 육성 용접이 가능하고, 1.5M 정도의 길이를 갖는 파이프까지도 내부 육성 용접이 가능하도록 직경이 작고 길이가 긴 파이프의 내부 용접에 적용할 수 있는 것이 요구된다.Therefore, the small diameter torch for wet-wire TIG welding can be welded to products with a pipe inner diameter of at least 150 mm, and the inner diameter of long pipes can be extended to even pipes with a length of 1.5M. It is required to be applicable to welding.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 원자력 1차 계통의 파이프, 열교환기 노즐 등의 특수 분야에 많이 사용되고 있는 점을 감안할 때, 내부 직경이 150mm의 이내의 노즐 용접의 수행을 위해 토치의 적용 가능 직경을 줄여야 하며, 노즐의 길이 방향 용접 수행을 위해 토치의 길이는 적어도 1.5M 정도 되어야 하며, 또한 자동화 용접 적용시 아크의 진동으로 인한 아크 불안과 미세한 아크 거리 조정을 위해서는 가능한 토치의 무게를 줄이는 구조를 갖는 핫와이어 티그 용접용 토치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, and in view of the fact that it is widely used in special fields such as pipes and heat exchanger nozzles of nuclear primary systems, nozzle welding having an inner diameter of 150 mm or less is required. The torch's applicable diameter must be reduced for the purpose of performance, and the torch length must be at least 1.5M to perform the longitudinal welding of the nozzle. The purpose is to provide a torch for hot wire tag welding with a structure that reduces the weight of the torch as much as possible.
상기한 토치의 직경을 줄이기 위해서는 토치 몸체의 직경을 줄여야 하는데, 이를 위해서는 토치 몸체 내부로 공급되는 티그 전원 및 핫와이어 전원, 냉각수, 가스, 와이어 등의 공급라인을 최대한 줄일 수 있는 구조가 되어야 하며, 핫와이어 티그 용접의 특성상 아크에 공급되는 와이어 공급 방향이 용접 진행방향의 앞쪽에서 공급되어야 하고, 와이어의 원활한 공급을 위해 와이어 공급라인의 마찰력을 최소한으로 줄여야 한다.To reduce the diameter of the torch, it is necessary to reduce the diameter of the torch body. To this end, a structure capable of reducing the supply line of the TIG power and the hot wire power, the coolant, the gas, the wire, and the like supplied to the inside of the torch body should be minimized. Due to the nature of hot wire TIG welding, the wire feeding direction to the arc should be supplied in front of the welding progress direction, and the frictional force of the wire feeding line should be reduced to the minimum for smooth feeding of the wire.
상기한 아크 거리를 자동으로 조정하는 장치가 부착된 자동화 용접에서 토치의 길이를 1.5 미터로 하기 위해서는 아크의 진동으로 인한 아크 불안 해소와 아크 거리의 미세조정을 위해 가능한 토치의 무게를 줄여야 하는데, 이를 위해서는 토치 몸체의 크기 및 재질 선정, 특히 토치 헤드의 구조를 단순화하여야 한다.In order to make the length of the torch 1.5 meters in the automated welding with the device for automatically adjusting the arc distance, it is necessary to reduce the weight of the torch to reduce arc anxiety caused by the vibration of the arc and to fine tune the arc distance. To this end, the size and material of the torch body should be selected, especially the structure of the torch head.
상기한 일반 티그 용접과 마찬가지로 홧와이어 티그 용접에서도 아크 스타트시 고주파를 발생시켜 아크를 발생시키므로, 고주파에 의한 노이즈의 발생을 차단하기 위해 토치의 각각 연결부에는 반드시 절연체를 사용하여야 한다.In the same way as the general TIG welding, the WIRE TIG welding generates an arc by generating a high frequency at the start of the arc. Therefore, an insulator must be used at each connection part of the torch to block the generation of noise due to the high frequency.
도 1은 본 발명에 따른 핫와이어 티그 용접용 토치로 용접하는 상태를 나타내는 예시도Figure 1 is an exemplary view showing a state of welding with a torch for hot wire welding according to the present invention
도 2는 본 발명에 따른 핫와이어 티그 용접용 토치를 나타내는 예시도Figure 2 is an exemplary view showing a torch for hot wire tag welding according to the present invention
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
A:연결부 10:전원공급 연결구A: Connector 10: Power supply connector
20:핫와이어 전원 연결구 30:와이어 공급 연결구20: Hot wire power connector 30: Wire supply connector
40:냉각수 공급/배출 연결구 50:가스공급 연결구40: cooling water supply / discharge connector 50: gas supply connector
B:몸체부 60:냉각수 공급/배출 파이프B: Body 60: Cooling water supply / discharge pipe
70:가스연결 파이프 80:핫와이어 공급 파이프70: gas connection pipe 80: hot wire supply pipe
100:절연체 110:고정너트100: insulator 110: fixing nut
120:토치 절연체 C:전극부120: torch insulator C: electrode part
130:토치 헤드 140:헤드 연장 니플130: Torch head 140: Head extension nipple
150:노즐 160:텅스텐봉150: nozzle 160: tungsten rod
170:와이어 조절부 180:팁170: wire adjustment part 180: tip
이하, 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention in detail.
본 발명의 핫와이어 티그 용접용 토치는 도 2에서와 같이, 외부 설비와 연결되는 연결부(A)와, 이 연결부에 연결되고 적절한 길이를 가지며 양 끝부분에 절연체(100)로 연결되는 몸체부(B)와, 이 몸체부(B)의 끝부분에 약 90도 정도 절곡되는 전극부(C)로 구성된다.The torch for welding the hot wire of the present invention, as shown in Figure 2, the connecting portion (A) connected to the external equipment, and the body portion connected to the connecting portion and the appropriate length and connected to the insulator 100 at both ends ( B) and the electrode portion C bent about 90 degrees to the end of the body portion B.
도 2를 통하여 본 발명을 좀더 구체적으로 살펴보면, 연결부(A)는 와이어를 공급하는 와이어 공급 연결구(30)와, 상기 와이어 공급 연결구(30)에 고정되는 핫와이어 전원 연결구(20)와, 냉각수 공급/배출 연결구(40)와, 상기 냉각수 공급/배출 연결구에 고정되는 전원공급 연결구(10)와, 가스공급 연결구(50)로 이루어진다.Looking at the present invention in more detail with reference to Figure 2, the connection portion (A) is a wire supply connector 30 for supplying a wire, a hot wire power connector 20 is fixed to the wire supply connector 30, and cooling water supply / Discharge connector 40, the power supply connector 10 is fixed to the cooling water supply / discharge connector, and the gas supply connector (50).
상기한 연결부는 용접토치의 장착과 분리를 원활하게 하기 위해 잠금과 풀림이 쉬운 너트, 니플, 커플링으로 연결하고 있으며, 풀림시 냉각수 및 가스가 새지 않도록 자동 잠금장치가 되어 있다.In order to facilitate the installation and detachment of the welding torch, the connection part is connected with nuts, nipples, and couplings, which are easy to lock and loosen, and are automatically locked to prevent cooling water and gas from leaking when loosened.
몸체부(B)는 연결부(A)에서 연결되는 전원, 용접 와이어, 냉각수 및 가스를 전극부(C)에 공급 및 통전하는 역할을 하는 것으로, 와이어 공급 연결구(30)에 연결되고 고정너트(110)에 의해 고정되는 핫와이어 공급 파이프(80)와, 상기 냉각수 공급/배출 연결구(40)에 연결되는 냉각수 공급/배출 파이프(60)와, 상기 가스공급 연결구(50)에 연결되는 가스연결 파이프(70)와, 상기 몸체부를 이루는 각 파이프들을 고정시켜 주는 토치 절연체(120)로 이루어진다.Body portion (B) serves to supply and energize the power supply, welding wire, cooling water and gas connected from the connection portion (A) to the electrode portion (C), is connected to the wire supply connector 30 and the fixing nut 110 Hot wire supply pipe 80 is fixed by the), the cooling water supply / discharge pipe 60 is connected to the cooling water supply / discharge connector 40, and the gas connection pipe (50) connected to the gas supply connector ( 70) and a torch insulator 120 for fixing the pipes forming the body part.
여기에서, 냉각수 공급/배출 파이프(60)는 티그 용접 아크를 발생시키는 티그 전원과 고전류 사용시에도 토치를 냉각시켜 사용율을 향상시킬 수 있도록 구리 파이프를 사용하여 일체화 시키고, 특히 수냉 냉각장치를 사용하여 직경이 작은 구리 파이프를 선정하고 있다. 또한 아크에 공급되는 와이어를 가열하기 위한 핫와이어 전원과 홧와이어 공급 파이프(80)를 구리 파이프로 일체화 하고, 구리 파이프 내부에는 원활한 와이어 공급을 위해 라이너를 삽입하고 있다.Here, the cooling water supply / discharge pipe 60 is integrated with a copper power pipe to improve the utilization rate by cooling the torch even when using a power supply and a high current that generates a TIG welding arc, and in particular, using a water cooling chiller This small copper pipe is selected. In addition, the hot wire power supply and the hot wire supply pipe 80 for heating the wire supplied to the arc is integrated with a copper pipe, and a liner is inserted into the copper pipe for smooth wire supply.
이와 같이 전원에 의한 발열을 수냉으로 냉각하게 함으로써 연결부에서 전극부로 가는 토치 몸체의 내부 파이프를 직경이 작은 4개의 구리 파이프로 대체하여, 토치 몸체 내부의 구조를 단순화 함으로써 토치 몸체 직경 및 토치 무게를 줄일 수 있으며, 이로 인해 토치의 사용성 및 아크 안정성을 향상시킬 수 있다.By cooling the heat generated by the power supply with water cooling, the inner pipe of the torch body from the connection part to the electrode part is replaced by four copper pipes of small diameter, thereby reducing the torch body diameter and torch weight by simplifying the structure of the torch body. This can improve the usability and arc stability of the torch.
또한 핫와이어 공급 파이프(80)는 토치의 장착을 용이하게 하기 위해 스테인레스강 파이프 내부로 들어간 후 전극부(C)에서 약 250mm 정도 떨어진 지점에서 몸체부(B) 외부로 굽혀져 나와 핫와이어 공급 파이프 및 전원 공급 파이프(80)의 고정 너트(110)를 거쳐 와이어 조절부(170)와 연결된다. 홧와이어 공급 파이프(80)와 와이어 조절부(170)는 고정 및 연결너트(110)에 의해 와이어 조절부(170)를 조정할 수 있도록 하고 있으며, 와이어 조절부(170)의 밴딩은 아크의 안정성을 고려하여 조절하는 것이 바람직하다. 이 와이어 조절부(170)는 용접시 와이어가 아크에 정확하게 공급되도록 가이드 역할을 하고, 특히 홧와이어 기법의 특성상 용접진행 방향에서 와이어가 원활하게 공급하는 역할을 한다.In addition, the hot wire supply pipe 80 is bent out of the body portion B at about 250 mm from the electrode portion C after entering the inside of the stainless steel pipe to facilitate mounting of the torch. And it is connected to the wire control unit 170 via the fixing nut 110 of the power supply pipe (80). The wire supply pipe 80 and the wire control unit 170 to adjust the wire control unit 170 by the fixing and connecting nut 110, the bending of the wire control unit 170 to improve the stability of the arc It is preferable to adjust in consideration. The wire control unit 170 serves as a guide so that the wire is correctly supplied to the arc during welding, and in particular, the wire is smoothly supplied in the welding progress direction due to the nature of the wire technology.
전기적 차단 및 고주파 발생에 의한 노이즈를 차단하기 위해 연결부(A)에서 전극부(C)까지 전원을 공급하는 구리 파이프는 외부에 절연처리를 하는 것이 필요하며, 연결부(A)와 몸체부(B) 사이, 그리고 몸체부(B)와 연결부(A) 사이도 절연체(100)를 사용하고 있다. 또한 토치와 토치를 고정하는 지그 사이를 절연하기 위해 몸체부(B) 외부에는 토치 절연체(120)를 장착하고 있다.Copper pipes that supply power from the connecting portion (A) to the electrode portion (C) need to be insulated from the outside in order to cut off the noise caused by electrical cutoff and high frequency generation, and the connecting portion (A) and the body portion (B) The insulator 100 is also used between the body part B and the connection part A. In addition, a torch insulator 120 is mounted outside the body portion B to insulate between the torch and the jig for fixing the torch.
전극부(C)는 가스 공급 및 아크, 그리고 냉각수가 순환되는 역할을 하는 것으로, 발생 몸체부(B)의 끝부분에 연결되는 토치 헤드(130)와, 상기 토치 헤드(130)에 연결되는 팁(180)과, 상기 팁의 끝부분에 지지되는 텅스텐봉(160)과, 상기 토치헤드에 연결되고 팁(180) 주위에 형성되는 노즐(150)로 이루어진다.The electrode portion C serves to circulate gas, arc, and coolant, and includes a torch head 130 connected to the end of the generating body part B, and a tip connected to the torch head 130. 180, a tungsten rod 160 supported at the tip of the tip, and a nozzle 150 connected to the torch head and formed around the tip 180.
여기에서, 토치 헤드(130)는 용접성 및 아크 안정성 향상을 위해 5°정도 하향 경사로 가공되고, 토치 헤드 내부에는 용접열 및 티그 전원에 의해 발열되는 열을 냉각시키기 위해 냉각수 공급 및 배출 파이프(60)가 설치되어 냉각수가 순환되게 하고, 용접하고자 하는 제품의 산화 및 아크를 안정시키기 위해 공급되는 가스 공급 파이프(70)와 연결되는 가스 공급 구멍이 뚫어져 있다.Here, the torch head 130 is processed in a downward inclination of about 5 ° to improve the weldability and arc stability, the cooling water supply and discharge pipe 60 to cool the heat generated by the heat of welding and teag power inside the torch head. Is installed to allow the coolant to circulate, and a gas supply hole is connected to the gas supply pipe 70 which is supplied to stabilize the oxidation and arc of the product to be welded.
또한 토치 헤드(130)의 무게는 토치 진동 및 아크 안정성에 미치는 영향이 매우 크므로 최소화 시켰으며, 특히 토치 헤드(130)와 노즐(150) 사이에 탈장착이 가능하도록 헤드 연장 니플(140)을 설치하여 용접하고자 하는 제품의 형상에 따라 전극부(C)의 길이를 신축적으로 조정할 수 있다. 이 헤드 연장 니플(140)은 아크 및 티그 전원에 의해 발생하는 열을 공냉 시키기 좋은 구조로 되어 있다.In addition, the weight of the torch head 130 is minimized because the influence on the torch vibration and arc stability is very large, and in particular, the head extension nipple 140 is installed to be detachable between the torch head 130 and the nozzle 150. By stretching the length of the electrode portion (C) according to the shape of the product to be welded. The head extension nipple 140 has a structure that is good for air-cooling the heat generated by the arc and the teag power supply.
한편 도 1의 도면번호 중 1은 본 발명의 토치, 210은 와이어 가이드롤, 220은 와이어, 230은 용접하고자하는 제품이다.1 is a torch of the present invention, 210 is a wire guide roll, 220 is a wire, 230 is a product to be welded.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 핫와이어 티그 용접용 토치는 원자력 열교환기 노즐 등의 특수 분야에 유용하게 사용할 있는 것으로, 파이프 내부 직경이 적어도 150mm의 제품까지도 육성 용접이 가능하고, 1.5M 정도의 길이를 갖는 파이프까지도 내부 육성 용접이 가능하도록 길게 만들어져 직경이 작고 길이가 긴 파이프 내부 육성 용접에 유용하게 적용할 수 있는 효과를 갖는다.As described above, the torch for welding hot wire of the present invention can be usefully used in special fields such as nuclear heat exchanger nozzles, and it is possible to cultivate and weld products with pipe diameters of at least 150 mm and a length of about 1.5M. Even pipes having a length are made long to enable internal growth welding and have an effect that can be usefully applied to internal growth welding of small diameter and long pipes.
나아가, 토치 몸체의 크기 및 재질 선정, 특히 토치 헤드의 구조를 단순화하므로써 토치의 무게를 최소화하여 자동화 용접 적용시 아크의 진동으로 인한 아크 불안과 미세한 아크 거리 조정이 가능한 효과를 가지며,Furthermore, by selecting the size and material of the torch body, in particular, by simplifying the structure of the torch head, the weight of the torch is minimized, so that the arc instability due to the vibration of the arc and the fine arc distance can be adjusted.
또한 연결부위마다 절연체를 사용하고 있으므로 고주파에 의한 노이즈의 발생을 차단할 수 있는 효과가 있다.In addition, since an insulator is used at each connection part, it is possible to block the generation of noise due to high frequency.
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