KR20040044756A

KR20040044756A - Air cooling type torch using magnetic force

Info

Publication number: KR20040044756A
Application number: KR1020020072927A
Authority: KR
Inventors: 김웅기
Original assignee: 케이알정밀 주식회사
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2004-05-31
Also published as: AU2003284749A1; WO2004048025A1

Abstract

PURPOSE: An air-cooling type torch using magnetic force is provided to improve weldability by preventing a magnetic coil from being damaged by heat generated during a welding process. CONSTITUTION: An air-cooling type torch includes a torch tip(1000), an electromagnet section(1200), an insulation section(1100) and a magnetic coil(1300). The torch tip(1000) has a cavity therein in order to receive an electrode rod(110). The electromagnet section(1200) is installed around an outer peripheral portion of a front end(1000a) of the torch tip(1000). The insulation section(1100) is installed around an outer peripheral portion of the electromagnet section(1200). The insulation section(1100) is made from synthetic resin capable of shielding electricity and heat. The magnetic coil(1300) is installed in the insulation section(1100).

Description

Air-cooled torch using magnetic force {AIR COOLING TYPE TORCH USING MAGNETIC FORCE}

본 발명은 자력을 이용한 용접토치에 관한 것으로, 특히 구조가 간단하고 용접 정밀도가 우수한 자력을 이용한 공냉식 토치에 관한 것이다.The present invention relates to a welding torch using a magnetic force, and more particularly to an air-cooled torch using a magnetic force having a simple structure and excellent welding precision.

일반적으로, 토치의 전극봉과 용접 모재 사이에 아크를 발생시켜 용해된 전극봉이 용접부분을 채우게 되는 아크용접 방법이 널리 사용되고 있다. 용접봉은 용접모재와 같은 재질의 금속이 사용된다.In general, an arc welding method in which an arc is generated between an electrode of a torch and a welding base material and the dissolved electrode fills the welded portion is widely used. The electrode is made of metal of the same material as the welding base material.

한편, 용접부위를 X 선 검사를 통해 조사해보면 기공과 산화 피막의 확장과 같은 결함을 관찰할 수 있다. 이중에서 용접 품질에 치명적인 요인으로 작용하는 것이 산화피막의 확장이다. 이 산화피막을 완전히 제거하거나 분산시키면 용접 구조의 강도는 증가하게 되며, 이로 인해 덧살의 두께 및 용접물의 중량이 현저히 감소하게 된다.On the other hand, when the welded area is examined through X-ray inspection, defects such as pores and oxide film expansion can be observed. Among these, the expansion of the oxide film is a critical factor for the welding quality. When the oxide film is completely removed or dispersed, the strength of the welded structure is increased, thereby significantly reducing the thickness of the bite and the weight of the welded material.

이와 같은 점에 착안하여, 토치의 세로 방향으로 자기장을 발생시켜 용융 금속을 회전시키는 용접방식을 갖는 자력 토치가 나오게 되었으며, 이에 대한 예로서 "특허 제 217855호"에 수냉식 자력 토치가 개시되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 수냉식 자력 토치는 토치 팁(150)의 선단 외부에 결합되는 구리관(140), 상기 구리관(140)의 내부에 좌, 우 및 앞, 뒤로 90도 각도를 이루도록 배치된 자기 코일(180), 상기 구리 관(140)의 내부에 상기 자기 코일(180)을 냉각하도록 설치된 수냉관(130), 및 자기적인 특성을 아아크 및 용융금속의 자기 교반에 이용할 수 있도록 배치함과 아울러 상기 자기적인 특성을 최대한 발휘토록 상기 수냉관(130)이 선단부분에 내장된 형태로 결합되는 토치 팁(150)을 구비하여 이루어져 있다.With this in mind, a magnetic torch having a welding method of rotating a molten metal by generating a magnetic field in the longitudinal direction of the torch has emerged. As an example of this, a water-cooled magnetic torch is disclosed in "Patent No. 217855". 1 and 2, the water-cooled magnetic torch is a copper pipe 140 coupled to the outside of the tip of the torch tip 150, left, right, front, back 90 inside the copper pipe 140 The magnetic coil 180 disposed to form an angle, the water cooling tube 130 installed to cool the magnetic coil 180 inside the copper tube 140, and magnetic properties are applied to magnetic stirring of arc and molten metal. In addition to arranging to use, the water-cooling tube 130 is provided with a torch tip 150 coupled to the front end portion so as to maximize the magnetic properties.

그러나, 상기 수냉식 자력 토치에 있어서는 자기 코일(180)이 4편으로 이루어져 있어 제조 공정이 복잡하며, 상기 자기 코일(180)의 설치 위치가 구리 관(140) 내부에 설치되어 있으므로 용접시 발생되는 열에 의해 손상될 확률이 높아지게 되며, 이를 위해 수냉관(130)을 설치함으로써 토치의 구조가 복잡하다는 문제점이 있었다.However, in the water-cooled magnetic torch, the magnetic coil 180 is composed of four pieces, which makes the manufacturing process complicated, and since the installation position of the magnetic coil 180 is installed inside the copper pipe 140, The probability of damage is increased, and for this purpose, there is a problem in that the structure of the torch is complicated by installing the water cooling tube 130.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 설치 구조가 간단하며, 용접시 발생되는 열에 의한 자기 코일의 손상을 방지함으로써 용접 정밀도가 우수한, 자력을 이용한 공냉식 토치를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to use a simple magnetic structure, excellent welding precision by preventing damage to the magnetic coil due to heat generated during welding To provide an air-cooled torch.

도 1은 종래 기술에 의한 자력을 이용한 수냉식 토치의 구조를 나타내는 평면도,1 is a plan view showing the structure of a water-cooled torch using a magnetic force according to the prior art,

도 2는 도 1의 종단면도,2 is a longitudinal cross-sectional view of FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자력을 이용한 공냉식 토치의 구조를 나타내는 종단면도.Figure 3 is a longitudinal sectional view showing the structure of an air-cooled torch using a magnetic force according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawings

110 : 전극봉1000 : 토치 팁110 electrode 1000: torch tip

1100 : 절연부1200 : 전자석부1100: insulation portion 1200: electromagnet portion

1300 : 자기코일1300: magnetic coil

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 자력을 이용한 공냉식 토치는 내부에 전극봉을 수용함과 아울러 용접 분위기를 형성하는 가스가 통과되도록 내부가 개방된 토치 팁과; 상기 토치 팁의 선단 외주에 설치되는 전자석부와; 상기 전자석의 상부 외주에 설치되며, 열 및 전기를 차단하는 재질로 형성된, 보빈 구조를 이루는 절연부와; 상기 절연부의 내부에 권회된 자기 코일로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an air-cooled torch using magnetic force according to the present invention includes a torch tip configured to accommodate an electrode therein and to allow gas to form a welding atmosphere to pass therethrough; An electromagnet portion installed at an outer periphery of the tip of the torch tip; An insulation part provided on an upper outer circumference of the electromagnet and formed of a material which blocks heat and electricity; It characterized in that the magnetic coil wound inside the insulating portion.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자력을 이용한 공냉식 토치의 구조를 나타내는 종단면도이다.3 is a longitudinal sectional view showing a structure of an air-cooled torch using a magnetic force according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 의한 자력을 이용한 공냉식 토치는, 도 3에 도시한 바와 같이, 토치 팁(1000), 전자석부(1200), 절연부(1100) 및 자기 코일(1300)로 구성된다.As shown in FIG. 3, an air-cooled torch using magnetic force according to an exemplary embodiment of the present invention includes a torch tip 1000, an electromagnet portion 1200, an insulation portion 1100, and a magnetic coil 1300.

상기 토치 팁(1000)은 내부가 개방되며 선단부(1000a)의 반경이 몸체에 비해좁아진 구조를 가지며, 내부에는 전극봉(110)이 수용되어 있으며, 그 전극봉(110)을 제외한 나머지 부분으로 용접 분위기를 형성하는 이산화 탄소, 아르곤 등의 불활성 가스(G)가 통과된다.The torch tip 1000 has a structure in which the inside of the torch tip 1000 is open and the radius of the tip portion 1000a is narrower than that of the body. An inert gas (G) such as carbon dioxide or argon to pass is passed.

상기 전자석부(1200)는 상기 토치 팁(1000)의 선단부(1000a) 외주에 삽입 설치되고, 선단부(1200a)의 반경은 하방으로 좁아지는 구조를 가지며, 자기특성이 우수한 순철을 재질로 한다.The electromagnet portion 1200 is inserted into the outer circumference of the tip portion 1000a of the torch tip 1000, and the radius of the tip portion 1200a is narrowed downward, and is made of pure iron having excellent magnetic properties.

상기 절연부(1100)는 상기 전자석(1200)의 상부 외주에 설치되며, 열 및 전기를 차단하는 합성수지를 재질로 하며, 보빈 구조를 갖는다.The insulating portion 1100 is installed on the upper outer periphery of the electromagnet 1200, and made of a synthetic resin that blocks heat and electricity, and has a bobbin structure.

상기 자기 코일(1300)은 상기 절연부(1100)의 내부에 권회되어 있으며, 자력선을 발생하여 상기 전자석부(1200)에 자성을 띄게 한다.The magnetic coil 1300 is wound inside the insulator 1100, and generates magnetic lines of magnetic force to cause magnetism in the electromagnet unit 1200.

상기 토치팁(1000)과 전자석부(1200)는 예컨대, 억지끼워맞춤으로 결합하여 소모성인 토치팁(1000)과 전자석부를 분리함으로써 토치팁(1000)만을 교환할 수 있는 구성을 가질 수 있다. 그러나, 토치팁과 전자석부의 결합방식은 이에 한정되는 것은 아니다.The torch tip 1000 and the electromagnet portion 1200 may have a configuration in which only the torch tip 1000 may be exchanged by separating the consumable torch tip 1000 and the electromagnet portion by, for example, coupling with an interference fit. However, the coupling method of the torch tip and the electromagnet is not limited thereto.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 자력을 이용한 공냉식 토치에 대한 작용을 설명하기로 한다.The operation of the air-cooled torch using the magnetic force according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.

먼저, 용접모재(도시안됨)와 전극봉(110)에 극성이 다른 전원을 인가하고, 불활성 가스(G)를 주입함과 아울러 자기 코일(1300)에 임펄스 방식으로 작용하는 전류를 인가하면, 전극봉(110)과 용접 모재 간에는 아크 방전이 일어나 아크 및 용융풀이 생성되며, 자기 코일(1300)에서 세로 방향으로 자력선이 발생하여전자석부(1200)는 자성을 띄게 됨으로써 아크 및 용융풀은 회전하게 된다. 이에 따라서 산화피막이 용융풀 표면으로 방출되어 음극 분사의 영향을 받고 제거됨과 아울러 결정화 과정에 변화가 생겨 용접부의 구조가 조밀해짐으로써 용접부의 강도가 증가하게 되며, 이로 인해 용접부의 덧살 두께가 현저히 줄어들어 용접구조의 전체 중량도 감소하게 된다.First, when a different polarity power is applied to the welding base material (not shown) and the electrode 110, the inert gas G is injected, and an electric current applied in an impulse manner is applied to the magnetic coil 1300. An arc discharge occurs between the 110 and the welding base metal to generate an arc and a molten pool, and a magnetic force line is generated in the longitudinal direction in the magnetic coil 1300 so that the electromagnet portion 1200 becomes magnetic, thereby rotating the arc and the molten pool. As a result, the oxide film is released to the surface of the molten pool, which is affected by the cathode injection and is removed, and the crystallization process changes, resulting in a dense structure of the welded portion, thereby increasing the strength of the welded portion. The overall weight of the structure is also reduced.

또한, 상기 자기 코일(1300)의 구조가 상술한 종래의 수냉식 자력 토치에 있어서의 자기 코일의 구조와 같은 4개의 편으로 이루어지지 않고, 절연부(1100)의 내측에 권회되는 구조를 가짐으로써 종래에 비해 제조 공정이 간단해진다.In addition, the structure of the magnetic coil 1300 is not the same as the structure of the magnetic coil in the conventional water-cooled magnetic torch described above, but has a structure that is wound around the insulator 1100. In comparison, the manufacturing process is simplified.

더욱이, 자기 코일(1300)의 위치가 전자석 부(1200)의 상측에 있는 열 및 전기 절연부(1100) 내에 위치하게 됨으로써 수냉관을 설치할 필요가 없으므로 구조가 간단해지는 동시에 자기 코일(1300)에 고온의 열이 가해지지 않아 자기 특성이 종래에 비해 우수하다.Furthermore, since the position of the magnetic coil 1300 is located in the thermal and electrical insulation portion 1100 above the electromagnet portion 1200, there is no need to install a water cooling tube, thereby simplifying the structure and at a high temperature in the magnetic coil 1300. Since no heat is applied, the magnetic properties are superior to the conventional one.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 자력을 이용한 공냉식 토치에 의하면, 전자석부에 발생한 자력에 의해서 아크 및 용융풀을 회전시킴으로써 산화피막이 용융풀 바깥으로 방출되며, 용접부의 밀도가 조밀해짐으로써 용접부의 덧살 두께가 줄어들게 되며, 이로 인해 용접구조의 전체 질량이 감소하게 된다는 효과가 있다.As described above, according to the air-cooled torch using the magnetic force according to the present invention, the oxide film is released to the outside of the molten pool by rotating the arc and the molten pool by the magnetic force generated in the electromagnet portion, and the density of the weld portion is densified, so that the weld portion is dented. The thickness is reduced, thereby reducing the total mass of the welded structure.

또한, 자기 코일의 구조가 종래와 같이 4개의 편으로 이루어 지지 않고, 절연부의 내측에 권회되는 구조를 가짐으로써 종래에 비해 제조 공정이 간단해진다는 효과가 있다.In addition, the structure of the magnetic coil is not composed of four pieces as in the prior art, and has a structure that is wound around the inside of the insulated portion.

더욱이, 자기 코일이 전자석부의 선단에 위치하지 않고, 그 전자석부의 상단 외주에 설치된 절연부 내에 위치함으로써 종래와 같은 수냉관을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단해 지며, 자기 코일이 열의 영향을 덜 받게 되어 자기 특성이 좋아지게 됨으로써 용접품질이 우수하다는 효과가 있다.Moreover, since the magnetic coil is not located at the tip of the electromagnet portion, but is located in an insulating portion provided on the outer periphery of the electromagnet portion, the structure is simpler because it does not require a conventional water cooling tube, and the magnetic coil has less influence of heat The magnetic properties are improved to receive the welding quality is excellent.

Claims

A torch tip 1000 having an interior open to accommodate the electrode 110 therein and to allow a gas to form a welding atmosphere to pass therethrough;

An electromagnet portion 1200 installed at the outer periphery of the tip of the torch tip 1000;

An insulating part 1100 installed on an upper circumference of the electromagnet 1200 and formed of a material that blocks heat and electricity; And

Air-cooled torch using a magnetic force, characterized in that consisting of a magnetic coil (1300) wound inside the insulator (1100).

The method of claim 1,

The electromagnet portion 1200 is an air-cooled torch using magnetic force, characterized in that made of pure iron.

The method according to claim 1 or 2,

The insulator 1100 is an air-cooled torch using magnetic force, characterized in that the synthetic resin material.