KR20080057966A - 아크 용접 방법 - Google Patents

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천창근
장웅성
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

대입열로 용접을 실시하는 아크 용접시에 용융지에 초음파 진동을 인가함으로써, 응고를 제어하여 용접부의 결정립을 치밀하게 형성하는 아크 용접 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 의하면, 대입열로 용접을 실시하는 상기한 아크 용접은 서브머지드 아크 용접 또는 일렉트로 가스 용접일 수 있으며, 상기한 초음파의 출력은 3∼5㎾가 바람직하다.
서브머지드, 아크, 용접, 초음파, 일렉트로 가스

Description

아크 용접 방법{METHOD OF ARC WELDING}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접을 나타내는 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서브머지드 아크 용접을 나타내는 개략 사시도이다.
본 발명은 아크 용접 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대입열로 용접을 수행하는 아크 용접 방법에 관한 것이다.
아크 용접 중에서 대입열(大入熱)로 용접을 수행하는 아크 용접으로는 크게 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)과 일렉트로 가스 용접(electro gas welding)이 있으며, 이러한 용접 방법은 조선분야나 토목 건축의 철구조물, 대형 탱크 등의 구조 제작을 위한 용접에 널리 사용되고 있다.
이 중에서 상기 서브머지드 아크 용접은 용접하고자 하는 부위에 분말 플럭스(flux; 용제)를 일정 두께로 살포하고 그 속에 전극 와이어를 연속적으로 송급하면서 와이어 선단과 모재 사이에 아크를 발생시키는 용접 방법이며, 주로 수평 용 접에 사용된다.
그리고, 일렉트로 가스 용접은 이산화탄소를 보호 가스로 사용하며, 그 분위기에서 와이어 가이드 노즐을 통하여 용접 와이어를 송급하여 아크를 발생시키고, 아크열에 의해 용접 와이어와 모재를 녹여 용융지를 형성한다. 이러한 구성의 일렉트로 가스 용접은 주로 수직 용접에 사용된다.
한편, 상기한 서브머지드 아크 용접 및 일렉트로 가스 용접을 실시할 때에는 가능한 한 많은 입열을 가하여 용접 속도 및 생산성을 향상시키는 것이 일반적이 추세이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 종래에는 2개의 전극을 이용하여 용접을 실시하거나, 높은 전류에서 동작하는 용접기를 사용하거나, 다른 예로 한국 특허공개번호 2006-16188호에 개시된 바와 같이 후판의 양면을 동시에 용접하고 있다.
하지만, 상기와 같이 대입열을 투입하여 용접을 수행할 경우에는 해당 용접부에 높은 열투입이 이루어짐으로 인해 용접부 금속 결정립의 조대화가 초래되고, 이로 인해 인성이나 강도가 높은 용접부를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 일본 특허공개번호1986-259894호는 일렉트로 가스 용접용 와이어에 충전되는 플럭스의 조성을 상기 와이어에 대한 중량%로 적어도 비금속 물질 0.5∼2.2%, 지르코늄 0.05∼0.25%, 망간 1∼3%, 및 티타늄, 규소, 마그네슘으로 이루어진 그룹 중 1종 또는 2종 이상의 합이 0.2∼0.8%로 제어하는 기술을 개시하고 있다.
그러나, 상기 일본 특허는 모재의 종류 별로 새로운 용접 재료를 찾아야 하 는 매우 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대입열로 용접을 수행하는 서브머지드 아크 용접이나 일렉트로 가스 용접에 있어서 모재의 종류에 상관없이 용접부의 결정립을 치밀하게 형성할 수 있는 아크 용접 방법을 제공함에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
대입열로 용접을 실시하는 아크 용접시에 용융지에 초음파 진동을 인가함으로써, 응고를 제어하여 용접부의 결정립을 치밀하게 형성하는 아크 용접 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기한 초음파의 출력은 3∼5㎾가 바람직하다.
그리고, 대입열로 용접을 실시하는 상기한 아크 용접은 서브머지드 아크 용접 또는 일렉트로 가스 용접일 수 있다.
서브머지드 아크 용접의 경우에는 초음파를 모재의 상부 또는 측면에서 인가할 수 있으며, 일렉트로 가스 용접의 경우에는 초음파를 모재의 측면 또는 정면에서 인가할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접의 용접 방법을 도시한 것이다.
일렉트로 가스 용접은 수냉동판(110)으로 용접 부위를 둘러싸고 그 안으로 이산화탄소를 집어넣어 보호가스 분위기를 만든 이후에 와이어 가이드 노즐을 통하여 (복합)와이어를 송급하고, 와이어 끝과 모재(120)간에 발생하는 아크에 의해 와이어와 모재를 용융하여 용접을 실시하는 것이다.
이러한 일렉트로 가스 용접을 화살표 방향을 따라 실시할 때, 본 발명의 실시예에서는 초음파 발생부(130)를 모재(120)의 측면에 설치하고, 상기 초음파 발생부(130)에서 발생된 초음파가 모재(120)에 전달되도록 한다.
그리고, 상기 초음파 발생부(130)는 3∼5㎾의 출력으로 초음파를 발생시키는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 초음파의 진동에 의해 용융지의 응고가 제어되므로, 용접부의 결정립이 치밀하게 형성되고, 이로 인해 접합부의 인성과 강도가 증가된다.
상기 도 1에서는 초음파 발생부(130)를 모재(120)의 측면에 설치하고 있지만, 상기한 초음파 발생부(130)를 모재(120)의 정면에 설치하는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서브머지드 아크 용접의 용접 방법을 도시한 것이다.
상기 서브머지드 아크 용접은 대기로부터 아크를 보호하기 위해 용착부에 입상(粒狀)이나 용융상의 용제(flux)를 공급하고, 용제속에 전극 와이어를 송급하여 용접봉과 모재 사이에 아크를 발생시켜 용접하는 방법이다.
이러한 구성의 서브머지드 아크 용접은 자동 금속 아크 용접(automatic metal arc welding), 잠호 용접, 유니온 멜트 용접 또는 링컨 용접이라고도 하는데, 용융지가 용제에 의해서 보호되므로 대기에서 격리되어 산소, 질소, 수분의 침입이 없고 아크열의 열손실이 적어 용입이 큰 높은 능률로 용접을 할 수 있으며, 주로 두께가 두꺼운 것의 용접에 사용된다.
서브머지드 아크 용접에 사용되는 용제는 아크를 보호하고, 합금을 제공하며, 아크를 안정화 시키는 등의 역할을 하는 것으로, 제조 방법에 따라 용융형 용제(광물성 원료를 일정한 비율로 혼합하여 아크로에 넣어 1,300℃ 이상으로 가열해서 응고시킨 후 분쇄하여 알맞은 입도로 만든 것으로 유리 모양의 광택이 남), 소결형 용제(광물성 원료 및 합금 분말을 규산나트륨과 같은 점결제(粘結劑)와 더불어 원료가 용해되지 않을 정도의 비교적 저온 상태(400∼1,000℃)에서 일정한 입도로 소결하여 제조한 것)로 분류된다.
그리고, 상기 용제는 조성에 따라, 저산화 망간 용제, 중산화 망간 용제, 고산화 망간 용제로 분류할 수 있다.
그리고, 전극 와이어로 쓰이는 심선은 비피복선을 코일 모양으로 감은 것을 사용하는데, 보통 동도금을 하여 사용하며, 몰리브덴, 니켈, 크롬 등이 첨가되어 있다.. 상기한 전극 와이어는 망간 함유량과 몰리브덴 함유량에 따라 고망간계, 중망간계, 저망간계 및 망간-몰리브덴계 와이어로 분류된다.
상기한 용제 및 전극와이어를 사용하여 서브머지드 아크 용접을 화살표 방향을 따라 실시할 때, 본 발명의 실시예에서는 모재(120)의 측면에 초음파 발생 부(130)를 설치하고, 상기 초음파 발생부(130)에서 발생된 초음파가 모재에 전달되도록 한다.
이때, 상기 초음파 발생부(130)는 3∼5㎾의 출력으로 초음파를 발생시키는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 초음파의 진동에 의해 용융지의 응고가 제어되므로, 용접부의 결정립이 치밀하게 형성되고, 이로 인해 접합부의 인성과 강도가 증가된다.
상기 도 2에서는 초음파 발생부(130)를 모재(120)의 측면에 설치하고 있지만, 상기한 초음파 발생부(130)를 모재(120)의 상부에 설치하는 것도 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 첨부된 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
상술한 바와 같이 본 발명은 대입열로 용접을 실시하는 서브머지드 아크 용접이나 일렉트로 가스 용접시에 초음파을 이용하여 용융지의 응고를 제어함으로써, 모재의 종류와 상관없이 용접부의 결정립을 치밀하게 형성할 수 있다.
따라서, 접합부의 인성과 강도를 효과적으로 증가시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 대입열로 용접을 실시하는 아크 용접시에 용융지에 초음파 진동을 인가함으로써, 응고를 제어하여 용접부의 결정립을 치밀하게 형성하는 아크 용접 방법.
  2. 제 2항에 있어서,
    상기한 초음파의 출력이 3∼5㎾로 이루어지는 아크 용접 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    대입열로 용접을 실시하는 상기한 아크 용접이 서브머지드 아크 용접인 것을 특징으로 하는 아크 용접 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 서브머지드 아크 용접을 실시할 때에는 초음파 발생부를 모재의 상부 또는 측면에 설치하여 초음파를 모재에 인가하는 아크 용접 방법,
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    대입열로 용접을 실시하는 상기한 아크 용접이 일렉트로 가스 용접인 것을 특징으로 하는 아크 용접 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 일렉트로 가스 용접을 실시할 때에는 초음파 발생부를 모재의 측면 또는 정면에 설치하여 초음파를 모재에 인가하는 아크 용접 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101277946B1 (ko) * 2011-06-28 2013-06-27 현대제철 주식회사 일렉트로 가스 용접 장치 및 방법
KR20220067998A (ko) * 2020-11-18 2022-05-25 주식회사 포스코 클래드강판의 제조방법

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