KR200260907Y1 - Welder Chiller - Google Patents

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Abstract

본 고안은 대입열(大入熱) 용접부를 용접과 동시에 냉각하여 용접부의 물성을 저입열 용접과 같은 수준으로 확보할 수 있어 대입열 용접을 연속적으로 수행할 수 있도록 된 용접부 냉각장치에 관한 것으로서,The present invention relates to a welding part cooling apparatus which can cool a large heat input welding part at the same time as welding and secure the physical properties of the welding part at the same level as a low input heat welding, so that the high heat input welding can be continuously performed.

용접모재(10)(10')를 지지하는 용접모재지지판(20)(20')상에 용접방향으로 이동가능한 대차(76)는 수직지지대(75)를 갖추고, 상기 수직지지대(74)에는 랙과 피니언을 이용하여 그를 따라 이동할 수 있도록 된 수평지지대(70)가 장착되며, 상기 수평지지대(70)에는 랙과 피니언을 이용하여 그를 따라 이동할 수 있도록 된 용접기(72)가 장착되도록 된 용접장치에 있어서, 상기 수평안내대(70)에 길이방향으로 이동가능하도록 장착되고, 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수통로를 형성하며, 하부면이 용접모재의 상부면에 밀착되어 미끄럼 이동할 수 있도록 된 상부냉각부(30)(30');와, 상하방향으로 동작하도록 된 실린더(54)의 로드(55)에 고정되고, 용접부의 그루브형태에 부합하는 형상으로 상단부가 형성되며, 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수통로를 형성하고, 용접부측으로 불활성가스인 보호가스를 분사하는 분지구멍을 다수개 형성하도록 된 하부냉각부(50);를 포함함을 특징으로 한다.The trolley 76 movable in the welding direction on the welded base support plates 20 and 20 'supporting the welded base materials 10 and 10' includes a vertical support 75, and the vertical support 74 has a rack. And a horizontal support 70 which can be moved along with it using a pinion, and the horizontal support 70 is equipped with a welder 72 which is equipped with a welder 72 which can be moved along with it using a rack and pinion. In the horizontal guide 70 is mounted so as to be movable in the longitudinal direction, and forms a cooling water passage in which the coolant flows therein, the upper surface of the upper cooling portion to be in close contact with the upper surface of the welding base material to be sliding ( 30) (30 '), and is fixed to the rod 55 of the cylinder 54 to operate in the vertical direction, the upper end is formed in a shape corresponding to the groove shape of the welded portion, the cooling water passage through which the coolant flows To the weld side It characterized by including; the inert gas in the shielding gas lower cooling section 50 so as to form a plurality of the branched hole for injecting.

Description

용접부 냉각장치Welder Chiller

본 고안은 아크 용접 및 서브머지드 아크용접 등에 의한 용접이 이루어지는 용접부를 냉각하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대입열(大入熱) 용접부를 용접과 동시에 냉각하여 용접부의 물성을 저입열 용접과 같은 수준으로 확보할 수 있어 대입열 용접을 연속적으로 수행할 수 있도록 된 용접부 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for cooling a welded portion in which welding by arc welding, submerged arc welding, and the like is performed, and more particularly, a high heat input welding portion is cooled at the same time as the welding to lower the heat input properties of the weld portion. The present invention relates to a welder cooling apparatus, which can be secured at the same level as welding, so that high heat input welding can be continuously performed.

최근 용접구조물은 규모가 거대화되고 또한 구조물이 사용되는 환경이 가혹화되는 추세에 있으며, 구조물 건설에 사용되는 강재는 후물화 및 고강도화가 요구되고 있다. 따라서, 고강도이면서 후물재인 강재의 용접시공시 용접효율을 향상시키기 위하여 대입열 용접이 바람직하다. 반면에, 대입열 용접에 사용되는 강재는 용접부 물성이 저하되기 때문에 용접입열량이 엄격히 제한되어 있다.In recent years, welded structures have become larger in size and the environment in which the structures are used has become more severe, and steel materials used in the construction of structures are required to be thickened and strengthened. Therefore, high heat input welding is preferable in order to improve the welding efficiency in the welding construction of high strength and thick steel. On the other hand, the steel used for the high heat input welding is strictly limited because the weld heat properties are reduced.

이러한 상반되는 문제점을 해결하기 위하여 대입열용접용 강재를 별도로 개발하고 있으나 수요가들이 만족할 만한 대입열 용접용 강재는 아직 실용화되어 있지 실정이다.In order to solve these conflicting problems, a high heat input welding steel is separately developed, but a high heat input welding steel that satisfies the demands has not been put to practical use.

따라서, 이러한 시점에서 용접능률의 향상을 위해 필수적인 대입열 용접법의 적용을 위해서는 사용되는 강재측면에서뿐만 아니라 용접장치측면에서도 대입열 용접이 가능한 용접장치의 개발이 필수적이다.Therefore, in order to apply the high heat input welding method which is essential for improving the welding efficiency at this point, it is necessary to develop a welding device capable of high heat input welding on the welding device side as well as on the steel side used.

일반적으로 대입열 용접이란 용접 입열량을 증가시켜 용접와이어에 의한 용접 금속의 양을 증가시키는 것이다. 그러면 용접시 용접패스(비드)수를 감소시켜 용접효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나 대입열 용접을 적용하는 경우 용접입열량이 증가하기 때문에 강재의 용접열영향부에서는 1,350℃이상으로 온도가 올라가는 영역이 증가하여 결정립 조대화가 일어나고 강재내에 미세분산되어 있는 TiN등과 같은 석축물의 고용등이 일어나 용접열 영향부의 인성이 저하하기 때문에 용접부가 취화되는 문제점이 있다. 또한 대입열 용접을 적용하는 경우 용접금속에서도 입열량이 증가함에 따라 용접금속량이 증가하여 응고속도가 저하하여 조대한 주상정 조직이 형성되어 용접금속의 강도, 연성 및 인성이 저하하는 원인이 되고 있다.In general, high heat input welding is to increase the amount of welding heat input to increase the amount of weld metal by the welding wire. This has the advantage of improving the welding efficiency by reducing the number of welding passes (beads) during welding. However, when the high heat input welding is applied, the heat input of the welding increases, so the area where the temperature rises above 1,350 ° C increases in the weld heat affected zone of the steel, resulting in grain coarsening and finely dispersed precipitates such as TiN in the steel. There arises a problem that the weld portion is embrittled because the toughness of the weld heat affected portion is lowered. In addition, when the heat input welding is applied, the weld metal amount increases as the heat input amount increases in the weld metal, and thus the coagulation rate decreases to form a coarse columnar structure, which causes the strength, ductility, and toughness of the weld metal to decrease. .

따라서, 본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 용접부를 냉각함으로서 연속적인 대입열 용접이 가능하도록 한 용접부 냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a welding part cooling apparatus that enables continuous high heat input welding by cooling the welding part, which has been devised to solve such a conventional problem.

도 1은 본 고안에 따른 용접부 냉각장치를 갖춘 용접설비를 개략적으로 도시한 정면도1 is a front view schematically showing a welding installation with a welding unit cooling apparatus according to the present invention

도 2는 본 고안의 상부냉각부를 도시한 단면구성도2 is a cross-sectional view showing the upper cooling unit of the present invention

도 3a 및 3b는 본 고안의 하부냉각부를 도시한 정면도 및 단면구성도3a and 3b is a front view and a cross-sectional view showing a lower cooling unit of the present invention

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10,10' ... 용접모재10,10 '... Welding Base Material

20,20' ... 용접모재지지판20,20 '... welded base plate

30,30' ... 상부냉각부30,30 '... Upper Cooling Section

38,38' ... 볼38,38 '... ball

40,40' ... 탄성코일스프링40,40 '... Elastic Coil Springs

46,46' ... 냉각수유입구멍46,46 '... cooling water inlet hole

47,47' ... 냉각수배출구멍47,47 '... cooling water discharge hole

50,50' ... 하부냉각부50,50 '... Lower Cooling Section

60 ... 냉각수통로60 ... Chilled water passage

62 ... 보호가스통로62 ... protective gas passage

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 고안은, 용접모재를 지지하는 용접모재지지판상에 용접방향으로 이동가능한 대차는 수직지지대를 갖추고, 상기 수직지지대에는 랙과 피니언을 이용하여 그를 따라 이동할 수 있도록 된 수평지지대가 장착되며, 상기 수평지지대에는 랙과 피니언을 이용하여 그를 따라 이동할 수 있도록 된 용접기가 장착되도록 된 용접장치에 있어서, 상기 수평안내대에 길이방향으로 이동가능하도록 장착되고, 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수통로를 형성하며, 하부면이 용접모재의 상부면에 밀착되어 미끄럼 이동할 수 있도록 된 상부냉각부;와, 상하방향으로 동작하도록 된 실린더의 로드에 고정되고, 용접부의 그루브형태에 부합하는 형상으로 상단부가 형성되며, 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수통로를 형성하고, 용접부측으로 불활성가스인 보호가스를 분사하는 분지구멍을 다수개 형성하도록 된 하부냉각부;를 포함하고, 상기 상, 하부 냉각부의 냉각수통로에는 용접시 냉각수공급부에서 냉각수를 연속적으로 공급하고, 하부냉각부의 분지구멍에는 불활성가스를 공급함을 특징으로 하는 용접부 냉각장치를 마련함에 의한다.As a technical configuration for achieving the above object, the present invention, the bogie movable in the welding direction on the welded substrate support plate for supporting the welded base material is provided with a vertical support, the vertical support is moved along with it using a rack and pinion The welding apparatus is equipped with a horizontal support, and the horizontal support is equipped with a welder that can move along with it using a rack and pinion, wherein the horizontal support is mounted to be movable in the longitudinal direction on the horizontal guide, A cooling water passage in which a coolant flows, and an upper cooling part in which a lower surface is in close contact with an upper surface of a welding base material and is capable of sliding; and is fixed to a rod of a cylinder configured to operate in a vertical direction, and in a groove shape of a welding part. The upper end is formed in a matching shape, and the cooling water passage is formed inside the cooling water. And a lower cooling part configured to form a plurality of branch holes for injecting a protective gas, which is an inert gas, toward the welding part. The cooling water passages of the upper and lower cooling parts are continuously supplied with the cooling water from the cooling water supply part during welding. By providing an inlet gas cooling device, characterized in that for supplying an inert gas to the branch hole of the cooling unit.

이하, 본 고안의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 고안에 따른 용접부 냉각장치를 갖춘 용접설비를 개략적으로 도시한 정면도로서, 용접모재(10)(10')를 각각 상부면에 올려놓을 수 있도록 대략의 평판형으로 갖추어진 용접모재지지판(20)(20')이 설치되고, 이러한 용접모재지지판(20)(20')은 지지프레임(22)(22')에 의하여 각각 지지됨으로서 견고하게 고정된 상태로 유지될 수 있으며, 상기 지지프레임(22)(22')은 연결대(24)에 의하여 서로 연결되어 구조물이 보다 견고하게 유지될 수 있도록 한다.1 is a front view schematically showing a welding facility equipped with a welding unit cooling apparatus according to the present invention, the welding base material support plate equipped with a rough flat plate so that the welding base material 10, 10 ', respectively, on the upper surface 20 and 20 'are installed, and the weld base material support plates 20 and 20' are supported by the support frames 22 and 22 ', respectively, so that they can be held in a firmly fixed state. Frames 22 and 22 ′ are connected to each other by connecting rods 24 so that the structure can be more firmly maintained.

상기 용접모재지지판(20)(20')의 각각의 상단부에 상부냉각부(30)(30')가 장착되고, 또한 상기 상기 용접모재지지판(20)(20')이 서로 마주하는 중앙 하부에 하부 냉각부(50)가 장착된다.An upper cooling part 30, 30 'is mounted at each upper end of each of the welding base material supporting plates 20, 20', and the lower portion of the center where the welding base material supporting plates 20, 20 'face each other. The lower cooling unit 50 is mounted.

상기 상부냉각부(30)(30')는 서로 대칭형으로 이루어져 이하에서는 도면상의 좌측에 위치한 상부냉각부(30)에 대하여만 설명하고, 우측에 위치한 상부냉각부(30')에 대하여는 첨자(')를 부여하기로 한다.The upper cooling parts 30 and 30 'are symmetrical to each other, hereinafter, only the upper cooling part 30 located on the left side of the drawing will be described, and the subscripts (') for the upper cooling part 30 'located on the right side. Will be given.

이러한 상부냉각부(30)(30')는 수평하게 위치하는 수평안내대(70)에 연결대(34)(34')를 매개로 지지되는 상부냉각몸체(32)(32')로 이루어지고, 상기 연결대(34)(34')는 수평안내대(70)에 길이방향으로 형성된 랙(72)에 맞물리는 피니언(미도시)를 내장하며, 이러한 피니언은 핸들(35)(35')에 의하여 회전함으로서 핸들(35)(35')을 회전하는 경우 연결대(34)(34') 및 이에 고정된 상부냉각몸체(32)(32')가 수평안내대(70)를 따라 길이방향으로 이동할 수 있도록 한다.The upper cooling unit 30, 30 'is composed of the upper cooling body 32, 32' supported by the connecting rods 34, 34 'to the horizontal guide 70 is positioned horizontally, The connecting rods 34 and 34 ′ have a pinion (not shown) that engages the rack 72 formed in the longitudinal direction on the horizontal guide 70, and this pinion is formed by the handles 35 and 35 ′. When the handles 35 and 35 'are rotated by rotating, the connecting rods 34 and 34' and the upper cooling bodies 32 and 32 'fixed thereto can move along the horizontal guide 70 in the longitudinal direction. Make sure

그리고, 상기 상부냉각몸체(32)(32')는 도 2에 보다 상세하게 도시한 바와같이 열전도도가 우수한 재질로 이루어져 그 하부 중앙에 하단부가 개방되며 상하방향으로 일정길이 형성된 볼수용구멍(36)(36')을 갖추고, 이러한 볼수용구멍(36)(36')에는 볼(38)(38')이 끼워져 회전과 동시에 상하로 이동할 수 있도록 하며, 상기 볼(38)(38')은 보울트부재(39)(39')를 매개로 볼수용구멍(36)(36')의 상부측에 설치되는 탄성코일스프링(40)(40')에 의하여 하부측으로 탄성반발력을 받을 수 있도록 한다.The upper cooling bodies 32 and 32 ′ are made of a material having excellent thermal conductivity, as shown in more detail in FIG. 2, and the lower end portion is opened at the lower center thereof and has a predetermined length in the vertical direction. 36 '), the ball receiving holes 36 and 36' are fitted with balls 38 and 38 'so that they can move up and down simultaneously with rotation, and the balls 38 and 38' The elastic coil springs 40 and 40 'installed on the upper side of the ball receiving holes 36 and 36' through the bolt members 39 and 39 'are provided to receive the elastic repulsive force toward the lower side.

그리고, 상기 상부냉각몸체(32)(32')의 하부면에는 보울트부재(43)(43')를 매개로 평판형 접촉판(42)(42')이 고정되는바, 상기 접촉판(42)(42')은 볼(38)(38')의 직경크기보다 작은 크기의 상하로 관통되는 구멍(44)(44')을 형성함으로서 그 구멍(44)(44')을 통하여 볼(38)(38')이 볼수용구멍(36)(36')으로부터 빠져나가지 않도록 차단함과 동시에 그 볼(38)(38')이 접촉판(42)(42')보다 하부측으로 약간 돌출하도록 하고, 보다 바람직하게는 상기 구멍(44)(44')은 하부측으로 갈수록 그 내경이 점차적으로 감소하는 형상으로 하는 것이 볼(38)(38')의 회전시 서로의 마찰에 의한 마모방지 등의 작용을 할 수 있어 좋다.In addition, the contact plates 42 and 42 ′ are fixed to the lower surfaces of the upper cooling bodies 32 and 32 ′ through the bolt members 43 and 43 ′. 42 'is formed through the holes 44 and 44' by forming holes 44 and 44 'which are vertically penetrated smaller than the diameter of the balls 38 and 38'. Block 38 'from protruding from the ball receiving holes 36 and 36' and at the same time allow the balls 38 and 38 'to protrude slightly below the contact plates 42 and 42'. More preferably, the holes 44 and 44 'have a shape in which the inner diameter thereof gradually decreases toward the lower side so as to prevent wear due to friction with each other during rotation of the balls 38 and 38'. It is good to be able.

또한, 상기 상부냉각몸체(32)(32')에는 냉각수가 흐를수 있는 통로를 갖추는바, 도면상에는 냉각수유입구멍(46)(46')과 냉각수배출구멍(47)(47')이 각각 1개씩 형성되어 있고, 이러한 냉각수 통로는 필요에 따라 다수개로 형성하여 상부냉각몸체(32)(32')의 냉각능을 향상시킬 수도 있다.In addition, the upper cooling body (32, 32 ') is provided with a passage through which the coolant flows, the cooling water inlet holes 46, 46' and the cooling water discharge holes 47, 47 'is respectively 1 The cooling water passages may be formed in pieces, and a plurality of such cooling water passages may be formed as necessary to improve the cooling ability of the upper cooling bodies 32 and 32 '.

상기 하부냉각부(50)는 용접모재(10)(10')의 용접부 하부면의 형상과 부합하는 형상으로 상부면이 형성된 하부냉각몸체(52)로 이루어지며, 이러한 하부냉각몸체(52)는 상하방향으로 동작하도록 된 공압 등의 실린더(54)에 갖추어진 로드(55)단부에 고정됨으로서 상하방향으로 이동할 수 있고, 상기 실린더(54)는 연결대(24)에 고정되며, 이러한 실린더(54)는 밸브(57)를 갖춘 공압공급라인(56)을 매개로 공압저장원(58) 및 공압발생원(59)에 연결됨으로서 구동에 필요한 공압 등을 공급받을 수 있고, 이때 상기 밸브(57)는 솔레노이드밸브 등의 자동밸브로 하는 것이 바람직하다.The lower cooling unit 50 is composed of a lower cooling body 52 having an upper surface formed in a shape corresponding to the shape of the lower surface of the welded part of the welding base material 10, 10 ′, and the lower cooling body 52 is By being fixed to the end of the rod 55 provided in the cylinder 54, such as pneumatic to operate in the vertical direction, it can move in the vertical direction, the cylinder 54 is fixed to the connecting table 24, such a cylinder 54 Is connected to the pneumatic storage source 58 and the pneumatic source 59 via a pneumatic supply line 56 having a valve 57 can be supplied with the pneumatic pressure required for driving, wherein the valve 57 is a solenoid It is preferable to use automatic valves, such as a valve.

그리고, 상기 하부냉각몸체(52)는 도 3에 보다 상세하게 도시한 바와같이 냉각수가 흐를 수 있도록 된 냉각수 통로(60)를 갖추며, 또한 용접모재(10)(10')와 접촉하는 상부면에 근접하여는 보호가스가 흐를 수 있도록 된 보호가스 통로(62)를 갖춘다. 여기에서 상기 보호가스통로(62)는 레이져등으로 천공되어 형성되는 다수개의 분지구멍(63)과 연결되어 상기 분지구멍(63)을 통해 보호가스가 용접부의 하부측으로 공급될 수 있도록 한다.In addition, the lower cooling body 52 has a coolant passage 60 through which coolant flows, as shown in more detail in FIG. 3, and on the upper surface in contact with the welding base material 10, 10 ′. In close proximity there is a protective gas passage 62 through which the protective gas can flow. Here, the protective gas passage 62 is connected to a plurality of branch holes 63 formed by drilling with a laser or the like so that the protective gas can be supplied to the lower side of the welding part through the branch holes 63.

그리고, 상기 상부 냉각부(30)(30')와 하부 냉각부(50)에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수공급부(90)를 갖추는바, 이러한 냉각수공급부(90)는 냉각수를 저장하기 위한 탱크(92)와, 회수되는 냉각수를 수용하기 위한 보조탱크(93)와, 상기 탱크(92)로부터 냉각수를 펌핑하여 냉각수공급라인(96)으로 전달하기 위한 펌프(94)를 갖추며, 상기 보조탱크(93)는 냉각수배출라인(97)에 연결되고, 상기 냉각수공급라인(96)과 냉각수배출라인(97)의 각각은 냉각수흐름을 개폐하기 위한 밸브(96a)(97a)을 갖춘다.In addition, the cooling water supply unit 90 for supplying the cooling water to the upper cooling unit 30, 30 ′ and the lower cooling unit 50 is provided. The cooling water supply unit 90 includes a tank 92 for storing the cooling water. ), And an auxiliary tank 93 for accommodating the recovered cooling water, and a pump 94 for pumping the cooling water from the tank 92 to the cooling water supply line 96, and the auxiliary tank 93. Is connected to the cooling water discharge line 97, and each of the cooling water supply line 96 and the cooling water discharge line 97 has valves 96a and 97a for opening and closing the cooling water flow.

물론, 상기 냉각수 공급라인(96)은 상부냉각부(30)(30')와 하부냉각부(50)에 각각 연결되어 그에 냉각수를 공급할 수 있도록 하고, 냉각수배출라인(97)도 역시 상부냉각부(30)(30')와 하부냉각부(50)에 각각 연결되어 그로부터 배출되는 냉각수를 보조탱크(93)측으로 배출할 수 있도록 한다.Of course, the cooling water supply line 96 is connected to the upper cooling unit 30, 30 'and the lower cooling unit 50, respectively, to supply the cooling water, and the cooling water discharge line 97 is also the upper cooling unit 30 and 30 'are connected to the lower cooling unit 50, respectively, so that the cooling water discharged therefrom can be discharged to the auxiliary tank 93 side.

그리고, 상기 하부냉각부(50)의 보호가스통로(62)는 보호가스공급라인(62a)에 연결되어 그로부터 불활성가스인 아르곤가스(Ar) 등을 공급받게 된다.Then, the protective gas passage 62 of the lower cooling unit 50 is connected to the protective gas supply line 62a to receive argon gas (Ar), which is an inert gas, from the protective gas passage 62.

그리고, 상기 수평안내대(70)에는 용접기(72)가 길이방향으로 이동할 수 잇도록 장착되고, 이러한 수평안내대(70)의 일측 단부는 피니언(미도시)을 갖추어 수직안내대(74)에 연결되어 핸들(71)에 의하여 수직안내대(74)에 형성된 랙(75)을 따라 상하이동할 수 있도록 한다.And, the horizontal guide 70 is mounted so that the welder 72 can move in the longitudinal direction, one end of the horizontal guide 70 is equipped with a pinion (not shown) to the vertical guide 74 It is connected to be able to move along the rack 75 formed on the vertical guide 74 by the handle 71.

그리고, 상기 수직안내대(74)는 용접모재지지판(20')에 갖추어진 레일(21)을 따라 용접방향으로 이동할 수 있도록 된 대차(76)에 고정된다.In addition, the vertical guide 74 is fixed to the trolley 76 to move in the welding direction along the rail 21 provided in the welding base material support plate 20 '.

상기한 구성으로 된 본 고안의 작용을 설명한다.The operation of the present invention with the above configuration will be described.

본 고안은 대입열 아크용접시 용접진행방향에 대해 용접부의 상부 좌우측에 각각 장착되어 밀착하는 상부 냉각부와, 용접부 하부에 밀착하는 하부 냉각부에 의하여 그 용접부가 냉각됨으로서 용접금속 및 용접열열향부의 응고속도 및 냉각속도를 향상시키고 또한 초층 용접 비드의 산화를 방지하기 위하여 불활성가스가 분사된다.According to the present invention, the welding metal is cooled by the upper cooling part attached to the upper left and right sides of the welding part in close contact with the welding progress direction and the lower cooling part closely contacting the lower part of the welding part in the heat input arc welding. Inert gas is injected to improve the solidification rate and cooling rate and to prevent oxidation of the superlayer weld beads.

상부 냉각부(30)(30')는 전술한 바와같이 냉각능을 향상시키기 위하여 구리(Cu)로 만들어지고 또한 냉각능을 더욱 향상시키기 위해서 펌프(94)에 의해 내부에 냉각수가 연속적으로 순환되며, 이러한 상부 냉각부(30)(30')는 모재(10)(10') 각각의 상부 표면에 밀착되어 아크열에 의해 발생되는 용접열영향부의 열을 냉각에 의하여 냉각한다. 이러한 상부냉각부(30)(30')는 용접시 모재(10)(10')의 상부면에 접촉하게 되며, 이때에는 접촉판(42)(42')이 모재(10)(10')의 상부면에 접촉하는 것이고 이러한 경우 그 접촉판(42)(42')보다 약간 하부측으로 돌출하여 있던 볼(38)(38')은 탄성코일스프링(40)(40')을 밀면서 상부로 이동한다. 따라서 상기 볼(38)(38')은 모재(10)(10')에 접촉된 상태로 유지하면서 상부 냉각부(30)(30')가 모재(10)(10')의 상부면을 따라 이동하기 용이하게 한다.The upper cooling parts 30 and 30 'are made of copper (Cu) to improve the cooling capacity as described above, and the cooling water is continuously circulated therein by the pump 94 to further improve the cooling performance. The upper cooling unit 30, 30 ′ is in close contact with the upper surface of each of the base materials 10, 10 ′ to cool the heat of the welding heat affected zone generated by the arc heat by cooling. The upper cooling part 30, 30 'is in contact with the upper surface of the base material 10, 10' during welding, in this case the contact plate 42, 42 'is the base material 10, 10' Ball 38, 38 'which protrudes slightly lower than the contact plates 42, 42' in this case moves upwards by pushing the elastic coil springs 40, 40 '. do. Accordingly, the upper cooling parts 30 and 30 'are along the upper surface of the base materials 10 and 10' while the balls 38 and 38 'are kept in contact with the base materials 10 and 10'. Make it easy to move.

그리고, 하부 냉각부(50)는 실린더(54)에 의하여 상승함으로서 용접부 하부면에 밀착한 상태로 유지되고, 이때 분지구멍(63)을 통하여 분사되는 보호가스에 의하여 초층 용접시 산화를 방지하게 된다. 물론, 이러한 하부 냉각부(50)도 냉각능을 향상시키기 위하여 재질은 구리로 만들어지고 상부 냉각부(30)(30')와 마찬가지로 펌프(94)에 의해 순환되는 냉각수에 의하여 효과적인 냉각작용이 이루어진다. 또한, 이러한 하부 냉각부(50)는 그 상단부 형상이 용접그루브 하부에 밀착되도록 형성되어 있는바, X-그루브, K-그루브 등의 표준 용접그루브형상에 따라 가공을 해 교환이 가능하도록 한다.In addition, the lower cooling unit 50 is maintained by being in close contact with the lower surface of the welded portion by being lifted by the cylinder 54, and at this time, oxidation is prevented during the first layer welding by the protective gas injected through the branch hole 63. . Of course, the lower cooling unit 50 is also made of copper in order to improve the cooling capacity, and the effective cooling action is made by the cooling water circulated by the pump 94 like the upper cooling units 30 and 30 '. . In addition, the lower cooling unit 50 is formed so that the upper end shape is in close contact with the lower portion of the weld groove, and can be exchanged by processing according to the standard weld groove shape, such as X-groove, K-groove.

이러한 본 고안의 용접부 냉각장치에 의하여 용접모재(10)(10')의 용접부 냉각이 이루어지는 경우, 첫째 용접열영향부의 인성이 향상되는바, 이는 상, 하부에 설치된 냉각부를 통하여 용접 열영향부의 냉각속도를 증가시키면 대입열 용접시 아크열에 의해 용접열영향부에서 고온으로 가열되어 결정립 조대화가 일어나는 영역을 감소시킬뿐만 아니라 강재내에 미세분산되어 있는 석출물들이 고용되는 것을 방지하여 용접열영향부의 인성향상을 유도할 수 있는 것이고, 이것을 야금학적으로 자세히 설명하면 일반적으로 용접시 용접 열영향부는 고온으로 가열되어 미세조직이 오스테나이트조직이 형성되고 결정립은 조대하게 성장하는데 용접열영향부가 서서히 냉각됨에 따라서 미세조직은 오스테나이트에서 패라이트로 변태를 한다. 그러나 대입열 용접시 아크열에 의해 가열되었던 용접열영향부에서는 냉각속도가 늦기 때문에 일반적으로는 조대한 결정립에서 변태된 조대한 결정립계페라이트, 뷔드만슈텟텐(Widmanstatten) 페라이트, 마르텐사이트-오스테나이트 등의 인성에 나쁜 영향을 미치는 미세조직으로 변태를 하기 때문에 인성이 저하되는 문제점을 발생하게 된다. 그러나 용접부가 냉각되는 상태에서 대입열용접을 수행하는 경우 용접 열영향부의 냉각속도를 증가시켜 용접 열영향부 인성에 유리한 미세조직인 침상 페라이트로 변태시켜 인성향상을 유도할 수 있는 것이다.In the case where the welding of the welding base material 10, 10 'is performed by the welding part cooling device of the present invention, the toughness of the first welding heat affected part is improved, which is cooled by the cooling part installed on the upper and lower parts. Increasing the speed increases the toughness of the weld heat affected zone by preventing arcs of finely dispersed precipitates in the steel, as well as reducing the area where grain coarsening occurs due to arc heating during high temperature heat welding. In detail, metallurgical description of the welding heat-affected zone is generally performed at high temperature so that the microstructures form austenite structures and the grains grow coarsely as the weld heat-affected zone cools slowly. The tissue transforms from austenite to ferrite. However, in the welding heat affected zone heated by arc heat during high heat input welding, the cooling rate is slow. Therefore, coarse grain boundary ferrite, Widmanstatten ferrite, martensite-austenite, etc. Due to the transformation into a microstructure that adversely affects the toughness will cause a problem that the toughness is reduced. However, when the heat input welding is performed while the weld is cooled, the cooling rate of the heat affected zone may be increased, thereby transforming into a needle-like ferrite, which is a microstructure favorable to the toughness of the welded heat affected zone, thereby inducing toughness improvement.

다음에, 용접고온균열을 방지할 수 있는바, 일반적으로 용접부 고온균열은 약 1000℃이상에서 발생하는 균열로서 용접부가 가열되어 약 1000℃이상의 고온으로 유지하는 시간이 길면 길수록 S,P 등의 저융점화합물 형성원소가 결정립계에 편석되어 FeS,Fe3P 등의 저융점 화합물을 형성할 시간적 여유가 많기 때문에 용접 고온균열의 발생위험성은 증가한다. 대입열 용접을 적용하는 경우는 용접열영향부 및 용접금속에서 고온으로 유지되는 시간이 길기 때문에 용접고온균열의 발생위험성이 높다고 알려져 있다. 그러나 본 고안과 같이 용접부 냉각이 이루어지는 경우 고온으로 유지되는 시간이 매우 짧기 때문에 저융점화합물이 결정립계에 형성될 시간적 여유가 없어서 용접고온균열을 방지하는 것이다.Next, the welding high temperature crack can be prevented. Generally, the high temperature crack of the weld is a crack occurring at about 1000 ° C. or more. Since the melting point compound forming element segregates at the grain boundary and has a sufficient time to form low melting point compounds such as FeS and Fe 3 P, the risk of welding hot cracking increases. When the high heat input welding is applied, it is known that the high risk of welding high temperature cracking is high because of the long time of high temperature in the weld heat affected zone and the weld metal. However, when the weld is cooled as in the present invention, since the time to be maintained at a high temperature is very short, there is no time for a low melting point compound to be formed at the grain boundary to prevent welding high temperature cracks.

다음에, 용접작업효율이 향상되는바, 일반적으로 용접작업은 시험재의 두께가 증가하면 할수록 용접패스의 수가 증가하게 되는데, 용접시 한 패스가 끝나면 용접부 균열 등의 방지를 위하여 용접비드온도를 통상 150℃이하로 될 때까지 기다리고 다음의 용접작업을 진행한다. 특히, 대입열 용접의 경우 일반 용접입열량의 경우보다 용접비드의 냉각속도가 느리기 때문에 용접비드의 온도가 통상 150℃이하로 냉각될때까지의 시간은 더욱 길어지게 되어 용접효율성이 저하하고 용접작업자의 작업 집중도가 저하하는 문제점이 있다. 그러나 본 고안과 같이 용접부의 냉각이 이루어지는 경우 용접작업과 동시에 연속적으로 효율적인 용접부 냉각이 이루어지기 때문에 패스간 온도를 맞추기 위하여 용접작업자가 기다려야 하는 시간을 단축시켜 용접작업능률의 향상 및 용접작업 집중도를 증가시키는 것이다.Next, the welding work efficiency is improved. In general, the welding work increases the number of welding passes as the thickness of the test material increases. When the welding work is finished, the welding bead temperature is generally set to 150 to prevent cracking of the weld. Wait until it is below ℃ and proceed to the next welding work. In particular, in the case of high heat input welding, the cooling rate of the welding bead is slower than that of general welding heat input, so the time until the temperature of the welding bead is usually cooled to 150 ° C or lower becomes longer, resulting in lower welding efficiency. There is a problem that the work concentration is reduced. However, when the welding part is cooled as in the present invention, since the welding part is continuously cooled at the same time as the welding operation, the welding worker waits to shorten the temperature between the paths, thereby improving the welding work efficiency and increasing the concentration of the welding work. It is to let.

다음에, 초층용접비드의 산화방지가 이루어질 수 있는바, 일반적으로 소위 백비드(Back Bead)라 불리우는 초층 용접 비드는 보호가스(아크 용접의 경우) 및 용접플럭스(서어브머지드용접의 경우)의 보호를 받지 못하기 때문에 초층용접비드가 산화되는 위험성이 있다. 그러나 본 고안과 같이 하부 냉각부에서 불활성가스의 분사가 이루어짐에 의하여 용접초층비드의 산화를 방지할 수 있는 것이다.Then, oxidation prevention of the superlayer weld bead can be achieved. The so-called superlayer weld bead, generally called a back bead, is formed of a protective gas (for arc welding) and a welding flux (for submerged welding). There is a risk of superficial weld bead oxidizing because it is not protected. However, by injecting the inert gas in the lower cooling unit as in the present invention, it is possible to prevent oxidation of the weld superlayer bead.

다음에, 용접금속의 결정립 미세화 및 편석방지가 가능한바, 일반적으로 용접금속의 응고속도를 증가시켜 급냉응고형태가 되면 응고조직인 덴드라이트(dendrite)형상이 미세화되고 편석도 억제되는 효과가 있다고 알려져 있다. 따라서 본 고안과 같이 상, 하부 냉각부를 통해서 용접금속의 응고속도를 증가시겨 덴드라이트 조직의 미세화 및 주상정 조직을 미세화시키고 응고편석을 억제하여 용접금속의 강도, 연성, 인성 등의 용접금속부의 물성향상효과를 기대할 수 있다.Next, the grain size of the weld metal and the segregation prevention are possible. Generally, it is known that when the solidification rate of the weld metal is increased to form a quench solidification form, the dendrite shape, which is a solidification structure, is refined and segregation is also suppressed. . Therefore, as the present invention increases the solidification rate of the weld metal through the upper and lower cooling parts, the dendrite structure and the columnar crystal structure are refined, and the segregation segregation is suppressed, so that the weld metal portion such as strength, ductility, and toughness of the weld metal is suppressed. The property improvement effect can be expected.

상술한 바와같이 본 고안에 따른 용접부 냉각장치에 의하면, 상, 하부 냉각부를 기존의 아크용접장치 또는 서어브머지드 용접장치 등에 부착시켜 일반 용접뿐만 아니라 대입열 용접시에도 용접과 동시에 용접부에서 냉각이 이루어지기 때문에 대입열에 의한 용접이 연속적으로 이루어질 수 있어 용접능률 향상과 용접부의 품질향상을 도모할 수 있는 실용상의 우수한 효과를 가진다.As described above, according to the welding part cooling apparatus according to the present invention, the upper and lower cooling parts are attached to an existing arc welding device or a submerged welding device, etc., so that the cooling is performed at the same time as welding as well as during general welding as well as general welding. Since the welding can be performed continuously by the high heat input, it has the excellent practical effect that can improve the welding efficiency and the quality of the welded part.

Claims (1)

용접모재(10)(10')를 지지하는 용접모재지지판(20)(20')상에 용접방향으로 이동가능한 대차(76)는 수직지지대(75)를 갖추고, 상기 수직지지대(74)에는 랙과 피니언을 이용하여 그를 따라 이동할 수 있도록 된 수평지지대(70)가 장착되며, 상기 수평지지대(70)에는 랙과 피니언을 이용하여 그를 따라 이동할 수 있도록 된 용접기(72)가 장착되도록 된 용접장치에 있어서,The trolley 76 movable in the welding direction on the welded base support plates 20 and 20 'supporting the welded base materials 10 and 10' includes a vertical support 75, and the vertical support 74 has a rack. And a horizontal support 70 which can be moved along with it using a pinion, and the horizontal support 70 is equipped with a welder 72 which is equipped with a welder 72 which can be moved along with it using a rack and pinion. In 상기 수평안내대(70)에 길이방향으로 이동가능하도록 장착되고, 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수통로를 형성하며, 하부면이 용접모재의 상부면에 밀착되어 미끄럼 이동할 수 있도록 된 상부냉각부(30)(30');와,The upper cooling unit 30 is mounted to the horizontal guide 70 so as to be movable in the longitudinal direction, and forms a cooling water passage through which the coolant flows, and the lower surface is in close contact with the upper surface of the welding base material to be slid. 30 '; 상하방향으로 동작하도록 된 실린더(54)의 로드(55)에 고정되고, 용접부의 그루브형태에 부합하는 형상으로 상단부가 형성되며, 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수통로를 형성하고, 용접부측으로 불활성가스인 보호가스를 분사하는 분지구멍을 다수개 형성하도록 된 하부냉각부(50);를 포함하고,It is fixed to the rod 55 of the cylinder 54 to operate in the vertical direction, the upper end portion is formed in a shape corresponding to the groove shape of the welded portion, forming a cooling water passage through which the coolant flows, and the inert gas to the welded side And a lower cooling unit (50) configured to form a plurality of branch holes for injecting gas. 상기 상, 하부 냉각부의 냉각수통로에는 용접시 냉각수공급부에서 냉각수를 연속적으로 공급하고, 하부냉각부의 분지구멍에는 불활성가스를 공급함을 특징으로 하는 용접부 냉각장치.Welder cooling apparatus, characterized in that the cooling water passage in the upper and lower cooling unit continuously supply the cooling water from the cooling water supply unit during welding, and inert gas is supplied to the branch hole of the lower cooling unit.
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