KR200361921Y1 - 다전극 서브머지드 아크 용접용 플럭스 댐 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 입상(粒狀)의 플럭스를 살포하여 용접와이어와 모재사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 두 개 이상의 피접합물을 용접하는 서브머지드 아크 용접에 있어서 3전극 이상의 다전극을 사용할 경우 발생되는 오픈아크(OPEN ARC)를 방지하여 용접중 아크의 안정성을 확보하기 위한 다전극 서브머지드 아크 용접용 플럭스 댐 구조에 관한 것으로 다전극 서브머지드 아크용접을 수행함에 있어서, 플럭스 공급파이프(1)의 상단에 에어실린더(21)와 댐퍼(22)로 작동되는 플럭스 자동공급구(2)를 장착시키고 중단에 볼 밸브(31)에 의해 작동되는 보조 플럭스 공급구(3)를 연결 설치시키며 하단에 플럭스 공급구 조절밸브(41)가 착설된 플럭스 공급구(4)를 다전극의 외주연에 높이가 60-100mm의 박스형 댐(5)의 선단에 설치하고 그 댐(5)의 일측에 힌지(6)를 장착시키고 타측에 탈착구(7)를 설치하여 개폐가능케 한 것을 특징으로 하는 다전극 서브머지드 아크 용접용 플럭스 댐 구조.

Description

다전극 서브머지드 아크 용접용 플럭스 댐 구조{Flux dam structure for submerged arc welding vy using multiple welding torches}

본 고안은 입상(粒狀)의 플럭스를 도포하여 용접와이어와 모재사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 두 개 이상의 피접합물을 용접하는 서브머지드 아크 용접에 있어서 3전극 이상의 다전극을 사용할 경우 발생되는 오픈아크(OPEN ARC)를 방지하여 용접중 아크의 안정성을 확보하기 위한 다전극 서브머지드 아크 용접용 플럭스 댐 구조에 관한 것이다.

일반적으로 산업현장에서 사용되는 용접기법은 융접,압접,납접등으로 분류되며 그중에서 조선이나 철구조물 제조공정에서 가장 널리 사용되고 있는 융접법은 사용전극이 소모되는 소모식(Consumable)과 사용전극이 소모되지 않는 비소모식(Non Consumable)으로 분류되며 소모식 용접법은 피복 아크 용접법(Shield Metal Arc Welding),가스메탈 아크 용접법(Gas Metal Arc Welding),서브머지드 아크 용접법(Submerged Arc Welding)등이 있다.

상기한 서브머지드 아크 용접법은 선박건조,강관제작 및 일반 철구조물의 제작시 맞대기 이음부,필렛 이음부,덧살 붙임 용접과 같이 용입이 깊고 두꺼운 판 등의 구조용 강의 고능률 접합기법으로 용접봉의 크기와 전류가 큰 것을 사용한다.

서브머지드 아크 용접법은 입상의 플럭스 하단에서 와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 두 개 이상의 피접합물을 용접하는 것으로 모재 위에 입상의 플럭스를 미리 쌓아두고 그 속에 전류가 흐르는 와이어를 연속,기계적으로 공급하여 용접을 수행하는 것이다.

이때 아크는 플럭스에 의해 덮혀져 있어 외부로부터 보이지 않으며 플럭스 및 용융된 슬래그는 대기를 차단시켜 용접금속의 정련작용을 보호하고 용접비드 및 슬래그 형성에 기여하고 있는 것이다.

종래에 사용되고 있는 서브머지드 아크 용접법은 전극의 수가 1전극,2전극 및 3전극 방식이 주로 채용되고 있으며 전극성의 구성은 2전극은 직류+교류,교류+교류의 방식이고,3전극은 직류+교류+교류,교류+교류+교류의 방식이 있다.

상기와 같은 용접기법은 가스 메탈 아크 용접법에 비해 고전류,고속도로 용접을 수행하기 때문에 상대적으로 사용전류나 용접속도 즉 용착속도(용접능률)가 수배에서 수십배에 달하며 특히 후판 용접시 용접패스 수를 감소시켜 용접의 변형과 품질을 향상시킬수 있는 기법이다.

그러나 상기한 용접법은 사용전극의 수가 1,2,3전극 수준에 머물러 있는 것은 고능률 용접기법으로 사용전류나 속도가 고전류,고속도이기 때문에 용접기법상 아크의 안정성과 용접작업성,용접재료의 품질,용접부의 물성(기계적 성질) 및 용접자동화 측면에서 시스템구성 등이 어려움에 기인한 복합적인 용접기술의 한계가 있기 때문이다.

고전류,고속도 용접기법의 아크 안정성은 용접장비의 구성중 용접 헤드부의구성(Welding Torch Arrangement)방법과 더블어 용접중에 살포되는 입상 플럭스의 공급방식이 가장 중요한 요소로 작용한다.

따라서 서브머지드 아크 용접법에서는 대체로 3전극까지는 일반적으로 사용하는 플럭스 살포방식 즉 선행 용접전극의 선단에 약 Φ25∼35mm 규격의 파이프나 호스를 통해 용접부의 수십 mm 앞에 자연 낙하식으로 살포하여 이부위를 용접토치가 지나가면서 용접이 진행되고 살포된 플럭스는 용접부를 덮고 용접열로 인해 일부 용융되어 슬래그 층이 형성되므로 대기로부터 용접금속을 보호하는 역할을 하는 것이다.

그러나 일반적으로 전극수가 3전극 이하까지는 이와같은 살포방식으로 우수한 용접품질을 얻는데 문제점이 없지만 그 이상의 다전극 용접시에는 높이 40mm,폭 120mm 정도의 산형(山形)으로 살포되어진 플럭스의 중심부를 선행 전극(1∼3전극)이 지나면서 산형의 입상 플럭스 높이가 약 25mm 높이로 무너져 내려서 낮아지게 되는데 이러한 플럭스의 살포높이 처짐현상으로 인하여 다전극 용접을 수행할 경우 4,5번 후행 전극에서는 용접중 심한 오픈 아크(Open Arc)가 발생하게 되며 이로 인해 유해광선이 발생되어 용접작업자의 시각장애는 물론 콘택트 티비의 용해, 용접금속의 산화 등의 용접품질을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 목적으로 안출된 것으로 박스형의 플럭스 댐을 다전극 토치의 외주연에 형성시켜 플럭스 공급구를용접진행방향의 전단과 후행전극 즉 4,5번 전극부에 이중으로 플럭스를 공급함과 동시에 최적의 높이와 폭으로 살포된 플럭스의 형상이 용접중에도 유지되도록 하여 다전극 서브머지드 아크 용접에서 오픈 아크의 발생을 억제하여 용접품질을 향상시킬수 있는 플럭스 댐을 제공하기 위한 것이다.

상기한 플럭스 댐을 제공하기 위하여 플럭스 공급파이프의 상단에 에어실린더와 댐퍼로 작동되는 플럭스 자동공급구를 장착시키고 플럭스 공급파이프의 중단에 볼 밸브에 의해 작동되는 보조 플럭스 공급구를 연결 설치시키고 플럭스 공급파이프의 하단에 플럭스 공급구 조절밸브가 착설된 플럭스 공급구를 다전극의 외주연에 높이가 60-100mm의 박스형 댐의 선단에 설치하고 댐의 일측에 힌지를 장착시키고 타측에 탈착구를 설치하여 개폐가능케하였으며 보조 플럭스 공급구의 선단을 후행전극 4번 부위에 플럭스를 공급할수 있게하여 오픈아크를 방지하여 용접중 아크의 안정성을 확보할수 있는 플럭스 댐을 제공할수 있는 것이다.

도 1 은 본 고안의 전체구조 사시도

도 2 는 본고안의 설치상태를 도시한 장착구조 설명도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) 플럭스 공급파이프 (2) 플럭스 자동공급구

(3) 보조 플럭스 공급구 (4) 플럭스 공급구

(5) 박스형 댐 (6) 힌지

(7) 탈착구 (21) 에어실린더

(22) 댐퍼 (31) 볼 밸브

(41) 플럭스 공급구 조절밸브

이하 고안의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안의 전체구조 사시도로서 플럭스의 이중공급과 댐의구조를 도시하였으며,도 2 는 본고안의 설치상태를 도시한 장착구조 설명도로서 다전극과 플럭스 댐의 설치상태를 도시한 것이다.

다전극 서브머지드 아크용접을 수행함에 있어서 플럭스 공급파이프(1)의 상단에 에어실린더(21)와 댐퍼(22)로 작동되는 플럭스 자동공급구(2)를 장착시키고 중단에 볼 밸브(31)에 의해 작동되는 보조 플럭스 공급구(3)를 연결 설치시키며 하단에 플럭스 공급구 조절밸브(41)가 착설된 플럭스 공급구(4)를 다전극의 외주연에 높이가 60-100mm의 박스형 댐(5)의 선단에 설치하고 그 댐(5)의 일측에 힌지(6)를 장착시키고 타측에 탈착구(7)를 설치하여 개폐가능케 한 구조이다.

도면중 미설명 부호 (8)은 플럭스 댐 홀더이고,(9)(10)(11)(12)(13)은 1,2,3,4,5번의 전극 번호이다.

이와같이된 본 고안은 다전극 서브머지드 아크 용접작업을 수행함에 있어 용접진행방향과 일직선으로 제1-5전극(9)(10)(11)(12)(13)으로 배치된 전극의 외주연부 박스형 댐(5)이 두께 5-10mm,폭 50-150mm,높이 60-100mm, 길이 300-500mm로 형성되어 있어 용접시 플럭스를 플럭스 공급구(4)와 보조 플럭스 공급구(3)로 댐(5)의 내부에 살포시켜 용접하며 플럭스의 살포방법은 플럭스 공급파이프(1)의 상단에 설치된 플럭스 자동공급구(2)의 에어실린더(21)가 작동하여 댐퍼(22)를 개폐시켜 플럭스를 공급 및 차단시키며 공급시 플럭스가 플럭스 공급파이프(1)를 통해 플럭스 공급구(4)로 댐(5)의 선단으로 공급되고 또한 플럭스 공급파이프(1)의 중단에서 보조 플럭스 공급구(3)로 다전극(9)(10)(11)(12)(13)중 제4번 전극(12)의 부위 상에서도 공급 살포시킨다.

그리고 상기한 플럭스의 살포시 플럭스 공급구(4)와 보조 플럭스 공급구(3)의 살포는 일정비율로 조절되며, 보조 플럭스 공급구(3)의 조절은 볼밸브(31)에 의해 수행하며 플럭스 공급구(4)의 상단에 설치된 플럭스 공급구 조절밸브(41)는 용접모재의 두께(t)에 따라 조절시킬 수 있게 장착된 것이다.

그리고 플럭스 댐 홀더(8)는 플럭스 공급파이프(1)를 용접장치에 고정설치하기 위한 것이다.

상기와 같은 플럭스 공급은 종래 산형의 플럭스를 40mm의 높이와 120mm의 폭으로 쌓아 선행 전극이 통과하면서 플럭스의 살포된 높이가 약 25mm이하로 낮아진 상태에서 후행전극 즉 제4,5번 전극(12)(13)이 용접을 수행하므로 대기로부터 충분한 보호를 받지 못하여 오픈아크가 발생하고 유해광선이 작업자의 시각장애를 일으키던 것을 본 고안은 용접진행방향의 선단에서 플럭스 공급구(4)가 플럭스를 살포하여 박스형 댐(5)내에 충진시키고 용접을 수행하므로 플럭스의 처짐현상이 거의 발생하지 않고 또한 약간의 처짐현상이 발생하여도 보조 플럭스 공급구(3)로 후행전극 제4번 전극(12)의 상부에서 플럭스를 살포하여 오픈아크의 발생을 방지할수 있는 것이다.

그리고 박스형 댐(5)의 일측과 타측에 설치된 힌지(6)와 결착구(7)는 다전극(9)(10)(11)(12)(13)의 조정시 결착구(7)을 탈착시켜 힌지(6)를 축으로 회전개방시켜서 전극의 조정을 용이하게 할수 있게 하였다.

그러므로 본 고안은 서브머지드 아크 용접에서 다전극을 사용하여 용접효율을 증대시킬 때 발생되는 오픈아크를 방지하여 용접금속의 산화를 방지할 뿐만아니라 용접품질을 향상시키고 오픈아크로 인한 유해광선이 발생되지 않아 용접작업자의 시각장애를 방지할수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 다전극 서브머지드 아크용접을 수행함에 있어서, 플럭스 공급파이프(1)의 상단에 에어실린더(21)와 댐퍼(22)로 작동되는 플럭스 자동공급구(2)를 장착시키고 중단에 볼 밸브(31)에 의해 작동되는 보조 플럭스 공급구(3)를 연결 설치시키며 하단에 플럭스 공급구 조절밸브(41)가 착설된 플럭스 공급구(4)를 다전극의 외주연에 높이가 60-100mm의 박스형 댐(5)의 선단에 설치하고 그 댐(5)의 일측에 힌지(6)를 장착시키고 타측에 탈착구(7)를 설치하여 개폐가능하도록 함으로써 오픈아크를 방지하여 아크안정성을 확보한 것을 특징으로 하는 다전극 서브머지드 아크 용접용 플럭스 댐 구조.