KR20120005085A - A cooling device for plasma arc welding - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 아크 용접용 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각장치에 내부 물탱크의 온도를 표시할 뿐만 아니라, 토치에서 돌아오는 유입 냉각수의 온도를 감지하여 이 온도를 표시부에 나타낼 수 있도록 함으로써, 사용자가 표시부에 나타나는 유입냉각수의 온도에 따라 노즐 온도를 안정적으로 제어하여 용접 품질을 향상시키고 노즐의 수명 또한 연장시킬 수 있도록 하는 플라즈마 아크 용접용 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for plasma arc welding, and more particularly, not only displays the temperature of the internal water tank in the cooling device, but also detects the temperature of the incoming cooling water returning from the torch and displays the temperature on the display unit. Accordingly, the present invention relates to a cooling apparatus for plasma arc welding, which enables the user to stably control the nozzle temperature according to the temperature of the inflow cooling water appearing on the display unit, thereby improving welding quality and extending the life of the nozzle.
플라즈마 용접의 경우, 플라즈마 제트 현상을 이용하여 얻은 아크를 이용하여 용접하는 프로세스로써, 플라즈마 제트 현상은 물리 화학적으로 아크를 수축시켜 아크 폭을 줄이는 대신 아크 내부 온도가 증가하는 현상이다. 도 1에 플라즈마 용접 토치 및 용접 모습을 나타내었다. 텅스텐 전극봉에서 발생한 아크가 냉각 노즐의 구경에 의해 물리적으로 수축되고, 냉각수에 의해 냉각되고 있는 노즐과 플라즈마 가스 및 보호가스 내에 포함된 수소 분자의 해리 등에 의해 아크의 온도를 저하시키는 화학적 수축에 의해 아크가 수축되어 아크 내부 온도가 티그 용접에 비해 아크 폭은 좁고 25,000도까지 아크 온도가 상승한다. In the case of plasma welding, a process of welding using an arc obtained by using a plasma jet phenomenon, the plasma jet phenomenon is a phenomenon in which the internal temperature of the arc increases instead of shrinking the arc physically and chemically to reduce the arc width. 1 shows a plasma welding torch and a welding state. The arc generated in the tungsten electrode is physically contracted by the aperture of the cooling nozzle, and the arc is cooled by chemical shrinkage that lowers the temperature of the arc by dissociation of hydrogen molecules contained in the plasma gas and the protective gas and the nozzle being cooled by the cooling water. The arc internal temperature is narrower than the TIG welding, and the arc temperature rises to 25,000 degrees.
냉각 노즐의 경우 동합금 재질의 노즐이 물에 의해 수냉되는데, 이때 수냉 정도에 따라 플라즈마 제트 현상 효과를 증대시킬 수 있다. 따라서, 냉각이 잘 될 수록 더 높은 온도의 아크를 얻을 수 있다는 것이다. 냉각의 효과는 결국 냉각수 온도와 직결되므로, 냉각수 온도가 낮을수록 플라즈마 제트 현상이 더욱 증가되어, 고밀도의 아크를 형성시켜 아크의 직진도를 더 높이고, 아크 온도를 증가시켜 더 높은 용접 속도를 얻을 수 있게 되어, 용접 생산성 향상을 가져올 수 있다. In the case of the cooling nozzle, the nozzle made of copper alloy is water-cooled by water. At this time, the plasma jet development effect may be increased according to the degree of water cooling. Thus, the better the cooling, the higher the temperature of the arc. Since the effect of cooling is directly related to the coolant temperature, the lower the coolant temperature, the more plasma jet phenomena can be formed, resulting in higher density arcing, higher arc straightness, and higher arc temperature for higher welding speeds. As a result, welding productivity can be improved.
또한, 냉각수 온도에 따라 토치 내부 부품의 사용 수명이 달라진다. 특히 아크와 직접적으로 접촉되는 수냉 노즐의 경우, 냉각수 온도에 따라 노즐 수명이 좌우된다. 노즐 온도가 올라갈수록 아크를 수축시키지 못하여 플라즈마 제트 현상이 감소되고, 또한 온도가 올라갈수록 노즐 구경(orifice)에 대한 아크에 의한 훼손이 심해져 노즐 구경이 증가되어 아크가 불안해져, 결국에는 용접 불량으로 이어지게 된다. 아크를 발생시키는 텅스텐 봉도, 냉각수에 의해 간접적으로 냉각되는데, 냉각 효과가 떨어질수록 텅스텐 봉 수명이 짧아지게 된다. 냉각이 적절히 이루어지지 않아 발생된 노즐 및 텅스텐 봉의 훼손된 사진은 도 2에 나타내었다. In addition, the service life of the torch internal components varies depending on the coolant temperature. Especially in the case of water cooled nozzles in direct contact with the arc, the nozzle life depends on the coolant temperature. As the nozzle temperature increases, the arc is not contracted to reduce the plasma jet phenomenon, and as the temperature increases, the damage caused by the arc to the nozzle orifice becomes more severe, and the nozzle aperture increases, resulting in an unstable arc, eventually leading to poor welding. do. Tungsten rods that generate arcs are also indirectly cooled by the cooling water, and the lower the cooling effect, the shorter the tungsten rod life. The damaged photo of the nozzle and the tungsten rod generated due to inadequate cooling is shown in FIG. 2.
현재 사용되고 있는 플라즈마 아크 용접 냉각기의 경우, 냉각수 온도 제어 유무에 따라 냉각수 온도를 제어하지 않는 쿨러(Cooler)와 냉매를 이용하여 냉각수 온도를 제어하는 칠러(Chiller)의 2 가지를 상황에 따라서 사용한다. 쿨러의 경우는 냉각수 온도를 감지하여 표시하는 기능이 없고, 칠러의 경우 냉각수를 보관하는 칠러 내부 물탱크 내 냉각수 온도를 감지하여 표시하고, 표시된 온도가 입력된 지정 온도보다 높을 경우, 냉매가 들어있는 콤프레셔를 가동시켜 냉각수 온도를 낮추고, 온도가 낮을 경우는 콤프레셔를 가동시키지 않고 대기 온도에 의해 온도를 증가시켜 냉각수 온도를 조절한다. In the case of the plasma arc welding cooler currently used, two types of coolers which do not control the coolant temperature according to the presence or absence of coolant temperature control and chillers which control the coolant temperature by using a refrigerant are used depending on the situation. In case of cooler, there is no function to detect and display the coolant temperature, and in case of chiller, it detects and displays the coolant temperature in the water tank inside the chiller to store the coolant, and if the displayed temperature is higher than the inputted temperature, the refrigerant is contained. The compressor is operated to lower the cooling water temperature. If the temperature is low, the cooling water temperature is controlled by increasing the temperature by the atmospheric temperature without operating the compressor.
플라즈마 용접장비에 있어 냉각수 흐름은 파워소스를 중점으로 냉각기에서 냉각수가 나와 파워소스로 들어가고, 파워소스에서 용접 토치까지 냉각수가 들어가게 노즐 온도를 낮추게 된다. 노즐 온도를 낮춘 냉각수는 반대로 토치 → 파워소스 → 냉각기로 냉각수가 흘러, 냉각수 내부 물탱크까지 흘러가게 된다. In plasma welding equipment, the coolant flow is focused on the power source to lower the nozzle temperature so that the coolant exits the cooler and enters the power source, from the power source to the welding torch. Cooling water that has lowered the nozzle temperature, in contrast, flows from the torch → power source → cooler to the water tank inside the coolant.
여기서 중요한 점은, 노즐의 온도가 어떻게 되느냐에 따라서 노즐 수명이 달라 지게 된다. 현재로서는 노즐의 온도를 알 수 있는 방법은 없다. 그러나 토치에서 돌아오는 냉각수 온도를 측정하면 현재의 노즐 온도를 알 수 있다. 노즐 온도를 보고 냉각수 유량 및 냉각수 온도를 적절히 조절하면 노즐 수명을 연장시키고 안정적인 아크를 형성시켜 플라즈마 용접을 원할히 진행시킬 수 있다. The important point here is that the nozzle life depends on the temperature of the nozzle. There is currently no way to know the temperature of the nozzle. However, by measuring the coolant temperature returning from the torch, the current nozzle temperature is known. By looking at the nozzle temperature and adjusting the coolant flow rate and coolant temperature properly, plasma welding can be smoothly progressed by extending the nozzle life and forming a stable arc.
그러나, 현재의 칠러의 경우 도 3에 도시한 바와 같이 칠러 내부 물탱크의 온도만을 감지하기 때문에 냉각수 회수구의 온도를 측정하는 감지부가 없어 냉각수 온도를 확인할 수 없는 문제점이 대두 되게 된다.However, in the case of the present chiller, as shown in FIG. 3, since only the temperature of the chiller internal water tank is sensed, there is no detection unit for measuring the temperature of the coolant recovery port.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 칠러로 장입되는 냉각수 회수구에 온도 감지부를 설치하고 감지된 온도를 표시하는 온도 표시부를 칠러 정면에 장착하여, 용접사가 노즐 온도 상태를 직접 확인하여 냉각수 온도를 제어할 수 있도록 하는 것에 본 발명의 목적이 있다. The present invention has been made in view of the above problems, by installing a temperature sensing unit in the cooling water recovery port to be charged into the chiller and mounted on the front surface of the chiller to display the detected temperature, the welder directly checks the nozzle temperature state It is an object of the present invention to be able to control the cooling water temperature.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 플라즈마 아크 용접용 냉각장치에 있어서, 냉각장치의 냉각수 유출 라인에 구비되며 냉각장치 내부의 물탱크 온도를 감지하는 온도감지부와, 이 온도감지부의 데이터 출력을 현재온도로 표시하는 표시부; 플라즈마 용접 토치에서 플라즈마 용접 파워소스를 경유하여 냉각장치로 유입되는 냉각수 유입라인에 설치되며 유입 냉각수의 온도를 감지하는 온도감지부와, 이 온도감지부의 데이터 출력을 현재온도로 표시하는 표시부; 로 구성되어 용접자가 노즐 온도상태를 직접 확인하여 냉각수 온도를 제어할 수 있도록 함으로써, 노즐 수명을 연장시키고 용접품질을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 용접용 냉각장치를 제시한다.Technical means of the present invention for solving the above problems is, in the plasma arc welding cooling device, the temperature sensing unit for detecting the water tank temperature inside the cooling water outlet line of the cooling device, and the temperature, A display unit displaying the data output of the detector at the current temperature; A temperature sensing unit installed at a cooling water inflow line flowing into the cooling apparatus through the plasma welding power source in the plasma welding torch and detecting a temperature of the inlet cooling water, and a display unit displaying the data output of the temperature sensing unit as the current temperature; The present invention provides a cooling apparatus for plasma arc welding, which enables the welder to directly check the nozzle temperature state to control the coolant temperature, thereby extending the nozzle life and improving the welding quality.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 아크 용접용 냉각장치에 의하면 냉각수 유입구 온도를 통하여 노즐 온도의 상태 확인이 가능하므로, 노즐 온도를 안정적으로 제어하여 일정한 아크 폭 및 온도로 조절함으로써 용접품질을 향상시킬 수 있고, 노즐 온도 제어를 위해 냉각수 유량 증가 및 냉각수 설정 온도 저하 등의 방법을 통해 노즐 수명을 연장시킬 수 있으며, 노즐 교체 시간을 줄이고, 연속 용접이 가능하여 전체적인 작업 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.
According to the cooling apparatus for plasma arc welding according to the embodiment of the present invention, it is possible to check the state of the nozzle temperature through the cooling water inlet temperature, thereby improving the welding quality by controlling the nozzle temperature stably to adjust the constant arc width and temperature. In addition, the nozzle life can be extended by increasing the flow rate of the coolant and decreasing the coolant set temperature for controlling the nozzle temperature, reducing the nozzle replacement time and the continuous welding, thereby reducing the overall working time. .
도 1은 종래기술에 의한 플라즈마 아크 용접 토치 단면 및 아크 발생 모습을 예시한 도면
도 2는 부적절한 냉각에 의한 노즐 및 텅스텐 봉이 훼손된 상태를 보여주는 사진
도 3은 종래기술에 의한 플라즈마 아크 용접용 냉각장치의 주요 구성부를 개략적으로 예시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 아크 용접용 냉각장치의 주요 구성부를 개략적으로 예시한 도면1 is a view illustrating a plasma arc welding torch cross section and the appearance of arc according to the prior art;
Figure 2 is a photograph showing a state in which the nozzle and tungsten rods are damaged by improper cooling
Figure 3 schematically illustrates the main components of the conventional plasma arc welding cooling apparatus.
Figure 4 schematically illustrates the main components of the plasma arc welding cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 아크 용접용 냉각장치의 구체적인 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.Specific embodiments of the plasma arc welding cooling apparatus according to the embodiment of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 아크 용접용 냉각장치의 주요 구성부를 개략적으로 예시한 도면이다.4 is a view schematically illustrating the main components of a cooling apparatus for plasma arc welding according to an embodiment of the present invention.
상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 아크 용접용 냉각장치는 플라즈마 용접의 파워 출력을 제어하고, 냉각기에서 공급된 냉각수와 가스통에서 들어온 플라즈마 가스(Plasma Gas, 이하 PG라 함) 및 보호가스(Shielding Gas, 이하 SG라 함)를 용접 토치로 송급하는 플라즈마 용접 파워소스(10)를 구비한다. As can be seen in the figure, the plasma arc welding cooling apparatus according to the embodiment of the present invention controls the power output of the plasma welding, the plasma gas (PG), which is supplied from the coolant and gas cylinder supplied from the cooler (hereinafter referred to as PG). ) And a plasma
여기서, 상기 플라즈마 아크를 형성시키는 가스인 플라즈마 가스를 제공하는 플라즈마 가스통(11)에 주입된 플라즈마 가스는 보통 아르곤 가스, 아르곤 + 수소 혼합가스를 사용하며, 플라즈마 아크에 의해 녹은 용융물을 주변 공기로부터 산소가 들어오지 못하게 보호하는 보호가스통(12)의 보호가스는 보통 아르곤 가스 및 아르곤 + 수소 혼합가스를 사용하게 된다.Here, the plasma gas injected into the
그리고, 용접기로부터 용접 파워와 플라즈마 가스, 보호가스를 제공받아 플라즈마 아크를 발생시켜 용접이 직접적으로 이루어지는 플라즈마 용접 토치(14)가 구비됨과 더불어, 높은 온도의 플라즈마 아크가 발생하는 상기 플라즈마 용접 토치(14)를 냉각시켜 주기 위한 냉각장치(15)가 구비된다.In addition, the
상기 플라즈마 용접 파워소스(10)와 플라즈마 용접 토치(14)는 토치를 냉각시키기 위한 토치 냉각수 유입라인(16)(Water-in 라인)과, 토치를 냉각시키고 나온 냉각수를 유출하는 토치 냉각수 유출라인(17)(Water-out 라인)으로 연결됨과 더불어, 플라즈마 아크를 발생시키기 위해 플라즈마 가스를 토치로 보내는 플라즈마 가스 유입라인(18)(PG-in)과 보호가스를 토치로 보내는 보호가스 유입라인(19)(SG-in)으로 연결된다.The plasma
또한, 상기 플라즈마 용접 파워소스(10)와 냉각장치(15)는 파워소스에서 냉각수를 냉각장치로 유입하는 냉각수 유입라인(20)(Water-in 라인)과 냉각장치(15)에서 냉각수를 파워소스(10)로 유출하는 냉각수 유출라인(21)(Water-out 라인)으로 연결된다.In addition, the plasma
여기서, 상기 플라즈마 용접 파워소스(10)와 냉각장치(15)를 연결하는 냉각수 유출라인(21)에는 냉각장치(15)에서 유출되는 냉각수 온도를 감지하는 온도감지부(21a) 및 이 감지된 온도데이터를 현재온도로 출력하여 표시하는 온도표시부(21b)가 구비되는데, 이 온도감지부(21a)의 온도감지는 냉각장치(15)의 내부 물탱크에서 이루어지고 냉각수 온도 조절은 이 온도를 기준으로 셋팅된 온도값과 비교하여 온도를 조절하게 된다.Here, the cooling
또한, 상기 플라즈마 용접 토치(14)에서 플라즈마 용접 파워소스(10)를 경유하여 냉각장치(15)로 유입되는 냉각수 유입라인(20)에도 유입 냉각수의 온도를 감지하는 온도감지부(20a) 및 이 감지된 온도데이터를 현재온도로 출력하여 표시하는 온도표시부(20b)가 구비되며, 용접자가 이 온도표시부(20b)에 표시된 온도를 보고 토치 내부 노즐의 온도 상태를 인지함으로써 노즐 온도를 안정적으로 제어할 수 있도록 한다. In addition, the
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 아크 용접용 냉각장치를 실험한 결과는 다음과 같다.Experimental results of the plasma arc welding cooling apparatus according to an embodiment of the present invention as described above are as follows.
표 1은 플라즈마 아크 용접 시간에 따른 냉각장치의 유출/입구에서 감지한 냉각수 온도를 비교 측정한 결과를 나타낸다. 하기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 통상의 냉각장치에서 표시되는 냉각수 온도와 유입구에서 측정된 냉각수 온도는 차이가 났다. 즉, 물탱크 측정 온도의 경우, 용접시간이 20분 경과 되어도 3.5도 증가에 그쳤으나, 유입구에서는 20분 경과시 21.4도가 증가하였다. 실제로 장비를 제작하여 테스트 결과, 유입구 온도가 증가할수록 수명은 짧아졌다.Table 1 shows the result of comparing and measuring the coolant temperature detected at the outlet / inlet of the cooling device according to the plasma arc welding time. As can be seen in Table 1, the cooling water temperature displayed in the conventional cooling apparatus and the cooling water temperature measured at the inlet were different. That is, in the case of the water tank measurement temperature, the welding time increased only 3.5 degrees even after 20 minutes, but the inlet increased by 21.4 degrees after 20 minutes. In fact, as the equipment was built and tested, the service life shortened as the inlet temperature increased.
(분)Welding time
(minute)
(물탱크 측정)water-out
(Water tank measurement)
(유입구 측정)water-in
(Inlet measurement)
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 아크 용접용 냉각장치에 의하면 냉각수 유입구 온도를 통하여 노즐 온도의 상태 확인이 가능하므로, 노즐 온도를 안정적으로 제어하여 일정한 아크 폭 및 온도로 조절함으로써 용접품질을 향상시킬 수 있고, 노즐 온도 제어를 위해 냉각수 유량 증가 및 냉각수 설정 온도 저하 등의 방법을 통해 노즐 수명을 연장시킬 수 있으며, 노즐 교체 시간을 줄이고, 연속 용접이 가능하여 전체적인 작업 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the cooling apparatus for plasma arc welding according to the embodiment of the present invention, it is possible to check the state of the nozzle temperature through the cooling water inlet temperature, and thus, the welding quality is controlled by controlling the nozzle temperature stably to adjust the constant arc width and temperature. Improve nozzle life by increasing the coolant flow rate and lowering the coolant set temperature for nozzle temperature control, reducing nozzle replacement time, and continual welding to reduce overall work time. It works.
지금까지 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조로 하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 부속 청구범위의 사상 및 영역을 일탈하지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 가지로 수정 및 변형실시될 수 있으며, 이와 같은 수정 및 변형은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 해석되어야 할 것이다.
One embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the appended claims below. Such modifications and variations are intended to be interpreted as being within the scope of the present invention.
10: 플라즈마 용접 파워소스 11: 플라즈마 가스통
12: 보호가스통 14: 플라즈마 용접 토치
15: 냉각장치 16: 토치 냉각수 유입라인
17: 토치 냉각수 유출라인 18: 플라즈마 가스 유입라인
19: 보호가스 유입라인 20: 냉각수 유입라인
21: 냉각수 유출라인 20a, 21a: 온도감지부
20b,21b: 온도표시부10: plasma welding power source 11: plasma gas cylinder
12: protective gas cylinder 14: plasma welding torch
15: Chiller 16: Torch coolant inlet line
17: torch coolant outlet line 18: plasma gas inlet line
19: protection gas inlet line 20: cooling water inlet line
21: cooling
20b, 21b: temperature display
Claims (1)
냉각장치의 냉각수 유출 라인에 구비되며 냉각장치 내부의 물탱크 온도를 감지하는 온도감지부와, 이 온도감지부의 데이터 출력을 현재온도로 표시하는 표시부;
플라즈마 용접 토치에서 플라즈마 용접 파워소스를 경유하여 냉각장치로 유입되는 냉각수 유입라인에 설치되며 유입 냉각수의 온도를 감지하는 온도감지부와, 이 온도감지부의 데이터 출력을 현재온도로 표시하는 표시부; 로 구성되어 용접자가 노즐 온도상태를 직접 확인하여 냉각수 온도를 제어할 수 있도록 함으로써, 노즐 수명을 연장시키고 용접품질을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 용접용 냉각장치.In the cooling device for plasma arc welding,
A temperature sensing unit which is provided in a cooling water outlet line of the cooling apparatus and senses a water tank temperature inside the cooling apparatus, and a display unit which displays a data output of the temperature sensing unit as a current temperature;
A temperature sensing unit installed at a cooling water inflow line flowing into the cooling apparatus through the plasma welding power source in the plasma welding torch and detecting a temperature of the inlet cooling water, and a display unit displaying the data output of the temperature sensing unit as the current temperature; Cooler for plasma arc welding characterized in that the welder can directly check the nozzle temperature state to control the coolant temperature, thereby extending the nozzle life and improve the welding quality.
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| KR1020100065650A KR20120005085A (en) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | A cooling device for plasma arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100065650A KR20120005085A (en) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | A cooling device for plasma arc welding |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120005085A true KR20120005085A (en) | 2012-01-16 |
Family
ID=45611328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100065650A KR20120005085A (en) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | A cooling device for plasma arc welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20120005085A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103658947A (en) * | 2012-09-14 | 2014-03-26 | 株式会社大亨 | Protective control method for welding device |
| CN103658950A (en) * | 2012-09-26 | 2014-03-26 | 株式会社大亨 | Welding device, electrical arc welding system and electrical arc welding method |
| KR101379776B1 (en) * | 2013-10-02 | 2014-04-10 | 지에스플라텍 주식회사 | Plasma torch, and apparatus and method for monitoring of plasma torch |
| CN112620893A (en) * | 2020-11-19 | 2021-04-09 | 中国人民解放军92578部队 | Method for realizing ultralow inter-lane welding temperature |
-
2010
- 2010-07-08 KR KR1020100065650A patent/KR20120005085A/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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