KR20080066590A - 용접 장치 및 용접 속도 증가 방법 - Google Patents

용접 장치 및 용접 속도 증가 방법 Download PDF

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에드워드 케네스 엘리스
윌리엄 해럴드 차일즈
피터 로버트 버크
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

본 발명의 용접 장치가 개시되어 있다. 상기 용접 장치는 적어도 하나의 코어(140)를 포함하는 토치 본체(110)와, 상기 적어도 하나의 코어(140)로부터 소정 방향으로 연장되는 복수 개의 접촉 팁(115, 120)과, 복수 개의 접촉 팁(115, 120)에 인접하여 배치된 복수 개의 가스 공급관(130, 135)을 포함하고, 상기 복수 개의 가스 공급관(130, 135)은 상기 복수 개의 접촉 팁(115, 120)과 실질적으로 유사한 방향으로 연장되어 있다.

Description

용접 장치 및 용접 속도 증가 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DEEP GROOVE WELDING}
본 발명은 일반적으로 용접 특히, 깊은 홈 용접(deep groove welding)에 관한 것이다.
금속 불활성 가스(MIG) 용접을 비롯한 가스 금속 아크 용접은 소모성 와이어 전극(본 명세서에서는, "와이어 전극"이라고 함)과, 전기 서플라이와, 그리고 차단 가스를 용접 영역에 안내하기 위한 시스템을 채용하고 있다. 와이어 전극과 차단 가스는 전기 서플라이와의 전기적 접속부에서 "토치"를 통해 용접 영역으로 연속적으로 공급된다. 전기 서플라이와 함께 회로를 완성하는 접지 리드(earth lead)에 의해 작업편이 연결된다. 와이어 전극은 아크를 생성시키도록 적당한 양의 전류를 공급할 수 있는 파워 공급원을 이용하여 지면 위에서 전위 상태로 유지된다. 와이어어 전극이 작업편과 접촉하면, 아크가 생성되어, 이 아크에 의해 와이어 전극과 작업편의 국부적인 금속을 용융시키고, 용융 풀을 형성시킨 후, 냉각되어 용접부를 형성하게 된다. 차단 가스는 용융 풀이 산화되는 것을 방지하고, 적어도 하나의 원하는 아크 특성을 제공한다.
용접 속도를 높이는 일반적인 방법은 와이어 전극의 공급 속도를 증가시키면서, 상응하는 양의 추가의 와이어 전극을 용융시키도록 전류를 상응하게 증가시키는 것이다. 그러나, 전류의 상응하는 증가로부터 기인하는 과도한 열 발생으로 인하여 작업편의 원하지 않은 왜곡이 생길 수 있다. 2 개의 와이어를 사용하는 금속 불활성 가스 용접은 종종 트윈 와이어 용접으로 불리고, 또한 용접 속도를 증가시켜, 생산성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 매우 근접하여 단일의 종래의 파워 서플라이를 이용하는 트윈 와이어 용접은 아크의 불안정성과, 인접한 자기장의 상호 작용과 관련된 금속 전이와, 각 와이어 전극에 상응하는 아크 에너지의 변화로 인하여 깊고 좁은 홈 용접과 같은 용도로는 부적합하다. 와이어 전극 냉각 처리 요건을 제공하는 종래의 시도와 차단 가스의 급송으로 인하여 예를 들어, 증기 터빈 구성 부품의 제조에 사용되는 것과 같은 좁고 깊은 홈과 양립할 수 없는 트윈 와이어 용접 토치로 된다.
따라서, 당업계에서는, 이러한 단점을 극복할 수 있는 깊은 홈 용접 장치에 대한 필요성이 있다.
본 발명의 실시예는 용접 장치를 포함하고 있다. 본 발명의 용접 장치는 적어도 하나의 코어와, 상기 적어도 하나의 코어로부터 소정의 방향으로 연장되는 복 수의 접촉 팁과, 상기 복수의 접촉 팁에 인접하게 배치된 복수의 가스 공급관을 구비하는 토치 본체를 포함하고, 상기 복수의 가스 공급관은 복수의 접촉 팀과 실질적으로 유사한 방향으로 연장된다.
본 발명의 다른 실시예는 적어도 하나의 코어와, 상기 적어도 하나의 코어로부터 소정의 방향으로 연장되는 복수의 접촉 팁과, 상기 복수의 접촉 팁에 인접하게 배치된 복수의 가스 공급관을 포함하고, 상기 복수의 가스 공급관은 복수의 접촉 팀과 실질적으로 유사한 방향으로 연장되는, 토치 본체를 구비하는 용접 장치를 이용하여 용접 속도를 증가시키는 방법을 포함하고 있다. 본 발명의 방법은 선단 접촉 팁과 같은 복수 개의 접촉 팁 중 적어도 하나와, 후단 접촉 팁과 같은 복수 개의 접촉 팁 중 적어도 다른 하나를 규정하는 단계와, 상기 용접 장치를 제 2 방향으로 이동시키는 단계와, 용접 속도를 증가시키도록 상기 선단 접촉 팁 중 적어도 하나와, 다른 접촉 팁과 독립적인 후단 접촉 팁을 제어하는 단계를 포함하고 있다.
이러한 장점 및 특징 등은 첨부 도면과 관련하여 제공되는 본 발명의 바람직한 실시예의 아래의 상세한 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이다.
예시적인 도면을 참고하면, 첨부 도면에서 유사한 구성요소는 도면 번호가 유사하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 용접 재료의 일반적인 용융 풀로 공급되는 2 개의 와이어 전극을 사용하는 좁은 홈 금속 불활성 가스 용접을 위한 토치 및 방법이 제공된다. 상기 토치는 현재 사용되는 단일 와이어 전극의 금속 불활성 가스 용접 시스템과 비교하여 필요한 용접 시간을 감소시키도록 좁은 홈에서 작동 가능하다. 일 실시예에 있어서, 본 방법은 더 높은 용접 속도와 더 높은 와이어 전극의 퇴적 속도로 인하여 용접 생산성의 개선이 촉진된다. 일 실시예에 있어서, 각 와이어 전극이 그 자체 파워 서플라이에 접속되어 용접 전압과, 전류 수준과, 연속적 파형 또는 펄스 변조 파워 급송 파형과 같은 용접 파워 급송 파형에 대한 독립적인 조정이 가능해진다.
일 실시예에 있어서, 퇴적된 금속의 조성이, 야금학적 및 기계적 특성이 개선되도록 와이어 전극 직경과, 함금 성분과, 그리고 2 개의 별개의 접촉 팁 각각에 대한 공급 속도 중 적어도 하나를 독립적으로 변화시킴으로써 용도에 맞게 설정될 수 있다. 2 개의 와이어 전극을 사용하면 필요한 다수의 용접 통로가 감소하게 되고, 디슬래깅(deslagging) 양을 최소화하고 슬래그 혼입의 가능성을 감소시킴으로써, 생산성과 용접 품질이 개선된다.
이하, 도 1을 참조하면, 좁은 홈 용접에 특히 유용하고, 본 명세서에서 토치라고 불리우는 듀얼 와이어 용접 토치(100)의 일 실시예에 대한 상부 사시 분해 구성도가 도시되어 있다. 토치(100)는 장착 플레이트(105)와, 토치 본체(110)와, 한 쌍의 소모성 와이어(125)가 공급되는 2 개의 접촉 팁(115, 120)과, 복수 개의 가스 공급관(130, 135)을 포함하고 있다. 일 실시예에서, 토치 본치(110)는 본 명세서에서 코어라고 불리는 적어도 하나의 헤드 조립체(140)를 포함하고 있다. 적어도 하나의 코어(140)는 2 개의 접촉 팁(115, 120)의 용융을 방지하도록 용접에 의해 발생된 열을 제거하기 위해 수냉식 재킷을 포함하고 있다. 2 개의 접촉 팁(115, 120)은 적어도 하나의 코어(140)로부터 방향선(97)에 의해 지시된 방향으로 전방으로 연장되어 있다. 일 실시예에서, 토치(100)는 2 개의 가스 공급관(130, 135)을 포함하고 있다.
2 개의 접촉 팁(115, 120)을 가진 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않는다고, 본 발명은 예를 들어, 3 개, 4 개, 또는 5 개와 같은 복수 개의 접촉 팁(115, 120)을 구비하는 토치(100)에도 적용된다는 것을 이해할 것이다.
상기 코어(140)와 적어도 하나의 커플러(150) 사이에 절연 헤드 블록(145)이 배치되어 상기 코어와 커플러를 함께 연결시킨다. 커플러(150)는 외부 파워 서플라이와, 소모성 와이어 공급기와, 수 냉각기(도시되어 있지 않음)에 연결되어 있다. 외부 파워 서플라이는 용접 전류를 제공하고, 소모성 와이어 공급기는 한 쌍의 소모성 전극(125)을 공급하며, 수 냉각기는 코어(140)의 수냉식 재킷을 통해 물을 순환시키는데, 이는 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.
일 실시예에 있어서, 토치 본체(110)는 2 개의 코어(140)와 한 쌍의 접촉 팁 유지기(155)를 포함하여 코어(140)와 접촉 팁(115, 120) 사이의 인터페이스를 제공한다. 접촉 팁 유지기(155) 쌍은 코어(140)로부터 전방으로 제 1 방향으로 연장되고, 접촉 팁(115, 120)을 유지시킨다. 접촉 팁 유지기(155)는 각각 예를 들어, 콜릿(collet)과 같은 조정기(160)를 포함하여, 접촉 팁(115)을 유지시키고, 접촉 팁 유지기(155)의 조정기(160)를 넘어서 연장되는 소정 길이의 접촉 팁을 교환 및 조정을 가능하게 한다.
접촉 팁(115, 120)은 소모성 와이어(125) 쌍에 용접 전류와 위치 안내를 제공한다. 일 실시예에 있어서, 접촉 팁(115, 120)은 파워 공급원으로부터 소모성 와이어(125) 상으로 유리한 전기 전도성을 제공하고, 접촉 팁 유지기(155)를 거쳐 코어(140)의 수냉식 재킷으로의 열 전도성을 제공하도록 구리로 제조되어 있다. 일 실시예에 있어서, 접촉 팁(115, 120)은 좁은 홈으로의 배열을 용이하게 하도록 약 1/4 인치의 직경을 가지고 있다. 일 실시예에서, 접촉 팁(115, 120)은 접촉 팁 유지기(155) 쌍 중 적어도 하나를 넘어서 적어도 4 인치 연장되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 접촉 팁(115, 120)은 접촉 팁 유지기(155) 쌍 중 적어도 하나를 넘어서 적어도 6 인치 연장되어 있다. 또 다른 실시예에 있어서는, 접촉 팁(115, 120)은 접촉 팁 유지기(155) 쌍 중 적어도 하나를 넘어서 적어도 8 인치 연장되어 있다.
절연부가 각 접촉 팁(115, 120)의 외부 및 둘레에 배치되어 있고, 후방 단부(165)(접촉 팁 유지기(155) 쌍의 팁 중 각 하나 내에 배치됨)로부터 각 접촉 팁(115, 120)의 본 명세서에서 팁으로 불리우는 최전방 단부(170)를 향해서 연장된다. 절연부는 후방 단부(165)로부터 각 접촉 팁(115, 120)의 팁(170)을 향해서 연장되어, 각 접촉 팁(115, 120)을 다른 구성 부품 및 작업편으로부터 열적으로 그리고 전기적으로 절연시킨다. 일 실시예에서, 절연부는 적어도 하나의 직물 유리(woven glass) 슬리브와, 예를 들어 변형 적층물(transformer lamination)에 사 용될 수 있는 것과 같은 바니시(varnish)를 포함하고 있다. 다른 실시예에 있어서, 절연부는 세라믹 코팅을 포함하고 있다.
일 실시예에서, 토치(100)는 접촉 팁(115, 120)들 사이에서의 위치 각도(175)를 제공한다. 또한, 조정기(180)가 위치 각도(175)의 조정을 통해 2 개의 접촉 팁(115, 120)의 상대적인 위치 또는 배향을 물리적으로 조정 가능하게 한다. 일 실시예에 있어서, 조정기(180)가 2 개의 코어(140) 사이의 이격 거리(185)를 변화시킴으로써 위치 각도를 조정한다.
이하, 도 2를 참조하면, 토치(100)의 팁(170) 단부에 대한 사시도가 도시되어 있다. 조정기(180)의 일 실시예가 다른 팁에 대해 방향선(98)에 의해 지시되어 있는 바와 같이 멀어지는 방향으로 하나의 팁(115, 120)을 평행 이동시킨다.
다시, 도 1을 참조하면, 차단 가스가 예를 들어, 피팅 또는 니플과 같은 커플링(190)을 통해 가스 공급관(130, 135)에 의해 공급된다. 차단 가스는 각 접촉 팁(115, 120)의 팁(170)을 냉각시키고, 아크의 안정성을 유지시키도록 적절한 차단을 제공하며, 용접 재료의 용융 풀이 산화되는 것을 방지시킨다. 하나 이상의 가스 공급관(130, 135)을 사용하면, 위해 용접 재료의 용융 풀에 매우 근접하게 하나 이상의 차단 가스를 용도에 맞게 혼합하여, 용접 특성을 개선할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 가스 공급관(130, 135)는 접촉 팁(115, 120)과는 별개이고, 적어도 하나의 가스 블록(195)으로부터 전방으로 돌출되어 있는데, 상기 가스 블록은 접촉 팁 유지기(155) 쌍과 적어도 하나의 코어(140)의 기계적 연결 매체이다. 가스 공급관(130, 135)은 접촉 팁(115, 120)과 실질적으로 유사한 방향으로 돌출되어, 가 스 공급관(130, 135)과 접촉 팁(115, 120)이 후술하고 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 단일의 홈 내에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 공급관(130, 135)은 2 개의 접촉 팁(115, 120) 외부에 토치(100)의 대향 측을 따라 배치되어 있다. 다르게 말하면, 접촉 팁(115, 120)은 가스 공급관(130, 135) 사이에 배치된다. 일 실시예에서, 가스 공급관(130, 135)은 직경이 약 3/8 인치이다.
도 2와 연관시켜 도 1을 참고하면, 가스 공급관(130, 135)은 2 개의 접촉 팁(115, 120)에 실질적으로 평행하여, 가스 공급관(130, 135)과 접촉 팁(115, 120)은 후술하고 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 단일의 홈 내에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 공급관(130, 135)은 예를 들어, 세트 나사 또는 클램프와 같은 조정기(196)를 통해 가스 블록(195)에 각각 고정된다. 2 개의 접촉 팁(115, 120) 사이에서 위치 각도(175)를 조정하면 가스 공급관(130, 135) 사이에서의 각도도 마찬가지로 변화하게 된다. 가스 공급관(130, 135) 중 적어도 하나의 배향의 조정은 가스 블록(195)의 회전과 이 가스 블록(195)에 대한 가스 공급관(130, 135)의 평행 이동 중 적어도 하나를 허용하도록 조정기(196)를 느슨하게 함으로써 달성된다. 코어(140)를 중심으로 하는 가스 블록(195)의 회전은 멀어지는 방향(98)으로 2 개의 접촉 팁(115, 120)에 대한 대응하는 가스 공급관(130, 135)의 평행 이동을 제공한다. 가스 블록(195)에 대한 가스 공급관(130, 135)의 평행 이동은 2 개의 접촉 팁(115, 120)에 대한 가스 공급관(130, 135)의 길이의 조정을 제공한다.
일 실시예에서는 원형 형상을 가진 가스 공급관(130, 135)을 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않고, 예를 들어 용접 작업에서 토치(100)의 이동에 실질적으로 수직하는 방향으로 약 3/8 인치의 외형 치수를 가진 계란형, 타원형 및 직사각형과 같은 변형된 기하학적 형상을 포함하는 가스 공급관(130, 135)을 가진 토치(100)에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 가스 공급관(130, 135)을 2 개의 접촉 팁(115, 120)에 대해 실질적으로 평행하게 배치하는 가스 블록(195)을 구비하는 것과 같은 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 예를 들어 2 개의 접촉 팁(115, 120)으로부터 대체로 접근하거나 멀어지는 것과 같이 가스 공급관(130, 135)을 다른 각도로 배치시킬 수 있는 다른 장착 수단을 구비하는 토치(100)에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
당업자라면, 소모성 와이어(125) 쌍의 각 소모성 와이어가 각 접촉 팁(115, 120)의 팁(170)을 관통함에 따라, 접촉 팁(115, 120)의 팁(170) 중 최전방 위치에서 국부적인 마모가 있게 된다는 것을 이해할 것이다. 국부적인 마모는 소모성 와이어가 접촉 팁(115, 120)의 팁(170)을 지나서 캔티레버 방식으로 연장됨에 따라 소모성 와이어(125) 쌍의 각 소모성 와이어에 작용하는 안내력에 의해 유발된다. 또한, 이러한 마모는 접촉 팁(115, 120)의 팁(170)에 존재하는 높은 온도에 의해 가속된다. 팁(170)의 마모로 인하여, 팁(170)의 최전방부의 내경이 커진다. 팁(170)의 내경의 증가는 바람직하지 않은데, 왜냐하면 이러한 내경의 증가는 팁(170)의 내경과 소모성 와이어(125) 쌍 중 대응하는 하나 사이의 간극 양을 증가시켜, 팁(170)에 의한 소모성 와이어(125) 쌍 중 대응하는 하나의 위치 안내 정확도를 감소시키기 때문이다. 또한, 팁(170)의 내경이 증가하면 2 개의 접촉 팁(115, 120)으로부터 소모성 와이어(125) 쌍 중 각 대응하는 하나로의 전류 전도 경로에 있어서 변화로 인하여 적어도 하나의 아크 특성이 변화하게 된다. 2 개의 접촉 팁(115, 120) 중 적어도 하나의 팁(170)의 최전방부(마모가 가장 심한 부분)의 제거하면, 소모성 와이어(125) 쌍 중 대응하는 하나에 개선된 전류 전도 경로 정합성 및 증가된 위치 안내 정확도를 제공하도록, 덜 마모된 내경을 가진 각각의 새로운 팁(170)을 제공하게 될 것이다. 이에 따라, 접촉 팁(115, 120)을 접촉 팁 유지기(155)로부터 신속하게 제거하기 위해 조정기(160)를 사용하면, 일관된 와이어 안내와 아크 특성에 관련된 전류 전도 경로를 제공하도록 팁(170)의 최전방부의 편리한 제거를 가능하게 하는 동시에, 2 개의 팁(170) 사이에 적절한 상대적인 위치를 유지시킬 수 있다. 또한, 이러한 팁(170) 최전방부의 제거는 2 개의 접촉 팁(115, 120)의 전체 유효 수명과 토치(100) 서비스 간격을 연장시킨다.
도 3을 참조하면, 토치(100)를 포함하는 작업 장비(200)의 개략도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 토치(100)를 사용하여 증기 터빈 다이어프램 밴드(224)를 증기 터빈 다이어프램 웨브(226)에 용접한다. 작업 장비(200)의 2 가지 파라미터로는 홈 각도(θ)와 홈 깊이(230)가 있다. 여기에 개시되어 있는 토치(100)는 3 도의 홈 각도를 비롯한 약 12 인치까지의 홈 깊이(230) 내에서의 용접에 적당하다. 전술한 예는 예시를 위한 것일 뿐 제한을 위한 것이 아님을 이해할 것이다.
용접 처리에 의해 발생되는 전류로부터 기인하는 자기장 효과가 적어도 하나의 아크 특성에 영향을 줄 수 있다. 이러한 효과 및 차단 가스의 급송과 관련된 문제점은 밴드(224)와 웨브(226) 사이의 홈과 같은 깊고 좁은 홈 내에서 심화되고, 이러한 홈 내에서의 용접의 어려움을 증가시킨다. 또한, 밴드(224)와 웨브(226) 사이에서, 크기에 있어서의 차이로 인하여 열을 흡수하는 밴드(224)와 웨브(226)의 능력에 대한 불균형이 발생된다. 용접 속도를 통해 처리량을 증가시키는 일반적인 방법은 증가된 공급 속도에 의해 제공되는 추가의 금속을 용융시키도록 와이어 전극의 공급 속도를 용접 전류의 대응하는 증가와 함께 증가시키는 것이다. 그러나, 열 흡수 용량에 있어서의 불균형으로 인하여, 만약 용접 속도가 과도한 양의 가해진 열을 발생시키는 증가된 용접 전류를 통해 증가되도록 시도된다면, 더 작은 부품의 왜곡이 발생하게 된다. 따라서, 용접 파라미터 선택을 통한 열 투입의 세심한 제어는 왜곡을 감소시키게 된다.
도 1 에서 방향선(99)에 의해 도시되어 있는 것과 같은 제 2 방향으로(도 3의 지면 내부로)의 토치(100)의 평행 이동에 응답하여, 접촉 팁(115)은 선단 접촉 팁으로서 규정되고, 접촉 팁(120)은 후단 접촉 팁으로 규정되게 된다. 방향선(99)에 의해 도시된 방향으로의 토치(100)의 평행 이동은 2 개의 접촉 팁(115, 120)과 실질적으로 동일 평면의 운동으로서 규정된다. 방향선(99)과 반대 방향으로의 토치(100)의 평행 이동에 응답하여, 접촉 팁(120)이 선단 접촉 팁으로 규정되고, 접촉 팁(115)은 후단 접촉 팁으로 규정된다는 것을 이해할 것이다.
아크 특성과 용접 품질이 다양한 용접 파라미터의 선택을 통해 개선된다는 것을 발견하였다. 용접 파라미터의 용도에 따른 설정 또는 다른 접촉 팁(115, 120)과 독립적으로 각 2 개의 접촉 팁(115, 120)을 제어하면, 재료 퇴적 속도와 용접 속도를 증가시키고, 전체 용접 품질이 개선되며, 과도한 왜곡을 피할 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 용접 전류, 용접 전압 및 용접 파워 급송 파형과 같은 적어도 하나의 다른 용접 파라미터가 소모성 와이어(125) 쌍 중 대응하는 하나의 공급 속도에 대한 변화에 응답하는 공동 작용 제어 알고리즘(synergic control algorithm)이라고 당업계에서 불리우는 것을 사용하는 것이 선단 접촉 팁과의 사용에 바람직하다는 것을 발견하였다. 또한, 용접 전류가 소모성 와이어(125) 쌍 중 대응하는 하나에 대한 공급 속도와 독립하여, 맥동하거나 오프 상태로부터 온 상태로 급격하게 변화하는 펄스 제어 알고리즘(pulsing control algorithm)이 후단 제어 팁과의 사용에 바람직하다는 것을 발견하였다. 또한, 소모성 와이어(125) 쌍 중 대응하는 하나의 더 큰 공급 속도가 후단 접촉 팁과 비교할 때 선단 접촉 팁에 바람직하다는 것도 발견하였다. 일 실시예에서, 토치(100)의 사용에 의해 촉진되는 용접 속도의 증가에 의해, 전체 열 투입율이 감소하여 왜곡이 줄어들게 된다.
개시된 듀얼 와이어 장비를 이용한 실험을 5 인치 및 3 도의 깊은 홈을 가진 증기 터빈 다이어프램에 대해 실행하였다. 본 명세서에 개시되어 있는 바와 같은 토치(100) 및 용접 파라미터의 사용은 이러한 좁고 깊은 홈에 적합한 단일 와이어 공정의 용접 속도의 약 2 배로 허용가능한 용접을 제공하였다.
전술한 것에 비추어 볼 때, 토치(100)는 좁은 홈에서의 용접 속도를 증가시키는 방법을 용이하게 한다. 상기 방법은 복수 개의 접촉 팁(115, 120) 중 하나를 선단 접촉 팁(115, 120)으로, 그리고 복수 개의 접촉 팁(115, 120) 중 다른 하나를 후단 접촉 팁(115, 120)으로 규정하는 단계와, 상기 용접 장치를 2 개의 접촉 팁(115, 120)과 실질적으로 동일 평면의 방향선(99)에 의해 지시되어 있는 제 2 방 향으로 이동시키는 단계와, 용접 속도를 증가시키기 위해 선단 접촉 팁(115, 120)과 후단 접촉 팁(115, 120) 중 적어도 하나를 다른 하나와 독립하여 제어 단계를 포함하고 있다.
본 발명의 방법의 실시예는 선단 접촉 팁에 공동 작용 제어 알고리즘을 적용하는 것을 포함하고 있다. 본 발명의 방법의 다른 실시예는 후단 접촉 팁에 펄스 제어 알고리즘을 적용하는 것을 포함하고 있다.
일 실시예에서, 선단 및 후단 접촉 팁 중 적어도 하나를 다른 것에 독립적으로 제어하는 것은 각 소모성 와이어 전극(125) 쌍 중 적어도 하나, 각 소모성 와이어 전극(125) 쌍의 공급 속도, 각 소모성 와이어 전극(125) 쌍의 조성, 각 소모성 와이어 전극(125) 쌍에 인가되는 용접 전압의 크기, 각 소모성 와이어 전극(125) 쌍에 인가되는 용접 전류의 크기, 및 각 소모성 와이어 전극(125) 쌍에 인가되는 용접 파워 급송의 파형을 제어하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 선단 접촉 팁에 대응하는 소모성 와이어 전극의 공급 속도는 후단 접촉 팁에 대응하는 소모성 와이어 전극의 공급 속도보다 크다.
개시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 몇 가지 실시예는, 깊고 좁은 홈 내에서의 더 높은 용접 재료 퇴적 속도를 달성하는 능력과, 작업편의 왜곡을 감소시키도록 열 투입을 제어하는 능력과, 슬래그 혼입의 가능성을 감소시켜 용접 품질을 향상시키는 능력과, 생산성을 향상시킴으로써 제조 공정 비용을 감소시키는 능력과, 특이한 야금학적 및 기계적 특성을 비롯한 정확하게 제어된 화학적 성질을 포함하는 주문형 용접 재료를 제공하는 능력과, 전체 열 투입 속도를 감소시키는 능 력과, 그리고 용접 특성을 개선하기 위해 용접 재료의 용융 풀에 매우 근접하게 하나 이상의 차단 가스를 함께 혼합하는 능력이라고 하는 몇 가지 장점을 가질 수 있다.
본 발명을 예시적인 실시예를 참고하여 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는 한 다양한 변경이 있을 수 있고 본원 발명의 구성요소를 균등물로 대체할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 보호범위를 벗어나지 않는다면, 본 발명의 교시 내용에 특정 상황 또는 재료를 적용시키기 위해 많은 수정이 있을 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명을 실시하기 위한 특정 방법 또는 최선의 방법으로 개시되어 있는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 첨부된 청구범위의 보호범위 내에 속하는 모든 실시예를 포함하고 있다. 또한, 도면 및 발명의 상세한 설명에는, 본 발명의 예시적인 실시예가 개시되어 있고, 비록 특정 용어를 채택하였지만, 특별히 다른 언급이 없다면, 총괄적 의미 및 설명적 의미로 사용한 것이고, 이에 따라 본 발명의 보호범위가 제한되는 것은 아니다. 더욱이, 제 1 및 제 2 등의 용어를 사용한 것은 어떠한 순서나 중요도를 지시한 것이 아니라, 상기 제 1 및 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용된 것이다. 또한, 구성요소가 단수의 형태로 기재되어 있더라도 이는 그 양을 한정한 것이 아니라, 적어도 하나의 구성요소가 존재함을 지시하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접 토치의 상부 사시 분해 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 토치의 팁 단부에 대한 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토치를 포함하는 공작 장비의 개략적인 측면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
110 : 토치 본체 105 : 장착 플레이트
115, 120 : 접촉 팁 125 : 소모성 와이어
130, 135 : 가스 공급관 140 : 코어
150 : 커플러 155 : 토치 팁 유지기
195 : 가스 블록 224 : 밴드
226 : 웨브

Claims (10)

  1. 용접 장치에 있어서,
    적어도 하나의 코어(140)를 포함하는 토치 본체(110)와,
    상기 적어도 하나의 코어(140)로부터 소정 방향으로 연장되는 복수 개의 접촉 팁(115, 120)과,
    상기 복수 개의 접촉 팁(115, 120)에 인접하여 배치된 복수 개의 가스 공급관(130, 135)을 포함하고,
    상기 복수 개의 가스 공급관(130, 135)은 복수 개의 접촉 팁(115, 120)과 실질적으로 유사한 방향으로 연장되는
    용접 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 접촉 팁(115, 120) 중 적어도 하나는 상기 복수 개의 가스 공급관(130, 135) 사이에 배치되는
    용접 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 접촉 팁(115, 120) 중 적어도 하나의 배향을 조정하는 조정기(180)와, 상기 복수 개의 가스 공급관(130, 135) 중 적어도 하나의 배향을 조정 하는 조정기(180) 중 적어도 하나를 더 포함하는
    용접 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 접촉 팁(115, 120) 중 적어도 하나의 직경은 약 1/4 인치인
    용접 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 코어(140)로부터 연장되는 복수 개의 접촉 팁 유지기(155)를 더 포함하고, 상기 복수 개의 접촉 팁(115, 120) 중 적어도 하나는 상기 복수 개의 접촉 팁 유지기(155) 중 적어도 하나를 지나서 적어도 4 인치 연장되는
    용접 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수 개의 접촉 팁(115, 120) 중 적어도 하나는 상기 복수 개의 접촉 팁 유지기(155) 중 적어도 하나를 지나서 적어도 8 인치 연장되는
    용접 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 코어(140)는 수냉식 재킷을 포함하는
    용접 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 접촉 팁(115, 120) 중 적어도 하나의 외부에 배치되는 절연부를 더 포함하는
    용접 장치.
  9. 적어도 하나의 코어(140)를 구비하는 토치 본체(110)와, 상기 적어도 하나의 코어(140)로터 제 1 방향으로 연장되는 복수 개의 접촉 팁(115, 120)과, 상기 복수 개의 접촉 팁(115, 120)에 인접하게 배치된 복수 개의 가스 공급관(130, 135)을 구비하는 용접 장치를 사용하여 용접 속도를 증가시키는 방법으로서, 상기 가스 공급관(130, 135)은 상기 복수 개의 접촉 팁(115, 120)과 실질적으로 유사한 방향으로 연장되는, 상기 용접 속도 증가 방법에 있어서,
    상기 복수 개의 접촉 팁(115, 120) 중 적어도 하나를 선단 접촉 팁(115, 120)으로, 그리고 복수 개의 접촉 팁(115, 120) 중 적어도 다른 하나를 후단 접촉 팁(115, 120)으로 규정하는 단계와,
    상기 용접 장치를 제 2 방향으로 이동시키는 단계와,
    용접 속도를 증가시키기 위해 선단 접촉 팁(115, 120)과 후단 접촉 팁(115, 120) 중 적어도 하나를 다른 것과 독립하여 제어하는 단계를 포함하는
    용접 속도 증가 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 단계는 선단 접촉 팁(115, 120)의 소모성 와이어 공급 속도가 후단 접촉 팁(115, 120)의 소모성 와이어 공급 속도보다 커지도록 제어하는
    용접 속도 증가 방법.
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