KR20090074783A - 용접부를 열처리하는 방법 및 장치 - Google Patents

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에스엠에스 지마크 악티엔게젤샤프트
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Abstract

레이저를 이용한 실제 용접 전과 그 후에 용접부 및 인접하는 용접부 영역들(6, 7)에 대해, 강판(2)의 용접 시 용접부의 영역에서 균열 형성이나, 또는 미세구조 변화의 위험을 최소화하기 위해 실시하는 열처리를 개선하고 추가 개발하기 위해, 본 발명에 따라, 상기 용접부 영역(6, 7)의 가열은, 서로 다른 출력 밀도의 구역들을 포함하고 정의된 방식으로 설정할 수 있는 다단계형 라인 인덕터(4, 5)를 이용하여 실행한다. 또한, 상기 라인 인덕터는 자체에 다중 분할된 도체 루프 길이부들을 구비하고, 그리고/또는 서로 다른 금속판의 도체 루프들을 구비하고, 그리고/또는 강재 스트립(2)에 대향하여 상이한 간격으로 이격된 다수의 간격 단계부를 구비하여 형성한다. 이와 관련하여 제1 가열 단계에서는, 후속하는 가열 단계에서보다 더욱 급격한 온도 상승이 이루어진다.
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강재 스트립, 레이저 용접 헤드, 용접기, 용접부, 유도 열처리, 라인 인덕 터, 도체 루프 길이부, 용접부 유도 열처리 방법

Description

용접부를 열처리하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR THE HEAT TREATMENT OF WELDS}
본 발명은 강재 스트립들을 결합하기 위한 용접 헤드를 구비한 용접기에서 용접부를 유도 열처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 실제의 용접 전과 그 이후 용접부 및 인접한 용접부 영역들의 가열 공정은 라인 인덕터를 이용하여 실행한다.
박판의 용접 시에, 특히 레이저빔 용접 시에, 용접 구역에서 매우 좁은 영역에 매우 높은 에너지량이 집중적으로 공급된다. 이처럼 강하게 가열되는 영역에 인접하는 박판 영역들은 주변 온도를 가지므로, 용접에 이어서 높은 온도 강하로 인해 급속 냉각이 이루어지게 된다. 그렇게 함으로써 상기 해당 영역에서 기계적인 특성을 상당히 악화시킬 수 있는 미세구조 변화가 발생한다. 따라서 실제의 용접 전과 그 후에 상기와 같은 대응하는 용접부 영역을 목표하는 방식으로 열처리함으로써, 용접 공정 후 냉각에 영향을 주고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 여기서 예비 가열의 목적은 용접 공정 직후 균열을 방지하고, 냉각 속도를 낮추기 위해 용접 영역의 에너지 함량을 높이는 것에 있다. 그런 다음 용접 후에 개시되는 재가열은 냉각 속도를 추가로 낮추는데 이용한다.
이와 관련하여 용접부 영역의 열처리는, 예컨대 가스 버너 또는 플라스마 버너를 이용한 열적 가열을 통해, 또는 유도 가열을 통해 실시할 수 있다. 용접부의 열처리는 통상적으로 스트립 윗면 또는 밑면에 버너 내지 인덕터를 일측에 배치함으로써 실시한다. 그에 따라 용접부 높이에 걸쳐서 공정 조건에 따른 불균일한 온도 분포와 그로 인한 불균일한 열처리가 이루어지게 된다. 그런 후에 가열 시간이 짧고 비열 출력(specific heat output)이 높을 시에 상기와 같은 비대칭성은 더욱 증가한다.
앞서 설명한 이유에서 요구되는 열처리에 대해 다양한 방법 및 장치들이 공지되었다. 그 중에 DE 10 2004 001 166 A1로부터는, 용접부의 영역에서 레이저 용접 헤드의 레이저빔으로 실행하는 예비 가열 및/또는 재가열을 이용한 레이저 용접 방법이 공지되었다. 이 독일 공보의 경우 레이저빔은 본질적으로 용접을 위해 요구되는 것과 동일한 출력 조건과, 동일한 집속 조건과, 증가된 이송 속도 조건으로, 경우에 따라서는 수 회에 걸쳐서, 처리할 용접부 영역 위쪽으로 안내된다. 이에 대체되는 방법에 따르면, 레이저빔은 증가된 초점 이탈 속도의 조건으로, 경우에 따라서는 상대적으로 더욱 느리게, 처리할 용접부 영역 위쪽으로 안내된다.
EP 1 285 719 B1에서는 회전하는 축 상에 이루어지는 레이저 덧붙이 용접(laser built-up welding)이 개시된다. 이 경우 단계별 예비 가열을 위해 원형 세그먼트형 인덕터를 이용한다. 이런 인덕터의 세그먼트들은 위치상 레이저빔 가공 헤드 앞쪽에서 축에 인접한다. 두 예비 가열 주기의 실현은 서로에 대해 상대적이면서 레이저빔 충격점에 대해서도 상대적으로 고정 배치되는 2개의 서로 다른 인덕터를 이용하여 달성하되, 제1 인덕터의 열 흐름 밀도는 제2 인덕터의 대응하는 값보다 더욱 낮으며, 제1 인덕터의 열 작용 시간 및 그 작용 면적은 제2 인덕터의 대응하는 값보다 더욱 높다. 그에 따라 제1 예비 가열 주기에서의 온도 상승은 제2 예비 가열 주기에서보다 더욱 완만하게 이루어진다. 두 인덕터는 서로 다른 주파수로 작동될 수 있지만, 그 두 인덕터는 몸체가 하나의 인덕터에 통합될 수 있되, 서로 다른 유도계 농도(inductive field concentration)는 자계 증폭 소자들, 또 다른 인덕터 횡단면, 또는 상대적으로 더욱 좁은 권선 간격에 의해 달성된다. 재료가 특히 균열에 민감한 경우, 유도 재가열이 이어질 수도 있되, 이때 이용되는 인덕터는 예비 가열 주기에서 이용된 두 인덕터와 함께 공동의 인덕터로 통합된다.
DE 101 52 685 A1로부터는, 용접된 피가공재와 관련하여, 오프라인 작동 시에는 용접부에 따라 연이어서 고정 배치되거나, 또는 온라인 작동 시에는 이송 가능하게 배치되는 하나 또는 그 이상의 라인 인덕터로 용접부와 이 용접부의 양측에 배치되는 열 영향 구역에서 국부적인 유도 열처리를 실행하는데 이용할 수 있는 장치가 개시된다. 라인 인덕터들의 작용 영역 내부에는, 라인 인덕터들에 의해 생성되는 교번 자계로부터, 작동 중 라인 인덕터들로부터 영향을 받는 피가공재 영역의 일부분을 차폐할 수 있도록 라인 인덕터들에 비례하여 차폐 소자들이 배치된다.
본 발명의 목적은, 앞서 설명한 종래 기술로부터 출발하여, 앞서 언급한 형식처럼 용접부를 열처리하기 위한 방법 및 장치에 있어서, 강재 박판의 용접 시에 용접부 영역에서 균열 형성 또는 미세구조 변화의 위험을 최소화할 수 있도록 상기 방법 및 장치를 추가로 개선하는 것에 있다.
상기 목적은 방법과 관련하여 청구항 제1항의 특징부에 따라, 용접부 영역의 가열은 서로 다른 출력 밀도의 구역을 구비하고 정의된 방식으로 설정할 수 있는 다단계형 라인 인덕터를 이용하여 실행하되, 상기 라인 인덕터는 자체에 다중 분할된 도체 루프 길이부들(conductor loop length)을 구비하고, 그리고/또는 서로 다른 금속판의 도체 루프들을 구비하고, 그리고/또는 강재 스트립에 대향하여 상이한 간격으로 이격된 다수의 간격 단계부(spacing step)를 구비하여 형성함으로써 달성된다.
본원의 방법을 실행하기 위한 장치는 청구항 제9항의 특징부를 특징으로 한다.
다단계 가열은 본 발명에 따라 개별 가열 단계들에 가열을 위해 공급되는 총 열 출력 밀도를 분배함으로써 실행하되, 제1 가열 단계에서의 온도 상승은 후속하는 가열 단계에서보다 더욱 빠르게 개시된다. 따라서 예컨대 이 단계 가열에서, 제1 및 제2 가열 단계 간의 출력 분배는 3:1의 비율로 실시할 수 있다. 이와 같은 출력 분배의 결과는 제1 가열 단계에 비해 제2 가열 단계에서 더욱 완만한 온도 상승을 제공한다. 그렇게 함으로써 일단계 가열 단계에 비해 스트립 윗면과 스트립 밑면 사이에 상대적으로 낮은 온도 기울기가 달성될 뿐 아니라, 목표하는 최종 온도에 근접할 시에도 미세구조 과열 위험은 최소화된다. 바람직하게는 다단계 가열 시에 개별 가열 단계들 간에 온도 측정을 통해 검출되는 온도를 특별하게 조정한 때의 유지 시간을 설정하고, 이어서 앞서 가열된 용접부 영역을 냉각할 수 있으며, 그런 후에 재가열을 실시한다. 이와 같이 개별 가열 구역 간에 보상 구역을 생성하기 위해, 예컨대 개별 도체 루프들을 단속할 수 있다.
예비 가열 및 재가열을 위한 라인 인덕터들은 본 발명에 따라 선택에 따라 개별적으로 제어되거나, 또는 함께 제어될 수 있게끔 형성하되, 레이저 용접 헤드와 라인 인덕터들은 견고하게 결합하지 않고, 예컨대 독립된 운반대(carriage)로 이동시킬 수 있다.
레이저 용접 헤드에 따라 이동하는 용접부 영역에 대해 실행할 다단계 가열은 주로 강재 스트립의 미세구조에 따라 결정한다. 따라서 레이저 용접 헤드는 공정 요건에 부합하게 조정되고 예컨대 온도 측정을 통해 검출된 최적의 간격으로 이격되어 배치된다. 그러나 본 발명에 따라, 예컨대 용접부 영역 내 위치별 과열을 방지하기 위해, 라인 인덕터를 레이저 용접 헤드로 제어하면서 독립적으로 이동시킬 수도 있다. 이를 위해 예컨대 레이저 용접 헤드에 대향하는 이격 간격은 진동 방식으로 변경된다.
선행하는 용접부 영역과 관련하여 레이저 용접 헤드 전방에 배치되는 단계형 라인 인덕터를 이용하여 실행하는 다단계 가열은, 레이저 용접 헤드에 의해 곧바로 이어지는 가열로 인해 상기 레이저 용접 헤드의 속도로 실시할 수 있으며, 그에 따라 예컨대 레이저 용접 헤드에 상기 라인 인덕터를 견고하게 장착하거나, 또는 레이저 용접 헤드에 상기 라인 인덕터를 직접 결합할 수 있으며, 경우에 따라서는 이런 방식이 바람직하다. 또한, 공정 적응을 위해 요구되는 경우, 레이저 용접 헤드 전방에 이격 간격이 진동 방식으로 변경되는 라인 인덕터를 배치할 수도 있다.
그러므로 다단계형으로 형성되는 라인 인덕터들을 이용하여 달성할 수 있는 장점들은 아래와 같이 요약할 수 있다.
- 가열 구역의 말단부에서 출력 밀도의 분배와 그에 따른 과열 위험의 제어 및 감소,
- 도체 길이를 변경하지 않아도 되는 견고한 구성,
- 강재 스트립 근처에서 직접 작용할 수 있도록 하는 루프 분배,
- 콤팩트한 구성 형식.
본 발명의 추가의 상세 내용은 다음에서 개략도에 도시한 실시예에 따라 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 용접부의 열처리 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 일단계형 라인 인덕터를 도시한 개략도이다.
도 3은 일단계 가열 시 온도 대 시간 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 이단계형 라인 인덕터의 전류 분포를 도시한 개략도이다.
도 5는 도 4의 전류 분포가 이루어지는 이단계형 라인 인덕터를 도시한 개략도이다.
도 6은 이단계 가열 시 온도 대 시간 변화를 도시한 그래프이다.
도 7은 재가열을 이용한 이단계 재가열 시 온도 대 시간 변화를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 용접부 2: 강재 스트립
3: 레이저 용접 헤드 4: 예비 가열용 라인 인덕터
5: 재가열용 라인 인덕터 6: 선행하는 용접부 영역
7: 후행하는 용접부 영역 8: 일단계형 라인 인덕터
9: 용접 방향, 이동 방향 10: 이단계형 라인 인덕터
15, 16: 가열 구역 17, 17': 냉각 구역
20: 직접 용접 영역 L: 루프 길이부
L1, L2: 라인 도체(line conductor)의 단계 길이부
I1, I2: 전류 세기 T: 스트립 온도
To: 스트립 윗면의 온도 Tu: 스트립 밑면의 온도
Tm: 평균 스트립 온도 t: 시간
t1: 제1 가열 단계의 종료 시간 t2: 제2 가열 단계의 종료 시간
tges: 총 가열 시간
도 1은 강재 스트립(2)에서 용접하고 용접부(1)(도 4 참조)를 열처리하기 위한 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 장치는 레이저 용접 헤드(3)와, 레이저 용접 헤드 전방에 배치되는 라인 인덕터(4)와, 레이저 용접 헤드 후방에 배치되는 라인 인덕터(5)로 구성된다. 레이저 용접 헤드(3)와 두 라인 인덕터(4, 5)는 본 실시예에 따라 용접 공정 및 열처리를 위해 이동 방향 내지 용접 방향(9)으로 이동되며, 그에 반해 강재 스트립(2)은 견고하게 고정된다. 도 1에 도시한 실시예는 라인 인덕터들(4, 5) 및 레이저 용접 헤드(3)를 고정한 배치에서 박판을 변위 가능하게 하는 경우에서도 이용할 수 있다. 레이저 용접 헤드(3)에 선행하는 라인 인덕터(4)는 라인 인덕터(4)의 길이에 상응하고 선행하는 용접부 영역(6)에서 강재 스트립(2)을 가열하고, 동일한 방식으로 레이저 용접 헤드(3)에 뒤따르는 (후행하는) 용접부 영역(7)은 레이저 용접 헤드(3) 후방에 배치되는 후행하는 라인 인덕터(5)에 의해 재가열된다.
열처리를 위해 이용되는 라인 인덕터들은 종래 기술에 따르면 통상적으로 일단계형으로 형성된다. 이처럼 연속되는 단계 길이부(L)를 갖는 도체 루프를 하나만을 구비하여 도 2에 실시예에 도시된 라인 인덕터(8)를 이용하여 실행하는 일단계 가열 공정은 도 3에 도시된 기본적인 온도 대 시간 변화 그래프와 같은 결과를 제공한다. 그래프에서 알 수 있듯이, 스트립 윗면의 온도(To)와 스트립 밑면의 온도(tu) 간에는 상대적으로 높은 온도 차이가 발생하며, 그 온도 차이는 가열 시간(tges)의 종료 시에 최대값을 나타낸다. 왜냐하면, 온도 차이는 라인 인덕터의 열 출력 밀도(q)와 가열 시간(t)에 직접적으로 비례하기 때문이다. 또한, 가열 구역(15)의 종료 이후, 그리고 냉각 구역(17) 개시 전에 목표하는 공정 온도(Tm)의 편차는 부분적으로 매우 크며, 그에 따라 미세구조의 과열 위험이 존재한다.
도 4는 서로 다른 길이로 형성되는 2개의 단계 길이부(L1 및 L2)를 포함하는 이단계형 라인 인덕터를 도시하고 있다. 목표하는 공정 온도(Tm)로의 가열은 이단계형 라인 인덕터(10)(도 5 참조)의 경우 일단계형 라인 인덕터(8)에서와 동일한 에너지 공급[Q·tges = qh1·t1 + qh2·t2(qh1·t1은 제1 가열 단계를 나타내고, qh2·t2는 제2 가열 단계를 나타냄)]을 요구하며, 그와 반대로 부분 전류(I1 및 I2)에 대한 전류 분포(Iges)는 두 단계 길이부(L1 및 L2)에 비례하기 때문에, 단계 길이부를 그에 상응하게 선택함으로써 개별 가열 단계에 대한 에너지 공급을 제어할 수 있다.
그로 부터 실시예에 따라 이단계형 라인 인덕터(10)에 서로 다른 길이로 제공되는 단계 길이부들(L1 및 L2)에 대한 전류 분포는 도 5에 도시되어 있다. 상대적으로 더욱 긴 단계부(L2)에 비해 더욱 높은 출력 밀도(I1)를 갖는 더욱 짧은 단계부(L1)는 용접 방향(9)에서 볼 때 전방에 위치하고, 다시 말하면 처리할 용접부 영역은 우선 상대적으로 더욱 높은 출력 밀도를 공급받게 된다. 도 4와 도 5로부터 추가로 확인할 수 있는 바와 같이, 전류 분포는 이단계형 라인 인덕터(10)의 경우 서로 다른 길이의 단계 길이부(L1 및 L2)를 갖는 두 도체 루프의 특별한 배치 및 전류 공급을 통해 실현할 수 있다.
상기와 같은 라인 인덕터(10)를 이용하여 실행하는 이단계 가열 공정의 결과는 도 6에 도시한 기본적인 온도 대 시간 변화 그래프로 알 수 있다. 제1 가열 단 계(15)에서 온도 상승이 강하게 이루어지면서, 그와 마찬가지로 t1에서 제1 가열 단계가 종료될 때까지 스트립 온도들(To 및 Tu) 간의 온도 차이가 강하게 발생하지만, 이어서 제2 가열 단계(16)에서 기간(t2)에 걸쳐 온도 보상이 개시되며, 그럼으로써 tges에서 상기 제2 열처리가 종료된 후에 온도 편차는 일단계 가열에 비해 스트립 온도의 목표하는 평균값(Tm)으로부터 분명히 더욱 적게 강하된다.
재가열을 이용한 이단계 재가열의 실제 결과는 도 7에 도시되어 있다. 온도 곡선의 파형은 도 7에 도시한 온도 대 시간 변화 그래프에서 t = 0일 때 직접적인 용접 영역(20)으로부터 개시되고, 그에 이어서 빠르게 냉각(17)이 이루어진다. 사전 지정된 온도에서, 본 실시예에 따라서는 약 320℃에서, 재가열의 제1 가열 단계(15)는 온도가 급격하게 상승하면서 약 520℃의 온도에 이를 때까지 약 1.7초의 기간 동안 진행된다. 그에 이어 곧바로 제2 가열 단계(16)는 온도 상승이 상대적으로 더욱 완만하게 이루어지면서 약 3.3초의 총 가열 시간에 이를 때까지 진행되고, 최종 온도는 약 620℃가 된다. 그런 후에 재가열에 의해 완만해진 냉각 곡선(17')에 따라 궁극적인 냉각이 이루어진다. 그러나 상기 구역(16)은 순수 유지 구역이거나, 또는 심지어는 냉각이 지연되는 구역일 수도 있다. 냉각이 지연될 시에는 해당 시스템에 공급되는 에너지로 주변으로 방출되는 열손실을 충분히 보상하지 못한다.

Claims (15)

  1. 강재 스트립들(2)을 결합하기 위해 레이저 용접 헤드(3)를 구비한 용접기에서 용접부를 유도 열처리하기 위한 방법으로서,
    실제의 용접 전과 그 후에 용접부(1) 및 인접하는 용접부 영역들(6, 7)의 가열 공정은 라인 인덕터들(4, 5)을 이용하여 실행하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 방법에 있어서,
    상기 용접부 영역(6, 7)의 가열은 서로 다른 출력 밀도의 구역을 구비하고 정의된 방식으로 설정될 수 있는 다단계형 라인 인덕터(4, 5)를 이용하여 실시하되, 이 라인 인덕터는 자체에 다중 분할된 도체 루프 길이부들을 구비하고, 그리고/또는 서로 다른 금속판의 도체 루프들을 구비하고, 그리고/또는 강재 스트립(2)에 대향하여 서로 다른 간격으로 이격된 다수의 간격 단계부를 구비하여 형성되는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 용접 헤드(3)와 상기 라인 인덕터들(4, 5)은, 용접 방향에서 위치 고정 배치되어 처리될 강재 스트립들(2) 위쪽에 정렬되어 상기 용접부(1) 쪽으로 안내되는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 레이저 용접 헤드(3)는 위치 고정 배치되며, 처리될 강재 스트립들(2)이 용접 방향으로 정렬되어 상기 용접부(1) 쪽으로 안내되는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 선행하는 용접부 영역(6)의 가열은 상기 레이저 용접 헤드(3) 전방에 배치된 인덕터(4)로 실시하고, 상기 레이저 용접 헤드(3)에 후행하는 용접부 영역(7)의 가열은, 공정에 부합하게 조정하고 예컨대 온도 측정을 통해 검출된 최적의 간격으로 이격한 상기 레이저 용접 헤드(3)로 실시하되, 상기 후행하는 라인 인덕터(5)는 상기 레이저 용접 헤드(3)에 직접적으로 결합되는 것이 아니라, 공정 요건에 상응하게 별도로 제어하면서 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 라인 인덕터들(4, 5)은 레이저 용접 헤드(3)에 대한 이격 간격이 진동 방식으로 변경되면서 이동되는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항 또는 그 이상의 항에 있어서, 개별 가열 단계들(t1, t2)에 대해 가열을 위해 공급할 총 열 출력 밀도(qH)의 분배는, 제1 가열 단계(t1)에서의 온도 상승이 후속하는 가열 단계(t2)에서보다 더욱 빠르게 개시되는 방식으로 실행하는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서, 이단계 가열 시에 출력 분배는 제1 가열 단계(t1)와 제2 가열 단계(t2) 간에 3:1의 비율로 실시하는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 개별 가열 단계들(t1, t2) 간에 온도 측정을 통해 특별하게 조정된 온도에서의 유지 시간을 제공하고, 이에 이어서 앞서 가열된 용접부 영역(7)을 냉각하며, 그런 다음 이어서 재가열을 실시하는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 방법.
  9. 강재 스트립들(2)을 결합하기 위해 레이저 용접 헤드(3)를 구비한 용접기에서 용접부를 유도 열처리하기 위한 장치로서,
    실제의 용접 전과 그 후에 상기 용접부(1) 및 인접하는 용접부 영역들(6, 7)의 가열 공정은 라인 인덕터들(4, 5)을 이용하여 실행하며, 특히 제1항 내지 제8항에 따른 방법을 실행하기 위한 용접부를 유도 열처리하기 위한 장치에 있어서,
    예비 가열 및 재가열을 위해 이용될 수 있고 자체 길이부에 걸쳐 서로 다른 출력 밀도를 갖는 다단계형 라인 인덕터(4, 5)가 구비되며,
    출력 밀도의 분배는,
    - 다수의 도체 루프와, 부분 도체 길이부의 단계별 변화에 의해 제공되고, 그리고/또는
    - 자체 길이부에 걸쳐 서로 다른 금속판으로 이루어진 도체 루프에 의해 제공되되, 도체 루프 내부에서도 서로 다른 출력 밀도가 달성될 수 있고, 그리고/또는
    - 상기 라인 인덕터(4, 5)와 상기 강재 스트립(2) 간의 서로 다른 단계별 분리 간격에 의해 제공되되, 이런 분리 간격에 의해서도 마찬가지로 도체 루프 내부에서 서로 다른 출력 밀도가 형성되는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서, 개별 도체 루프들은 개별 가열 구역들 간에 보상 구역을 생성할 수 있도록 단속되는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 라인 인덕터들(4, 5)은 예비 가열 및 재가열을 위해 선택에 따라 개별적으로 제어될 수 있거나, 또는 함께 제어될 수 있는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 라인 인덕터(4)는 상기 레이저 용접 헤드(3) 전방에, 그리고 라인 인덕터(5)는 상기 레이저 용접 헤드(3) 후방에 가변적인 이격 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 장치.
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라인 인덕터(4)는 상기 레이저 용접 헤드(3)와 결합되는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 장치.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 강재 박판은 견고하게 고정되고, 상기 레이저 용접 헤드(3) 및 상기 라인 인덕터들(4, 5)은 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 장치.
  15. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 강재 박판은 변위될 수 있고, 적어도 레이저 용접 헤드(3)는 위치 고정되어 배치되는 것을 특징으로 하는 용접부를 유도 열처리하기 위한 장치.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008060205A1 (de) * 2008-12-04 2010-06-10 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Rotors für ein Gasturbinentriebwerk
CN102463414A (zh) * 2010-11-11 2012-05-23 杭州中科新松光电有限公司 一种具有激光热处理的激光焊接活塞的方法
RU2532787C2 (ru) * 2012-12-28 2014-11-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Устройство внепечной термообработки сварных изделий
EP3046722B1 (de) * 2013-09-17 2017-10-25 STIWA Holding GmbH Schweissvorrichtung mit einer wirkenden heizeinrichtung zum erwärmen des werkstückes
CN105463177A (zh) * 2015-12-20 2016-04-06 新余钢铁集团有限公司 一种高碳高强钢冷连轧焊缝热处理装置及焊缝热处理工艺
DE102016211321A1 (de) * 2016-06-24 2017-12-28 MTU Aero Engines AG Induktionsheizvorrichtung, Vorrichtung mit mindestens einer Induktionsheizvorrichtung und Verfahren zur induktiven Erwärmung von Bauelementen oder eines Bauteilwerkstoffs
CN107175405A (zh) * 2017-05-12 2017-09-19 唐山钢铁集团有限责任公司 一种淬火配分钢带的焊接工艺
CN113512641B (zh) * 2021-04-20 2022-07-08 燕山大学 钢板焊缝热处理加热装置及方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB794001A (en) * 1956-07-20 1958-04-23 Deutsche Edelstahlwerke Ag Method of and apparatus for welding boilers or other tubular bodies
US4197441A (en) * 1978-05-01 1980-04-08 Thermatool Corporation High frequency induction welding with return current paths on surfaces to be heated
JPS57106488A (en) * 1980-12-22 1982-07-02 Kawasaki Steel Corp Laser welding method
EP0190378B1 (en) * 1985-02-05 1990-05-23 Nippon Steel Corporation Method for surface-alloying metal with a high-density energy beam and an alloy steel
JPH04238681A (ja) * 1991-01-14 1992-08-26 Nippon Steel Corp ストリップの溶接方法および装置
JP2932779B2 (ja) * 1991-09-04 1999-08-09 株式会社明電舎 突合わせ溶接機の後加熱装置
JPH0679484A (ja) * 1992-07-14 1994-03-22 Mitsubishi Electric Corp レーザ溶接方法
JP3492408B2 (ja) * 1993-03-02 2004-02-03 株式会社明電舎 鋼板の板継溶接装置
JPH08300172A (ja) * 1995-04-28 1996-11-19 Nkk Corp 溶接鋼管の製造方法
JPH09194998A (ja) * 1996-01-09 1997-07-29 Nkk Corp 溶接鋼管およびその製造方法
DE19637465C1 (de) * 1996-09-13 1997-12-18 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zum Strahlschweißen von härtbaren Stählen mittels Kurzzeitwärmebehandlung
JP3879207B2 (ja) * 1997-11-21 2007-02-07 Jfeスチール株式会社 溶接鋼管の製造方法
JPH11169945A (ja) * 1997-12-08 1999-06-29 Kawasaki Steel Corp レーザ溶接鋼管の製造方法
JP3399445B2 (ja) * 2000-05-25 2003-04-21 三菱電機株式会社 鋼板連続処理ラインにおけるストリップ接続方法
JP2002263870A (ja) * 2001-03-06 2002-09-17 Nippon Steel Corp 突き合わせ溶接された鋼板または鋼帯の製造装置及び製造方法
FR2823459B1 (fr) * 2001-04-11 2003-08-22 Renault Dispositif ameliore et procede associe de soudage dit bi-passes
DE10137776C1 (de) * 2001-08-02 2003-04-17 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Erzeugung von verschleissbeständigen Randschichten
DE10152685A1 (de) 2001-10-19 2003-05-08 Thyssenkrupp Stahl Ag Vorrichtung zur lokalen induktiven Wärmebehandlung eines geschweißten Werkstücks
DE102004001166B4 (de) 2003-02-28 2007-03-15 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Laserschweissen mit Vor- und/oder Nachwärmung im Bereich der Schweißnaht
KR100711454B1 (ko) * 2005-12-27 2007-04-24 주식회사 포스코 연속압연을 위한 레이저 용접방법 및 그 장치
US9019289B2 (en) * 2012-03-07 2015-04-28 Qualcomm Incorporated Execution of graphics and non-graphics applications on a graphics processing unit

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