KR20030015413A

KR20030015413A - 다이아몬드 팁을 용접하기 위한 아르곤 티그 용접 장치

Info

Publication number: KR20030015413A
Application number: KR1020010048892A
Authority: KR
Inventors: 지범현
Original assignee: 지범현
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2003-02-25

Abstract

원판형으로 형성되어 있는 회전체의 외주 측에 부착되는 다이아몬드 팁의 탈락을 방지하기 위해 다이아몬드 팁을 회전체 기판의 외주 측에 부착하는 방법에 있어서 아르곤 티그 용접하는 방법 과 장치 그리고 용접 가능하고 적절한 베이스 금속 분말에 관한 것이다.

다이아몬드 팁(1)을 회전체 기판인 강재에 아르곤 티그 용접을 실시함에 있어서 다이아몬드 팁을 매트리스 부분(110)과 베이스 부분(120)으로 형성하고 베이스부분(120)의 금속 분말 합금 조성비는 코발트(Co) 45%, 철(Fe) : 45% 니켈 (Ni) : 10%로 구성되고 아르곤 용접 전원은 전류 300A, 주파수 3KHz, 전극 봉 1.2mm, 토치 각도 3°, 실드 가스 아르곤 100%, 회전체 회전속도 120rpm(분당 회전수), 기판과 토치의 거리는 2mm - 3mm, 용접 장치는 용접시 발생하는 용접 열에 의해서 기판이 변형되지 않도록 고정하는 고정장치 클램프(71)가 설치되고 실드 가스와 플라즈마 발생은 1회전 후 자동 차단되는 차단 장치와 토치 선단 부(100)와 실드 가스는 상승, 하강 작동하는 작동장치와 크기 별로 회전 속도를 가변할 수 있는 속도 가변 장치(61)가 부착되고 용접과 동시에 개스가 분사되는 장치(91)가 구비된 아르곤 티그 용접 장치을 제공한다.

Description

다이아몬드 팁을 용접하기 위한 아르곤 티그 용접 장치{argon welding device for welding diamond tip}

원판형으로 형성되어 있는 회전체의 외주 측에 다이아몬드 팁(1)이 부착되어 석재, 아스팔트, 금속, 세라믹등을 절삭하기 위한 절삭 톱에 관한 것이다.

아스팔트, 콘크리트, 석재, 등을 연마 또는 절삭하기 위한 공구이고 연마 및 절단을 하기 위하여 사용되는 물질을 연마재라고 하며 다이아몬드 공구 는 인조 다이아몬드를 연마재로 사용한다. 연마재의 역할은 피삭재을 긁어내거나 충격등의 작용으로 피삭재를 마모시키면서 절삭이 이루어진다.

다이아몬드 공구는 일정량의 인조 다이아몬드와 금속 분말을 혼합한 후 성형과 소결 공정을 통하여 물리적 성질인 경도 , 강도가 부여된 금속 합금체을 다이아몬드 팁(1)이라고 지칭하며 이 다이아몬드 팁(1)이 원판형의 기판 둘레 면에 부착되고 회전력에 의하여 피삭재가 절단 및 연마된다.

다이아몬드 팁에 내재된 금속 분말의 구성비와 인조 다이아몬드 의 강도에 의하여 다이아몬드 공구의 수명이 좌우되며 금속 분말의 구성과 물리적 성질에 의한 다이아몬드를 보지하는 힘에 의하여 절삭력 또한 좌우된다. 다이아몬드 공구에서 주로 사용하는 금속 분말은 코발트, 니켈, 철, 은, 동, 주석, 인, 청동, 텅스텐 등이며 모든 금속 분은 분말 형태로 사용된다. 상기의 다이아몬드 팁이 부착된 회전체로서 피삭재을 절단 시 피삭재와 다이아몬드가 부딪혀 절삭되므로 많은 마찰열이 발생되고 이러한 마찰열을 제거하기 위해 회전체 표면에 냉각수를 투입하여 발생되는 마찰열을 감소시킨다.

종래의 다이아몬드 공구는 도 1에 도시된 바와 같이 원판형으로 형성되어 있는 회전체의 외주 면에 다이아몬드 팁(1)을 소결하여 부착하고 회전체인 강재는SK5, SCM3를 주로 사용하고 부착 방법은 다이아몬드 팁(1)과 기판 사이에 은납의 모재을 삽입한 후 산소 용접기 또는 고주파 용접기로 은납이 삽입된 부위를 토치로 가열하거나 고주파를 발생시켜 은납을 녹이고 토치을 제거하며 은납이 응고되어 다이아몬드 팁(1)이 기판(11)과 부착되어진다. 은납의 다이아몬드 팁(1)은 매트리스 부분(110)만 형성하여 용접을 실시한다. 은납의 용융점은 750℃ - 800℃이고 용접 강도는 은납의 종류 별로 차이가 있지만 최대 강도 250Kg/㎠이고 외부적인 요인에 의하여 강도는 100Kg/㎠까지 큰 차이가 있다. 은납의 주성분은 은(Ag)으로 구성되어 있으므로 가격이 비싸다는 단점이 있다. 고속 회전 에 의해 절삭이 이루어지는 절삭 휠은 절삭 작업 중 피삭재와 마찰로 인하여 마찰열이 발생되고 발생되는 마찰열은 절삭 부분인 다이아몬드 팁 선단 부에서 강재로 마찰열이 전달되므로 다이아몬드 팁과 강재와 부착된 부분이 가장 취약한 부분으로 존재하고 이러한 마찰열로 인하여 은납이 부분적으로 용융 되거나 은납의 강도를 저하시키는 원인이 되어 다이아몬드 팁이 탈락되어 작업자가 부상당하는 사례가 종종 발생된다.

이 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 원판형의 외주 면에 소결된 다이아몬드 팁의 부착 방법에 있어서 부착 방법을 아르곤 티그 용접 방법으로 부착하여 용접강도가 우수하고 장비 및 유지비가 낮으므로 생산비용을 절감하고 일정한 회전 속도와 용접 시 용접 열에 의한 변형을 방지하기 위한 고정 장치인 클램프(71)가 설치되므로 우수한 용접 강도을 갖는 다이아몬드 절삭 휠을 제공하는데 있다.

도1은 종래의 은납 용접용 다이아몬드 절삭 휠의 전체 정면도이다.

도2는 본 발명의 실시 예에 따른 아르곤 티그 용접을 실시한 다이아몬드 절삭 휠 이다.

도3은 본 발명의 실시 예에 따른 아르곤 티그 용접장치의 단면도이다.

도면의 상세한 설명

1 : 다이아몬드 팁 11 : 기판

21 :슬롯 31 : 티그(TIG)용접 구

41 : 은납 용접 접합 구 51 : 모터

61 : 속도 가변 장치 71 : 클램프

81 : 중심 축공 91 : 실드개스

100 : 토치 선단부 110 : 매트리

120 : 베이스

이하 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이 원판형으로 형성되어 있는 회전체의 외주 측에 다이아몬드 팁을 소결하여 원판형의 기판에 부착하는 방법에 있어서 다이아몬드 팁은 매트리스 부분(110)과 베이스 부분(120)을 형성하고 매트리스 부분(110)에는 연마제인 다이아몬드를 투입하고 베이스 부분(120)에는 금속 분말으로 만 구성하여 용접 시 용접 강도를 향상시키는 목적으로 형성하고 베이스부분(120)의 금속 분말 합금 조성비를 코발트(Co) 45%, 철(Fe) : 45% 니켈 (Ni) : 10%로 구성되고 아르곤 용접 전원은 전류 300A, 주파수 3KHz, 전극 봉 1.2mm, 토치 각도 3°, 실드 가스 아르곤 100%, 회전체 회전속도 120rpm(분당 회전수), 기판과 토치의 거리는 2mm - 3mm, 용접 장치는 용접시 발생하는 용접 열에 의해서 기판이 변형되지 않도록 고정하는 고정장치 클램프(71)가 설치되고 실드 가스와 플라즈마 발생은 1회전 후 자동 차단되는 차단 장치와 토치 선단 부(100)와 실드 가스는 상승, 하강 작동하는 작동장치와 크기 별로 회전 속도를 가변할 수 있는 속도 가변 장치(61)가 부착되고 용접과 동시에 개스가 분사되는 장치가 구비된 아르곤 티그 용접 장치를 제공한다.

아르곤 티그 용접 강도을 비교하기 위하여 상기와 같은 실시 예를 실시하여 표1에서와 같이 분말 구성비와 용접 강도을 비교하였다.

도 2에 도시된 바와 같이 다이아몬드 팁은 매트리스 부분(110)과 베이스 부분(120)이 경계를 이루고 있으며 베이스 부분이 원판형의 기판의 외주 면 둘레에 부착되고 베이스 금속 분말의 구성비에 따라서 용접 강도의 차이의 비교한 실험 값이다.

금속분말 조성비	은납 용접(Kg/㎠)	아르곤 티그 용접(Kg/㎠)	비 고
코발트(Co) : 100%	200	250
코발트 : 50%철 (Fe) :50%	160	250
코발트 : 45%철: 45%니켈(Ni) : 10%	180	300
코발트 :50%철 : 40%구리 (Cu) : 10%	160	230
코발트 : 95%주석(Sn) : 5%	180	250
코발트 :50%철 : 20%니켈 : 30%	200	250

상기의 표1 에서와 같이 베이스 분말의 구성비에 따라서 용접 강도의 차이가 있음을 알 수 있다.

상기의 실시 예에서와 같이 가장 바람직한 조성은 코발트 (Co) : 45% , 철 (Fe) : 45% , 니켈(Ni) : 10%이며 용도에 따라서 분말의 구성비는 저 융점 금속인 동(Cu), 주석(Sn), 은(Ag) 등과 고 융점

금속인 코발트(Co), 니켈(Ni), 텅스텐(W)등을 적절하게 선택하여 베이스 금속 분말의 구성비를 구성할 수 있다.

실시 예 1) 다이아몬드 팁 크기 (매트리스 : 5.5mm 베이스 : 1.5mm)

길이 40mm*넓이 7mm*두께 3.2mm

아르곤 티그 용접 작업조건

펄스 전류 : 100A, 주파수 : 1KHz, 전극봉 : 1.2mm, 토치 선단 각도 : 3°

토치와 기판과의 거리 : 3mm, 실드 개스 : 아르곤 100% , 기판 회전 속도 : 120 r.p.m

다이아몬드 팁 고정 방법: 클램프로 고정

베이스 분말 조성

코발트 (Co) : 45% , 철 (Fe) : 45% , 니켈(Ni) : 10%

도 3에 도시된 아르곤 전용 용접 장치를 이용하여 상기의 용접 작업조건으로 실시 한 예이다.

회전체 기판의 중심 축공(81)을 모터(51) 중심부에 장착하고 소결된 다이아몬드 팁을 기판의 외주 면 둘레의 슬롯(21)사이에 배열하고 클램프(71)로 고정시킨 후 아르곤 용접 장치에 전원을 온(ON)시키면 토치의 선단부(100)와 아르곤 분사장치(91)가 하강하여 토치 선단부가 기판과의 거리 3mm 지점에 고정되고 아르곤 개스가 용접 부위에 분사 대기하고 아르곤 개스는 토치 선단 부에서 방출되고 분사 대기하는 아르곤 개스의 역할은 아르곤 용접 불꽃을 막아 주고 산소로부터 산화을 방지하고 속도 가변 장치(61)를 온(ON) 시키면 약 120 r.p.m 속도로 회전을 시작하고 토치 선단 부(100)에는 플라즈마가 발생되고 동시에 아르곤 개스가 투입되어 용접을 실시하여 1회전 후 아르곤 개스의 방출구(91)에서 분사가 중지되고 동시에 토치 선단부(100)가 상승하고 용접이 완료되면 클램프(71)에서 용접된 다이아몬드 절삭 휠을취출하고 후면을 상기와 같은 방법으로 용접을 실시하여 작업을 종료하면 용접 강도가 우수한 다이아몬드 절삭 휠을 얻을 수 있다.

이상 에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명은 피 가공물의 절단, 가공시에 다이아몬드 팁 탈락을 방지하므로 안전하고 효과적인 작업을 실시할 수 있으며 다이아몬드 팁 탈락의 위험에서 작업자을 보호함으로 안전한 작업을 할 수 있다.

Claims

원판형의 회전체인 다이아몬드 절삭 휠에 다이아몬드 팁을 회전체 기판에 부착하는 방법에 있어서 아르곤 용접 전원은 전류 300A, 주파수 3KHz, 전극 봉 1.2mm, 토치 각도 3°, 실드 가스 아르곤 100%, 회전체 회전속도 120rpm(분당 회전수), 기판과 토치의 거리는 2mm - 3mm, 용접 장치는 용접시 발생하는 용접 열에 의해서 기판이 변형되지 않도록 고정하는 고정장치 클램프(71)가 설치되고 실드 가스와 플라즈마 발생은 1회전 후 자동 차단되는 차단 장치와 토치 선단 부(100)와 실드 가스는 상승, 하강 작동하는 작동장치와 크기 별로 회전 속도를 가변할 수 있는 속도 가변 장치(61)가 부착되고 용접과 동시에 개스가 분사되는 장치(91)가 구비된 것을 특징으로 하는 아르곤 티그 용접 장치
제1항에 있어서, 다이아몬드 팁(1)의 구성이 매트리스 부분(110)과 베이스 부분(120)으로 형성되고 용접 하기 위한 베이스 부분(120)이 형성되어 베이스 금속 분말의 조성비가 코발트(Co) 45%, 철(Fe) : 45% 니켈 (Ni) : 10%로 구성되어 용접되는 것을 특징으로 하는 베이스 금속분말.
제 2항에 있어서, 다이아몬드 팁의 구성이 매트리스 부분(110)과 베이스 부분(120)으로 형성되고 용접하기 위한 베이스 부분(120)이 형성되어 베이스 금속 분말의 조성비가 동(Cu), 주석(Sn), 은(Ag)등의 저 융점 금속과 고 융점 금속인 코발트(Co),니켈(Ni), 텅스텐(W)등을 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 베이스 금속 분말.
제1항과 제2항에 있어서, 상기한 회전체 기판의 외주 면에 다이아몬드 팁이 아르곤 티그 용접(31)되어 석재, 아스팔트, 콘크리트,등을 절삭하는 회전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 휠.