KR20090090561A - 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양호한 이음부를 갖는 플럭스 코어드 와이어(Flux cored welding wire, FCW) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 플럭스(10)와, 플럭스가 중앙에 충진되도록 스트립(100)이 원형으로 말아 감싸져 이루어진 원형심재(102)로 구성된 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉에 있어서,

상기 스트립의 양측 단부의 상부 또는 하부모서리는 원형으로 말아져 원형 심재(20)를 형성하였을 때 서로 마주보는 방향으로 경사지게 성형되어, 양측의 경사면(100a,100b)에 의해 틈새 없이 밀착되는 이음매 단부를 가지게 되는 것을 특징으로 한다.

용접봉, 이음매, 플럭스, 와이어

Description

플럭스를 내장한 와이어형 용접봉 및 그 제조방법{Flux cored welding wire and its fabricating method}

본 발명은 양호한 이음부를 갖는 플럭스 코어드 와이어 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 용접 작업의 자동화를 위해 중앙에 플럭스(10)가 내장되고, 이 플럭스(10)의 외주를 심선인 스트립이 원형으로 감싸 원형 심재(20)를 형성한 형태의 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉이 개발되어 사용되어 오고 있다. 상기 스트립은 평편한 형태를 갖는 스틸재질로 이루어진다.

용접봉이 이와 같은 구조를 갖게 되면 용접봉을 연속하여 길이가 긴 와이어 형태로 제작하고 이를 보빈의 외주에 감아 용접에 사용하더라도, 원형심재(3)에 의해 원형으로 말아져 감싸여진 플럭스(10)가 안전하게 보전되고 탈리될 우려가 없어 연속적으로 용접봉의 공급 작업이 이루어지는 이점이 있다.

상기한 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 제조공정을 거쳐 제작된다.

먼저, 길이방향으로 연속되는 스트립(1)이 보빈(30)에 감겨져 상하 로울 러(31)(32)들이 연속적으로 배치되어 있는 제1성형장치구간(A)을 통과하여 공급된다. 이와 같은 제1성형장치구간(A)을 통과하는 과정에서 스트립(1)은 U자형 절곡부재(2)가 되고, U자형 절곡부재(2)가 플럭스공급장치(33)를 지나면서 U자형 절곡부재(2)의 내부로 플럭스(10)가 공급되며, U자형 절곡부재(2)가 상하 로울러(34)(35)들이 연속적으로 배치되어 있는 제2성형장치구간(B)를 통과하면 완전히 원형으로 말아져 원형심재(3)로 성형되면서 중앙에 내장된 플럭스(10)를 보호하게 된다.

이후 원형심재(3)가 인발장치(36)를 통과하면, 원하는 규격의 굵기로 인발되어 최종적으로 플럭스(10)를 내장한 와이어형 용접봉(4)이 완성된다. 완성된 용접봉(4)은 보빈(37)에 감겨진 다음 6시간 정도의 건조과정을 거쳐 내부의 분말상태의 플럭스(10)를 경화시킨 다음 출하된다.

그러나 상기와 같은 공정을 통해 제작된 용접봉(4)의 경우에는, 스트립(1)의 양측단이 일자형이어서 원형심재(3)의 이음매 단부(3a)가 도 1에 도시된 바와 같이 벌어져 틈새가 발생되는 문제가 있다.

이와 같이 원형심재(3)의 이음매 단부(3a)가 벌어지게 되면, 용접 작업시 모든 방사상 방향으로 용접 아크가 일정하게 일어나지 않아 용융 금속의 퍼짐량이 균일하지 않게 되므로 용접 품질을 저하시키는 원인이 되고, 권취시 이음매 단부(3a)가 벌어져 터지면서 내부의 플럭스(10)가 외부로 누출되는 등의 사고도 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 플럭스(10)를 감싸는 원형 심재(3)의 이음매 단부(3a)에 틈새가 발생되지 않도록 하여 용접의 품질을 크게 향상시키며, 권취시 플럭스(10)의 소실이 발행하지 않게 되는 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 플럭스와, 플럭스가 중앙에 충진되도록 스트립이 원형으로 말아 감싸져 이루어진 원형심재로 구성된 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉에 있어서; 상기 스트립의 양측 단부의 상부 또는 하부모서리는 원형으로 말아져 원형 심재를 형성하였을 때 서로 마주보는 방향으로 경사지게 성형되어, 양측의 경사면에 의해 틈새 없이 밀착되는 이음매 단부를 가지게 된 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 스트립을 공급하는 공정과, 스트립을 한 쌍의 상하 로울러 사이를 연속적으로 통과시켜 굽힘 변형량을 점차 증가시켜 U자형 절곡부재로 성형하는 1차성형 공정과, 상기 U자형 절곡부재의 내부에 플럭스를 공급하는 플럭스 공급 공정과, 상기 플럭스를 수용한 U자형 절곡부재를 한 쌍의 상하 로울러 사이를 연속적으로 통과시켜 굽힘 변형량을 점차 증가시켜 플럭스가 중앙에 충진되도록 원형으로 말아 원형 심재를 형성하는 2차 성형공정과, 상기 원형 심재를 길이 방향으로 잡아당겨 원하는 굵기로 인발하여 완성된 용접봉을 얻게 되는 인발공정과, 상기 인발된 용접봉을 보빈에 권취하는 권취공정으로 된 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉의 제조방법에 있어서,

상기 1차 성형 공정 이전에는 상기 스트립이 원형으로 말아져 원형의 심재를 형성하였을 때 상기 스트립의 양측 단부의 상부 또는 하부모서리가 서로 마주보는 방향으로 경사지도록 성형하는 스트립 단부 모서리 성형공정을 실시하고, 인발공정 이전에는 원형심재의 이음매 단부를 레이저로 용접하는 공정을 실시하며, 인발공정 이후에는 용접봉의 표면을 세척하는 세척공정과, 세척된 용접봉의 표면에 아크안전성 및 송급성을 위한 표면처리제를 도포하는 표면처리제 도포공정을 실시하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉 및 그 제조방법에 따르면, 이음매 단부의 모서리에 형성된 경사면에 의해 이음매 단부에 틈새가 제거되어 이후의 이음매 단부의 용접작업이 원활하게 이루어지므로 용접시 아크 발생의 쏠림이나 편중이 제거되고, 용접봉을 권취시킬 때 이음매 단부가 벌어져 그 내부에 수용된 플럭스가 터진 틈새를 통해 외부로 누설되지 않는 효과가 있다.

또한, 완성된 용접봉의 표면에 표면처리제를 도포시켜 아크안전성 및 송급성을 향상시킴으로써 용접의 품질을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 스트립을 공급하는 공정과, 스트립을 한 쌍의 상하 로울러 사이를 연속적으로 통과시켜 굽힘 변형량을 점차 증가시켜 U자형 절곡부재로 성형하는 1차성형 공정과, 그 U자형 절곡부재의 내부에 플럭스를 공급하는 플럭스 공급 공정과, 상기 플럭스를 수용한 U자형 절곡부재를 한 쌍의 상하 로울러 사이를 연속적으로 통과시켜 굽힘 변형량을 점차 증가시켜 플럭스가 중앙에 충진되도록 원형으로 말아 원형 심재를 형성하는 2차 성형공정과, 상기 원형 심재를 길이 방향으로 잡아당겨 원하는 굵기로 인발하여 완성된 용접봉을 얻게 되는 인발공정과, 상기 인발된 용접봉을 보빈에 권취하는 권취공정을 기본적으로 포함한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도 4 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.

먼저, 스트립(100)이 보빈(30)에 감겨진 상태로 1,2차 성형장치(A)(B)측으로 공급된다.

이때, 도시하지는 않았으나, 스트립(100)의 표면에 묻어 있는 압연유, 칩 등의 각종 이물질을 제거할 수 있도록 세척공정을 선택적으로 실시하는 것이 바람직하며, 세척공정을 실시하게 되는 경우 스트립(100)의 소재 표면에서 윤활기능을 할 수 있는 물질까지 제거되어 성형 과정에서 성형 로울러들(31,32,35,36) 사이를 통과할 때 마찰이 증가하여 성형로울러들(31,32,35,36)의 수명 단축을 가져오므로 윤활제 공급 공정을 시행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 1차 성형 공정 이전에 상기 스트립(100)이 원형으로 말아져 원형 심재(102)를 형성하였을 때 상기 스트립(100)의 양측 단부의 상부 또는 하부모서리가 서로 마주보는 방향으로 경사지도록 성형하는 스트립 단부 모서리 성형공정을 실시한다.

이를 위하여 1차 성형장치(A)의 전방에는 모서리 성형롤러(110)가 설치된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 모서리 성형롤러(110)는 양측단이 경사진 경사롤러(110a)와 경사롤러(110a)와 맞대어 회전하는 평활한 원주면을 구비한 베이스롤러(110b)로 이루어진다. 따라서, 스트립(100)이 상기 경사롤러(110a)와 베이스롤러(110b) 사이를 통과하게 되면 스트립(100)의 양측단부의 상부 모서리가 좌우대칭으로 경사면(100a,100b)을 갖도록 성형된다.

이와 같이 성형된 스트립(100)은 복수의 상하로울러(31,32)들로 구성된 1차 성형장치(A)를 통과하면서 점차 굽힘 변형량이 증가하여 U자형 절곡부재(101)가 되며, 이때 U자형 절곡부재(101)는 플럭스 공급장치(33)를 지나게 되면서, 플럭스 공급장치(33)에서 낙하 공급되는 플럭스(10)가 U자형 절곡부재(101) 내부에 공급된 다.

이 상태에서 복수의 상하로울러(35,36)들로 구성된 2차 성형장치(B)를 지나게 되면 U자형 절곡부재(101)는 완전한 원형을 이루도록 말아져 중앙에 플럭스(10)가 안전하게 위치된 원형심재(102)로 성형된다.

이 상태에서는 원형심재(102)의 양측단은 경사면(100a)(100b)이 서로 접하여 경계를 형성하게 되는 이음매 단부를 가지게 되는데, 평철심의 단부 모서리에 경사면(100a,100b)이 형성된 상태이므로 U자형 절곡부재(101)가 원형으로 말아질 때 접촉되는 맞닿는 상기 원형심재(102)는 틈새없는 완벽한 이음매 단부를 갖게 된다.

한편, 상기 원형심재(102)는 도시된 바와 같이 상부모서리에 경사면이 형성되어도 좋고 이와 반대로 하부모서리에 경사면이 형성되어도 무방하다.

상기 경사면의 형성방향은 상기 U자형 절곡부재(101)가 2차 성형장치(B)를 통과하는 과정에서 원형을 이루도록 말아질 때 말아지는 방향에 따라 결정되거나, 상기 모서리 성형롤러(110)를 구성하는 경사롤러(110a)와 베이스롤러(110b)의 상하 배치상태에 따라 결정된다.

따라서 작업자는 상기 U자형 절곡부재(101)의 말아지는 방향 또는 모서리 성형롤러(110)의 경사롤러(110a)와 베이스롤러(110b)의 배치상태를 달리해가면서 원형심재(102)의 이음매 단부의 모서리 상부나 하부 중 일측에 경사면(100a,100b)을 형성시키면 된다.

원형심재(102)가 완성되면, 레이저용접기(120)를 이용하여 원형심재의 이음매 단부를 용접하여 상기 이음부단부를 통해 내부의 플럭스(10)가 외부로 유출되지 않도록 한다.

이음매 단부의 용접이 완료되면, 원형심재(102)를 용접기에서 주로 사용하는 1.2m/m, 1.4m/m, 1.6m/m의 직경으로 만들기 위해 인발장치(130)를 통하여 인발시킨다. 인발 작업을 거치게 되면 원하는 직경의 완성된 용접봉(103)을 얻게 된다.

이때, 상기 인발장치(130)는 CRD(cassette roller die)를 이용한 인발방식을 따른다. CRD 방식을 따르게 되면 CRD 장치가 원형심재(102)를 유동없이 단계적으로 인발시키므로 인발성이 양호해지는 이점이 있기 때문이다.

인발과정이 끝나면, 용접봉의 표면을 세척하는 세척공정을 거친다.

상기 세척공정은 인발공정 이전에 원형심재(102)의 이음매 단부가 용접이 된 상태이므로 가능하다. 상기 세척기(140)는 인발 후 용접봉의 표면에 잔류하는 윤활제를 물리적으로 제거하는 양모펠트 또는 디스크형의 수세미를 이용하여 표면을 연마하는 방식을 따른다.

그리고 용접봉(103)의 세척이 완료되면, 세척된 용접봉의 표면에 아크안전성 및 송급성을 위한 표면처리제를 도포하는 표면처리제 도포장치(150)를 거치도록 한다. 상기 표면처리제로는 통상적으로 이용되는 이황화몰리브덴, 그라파이트 및 불화카본으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상 및 그 잔부로서 공업용 광유, 나프탈렌 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 함유한 무기물질 표면처리제를 사용하는 것이 바람직하다.

표면처리제 도포공정이 완료되면, 도포제를 연속적으로 빠져나오는 용접봉을 권취시킨 다음 출하한다.

도 1은 종래 구조의 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉의 단면도

도 2는 종래 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉의 제조 공정을 나타낸 도면

도 3은 종래 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉의 제작 단계별 변화 과정을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 의한 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉의 단면도

도 5는 본 발명의 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉의 제조 공정을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 용접봉이 성형되는 단계별 변화 과정을 나타낸 도면

도 7은 본 발명의 모서리 성형장치를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...스트립 100a,100b...경사면

101...U자형 절곡부재 102...원형 심재

103...용접봉 110...모서리 성형롤러

110a...경사롤러 110b...베이스롤러

120...레이저용접기 130...인발장치

140...세척기 150...표면처리제 도포장치

Claims (2)

1. 플럭스와, 플럭스가 중앙에 충진되도록 스트립이 원형으로 말아 감싸져 이루어진 원형심재로 구성된 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉에 있어서,

   상기 스트립의 양측 단부의 상부모서리 또는 하부모서리는 원형으로 말아져 원형 심재를 형성하였을 때 서로 마주보는 방향으로 경사지게 성형되어, 양측의 경사면에 의해 틈새 없이 밀착되는 이음매 단부를 가지게 되는 것을 특징으로 하는 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉.
2. 스트립을 공급하는 공정과, 스트립을 한 쌍의 상하 로울러 사이를 연속적으로 통과시켜 굽힘 변형량을 점차 증가시켜 U자형 절곡부재로 성형하는 1차성형 공정과, 상기 U자형 절곡부재의 내부에 플럭스를 공급하는 플럭스 공급 공정과, 상기 플럭스를 수용한 U자형 절곡부재를 한 쌍의 상하 로울러 사이를 연속적으로 통과시켜 굽힘 변형량을 점차 증가시켜 플럭스가 중앙에 충진되도록 원형으로 말아 원형 심재를 형성하는 2차 성형공정과, 상기 원형 심재를 길이 방향으로 잡아당겨 원하는 굵기로 인발하여 완성된 용접봉을 얻게 되는 인발공정과, 상기 인발된 용접봉을 보빈에 권취하는 권취공정으로 된 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉의 제조방법에 있어서,

   상기 1차 성형 공정 이전에는 상기 스트립이 원형으로 말아져 원형의 심재를 형성하였을 때 상기 스트립의 양측 단부의 상부 또는 하부모서리가 서로 마주보는 방향으로 경사지도록 성형하는 스트립 단부 모서리 성형공정을 실시하고,

   인발공정 이전에는 원형심재의 이음매 단부를 레이저로 용접하는 공정을 실시하며,

   인발공정 이후에는 용접봉의 표면을 세척하는 세척공정과, 세척된 용접봉의 표면에 아크안전성 및 송급성을 위한 표면처리제를 도포하는 표면처리제 도포공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 플럭스를 내장한 와이어형 용접봉 제조방법.

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