KR20090040251A

KR20090040251A - 용접기구 및 용접방법

Info

Publication number: KR20090040251A
Application number: KR1020087025668A
Authority: KR
Inventors: 파울 쿠퍼; 애지트 갓볼르; 존 노리스
Original assignee: 비오씨 리미티드; 유니버시티 오브 울롱공
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2009-04-23
Also published as: BRPI0709020A2; AU2007229309A1; US20100276396A1; CA2646000A1; WO2007106925A1; EP2004358A1; EP2004358A4; JP2009530112A

Abstract

본 발명은 용접부위로부터 퓸(fume) 가스를 추출하는 용접토치(welding torch) 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 토치는 금속용접봉과 금속용접봉 및 용접부위 주변에 실드가스 커튼(shield gas curtain)을 형성하는 적어도 하나의 실드가스 포트(shield gas port)를 포함한다. 분출하는 슈라우드가스(shroud gas)에 방사상 바깥쪽으로의 속도성분을 부여하도록 장착된 적어도 하나의 슈라우드가스 포트(shroud gas port)가 실드가스 포트(shield gas port)의 방사상 바깥쪽으로 위치한다. 바람직하게 퓸 가스는 실드가스 커튼(shield gas curtain)과 슈라우드가스 커튼(shroud gas curtain)의 방사상 중간지점에서 추출된다.

용접토치(welding torch), 퓸(fume), 실드가스 포트(shield gas port), 슈라우드가스 포트(shroud gas port), GMAW

Description

용접기구 및 용접방법{APPARATUS AND METHOD FOR WELDING}

본 발명은 용접, 특히 퓸 가스 추출 효율이 향상된 용접방법 및 용접기계에 관한 것이다.

본 명세서에서 기술된 종래기술에 관한 논의가 그러한 기술이 공지의 기술이라거나 당업자에게 일반적으로 알려진 것임을 인정하는 것으로 간주되는 것은 아니다.

용접은 여러 산업분야의 기술을 가능하게 하는 열쇠이다. 예를 들어, 종종 불활성가스금속아크(Metal Inert Gas, MIG) 또는 활성가스금속아크(Metal Active Gas, MAG) 용접이라 불리는 가스금속아크용접(Gas Metal Arc Welding, GMAW)은 호주에 맡겨진 모든 용접 금속의 약 45%에 달한다(Kuebler. R., Selection of Welding Consumables and Processes to Optimise Weld Quality and Productivity, Proceedings of the 53rd WTIA Annual Conference, Darwin, 11-13 October 2005).

GMAW에서, 금속을 녹이는데 필요한 강력한 열은 소모성 용접봉(electrode)과 작업물간의 전기아크충격(electric arc struck)에 의해 제공된다. 용접건(welding gun)은 용접봉을 인도하고, 전류를 전도하며, 방어용 실딩가스(protective shielding gas)를 용접점으로 향하게 한다. GMAW 아크에 의해 발생한 강력한 열은 용접팁(electrode tip)을 녹이며, 용융된 금속은 용접작업물에 전달된다. 용융된 금속 일부는 증발할 수 있으며, 그 증기는 수증기, 금속산화물, 가스 및 기타 더 복잡한 화합물들을 포함하는 퓸(fume) 플럼(plume)을 형성하며 산화될 수 있다. 최근의 국제활동은 이 용접 퓸에 대한 노출로 발생하는 잠재적 위험들에 주목하고 있으며(McMillan, G., International Activity in Health and Safety in Welding- International Institute of Welding, International Conference on Health and Safety in Welding and Allied Processes, Copenhagen, 9 - 11 May 2005), 일반적으로 호흡대역(breathing zone)에서의 노출은 최소화되어야 한다는 점이 받아들여지고 있다.

GMAW-유발 유동장(flow field)들에 대한 분석은 그것의 구조가 다음 요인들과 관련된 복잡한 상호 작용에 기인한다는 것을 보여준다:

· 아크 칼럼 내 고온, 고속의 플라즈마 제트류(jet flow);

· 용융 금속의 이동, 증발 및 재응축;

· 아크 인접지역에서의 유해 가스/퓸 발생;

· 강제대류(Forced convection)에 의한 실드가스류의 유체역학; 및

· 고온의 가스에 의한 자연대류(Natural (buoyancy-driven) convection) 현상.

용접작업자가 퓸 노출을 최소화하는 가장 좋은 방법의 하나로 퓸 발생원 근처에서 퓸을 추출하는 방법이 알려져 왔다(Wright, et al., Proc. Int. Conf. on Exploiting Welding in Prod. Tech., The Welding Institute, The Institution of Production Engineers, London, 22 - 24 April (1975)). 이것은 일반적으로 추출장치를 용접토치 자체에 통합시킨다는 것을 의미한다. 예를 들어, US Pat. No. 2,768,278 은 환상의(annular) 배출 후드가 용접토치 바로 위에 위치한 장치를 개시한다. 하지만, 이 장치는 용접부위를 향하는 용접작업자의 시야가 후드의 크기에 따라 제한받기 때문에 사용하기에 불편하다. US Pat. No. 5,079,404 는 용접토치의 핸들에 위치시킬 수 있는(positionable) 구스넥(goose-neck) 추출 포트를 개시한다. 이 장치 역시 토치가 용접작업물 위로 이동할 때 퓸을 효율적으로 포획하기 위해 용접작업자가 끊임없이 포트를 아크 위로 재위치시켜야 하므로 상대적으로 사용하기에 불편하다.

하지만, 가장 흔한 추출장치의 형태는 예를 들어, US Pat. No. 3,798,409, US Pat. No. 4,016,398 및 WO 91/07249 에 기재된 것들이며, 그것들은 용접 퓸을 추출하기 위해 용접토치에 외부 동심슬리브(external concentric sleeve)를 제공한다. 그러나 이 장치들은 퓸을 제거하기 위해 과도한 흡입을 필요로 하므로 부적합한 것으로 알려져 있다. 강력한 흡입은 용접점 주변으로부터 필수적인 실드가스막을 제거시키는 경향이 있으므로, 오히려 용접의 질에 영향을 미치며, 공기가 날아 흩어지고 잠재적으로 퓸 발생을 증가시킨다. 따라서, 추출 포트의 위치로 인해 퓸 보다는 주변의 공기가 추출되게 된다. 실드가스막(shield gas envelope)을 에워싸는 외부 퓸 추출 슬리브(sleeve)가 부적합한 근본적인 이유는 용접토치의 축을 따라 정상적으로 위치한 용접작업물에 의해 형성된 유동장(flow field)은 작업물의 표면을 따라 방사상으로 외부를 향하는 가스를 형성하게 되며(이를 '월제트(wall jet)'라 하며, 이하 같다.), 이 ‘월제트’ 는 외부의 흡입에 의해 영향을 많이 받지 않기 때문이다. 이 매우 강한 흡입으로도 ‘월제트’의 흐름은 방사상 바깥쪽으로 향함이 밝혀졌다. 이 흐름은 많은 양의 퓸을 운반하며, 그 결과 작업자의 호흡대역에 허용할 수 없을 정도로 높은 농도의 퓸을 포함하게 된다.

더 최근에는 퓸 추출 포트가 용접봉을 둘러싸고 동심의(concentric) 불활성기체 공급포트가 추출 포트를 둘러싸는 개량품이 US Pat. No. 6,380,515 에 개시된 바 있다. 이러한 구성은 다량의 퓸을 아크에 인접한 지역에만 제한시키는데 도움을 주며 그 결과 추출 포트가 하는 일이 종래의 장치에 비해 상대적으로 용이해지지만, 이 구성은 아크 및 용접지(weld pool) 근처에서 비활성기체의 농도를 허용할 수 없을 정도로 낮은 수준으로 주변의 공기와 희석시키기도 한다. 이것은 실딩가스의 상대적인 유출율 및 퓸 추출율과는 무관하다.

퓸 추출을 위한 다른 장치들은 대규모의 퓸 흡입에 적합하도록 설계되었고, 추출되는 지점이 오염원으로부터 멀리 떨어져있다. 예를 들어 US Pat. No. 4,043,257 에는 방사상으로 바깥쪽의 공기흐름을 만들기 위한 입구를 둘러싸는 방사상의 방출구(projecting aperture)를 갖는 작업장용 흡입 덕트(exhaustion duct)가 개시되어 있다. 하지만, GMAW 토치에 적합한 이 장치의 축소된 버젼은 퓸 추출을 제공하지 못하며 동시에 공기 오염으로부터 아크 및 용접지(weld pool)를 충분히 보호할 수 없다. 또한, 그러한 방출구(aperture)는 용접부위에 대한 용접작업자의 시선을 상당히 제한한다.

GMAW 에 사용되는 용접봉은 일반적으로 고순도의 연속된 와이어(wire)이다. 와이어는 원활한 전기공급, 전기 전도, 및 용접봉 표면의 녹 방지를 위한 수단으로서 구리로 도금될 수 있다. 셀프실드 플럭스코어 아크용접(Self Shielded Flux Cored Arc Welding, SSFCAW) 은 작동과 장비에 관한 한 GMAW 와 유사하다. 하지만, 이 용접 방식들의 주된 차이는 용접봉과 관련이 있다. 그 이름이 암시하듯이, SSFCAW 플럭스 코어를 갖는 튜브로 구성된 용접봉을 이용하는데, 그 용접봉은 연속적인 와이어 형태이다. 플럭스 코어는 외부 실딩가스 없이 아크에서 필요한 실딩(shielding)을 생성한다. 셀프실드 플럭스코어 와이어는 수직 및 머리 위와 같은 불리한 작업 위치에서도 좋은 용접작업을 보장한다. 그러한 용접봉들은 때때로 “셀프실딩(self-shielding)” 플럭스 코어 용접봉 또는 “인에어(in-air)” 용접봉으로 알려져 있기도 하다.

셀프실딩에서 나아가, 셀프실드 플럭스코어 용접봉 역시 일반적으로 냉각될 때 용접금속의 추가적인 보호를 위해 슬래그(slag)를 생산하도록 디자인된다. 그 후 슬래그는 치핑해머(chipping hammer)나 유사한 방법으로 수동적으로 제거된다. 셀프실딩 방법의 주된 이점은 외부 실딩 장비의 부존재로 인해 그것의 작업이 다소 간소화된다는 것이다.

코어에서 구성성분을 형성하는 가스로부터 실딩 능력을 얻는 것에 추가적으로, 셀프실드 용접봉은 일반적으로 코어에 높은 수준의 탈산화 및 탈질화 합금들을 함유하기도 한다. 플럭스 코어의 구성은 특정한 목적에 사용되는 용접봉들을 제공하기 위해 다양화될 수 있으며, 일반적인 플럭스 구성성분들은 다음을 포함한다:

· 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 리튬 및 칼슘과 같은 탈산화제.

· 칼슘, 칼륨, 실리콘 또는 나트륨 산화물과 같은 슬래그 형성제들은 대기로부터 용융된 용접지를 보호하기 위해 첨가된다.

· 칼륨 및 나트륨과 같은 아크 안정제들은 부드러운 아크를 발생시키고 튀는 현상을 감소시키는데 도움이 된다.

· 몰리브덴, 크로뮴, 탄소, 망간, 니켈 및 바나듐과 같은 합금 원소들은 강도, 연성, 경도 및 인성(toughness)을 증가시키는데 이용된다.

· 형석(fluorspar) 및 석회암(limestone)과 같이 가스를 발생시키는 것들은 종종 실딩가스를 만드는데 이용된다.

일반적인 소모성 셀프실딩 용접봉은 US Pat. No. 3,805,016 에 개시되어 있으며, 거기에는 카보네이트가 플럭스에 포함되어 있다. 카보네이트는 용접과정에서 산화물 및 이산화탄소; 아크 보호 기체인 이산화탄소 가스로 열적으로 분해된다. 유사한 용접봉들이 US Pat. No. 3,539,765 에 개시되어 있다.

또다른 일반적인 용접봉이 US Pat. No. 4,833,296 에 기재되어 있으며, 거기에는 금속 알루미늄이 플럭스에 삽입되어, 아크 및 용접지에서 질소 및 산소를 소비함으로써 셀프실딩 특성을 갖는데 이용된다. 유사한 용접봉이 US Pat. No. 5,365,036, US Pat. No. 4,072,845 및 US Pat. No. 4,804,818 에 개시되어 있다.

그것을 뒤따르는 용접봉이 GB 1,123,926에 개시되어 있으며, 그 용접봉들은 하나 또는 그 이상의 알칼리 금속, 알칼리토금속, 마그네슘 또는 알루미늄의 불화물이나 산화물 또는 하나 또는 그 이상의 혼합 불화물이나 산화물을 개시한다. 이 용접봉들은 매우 탈산화되어 있으며, 이것은 용접봉들이 외부에서 공급되는 실딩가 스 없이 사용된다는 것을 의미한다. 유사한 용접봉들이 US Pat. No. 3,566,073 에 개시되어 있다.

셀프실딩 용접봉의 유형이 무엇이든지간에 용접지 주변의 공기를 오염시키는 용접 퓸이, 전통적인 퓸 추출 시스템에도 불구하고 발생된다. 모든 경우에 셀프실드 FCAW 는 GMAW 작업에 비해 증가된 퓸을 발생시킬 것으로 예상된다.

가스-텅스텐 아크용접(Gas-tungsten arc welding, GTAW) (때때로 Tungsten-Inert Gas (TIG) 용접이라고도 불림) 및 플라즈마 아크 용접(Plasma Arc Welding, PAW) 은 비소모성 텅스텐 용접봉과 금속 사이에 생긴 아크로 열을 가함으로써 금속들을 녹이고 결합시키는 용접작업이다. GTAW 에 있어서, 텅스텐 용접봉을 유지시키는 토치는 과열을 방지하기 위해 수냉식이며, 전원의 끝에 연결되어 있고, 작업물은 다른 편 끝에 연결되어 있다. 토치는 공기로부터 그것을 보호하기 위해 토치상의 노즐에 의해 용접지로 향하도록 된 실딩가스원에 연결되어 있기도 하다.

PAW 는 GTAW 에 유사하나, 실딩가스에 추가적으로 토치가 오리피스를 형성하는 추가적인 가스노즐을 포함한다. 그것을 통해 추가적인 형성가스흐름(shaping gaseous flow) (종종 "오리피스 가스흐름(orifice gas flow)"이라 불림.) 이 이동한다. 이 형성가스는 플라즈마와 같이 노즐에서 같은 오리피스를 통하여 흐르며, 노즐의 수렴작용 때문에 플라즈마 아크를 제한하도록 작용한다. 반면에 GTAW 에서 텅스텐 용접봉은 실딩가스 노즐로부터 돌출되며, PAW 에서 가스노즐 안 오리피스의 안쪽으로 위치한다.

본 발명의 목적은 상술한 종래기술의 적어도 하나의 단점을 극복하거나 개선 하거나 유용한 대체물을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 태양으로서, 본 발명은 용접봉, 상기 용접봉 및 용접부위 주변에 실드가스 커튼(shield gas curtain)을 형성하게 하는 적어도 하나의 실드가스 포트, 및 상기 실드가스 포트의 방사상 바깥쪽에 위치하며 분출하는 슈라우드 가스에 방사상 바깥쪽으로의 속도성분을 부여하도록 장착된 적어도 하나의 슈라우드 가스 포트를 갖는 아크 용접 토치를 제공한다.

본 발명의 제 2 태양으로서, 본 발명은 아크 및 용접점 주위에 사용 시 아크보호가스 커튼을 생성시키도록 장착된 셀프실딩 용접봉(self-shielding welding electrode), 상기 용접봉의 방사상 바깥쪽에 위치하며 분출하는 슈라우드 가스에 방사상 바깥쪽으로의 속도성분을 부여하도록 장착된 적어도 하나의 슈라우드가스 포트를 갖는 셀프실드아크용접(self-shielded arc welding)용 아크 용접 토치를 제공한다.

본 발명자들은 본 발명에 따른 토치가 용접부위에서 퓸 추출량을 상당히 증가시킨다는 것을 발견하였다. GMAW 용의 경우, 용접봉은 바람직하게는 소모성 용접봉의 형태인 금속용접봉이다. GTAW 및 PAW 용의 경우 용접봉은 (비-소모성) 텅스텐 용접봉의 형태인 금속 용접봉이다. 하지만, SSFCAW 용의 경우 용접봉은 사용 중 아크 및 용접부위 주변에 아크보호가스커튼을 생성시키도록 장착된 소모성 셀프실딩 용접봉의 형태인 금속 용접봉이다.

바람직하게 슈라우드가스 포트는 방출되는 슈라우드 가스를 실질적으로 방사상 바깥쪽으로, 즉 일반적으로 토치 몸통축에 대해 90°로 보내도록 장착된다. 하지만, 방출되는 슈라우드 가스는 토치 몸통축에 대해 일반적으로 약 30°에서 약 90° 사이로 향할 수 있음이 이해되어야 한다. 바람직하게 토치는 그 사이에서의 슈라우드 가스의 흐름을 제한하기 위한 내부 슬리브 및 외부 슬리브, 그 흐름의 말단이나 근처에 위치하는 슈라우드가스 포트를 포함한다. 바람직하게는 내부 슬리브 및 외부 슬리브 모두가 토치를 둘러싼다.

일반적으로 토치는 용접부위 주변에서 퓸 가스를 받아들이기 위해 장착된 퓸 가스 추출포트를 포함한다. 퓸 가스 추출포트는 바람직하게는 (a) (존재한다면) 실드가스 포트 또는 용접봉 및 (b) 슈라우드가스 포트의 방사상 중간에 위치한다. 내부슬리브 및 토치의 몸체 또는 몸통은 그 사이에서 퓸 가스 추출을 위한 추출 흐름을 한정한다. 바람직하게 퓸 가스 추출포트는 추출 흐름의 말단에 위치한다. 일실시예에서 슈라우드가스 포트 및 실드가스 포트는 용접봉과 같은 중심축을 가지면서 공간을 두고 위치한다.

바람직하게 슈라우드가스 포트 및 실드가스 포트는 모두 원형이거나 횡단면이 환상(annular)이다. 하지만, 완전한 원형 또는 환형이 필수적인 것은 아니며 일련의 개별적인 포트들은 예컨대 원형으로 배열될 수 있다.

슈라우드가스 포트 및 슈라우딩 가스가 없는 경우에는 이 흐름('wall jet’)이 방사상 바깥쪽 방향으로 연결되나, 본 발명자들이 슈라우드 가스에 방사상 바깥쪽으로의 속도성분을 부여해 본 결과, 퓸이 토치로부터 제거될 때, 놀랍게도 '월제트류'가 실질적으로 에워싸이게 되고 슈라우드 가스에 의해 차폐되는 용접지 주변 공간에서는 용접작업물의 표면을 따라 이동하는 가스 흐름의 방향이 방사상 안쪽이었다. 환언하자면, 슈라우드가스 커튼은 용접부위 주변에 막을 형성하는 경향이 있으며, 그에 따라 퓸 발생지역을 주변지역로부터 분리하고 퓸 가스가 막 안에서 추출되도록 한다. 방출되는 슈라우드 가스는 용접토치 및 용접부위에 대해 “공력 플랜지(aerodynamic flange)”를 형성하는 “방사상 가스 제트(radial gas jet)”로 볼 수 있다. 결과적으로, 퓸 가스 추출포트를 통하여 향상된 퓸 제거 효율을 얻을 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면 슈라우드가스 포트는 분출되는 슈라우드 가스가 토치로부터 방출되는 상대적으로 얇은 “커튼(curtain)”으로 생산되도록 장착되었다. 하지만, 선택적인 실시예에서는 슈라우드 가스가 토치로부터 방출되는 가스의 확장된 “웨지(wedge)”로 생산되도록 슈라우드가스 포트를 장착하였다.

일실시예에서, 적어도 슈라우드가스 포트는 용접작업자가 퓸 추출효율을 미세하게 조정할 수 있도록 실드가스 포트에 대하여 축상으로 조절가능하다. 토치에는 실드가스, 슈라우드 가스 및 퓸 가스 추출량을 제어할 수 있는 제어수단을 포함시킬 수 있다.

SSFCAW 에 이용하기 위한 셀프실딩 용접봉(self-shielding welding electrode)은 바람직하게는 소모성 플럭스코어드(flux-cored)형 용접봉이다. 바람직한 실시예에서, 플럭스는 카보네이트를 포함하고 아크보호가스 커튼은 이산화탄소를 포함한다. 카보네이트는 CaCO₃, BaCO₃, MnCO₃, MgCO₃, SrCO₃ 및 그것의 혼합물들로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 플럭스는 CaF 와 같은 적어도 하나의 알칼리토류 불화물(alkaline earth fluoride)을 포함할 수 있다. 추가로 플럭스는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 리튬 및 칼슘 중 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다.

본 발명의 제 3 태양으로서, 본 발명은 용접봉에서 나온 전기아크가 가해지는 용접부위로부터 퓸(fume)을 추출하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 상기 용접봉 및 상기 용접부위 주변에 실드가스 커튼을 만드는 단계; 상기 용접봉으로부터 방사상으로 바깥쪽에 위치한 슈라우드가스 커튼을 만드는 단계; 및 상기 슈라우드 가스커튼이 방사상으로 외측인 속도 성분을 포함하고, 상기 슈라우드가스 커튼의 방사상 내측으로부터 퓸 가스를 추출하는 단계를 포함한다.

일실시예에서, 퓸 가스는 실드가스커튼과 슈라우드 가스커튼의 방사상 중간위치에서 추출된다. 하지만, 특히 PAW 에 이용되는 또 다른 실시예에서, 퓸 가스는 실드가스커튼과 용접봉의 방사상 중간위치에서 추출된다.

상술한 바와 같이, GMAW 용의 경우, 용접봉은 바람직하게는 소모성 용접봉의 형태인 금속용접봉이며, GTAW 및 PAW 용의 경우 용접봉은 (비-소모성) 텅스텐 용접봉의 형태인 금속 용접봉이다. SSFCAW 용의 경우 용접봉은 사용 중 아크 및 용접부위 주변에 아크보호가스커튼을 생성시키도록 장착된 소모성 셀프실딩 용접봉의 형태인 용접봉이다. 슈라우드가스 및/또는 실드가스는 바람직하게는 질소, 헬륨, 아르곤, 이산화탄소 또는 그것의 혼합물들로 이루어진 그룹에서 선택된다. 선택된 용접작업에 적합하다면 어떠한 상용화된 실드가스도 슈라우드 또는 실드가스로 사용될 수 있다. 실드가스는 용접지를 공기오염으로부터 충분히 차폐하므로, 어떤 환경에서는 슈라우드 가스용으로 압축공기를 사용할 수 있다.

실드가스 유량은 약 5에서 50 l/min 이 될 수 있고, 슈라우드 가스 유량은 약 1에서 50 l/min 이 될 수 있다. 바람직하게 퓸은 열원 또는 실드가스커튼(또는 셀프실딩 용접봉) 과 슈라우드 가스커튼의 중간 지역에서 약 5에서 50 l/min 사이의 유량으로 추출된다. 일반적으로 퓸 가스 추출량은 실딩가스 유량과 유사한데, 본 발명자들은 같은 양의 퓸 제거를 위해 전통적인 퓸 추출 시스템에서보다 적은 양의 실딩가스가 사용된다는 것을 발견하였다. 바람직하게 슈라우드 가스 유량 : 실드가스 유량의 비율은 약 2:1에서 약 3:1 사이로 선택된다. 퓸 가스 추출량 : 실드가스 유량의 비율은 바람직하게는 약 1:1이다.

슈라우드 가스 및 실드 가스는 절대적인 것은 아니나, 일반적으로 실온에서 공급된다. 하지만, 일실시예에서 슈라우드가스 및/또는 실드가스는 퓸 가스 응축을 촉진시키기 위해 충분히 냉각된다. 냉각은 슈라우드/실드 가스의 냉각이나 슈라우드/실드 가스 포트에서 방출되는 슈라우드/실드 가스의 단열팽창에 의해 수행될 수 있다. 하지만, 어떠한 가스 냉각법도 사용될 수 있다. 냉각은 금속증기의 미세한 특정 물질로의 응축을 도우며 그로써 추출 효율을 증가시킬 수 있다. 추가로, 슈라우드/실드 가스의 냉각은 배출가스의 온도를 낮추는데 이점이 있다. 다른 실시예들에서, 적어도 슈라우드 가스 및/또는 실드 가스의 일부는 용접 퓸 가스 및/또는 UV 흡수 성분과 반응하는 구성성분을 포함한다.

본 발명은 용접봉 및 상기 용접봉과 용접부위 주변에 실드가스커튼을 만들도록 부착된 적어도 하나의 실드가스 포트를 가진 아크 용접 토치를 개량한 것으로, 실드가스 포트의 방사상 바깥쪽에 위치하고 방출되는 슈라우드 가스에 방사상 바깥쪽으로의 속도성분을 부여하도록 부착된 적어도 하나의 슈라우드가스 포트를 포함한다.

본 명세서에서 달리 명확히 필요로 하는 경우가 아니라면, ‘포함한다(comprise)’, '포함하는(comprising)' 등의 용어는 배타적이거나 절대적인 의미가 아닌 포괄적인 의미; 즉, “~을 포함하나, 그에 제한되지 않는”의 의미로 해석된다.

실시되는 실시예들 또는 다르게 표시된 곳 이외에는, 본 명세서에서 성분 또는 반응조건의 양을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 “약” 이라는 용어에 의해 변형된 것으로 이해되어야 한다. 어떠한 실시예도 발명의 범위를 제한하려는 의도는 없다. 달리 표시되지 않는 한, “%”는 “중량(weight) %” 를 “비율(ratio)”은 “중량 비율”을 “부분(parts)”은 “중량부(weight parts)”를 의미한다.

도 1은 종래의 용접기계의 측면 부분절단면도이다.

도 2는 본 발명의 GMAW 용 기계의 측단면도이다.

도 3은 본 발명의 SSFCAW 용 기계의 측단면도이다.

도 4는 본 발명의 GTAW 용 기계의 측단면도이다.

도 5는 본 발명의 PAW 용 기계의 측단면도이다.

도 6은 GMAW 에 있어서 슈라우드가스 유량과 추출 유량의 비율에 따른 추출 효율 그래프를 나타낸다.

정 의

본 명세서에 사용되는 용어들의 정의는 다음과 같다. 다만 여기에 사용되는 용어의 정의는 본 발명의 실시예를 기술하기 위함이며, 이로써 발명의 범위를 제한시키려는 의도는 아니다. 달리 정의된 바가 없다면, 본 명세서에 사용된 모든 기술적, 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 통상 이해하는 것과 같은 의미를 갖는다.

본 명세서에서 "용접부위(welding site)" 및 "용접지역(welding zone)"은 서로 혼용 가능한 용어이며, "퓸(fume)" 및 "퓸 가스(fume gas)"도 마찬가지이다. “퓸 가스”는 용접 과정에서 발생하는 가스 생성물 뿐 아니라 그 과정에서 발생하는 금속분진(metal dust)과 같은 미세한 특정물질도 지칭한다. 본 명세서에 사용된 “용접(welding)”이란 용어는 두 조각의 금속을 결합시키는 것뿐만 아니라 표면의 흠집을 제거하기 위해 용접금속을 투입하는 "표면경화(hard surfacing)" 방법도 포함한다.

발명의 바람직한 실시예

이하 기술되는 내용에서 도면의 참조번호는 첨부된 도면에 기재된 참조번호와 일치하며, 도면의 화살표는 기체가 이동하는 모습을 단순화시켜 나타낸 것이다.

먼저, 도 1에 도시된 전통적인 GMAW 토치(1)는 소모성 용접봉(3)으로부터 용접부위(2)로 열을 제공하도록 장착된 열 공급원(heat source)을 포함한다. GMAW 과 정에서 용접봉(3)은 일반적으로 접촉튜브(contact tube)(5)에 의해 인도되는 연속적인 와이어(welding wire)(4)이다. 실드가스포트(6)는 실드가스의 흐름을 위해 제공된다. 실드가스포트(6)는 용접봉(3) 및 용접부위(2) 주변에 실드가스 커튼(7)을 형성함으로써 실드가스 커튼(7)이 용접봉(3)을 가까이에서 둘러싸도록 장착되었다. 용접와이어(4)는 플럭스코어(fluxed core)(도시되지 않음.)를 포함할 수 있으며, 실드가스커튼(7)을 갖거나 갖지 않고 사용될 수 있다. 실드가스포트(6)는 적합한 실드가스원(source of shield gas)에 부착되도록 장착된 상류 실드가스주입구(upstream shield gas inlet)(8)를 포함한다. GMAW 토치(1)는 전류전도체(electrical current conductor)(9)도 포함할 수 있다.

일반적으로, 용접아크(10)는 용접봉(3)의 팁(11)과 용접작업물(12) 사이에서 발생한다. 그 결과 용융된 용접금속은 용접봉(3)으로부터 용접작업물(12) 상에 형성되는 용접지(13)로 전달된다. 이 경우 고온의 환경 때문에 대류가 생기게 된다. 도 1에 잘 나와 있는 것처럼 전통적인 가스실드용접방법에서, 강제대류(forced convection)는 용접작업물(12)의 수평면을 따라 부력이 있는 “월제트(wall jet)”를 발생시키고, 제트류는 용접토치(1)로부터 바깥쪽으로 분출되며, 부력에 의한 자연대류(natural convection)는 퓸(fume)을 포함하는 열플럼(thermal plume)(14)을 만든다.

도 1에 나타낸 전통적인 GMAW 토치는 본 발명에 따라 도 2에 나와 있는 것처럼 개조되었다. 슈라우드 가스(16)가 흘러갈 수 있도록 하기 위해, 용접봉(3)으로부터 방사상 바깥쪽에 위치하는 외부 슬리브(outer sleeve)(15)가 제공된다. 외부 슬리브(15)는 슈라우드 가스(16)가 방사상 바깥쪽으로 분출되도록 장착된 (일반적으로 원형인) 슈라우드가스 포트(17)에서 끝난다. 바람직하게, 상기 슈라우드가스 포트(17)는 토치(18)의 세로축에 대해 방사상으로 바깥쪽을 향함으로써, 분출되는 슈라우드가스 커튼(16)을 방사상 바깥쪽 방향으로 보내게 되며, 그로 인해 용접부위(2) 주변에 "공력 플랜지(aerodynamic flange)"를 형성한다. 하지만, 다른 실시예들에서는 슈라우드가스 포트(17)가 토치(18)의 세로축에 대해 약 45에서 90° 사이가 되도록 위치한다. 바람직하게는 외부 슬리브(15)가 토치(18)를 둘러싼다. 슈라우드가스 포트(17)에 공급하기 위하여 적합한 슈라우드 가스원(source of shroud gas)에 부착되도록 장착된 상류 슈라우드가스 주입구(upstream shroud gas inlet)(19)가 제공된다. 슈라우드가스 포트(17)는 작업자의 시야를 확보하기 위해 접촉튜브(5)의 말단 끝보다 대략 1cm 위쪽에서 축상으로(axially) 위치한다.

내부 슬리브(20)와 토치(18)의 몸통부(21) 사이에서 퓸 가스가 추출되어 이동되는 방향을 한정하기 위해 내부 슬리브(20)도 제공될 수 있다. 추출 통로는 용접부위(2)를 둘러싸는 부분으로부터 퓸 가스를 받아들이도록 장착된 퓸 가스 추출포트(22)의 말단에서 끝난다. 추출포트(22)는 방사상으로 실드가스포트(6)와 슈라우드가스포트(17)의 중간에 위치한다. 퓸 가스는 퓸 추출포트(22)를 적당한 추출원(일반적으로 흡입원, 예를 들어 펌프)에 연결함으로써 하류의 퓸 가스 방출구(downstream fume gas extraction outlet)(23)를 거쳐 제거될 수 있다.

용접부위(2)로부터 퓸을 제거하는 방법은 먼저 용접봉(3)과 용접부위(2) 주변에 실드가스커튼(7)을 만드는 단계를 포함한다. 그 후, 실드가스커튼(7)으로부터 방사상 바깥쪽에서 슈라우드가스커튼(16)이 만들어져서 대체로 방사상 바깥쪽으로 향하게 된다. 그 후, 실드가스커튼(7)과 슈라우드가스커튼(16)의 방사상 중간지역에서 퓸 가스가 추출된다. 그리고 슈라우드가스포트 및 실드가스포트의 어느 하나 또는 양자모두의 유량을 제어하고, 퓸 가스 추출포트의 추출량을 제어하기 위하여 일반적으로 흐름제어값(flow control values)의 형태로 된 제어수단들(도시하지 않음.)이 사용된다. 퓸 가스 추출량을 쉽게 선택할 수 있어 용접아크의 균열을 최소화시킬 수 있고 용접지 근처에서 과량의 주변공기가 용접아크(10)로 들어가지 않게 된다. 또한, 아크 용접 토치(18)와 용접작업물(12) 사이의 정확한 축거리(axial distance)는 퓸 추출을 최적화하도록 조절될 수 있다. 그 때 아크 용접 토치(18)는 용접작업에 편리하게 된다.

도 3은 본 발명에 따라 장착된 연속적이고, 소모성인 셀프실딩 플럭스코어형(self- shielding flux-cored type) 용접봉(25)을 사용하는 토치(24)를 도시하고 있다. 작업시, 용접봉(3)의 팁(11)에 있는 플럭스 코어는 아크보호가스 커튼(26)을 용접봉(3)과 용접지역(2) 주변에 형성하는 가스를 생성한다. 용접 플럭스(welding electrode flux)는 금속 카보네이트를 포함하기 때문에 아크보호가스 커튼(26) 내에 CO₂를 제공한다. 상기 카보네이트는 CaCO₃, BaCO₃, MnCO₃, MgCO₃, SrCO₃ 및 그것들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 플럭스는 적어도 하나의 알칼리토류 불화물(alkaline earth fluoride)도 포함하며, 그것은 CaF (fluorspar) 가 될 수 있고, 또한 용접지의 탈산화(deoxidation) 및/또는 탈질화(deriitrification)를 위하여 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 리튬 및 칼슘 중 적어도 하나의 원소를 포함할 수도 있다. 이 도면에는 용접봉(3)이 아크보호가스 커튼(26)을 제공하므로 이전 도면들의 실드가스 포트가 “제거”되어 있다. 하지만, 용접부위(2)에 추가적인 차폐(shielding)를 제공하기 위해 실드가스 포트가 사용될 수도 있다. 토치(24)는 그것의 말단에 퓸 가스 추출포트(22)를 가질 수 있고, 퓸 가스 방출구(23)도 가질 수 있다. 도 2에 나타낸 토치와 유사하게, 슈라우드 가스의 흐름은 주입구(19)로 공급되고, 토치(24)의 말단에 위치한 슈라우드가스 포트(17)로부터 방출된다. 가스포트(17)의 배치 및 슈라우드 가스의 흐름에 방사상 바깥쪽의 속도 성분을 제공하기 위한 그것의 작용은 본질적으로 도 2에 나타난 토치(18)의 것과 같다.

비소모성 텅스텐 용접봉(28)을 포함하는 GTAW 용 용접토치(27)는 도 4에 도시되어 있으며, PAW 토치(30)는 도 5에 도시되어 있다. 작업 시 용접토치(27)는 용접지(13)에 열을 가하기 위해 텅스텐 용접봉(28)의 팁(11)과 용접작업물(12) 사이에서 전기아크(10)를 전달한다. 하지만, 용접토치 30은 용접지(13)에 열을 가하기 위해 플라즈마(31)를 용접작업물(12)에 전달한다. 도 5의 토치(30)는 플라즈마(31)를 파인제트(fine jet) 내에 가두기 위해 만들어진 오리피스가스(34)를 공급하는 오리피스(33)를 한정하는 가스노즐(32)을 포함한다. 가스노즐(32)은 상류가스주입구(35)를 포함하며, 이것은 적당한 오리피스가스(본 명세서에서 실드가스라고도 함.) 공급원에 부착시킬 수 있도록 장착된다. 도 4의 토치 27은 실드가스(7)가 흐를 수 있도록 실드가스 포트(6)를 포함한다. 용접토치(30)는 퓸 가스 추출포트(22) 및 퓸 가스 방출구(23)를 포함하며, 이는 도 2의 토치에서 대응되는 포트 및 방출구와 유사하다. 슈라우드가스 포트(17)를 사용한 퓸 추출 작용 및 가스흐름은 대체로 도 2의 토치의 대응하는 작용 및 가스흐름과 유사하다.

다시 도 2에서, 가스금속아크용접 작업 동안 용접봉(4)의 팁(11)은 일반적으로 용접작업물(12)의 표면 위로 상당한 거리만큼 떨어져 있다. 따라서, 슈라우드가스커튼(16)과 용접작업물(12)의 표면을 따라 이동하는 “월제트(wall jet)” 사이에는 상당한 거리가 있다. 본 발명자들은 슈라우드가스커튼(16) 그 자체는 용접플럼(welding plume)의 원인이 아니며, 오히려 용접작업시 용접아크(10)로부터 멀리 떨어진 주변지역으로까지 플럼(plume)이 배출되는 경향을 감소시킨다는 것을 발견했다. 본 발명자들은 슈라우드가스커튼(16)이 실질적으로 “월제트(wall jet)” 내에서 유동 구조를 변화시킬 것으로 예상하였다. 여기서 월제트 유동방향은 토치 축을 향해 방사상 안쪽으로 향하게 되며, 이는 종래의 장치들과 반대가 된다. 따라서 상기 설명된 아크용접토치는 퓸 가스를 용접부위(2)에 바로 인접하는 상대적으로 좁은 지역에 가두는데 성공적이며, 그 곳에서 퓸 가스 추출포트(22)에 의해 효율적으로 추출될 수 있다. 추가로, “월제트(wall jet)” 내에서 유동방향이 반대로 되므로 실딩가스(7)의 차폐효율이 증가될 수 있다.

슈라우드가스(16) 및/또는 실드가스(7)는 바람직하게는 질소, 헬륨, 아르곤, 이산화탄소 및 (예컨대 소량의 산소를 포함할 수도 있는) 그것의 혼합물들로 이루어진 그룹에서 선택된다. 하지만, 슈라우드가스(16)는 용접지에 바로 인접하는 부위에 들어가지 않으므로 압축공기일 수 있다. 슈라우드가스(16) 및 실드가스(7)의 유량은 일반적으로 약 1에서 50 l/min 이며, 퓸 가스는 일반적으로 약 5에서 50 l/min 사이에서 추출된다.

바람직하게는 상기 설명된 용접토치는 토치가 수직이며 작업물이 수평으로 놓인, 즉 토치가 작업물에 대해 표준적인 용접작업에 사용된다. 하지만, 상기 용접토치는 작업물에 대해 표준적이지 않은 각도에 놓일 때도 실질적으로 퓸을 추출할 수 있을 것이다.

슈라우드가스포트(17)는 용접작업자가 퓸 추출을 최대화하기 위해 토치를 미세하게 조정하기 위해 축상으로(axially) 조절가능하다. 다른 실시예들에서, 하나 또는 그 이상의 실드가스포트(6), 슈라우드가스포트(17) 및 퓸 가스 포트(22)는 다수의 서브포트(도시하지 않음.)들을 포함할 수 있다.

상기 설명된 기계가 상대적으로 향상된 퓸 추출 효율을 가진다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

실시예

하나의 실시예로서, 본 발명에 따라 제작된 상업적 GMAW 토치는 1.2 mm Autocraft LWl 용접와이어/용접봉 및 Argoshield^®Universal gas가 장착되어 있다. 32볼트, 250 암페어의 “하이퓸(high fume)”을 제공하기 위한 시험 조건을 선택하였다. 용접토치는 "작업물과 토치노즐 사이에 22mm; 작업물과 슈라우드가스 커튼 (방사상 제트) 사이에 22mm 및 32mm(22mm 최대효율 및 32mm 최대 용접지 가시도); 및 용접와이어/용접봉과 슈라우드가스 커튼(방사상 제트) 방출구의 방사상 거리 40mm"의 거리를 제공하기 위해 구성되었다. 22 mm 의 방사상 제트 거리로 85% 이상의 퓸을 제거하였다.

또 다른 실시예에서, 추출 유량이 10 l/min 이고 슈라우드 가스 유량이 각각 25, 30 및 35 l/min인 3개의 다른 실딩가스 유량들에 대해 다양한 조건에서 용접시험들을 수행하였다. 도 6에서, 추출효율을 슈라우드가스 유량 및 추출 유량의 비율에 따른 함수로 나타내었다. 추출효율은 표준 퓸 박스(standard fume box)에서 본 발명의 기계를 사용하거나 사용하지 않고 용접을 함으로써 측정하였다. 필터에 수집된 퓸의 무게를 비교하고, 그 효율을 다음의 비율로 표현하였다: (본 발명의 기계를 사용하지 않은 경우의 퓸의 총 무게 - 본 발명의 기계를 사용한 경우의 퓸의 총 무게) / (본 발명의 기계를 사용하지 않은 경우의 퓸의 총 무게). 슈라우드가스의 흐름 없이도 퓸 일부를 추출하는 것이 가능하지만, 슈라우드 가스를 넣음으로써 추출 효율을 상당히 증가시킬 수 있음은 자명하다.

이 실험 데이터, 용접작업의 시뮬레이션 및 관찰 결과로부터, 최적의 슈라우드 가스 유량은 실드가스유량의 함수처럼 보이며, 바람직하게는 약 2:1에서 약 3:1이다. 추가로, 퓸 가스는 바람직하게는 실드가스가 첨가되는 비율과 같은 비율로 추출된다. 환언하면, (퓸 가스를 포함하는) 상당량의 실드가스는 퓸가스 추출포트에 의해 추출되고, 슈라우드가스는 대부분 대기 중으로 사라진다. 예를 들어, 본 발명에 따른 기계의 전형적인 구성 중 하나는 30 l/min의 슈라우드 가스 유량, 15 l/min의 실드가스유량 및 15 l/min의 퓸 가스 추출량을 갖는다. 하지만, 다른 유량/추출량의 구성 역시 가능하다는 점은 자명하다.

특정한 실시예에 따라 본 발명을 기술하기는 하였지만, 본 발명이 많은 다른 형태로 실시될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

Claims

용접봉, 상기 용접봉 및 용접부위 주변에 실드가스커튼(shield gas curtain)을 형성하게 하는 적어도 하나의 실드가스 포트, 및 상기 실드가스 포트의 방사상 바깥쪽에 위치하며 분출하는 슈라우드 가스에 방사상 바깥쪽으로의 속도 성분을 부여하도록 장착된 적어도 하나의 슈라우드 가스 포트를 갖는 아크 용접 토치.
아크 및 용접점 주위에 사용 시 아크보호 가스 커튼을 생성시키도록 장착된 셀프실딩 용접봉(self-shielding welding electrode), 상기 용접봉의 방사상 바깥쪽에 위치하며 분출하는 슈라우드 가스에 방사상 바깥쪽으로의 속도성분을 부여하게 하는 적어도 하나의 슈라우드가스 포트를 갖는 셀프실드아크 용접(self-shielded arc welding)용 아크 용접 토치.
제 1 항에 있어서, 상기 용접봉은 GMAW 용 소모성 용접봉인 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 1 항에 있어서, 상기 용접봉은 GTAW 용 또는 PAW 용 텅스텐 용접봉인 것을 특징으로 하는 토치.
제 2 항에 있어서, 상기 셀프실딩 용접봉은 소모성 플럭스코어드(flux- cored) 용접봉인 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 5 항에 있어서, 상기 플럭스(flux)는 카보네이트(carbonates)를 포함하고, 상기 아크보호 가스 커튼은 CO₂를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 6 항에 있어서, 상기 카보네이트는 CaCO₃, BaCO₃, MnCO₃, MgCO₃, SrCO₃및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 플럭스(flux)는 적어도 하나의 알칼리토류 불화물(alkaline earth fluoride)을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 8 항에 있어서, 상기 알칼리토류 불화물은 CaF 인 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 6 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄(zirconium), 리튬 및 칼슘 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 슈라우드 가스 포트는 상기 방출되는 슈라우드 가스를 실질적으로 방사상 바깥쪽 방향으로 향하게 하도록 장착된 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 토치는 슈라우드 가스의 흐름을 제한하기 위해 상기 토치를 둘러싸는 외부 슬리브(outer sleeve)를 포함하고, 상기 슈라우드 가스 포트는 상기 외부 슬리브의 개방된 말단 또는 그 근처에 위치하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 토치는 상기 용접부위 주변으로부터 퓸 가스를 받아들이도록 장착된 퓸 가스 추출포트(fume gas extraction port)를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 13 항에 있어서, 상기 퓸 가스 추출포트는 상기 슈라우드가스 포트의 방사상 안쪽으로 위치하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 퓸 가스 추출포트는 상기 실드가스 포트 및 상기 슈라우드가스포트의 방사상으로 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 퓸 가스 추출포트는 상기 실드가스 포트실드가스 포트봉의 방사상으로 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
제 13 항 내지 제 16 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 토치는 퓸 가스 추출의 흐름을 제한하기 위해 상기 토치를 둘러싸는 내부 슬리브(inner sleeve)를 포함하고, 상기 퓸 가스 추출포트는 상기 내부 슬리브의 개방된 말단 또는 그 근처에 위치하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 토치.
용접봉에서 나온 전기아크가 가해지는 용접부위로부터 퓸(fume)을 제거하는 방법에 있어서, 상기 용접봉 및 상기 용접부위 주변에 실드가스 커튼을 만드는 단계; 상기 용접봉으로부터 방사상으로 바깥쪽에 위치한 슈라우드가스 커튼을 만드는 단계; 및 상기 슈라우드 가스커튼이 방사상으로 외측인 속도 성분을 포함하고, 상기 슈라우드가스 커튼의 방사상 내측으로부터 퓸 가스를 추출하는 단계를 포함하는 방법.
제 18 항에 있어서, 상기 퓸 가스는 상기 실드가스 커튼 및 상기 슈라우드가스 커튼의 방사상 중간 위치로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항에 있어서, 상기 퓸 가스는 상기 실드가스 커튼 및 상기 용접봉의 방사상 중간 위치로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항 내지 제 20 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 용접봉은 GMAW 용 소모성 금속 용접봉인 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항 내지 제 20 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 용접봉은 GTAW 또는 PAW 용 텅스텐 용접봉인 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항 내지 제 20 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 용접봉은 SSFCAW(Self Shielded Flux Cored Arc Welding) 작업에 사용하는 동안에 아크 및 용접부위 주변에 아크보호 가스 커튼을 생성시키도록 장착된 소모성 셀프실딩 용접봉(self-shielding welding electrode)인 것을 특징으로 하는 방법.
제 23 항에 있어서, 상기 셀프실딩 용접봉은 소모성 플럭스코어드(flux-cored) 용접봉인 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항 내지 제 24 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 슈라우드가스는 실질적으로 방사상으로 바깥쪽으로 향하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항 내지 제 25 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 퓸 가스는 상기 용접부위 주변부로부터 상기 퓸 가스를 받아들일 수 있도록 장착된 퓸 가스 추출포트로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항 내지 제 26 항 중의 어느 한 항에 있어서, 슈라우드가스 유량 : 실드가스 유량의 비율은 약 2:1에서 약 3:1 사이에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항 내지 제 27 항 중의 어느 한 항에 있어서, 퓸 가스 추출량 : 실드가스 유량의 비율은 약 1:1인 것을 특징으로 하는 방법.