KR20110077051A - 용접금속의 확산성 수소 측정용 시편 제조장치 - Google Patents

용접금속의 확산성 수소 측정용 시편 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레일을 따라 순차적으로 연이어서 형성되는 시편 장입부, 용접부, 냉각부, 슬래그 제거부, 엔드탭 제거부 및 이물질 제거부로 구성되어 확산성 수소 측정을 위한 시편을 제조하는 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치에 있어서, 상기 시편 장입부는 상기 레일의 측면에 수직 방향으로 설치되되, 내부공간이 구획되어 다수의 시편이 각 구역에 적층되어 보관되는 카트리지와, 상기 카트리지의 측면에 설치되어 카트리지 내부에 적층된 다수의 시편 중 최하단에 위치된 시편들을 레일로 공급시키는 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 용접금속의 확산성 수소 측정을 위한 시편의 제조공정을 작업자의 수작업이 아닌 자동으로 진행하기 때문에, 기술 규격 내의 제조시간 안에 시편을 제조할 수 있고, 여러 개의 시편을 제조할 시 균일한 상태의 시편을 제조할 수 있어 시편 간의 실험 오차를 최소화하여 정확한 결과를 도출할 수 있는 효과가 있다.
용접금속, 시편 제조, 확산성 수소, 용접부, 수소 측정

Description

용접금속의 확산성 수소 측정용 시편 제조장치 {MAUFACTURING APPARATUS OF SAMPLE FOR MEASURING DIFFUSIVE HYDROGEN OF WELD METAL}
본 발명은 용접금속의 확산성 수소 측정용 시편 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접금속의 확산성 수소 측정을 위한 시편의 제조공정을 작업자의 수작업이 아닌 자동으로 진행하여 기술 규격 내의 제조시간 안에 시편을 제조할 수 있고, 여러 개의 시편을 제조할 시 균일한 상태의 시편을 제조할 수 있어 시편 간의 실험 오차를 최소화하여 정확한 결과를 도출할 수 있는 용접금속의 확산성 수소 측정용 시편 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 저합금 고장력강을 용접할 때 저온균열이 발생하는 경우가 많다.
이 저온균열의 주원인은 용접 중에 용접금속에 용해된 수소인데, 이 수소는 냉각중에 확산되며, 특히 용접열에 의해 경화된 지단부, 루트부 등의 응력 집중부에 모여서 균열을 발생시키게 된다.
용접금속에 용해된 확산성 수소가 많을수록, 또 응력이 높을수록 이러한 저온균열 즉 수소기인균열이 발생하기 쉽고, 확산성 수소의 양이 많을수록 낮은 응력에서 수소기인균열이 발생한다는 것은 잘 알려져 있다.
상기와 같은 저온균열을 방지하기 위해 금속에 따라 시편을 마련하여 용접 후에 시편에 용해된 확산성 수소를 측정하는 실험을 시행하고 있다.
용접금속에 용해된 확산성 수소를 측정하기 위해서는 먼저 용접작업이 완료된 시편을 준비하여야 한다.
이 시편을 생성하는 종래의 방법을 살펴보면, 시편을 용접한 후 5초가 경과되기 전 얼음물에 급랭시키고, 시편의 양 옆에 용접된 엔드탭(End tap)을 분리하여 본 시편만을 추출한다.
그 후, 시편 표면의 이물질 및 수분 제거한 다음 시편을 포집용기에 장입하고 Ar gas를 불어넣어 측정준비를 완료한다.
상기와 같은 일련의 과정을 KS D 0064나 JIS Z 3118 등의 기술 규격에 따르면 90초 이내에 모두 완료하여야 한다.
그러나, 종래에는 상기의 과정을 모두 수작업으로 시행했기 때문에, 90초 이내에 상기 과정을 모두 완료하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 여러 개의 시편을 측정하여 비교하여야 할 경우에는 공정간의 편차(작업시간, 냉각온도, 냉각시간, 슬래그 및 이물질 제거 정도 등)로 인해 정확한 결과를 도출하기가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 용접금속의 확산성 수소 측정을 위한 시편의 제조공정을 작업자의 수작업이 아닌 자동으로 진행하여 기술 규격 내의 제조시간 안에 시편을 제조할 수 있고, 여러 개의 시편을 제조할 시 균일한 상태의 시편을 제조할 수 있어 시편 간의 실험 오차를 최소화하여 정확한 결과를 도출할 수 있는 용접금속의 확산성 수소 측정용 시편 제조장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 레일을 따라 순차적으로 연이어서 형성되는 시편 장입부, 용접부, 냉각부, 슬래그 제거부, 엔드탭 제거부 및 이물질 제거부로 구성되어 확산성 수소 측정을 위한 시편을 제조하는 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치에 있어서, 상기 시편 장입부는 상기 레일의 측면에 수직 방향으로 설치되되, 내부공간이 구획되어 다수의 시편이 각 구역에 적층되어 보관되는 카트리지와, 상기 카트리지의 측면에 설치되어 카트리지 내부에 적층된 다수의 시편 중 최하단에 위치된 시편들을 레일로 공급시키는 공급수단에 의해 달성된다.
또한, 상기 공급수단은 상기 카트리지의 측면에 설치되는 실린더와, 상기 실린더의 헤드에 설치되되, 실린더의 작동에 따라 카트리지의 최하단에 삽입되어 카트리지의 최하단에 위치된 시편들을 밀어서 레일로 공급시키는 푸시 플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 레일을 따라 순차적으로 연이어서 형성되는 시편 장입부, 용접부, 냉각부, 슬래그 제거부, 엔드탭 제거부 및 이물질 제거부로 구성되어 확산성 수소 측정을 위한 시편을 제조하는 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치에 있어서, 상기 엔드탭 제거부는 상기 레일의 측면에 설치되어 레일에 의해 이송된 용접된 시편을 레일의 측면 수평 방향으로 이동시키는 이동수단과, 상기 이동수단의 이동 영역 상에 설치되어 이동수단에 의해 상부에 용접된 시편이 안착되되, 중앙이 다단으로 함몰 형성되는 다이와, 상부로 오목한 요철 형상으로 형성되어 상기 다이의 상부에 승강 가능하도록 설치되는 펀치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동수단은 상기 레일의 측면에 설치되는 실린더와, 상기 실린더의 헤드에 설치되되, 용접된 시편의 너비에 대응하는 너비를 갖도록 형성되는 플레이트와, 상기 플레이트의 양단에 각각 형성되는 가이드 패널을 포함할 수 있다.
또한, 상기 다이는 3개의 함몰 영역을 갖도록 3단으로 함몰 형성되어, 1차 함몰 영역의 너비는 용접된 시편의 너비보다 넓게 형성되고, 2차 함몰 영역의 너비는 용접된 시편의 너비보다 작게 형성되되 각 시편의 너비보다는 넓게 형성되며, 3차 함몰 영역의 너비는 각 시편의 너비보다 넓게 형성되되 하부로 갈수록 그 너비가 점차 축소되도록 형성될 수 있다.
이에 의해, 용접금속의 확산성 수소 측정을 위한 시편의 제조공정을 작업자의 수작업이 아닌 자동으로 진행하기 때문에, 기술 규격 내의 제조시간 안에 시편을 제조할 수 있고, 여러 개의 시편을 제조할 시 균일한 상태의 시편을 제조할 수 있어 시편 간의 실험 오차를 최소화하여 정확한 결과를 도출할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징의 내부에 형성된 레일(100)을 따라 순차적으로 연이어서 형성되는 시편 장입부(200), 용접부(300), 냉각부(400), 슬래그 제거부(500), 엔드탭 제거부(600) 및 이물질 제거부(700)로 구성된다.
먼저, 시편 장입부(200)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징의 내부에 형성된 레일(100)의 측면에 설치되어 내부에 시편(120)이 보관되는 카트리지(210)와, 카트리지(210)의 내부에 보관된 시편을 레일(100)로 공급하는 공급수단(220)으로 구성된다.
카트리지(210)는 내부에 공간이 구비되는 사각 형태의 구조물로, 내부에 수직 방향으로 다수의 격벽이 형성되어 내부공간이 구획되고, 구획된 각 구역에 다수의 시편(120)이 각각 적층되어 보관된다.
이때, 카트리지(210)의 최하단 양 측면은 시편(120)이 공급수단(220)에 의해 이동될 수 있도록 개방되는 것이 바람직하다.
그리고, 공급수단(220)은 카트리지(210)의 측면에 형성되는 실린더(221)와, 실린더(221)의 헤드에 설치되는 푸시 플레이트(222)로 구성된다.
실린더(221)는 일반적으로 널리 사용되는 것으로 자세한 설명은 생략한다.
푸시 플레이트(222)는 일정 두께를 갖는 플레이트로 실린더(221) 헤드에 수평 방향으로 설치된다.
상기와 같이 구성된 공급수단(220)은 실린더(221)의 작동에 따라 푸시 플레이트(222)가 카트리지(210)의 최하단에 삽입되어 카트리지(210)의 최하단에 보관된 시편(120)들을 밀어서 레일(100)로 공급한다.
한편, 레일(100)로 공급된 시편(120)들은 레일(100)을 따라 용접부(300)로 이송되어 용접된다.
용접부(300)는 레일(100)의 상부에 승강 가능하도록 설치된 용접 토치와, 용접속도 및 용접 토치의 승강을 제어하는 제어부와, 용접시 시편(120)을 클램핑하는 클램핑부재로 구성되어, 시편(120)이 레일(100)을 따라 용접부(300)로 이송되면 클램핑부재가 시편(120)을 고정한 후 제어부의 명령에 따라 용접 토치가 이동되어 용접을 행하게 된다.
그 후, 용접 작업이 끝난 용접된 시편(121)은 레일(100)을 따라 냉각부(400)로 이송되어 냉각된다.
냉각부(400)는 냉매가 저장되는 냉각탱크와, 레일(100)에 의해 이송된 용접된 시편(121)을 냉각탱크로 이송시키는 이송수단으로 구성되어, 용접된 시편(121)이 냉각부(400)로 이송되면 이송수단이 용접된 시편(121)을 냉각탱크로 이송하고 냉각이 끝나면 용접된 시편(121)을 다시 레일(100)로 복귀시킨다.
그리고, 냉각부(400)에 의해 냉각된 용접된 시편(121)은 레일(100)에 의해 슬래그 제거부(500)로 이송되어 슬래그가 제거된다.
슬래그 제거부(500)는 레일(100)의 상부에 형성되어 회전되는 원형 브러시로, 레일(100)에 의해 용접된 시편(121)이 이송되면 회전되어 용접된 시편(121) 표면에 형성된 슬래그를 제거하게 된다.
그 후, 슬래그가 제거된 용접된 시편(121)은 레일(100)에 의해 엔드탭 제거부(600)로 이송된다.
엔드탭 제거부(600)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 레일(100)의 측면에 설치되어 용접된 시편(121)을 레일(100)의 측면 수평 방향으로 이동시키는 이동수단(610)과, 이동수단(610)의 이동 영역 상에 설치되어 이동수단(610)에 의해 상부에 용접된 시편(121)이 안착되되 중앙이 다단으로 함몰 형성되는 다이(620)와, 상부로 오목한 요철 형상으로 형성되어 다이(620)의 상부에 승강 가능하도록 설치되는 펀치(630)로 구성된다.
이동수단(610)은 레일(100)의 측면에 설치되는 실린더(611)와, 실린더(611) 헤드에 설치되는 플레이트(612)와, 플레이트(612)의 양단에 각각 형성되는 가이드 패널(613)로 구성된다.
실린더(611)는 레일(100)의 측면에 설치되어 수평 방향으로 작동하는 일반적인 실린더로 자세한 설명은 생략한다.
플레이트(612)는 일정 두께를 갖는 플레이트로, 용접된 시편(121)의 너비에 대응하는 너비를 갖도록 형성되어 실린더(611) 헤드의 전면에 수직 방향으로 설치된다.
그리고, 가이드 패널(613)은 일정 두께를 갖는 플레이트로, 플레이트(612)의 양단에 수직 방향으로 형성된다.
상기와 같이 형성된 이동수단(610)은 레일(100)에 의해 용접된 시편(121)이 이송되면, 실린더(611)의 작동에 따라 가이드 패널(613)이 이동되어 용접된 시편(121)을 다이(620)의 상부에 안착시킨다.
한편, 다이(620)은 사각 형태의 구조물로, 중앙이 다단으로 함몰되어 형성된다.
예를 들어 설명하면, 다이(620)는 다이(620)의 상부에서 다이(620)의 내부로 함몰되는 1차 함몰영역(621)과, 1차 함몰영역(621)의 상부에서 다이(620)의 내부로 함몰되는 2차 함몰영역(622)과, 2차 함몰영역(622)의 상부에서 다이(620)의 내부로 함몰되는 3차 함몰영역(623)을 갖는다.
이때, 1차 함몰 영역(621)의 너비는 용접된 시편(121)의 너비보다 넓게 형성되고, 2차 함몰 영역(622)의 너비는 용접된 시편(121)의 너비보다 작게 형성되되 각 시편(120)의 너비보다는 넓게 형성되며, 3차 함몰 영역(623)의 너비는 각 시편(120)의 너비보다 넓게 형성되되 하부로 갈수록 그 너비가 점차 축소되도록 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 펀치(630)는 다이(620)의 상부에 승강 가능하도록 설치되되, 그 하부가 ┌┐형상으로 형성된다.
이때, 펀치(630)의 너비는 시편(120)의 너비보다 약간 넓게 형성되어 펀치(630)가 하강할 시 펀치(630)의 하부에 돌출된 양단이 시편(120)의 용접된 부분을 타격하게 되어 용접된 시편(121)을 파단시킨다.
예를 들어 설명하면, 펀치(630)를 승강시키는 구동부(미도시)에 의해 펀치(630)가 하강하게 되면 펀치(630)의 하부에 돌출된 양단이 용접된 시편(121)의 용접된 부분을 눌러주게 되고, 누름력을 받은 용접된 시편(121)은 하부로 휘어지게 된다.
이때, 다이(620)의 2차 함몰영역(622)에 의해 용접된 시편(121)은 더 휘어지게 되고, 최종적으로 3차 함몰영역(623)에 용접된 시편(121)이 맞닿게 되면서 용접된 시편(121)이 파단되게 된다.
그 후, 파단된 시편(120)은 별도의 이동수단에 의해 다시 레일(100)로 복귀하게 되고, 레일(100)에 의해 이물질 제거부(700)로 이동된다.
이물질 제거부(700)는 공기나 아르곤 가스 등이 분사되는 노즐로서, 시편(120)이 레일(100)에 의해 이송되면 공기나 아르곤 가스 등을 시편(120)의 표면에 분사하여 시편(120) 표면의 이물질이나 수분을 제거한다.
그 후, 레일(120)은 완성된 시편을 이송하여 한 곳에 보관하게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치는 용접금속의 확산성 수소 측정을 위한 시편의 제조공정을 작업자의 수작업이 아닌 자동으로 진행하기 때문에, 기술 규격 내의 제조시간 안에 시편을 제조할 수 있고, 여러 개의 시편을 제조할 시 균일한 상태의 시편을 제조할 수 있어 시편 간의 실험 오차를 최소화하여 정확한 결과를 도출할 수 있는 효과가 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.
도 1은 본 발명에 따른 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치의 시편 장입부의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치의 시편 장입부의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치의 엔드탭 제거부의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치의 엔드탭 제거부의 부분 정면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 레일 110 : 구동모터
120 : 시편 121 : 용접된 시편
200 : 시편 장입부 210 : 카트리지
220 : 공급수단 221 : 실린더
222 : 푸시 플레이트 300 : 용접부
400 : 냉각부 500 : 슬래그 제거부
600 : 엔드탭 제거부 610 : 이동수단
611 : 실린더 612 : 플레이트
613 : 가이드 패널 620 : 다이
621 : 1차 함몰영역 622 : 2차 함몰영역
623 : 3차 함몰영역 630 : 펀치
700 : 이물질 제거부

Claims (5)

  1. 레일을 따라 순차적으로 연이어서 형성되는 시편 장입부, 용접부, 냉각부, 슬래그 제거부, 엔드탭 제거부 및 이물질 제거부로 구성되어 확산성 수소 측정을 위한 시편을 제조하는 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치에 있어서,
    상기 시편 장입부는,
    상기 레일의 측면에 수직 방향으로 설치되되, 내부공간이 구획되어 다수의 시편이 각 구역에 적층되어 보관되는 카트리지와;
    상기 카트리지의 측면에 설치되어 카트리지 내부에 적층된 다수의 시편 중 최하단에 위치된 시편들을 레일로 공급시키는 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공급수단은,
    상기 카트리지의 측면에 설치되는 실린더와;
    상기 실린더의 헤드에 설치되되, 실린더의 작동에 따라 카트리지의 최하단에 삽입되어 카트리지의 최하단에 위치된 시편들을 밀어서 레일로 공급시키는 푸시 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치.
  3. 레일을 따라 순차적으로 연이어서 형성되는 시편 장입부, 용접부, 냉각부, 슬래그 제거부, 엔드탭 제거부 및 이물질 제거부로 구성되어 확산성 수소 측정을 위한 시편을 제조하는 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치에 있어서,
    상기 엔드탭 제거부는,
    상기 레일의 측면에 설치되어 레일에 의해 이송된 용접된 시편을 레일의 측면 수평 방향으로 이동시키는 이동수단과;
    상기 이동수단의 이동 영역 상에 설치되어 이동수단에 의해 상부에 용접된 시편이 안착되되, 중앙이 다단으로 함몰 형성되는 다이와;
    상부로 오목한 요철 형상으로 형성되어 상기 다이의 상부에 승강 가능하도록 설치되는 펀치를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이동수단은,
    상기 레일의 측면에 설치되는 실린더와;
    상기 실린더의 헤드에 설치되되, 용접된 시편의 너비에 대응하는 너비를 갖도록 형성되는 플레이트와;
    상기 플레이트의 양단에 각각 형성되는 가이드 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 다이는 3개의 함몰 영역을 갖도록 3단으로 함몰 형성되어, 1차 함몰 영역의 너비는 용접된 시편의 너비보다 넓게 형성되고, 2차 함몰 영역의 너비는 용접된 시편의 너비보다 작게 형성되되 각 시편의 너비보다는 넓게 형성되며, 3차 함몰 영역의 너비는 각 시편의 너비보다 넓게 형성되되 하부로 갈수록 그 너비가 점차 축소되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 용접금속 확산성 수소 측정용 시편 제조장치.
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