KR20120073952A - Apparatus for portable ultrasonic friction surfacing - Google Patents

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김흥주
장웅성
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

PURPOSE: A portable apparatus for modifying a friction-surface using ultrasonic waves is provided to be easily carried by separately connecting a friction-surface modifying gun and a gun mounting table. CONSTITUTION: A portable apparatus(100) for modifying a friction-surface using ultrasonic waves comprises a friction-surface modifying gun, an ultrasonic wave generator, and a gun mounting table(130). The friction-surface modifying gun welds an object(10) with a friction stirring method. The ultrasonic wave generator is connected to the friction-surface modifying gun, and generates ultrasonic waves toward the object to be welded. The friction-surface modifying gun is fixed to the gun mounting table to be placed at a fixed position of a weld part of the object.

Description

포터블 초음파 마찰표면개질 장치{APPARATUS FOR PORTABLE ULTRASONIC FRICTION SURFACING}Portable Ultrasonic Friction Surface Reformer {APPARATUS FOR PORTABLE ULTRASONIC FRICTION SURFACING}

본 발명은 포터블 초음파 마찰표면개질 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신속한 용접이 가능하고 용접부의 특성을 향상시킬 수 있는 포터블 초음파 마찰표면개질 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a portable ultrasonic friction surface modification apparatus, and more particularly, to a portable ultrasonic friction surface modification apparatus capable of rapid welding and improving the characteristics of the welded portion.

일반적으로, 선박 또는 해양구조물은 이를 구성하는 많은 부분에 강판을 상호 용접함으로써 제조된다. 특히, 대형선박의 경우 블록 건조를 통해 건조되는데, 이때, 많은 용접이 수행된다.In general, ships or offshore structures are manufactured by mutual welding of steel sheets to many parts thereof. In particular, in the case of large ships are dried through block drying, a lot of welding is performed.

그런데 강재를 상호 용접할 경우 용접부분에는 용착 상태에 따라 다음과 같은 결함이 발생하게 된다. 즉, 만약 용접 시 판재의 오버랩, 아크 용접 시 대 전류 인가 또는 고속도로 용접할 경우 언더컷(undercut)과 같은 용착 불량 결함이 발생할 수 있다. 하지만, 이를 방지하고자 용접 시 소 전류를 인가하거나 저속도로 용접하더라도 용입 불량이나 과잉 용착이 발생할 수 있다.By the way, when welding the steel mutually, the following defects are generated in the welded part according to the welding state. That is, if welding overlaps the plate, a large current applied during arc welding, or when welding the highway welding defects such as undercut (undercut) may occur. However, in order to prevent this, even if a small current is applied during welding or welding at a low speed, poor welding or excessive welding may occur.

여기서, 용접결함 중 용접부의 용접토우(weld toe)에 응력이 집중되어 피로 크랙과 같은 중대 결함이 발생될 수 있다. 또한, 용접부의 용접토우는 많은 잔류응력이 남아 있어서 피로 강도를 떨어뜨려 중대한 결함이 발생될 수 있다.In this case, stress is concentrated in the weld toe of the welding part during the welding defect, and a serious defect such as fatigue crack may be generated. In addition, the welding tow of the weld portion may cause a large amount of residual stress, which may result in a drop in fatigue strength and serious defects.

그리고 선박 또는 해양구조물의 용접부 결함 중에는 루트 크랙(root crack)이 있으며 이는 용접토우보다 더 중대한 결함이 된다.Among the weld defects of ships or offshore structures, there is a root crack, which is a more serious defect than weld tow.

이 경우, 루트 크랙이나 용접토우 부분에 단순한 수작업으로 용접 끝단부를 그라인딩 처리할 경우 피로도 향상에 다소 도움이 되는데, 이러한 용접토우 부분을 그라인딩 처리하여 피로강도를 향상시키기는 방법을 토우 그라인딩(toe grinding)이라고 한다.In this case, grinding the weld end part by simple manual work on the root crack or welding toe part helps to improve fatigue. Toe grinding is a method of improving the fatigue strength by grinding the welding toe part. It is called.

이러한 토우 그라인딩 방법은 모재와 접촉되는 용접부분과의 변형을 부드럽게 하여 하중이 집중되는 것을 최소화할 수 있고, 용접에 의한 버(burr)를 제거하기도 한다.This tow grinding method can minimize the concentration of the load by smoothing the deformation of the welding portion in contact with the base material, and also removes the burr by welding.

그러나 이러한 토우 그라인딩 방법은 용접토우 부분에 응력이 집중되는 것을 다소 방지할 수는 있으나 용접토우 부분의 물리적 성질 자체를 개선할 수는 없는 한계가 있다.However, this tow grinding method can prevent the stress concentration in the weld toe somewhat, but there is a limit that cannot improve the physical properties of the weld toe itself.

더불어, 용접토우 부분을 초음파 피닝(ultrasonic peening) 하는 방법이 있다. 이 방법은 용접토우 부분에 강철구들을 초음파를 이용하여 공진(분산)시켜 용접토우 부분에 큰 압축응력을 부가하여 용접토우부분의 물리적 특성을 개선시키는 방법이다.In addition, there is a method of ultrasonic peening the welding tow portion. This method is to improve the physical characteristics of the weld toe by adding a large compressive stress to the weld toe by resonating (dispersing) the steel spheres using ultrasonic waves.

하지만, 이러한 초음파 피닝법은 용접토우 부분에 심한 소성변형을 유발시켜 새로운 잔류응력을 형성시킨다는 문제점이 있다.However, the ultrasonic peening method has a problem in that a new residual stress is caused by causing severe plastic deformation in the weld toe portion.

따라서, 선박 또는 해양구조물에서 피로 파괴를 유발하는 수 많은 용접토우부분의 물성을 근본적으로 개선할 수 있는 새로운 방법이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need for a new method that can fundamentally improve the properties of many welded toe parts causing fatigue failure in ships or offshore structures.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 신속한 용접이 가능하고 용접부의 특성을 향상시킬 수 있는 포터블 초음파 마찰표면개질 장치의 제공을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a portable ultrasonic friction surface modification apparatus capable of rapid welding and can improve the characteristics of the weld.

본 발명은 용접 대상물을 마찰교반 방식으로 용접하여 접합시키는 마찰표면개질 건; 상기 마찰표면개질 건과 연결되고 상기 용접 대상물을 향해 초음파를 발생시키는 초음파 발생기; 및 상기 마찰표면개질 건이 상기 용접 대상물의 용접부에 정 위치될 수 있도록 상기 마찰표면개질 건을 장착시켜 고정하는 건 장착 테이블을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 포터블 초음파 마찰표면개질 장치를 제공한다.The present invention provides a friction surface modification gun for welding and joining a welding object by friction stir method; An ultrasonic generator connected to the friction surface modification gun and generating ultrasonic waves toward the welding object; And a gun mounting table for mounting and fixing the friction surface modification gun so that the friction surface modification gun can be positioned in the welded portion of the welding target.

여기서, 상기 마찰표면개질 건은, 건 몸체, 상기 건 몸체의 선단에 연결되고 상기 건 몸체에 연동되어 회전하며 상기 용접대상물을 용접하는 마찰교반 용접용 툴, 및 외부 전원과 연결되어 상기 건 몸체를 회전시키는 회전모터를 포함하여 형성되는 것에도 그 특징이 있다.Here, the friction surface modification gun is connected to the gun body, the front end of the gun body and rotated in conjunction with the gun body friction welding tool for welding the welding object, and connected to an external power source to the gun body It is also characterized by including a rotating motor to rotate.

이때, 상기 마찰교반 용접용 툴은, 상기 용접 대상물에 접촉되는 툴 핀, 및 상기 툴 핀을 장착시켜 지지하는 툴 숄더로 형성되되, 상기 툴 숄더는 상기 건 몸체에 연결되어 있는 툴 척에 고정되는 것에도 그 특징이 있다.In this case, the friction stir welding tool is formed of a tool pin contacting the welding object, and a tool shoulder for mounting and supporting the tool pin, wherein the tool shoulder is fixed to a tool chuck connected to the gun body. It also has its characteristics.

또한, 상기 건 장착 테이블은, 상기 마찰표면개질 건에 관통 고정되는 수평판, 상기 수평판의 하단에 연결되어 상기 수평판을 부상시키고 상기 수평판의 수평을 유지하는 복수개의 지지다리, 및 상기 지지다리에 연결되어 상기 마찰표면개질 건이 장착되어 있는 상기 수평판 및 상기 지지다리를 이동시키는 이동바퀴를 포함하여 형성되는 것에도 그 특징이 있다.In addition, the gun mounting table, a horizontal plate penetrated and fixed to the friction surface modification gun, a plurality of support legs connected to the lower end of the horizontal plate to raise the horizontal plate and keep the horizontal plate horizontal, and the support It is also characterized in that it is formed to include a moving wheel for moving the support plate and the horizontal plate is attached to the friction surface modification gun is mounted.

그리고 상기 이동바퀴는 상기 용접 대상물 상에 배치되는 가이드 레일을 따라 이동되는 것에도 그 특징이 있다.In addition, the moving wheel is characterized in that it is moved along the guide rail disposed on the welding object.

본 발명에 의하면, 마찰교반에 더해 초음파를 이용하여 용접 대상물을 용접하여 접합시킴으로써, 용접 접합부의 접합 특성을 향상시킬 수 있는데, 특히, 조선, 자동차 등의 강판 용접에 사용함으로써, 용접 접합부의 피로 특성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the welding properties of welded joints can be improved by welding and joining a welding object using ultrasonic waves in addition to frictional agitation. Can improve.

또한, 본 발명에 의하면, 마찰표면개질 건과 건 장착 테이블을 분리 결합 구조로 형성하여 휴대를 간편하게 하고, 건 장착 테이블에 이동바퀴를 설치함으로써, 용접 실시 장소로 쉽게 운반 및 이동 가능하고, 이에 따라 신속한 용접을 실시할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 용접에 대한 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, the friction surface modification gun and the gun mounting table are formed in a separate coupling structure for easy portability, and by installing a moving wheel on the gun mounting table, it can be easily transported and moved to the welding place, and accordingly Rapid welding can be performed. That is, according to this invention, the workability with respect to welding can be improved significantly.

도 1은 본 발명에 따른 포터블 초음파 마찰표면개질 장치의 마찰표면개질 건을 나타낸 정면도.
도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 나타낸 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 포터블 초음파 마찰표면개질 장치를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 B부분을 확대하여 나타낸 확대도.
도 5는 본 발명에 따른 포터블 초음파 마찰표면개질 장치를 사용하여 접합소재를 접합하는 상태를 나타낸 실시도.1 is a front view showing a friction surface modification gun of the portable ultrasonic friction surface modification apparatus according to the present invention.
2 is an enlarged view illustrating an enlarged portion A of FIG. 1;
Figure 3 is a perspective view of a portable ultrasonic friction surface modification apparatus according to the present invention.
4 is an enlarged view illustrating an enlarged portion B of FIG. 3;
Figure 5 is an embodiment showing a state of bonding the bonding material using a portable ultrasonic friction surface modification apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Like parts are designated with like reference numerals throughout the specification.

그러면, 본 발명에 따른 포터블 초음파 마찰표면개질 장치에 대하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.Then, the portable ultrasonic friction surface modification apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 포터블 초음파 마찰표면개질 장치(100)는, 용접 대상물을 마찰교반 용접(friction stir welding)하는 가운데 초음파를 제2의 열원으로 사용하여 용접 접합부의 특성을 더욱 향상시키는 장치로, 마찰표면개질 건(110), 초음파 발생기(120) 및 건 장착 테이블(130)을 포함하여 형성된다.
1 to 5, the portable ultrasonic friction surface modification apparatus 100 according to the present invention is characterized in that the weld joint using ultrasonic waves as a second heat source while performing friction stir welding of the welding object. In order to further improve the apparatus, the friction surface modification gun 110, the ultrasonic generator 120, and the gun mounting table 130 are formed.

마찰표면개질 건(110)은 용접 대상물을 마찰교반 방식으로 용접하여 접합시키는 장치이다. 이때, 마찰교반 용접은 용접 대상물(10)에 대한 용융 없이 마찰열을 이용하여 용접 대상물(10) 간을 용접하는 방식으로, 금속재인 용접 대상물(10)의 특성 변화를 최소화할 수 있다. 그리고 이러한 마찰교반 용접은 특성 회복을 위한 열처리가 쉽지 않은 대형 용접 대상물(10) 용접에 적합한 방식이다.The friction surface modification gun 110 is a device for welding and joining a welding object by a friction stir method. At this time, the friction stir welding is a method of welding between the welding targets 10 using frictional heat without melting the welding target 10, thereby minimizing the change in characteristics of the welding target 10, which is a metal material. And such friction stir welding is a method suitable for welding a large welding object 10 is not easy to heat treatment for recovery of properties.

이러한 마찰교반 용접을 위해 마찰표면개질 건(110)은 건 몸체(111), 마찰교반 용접용 툴(tool)(112) 및 회전모터(114)를 포함하여 형성될 수 있다.For such friction stir welding, the friction surface modification gun 110 may include a gun body 111, a friction stir welding tool 112, and a rotary motor 114.

여기서, 건 몸체(111)는 원통형으로 형성될 수 있다. 그리고 이러한 건 몸체(111)에는 작업자가 파지할 수 있도록 하나 이상의 손잡이(111a)가 형성될 수 있다. 또한, 작업의 편의를 위해 작업자가 마찰표면개질 건(110)을 팔 또는 어깨에 메거나 대고 작업할 수 있도록 건 몸체(111)의 후단에는 팔걸이(111b)가 형성될 수 있고, 이를 통해, 전체적으로 건(gun) 형태를 형성할 수 있게 된다. 즉, 마찰표면개질 건(110)은 작업, 휴대 및 운반의 편의를 증진시키기 위해 건 형태로 형성되는 것이다. 건 몸체(111)는 회전모터(114)에 의해 회전하는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.Here, the gun body 111 may be formed in a cylindrical shape. And the gun body 111 may be formed with one or more handles (111a) so that the operator can hold. In addition, the armrest 111b may be formed at the rear end of the gun body 111 so that the worker may work on the arm or shoulder by carrying the friction surface modification gun 110 for the convenience of the work. It is possible to form a gun form. That is, the friction surface modification gun 110 is formed in the form of a gun to promote the convenience of work, carrying and transport. The gun body 111 is rotated by the rotary motor 114, which will be described in more detail below.

한편, 마찰교반 용접용 툴(112)은 마찰표면개질 건(110)에서 실제 용접 대상물(10)과 접촉하며 이를 용접하는 부분으로, 건 몸체(111)의 선단에 연결된다. 그리고 마찰교반 용접용 툴(112)은 건 몸체(111)의 회전 시 이와 함께 회전하게 된다. 이와 같이, 마찰교반 용접용 툴(112)은 회전을 통해 이에 접촉되어 있는 용접 대상물(10)에 마찰열을 발생시킴과 더불어 마찰열에 의해 소프트한 상태로 변한 용접 대상물(10)의 용접부를 교반하며 용접하게 된다.On the other hand, the friction stir welding tool 112 is a part of the friction surface modification gun 110 in contact with the actual welding object 10 and welding it, it is connected to the tip of the gun body 111. And the friction stir welding tool 112 is rotated with this when the gun body 111 is rotated. As described above, the friction stir welding tool 112 generates frictional heat on the welding object 10 that is in contact with it through rotation, and stirs the welding portion of the welding object 10 that is changed to a soft state by frictional heat. Done.

이러한 마찰교반 용접용 툴(112)은 툴 핀(tool pin)(112a) 및 툴 숄더(tool shoulder)(112b)로 이루어진다. 이때, 툴 핀(112a)은 용접 대상물(10)에 직접 접촉되는 부분이고, 툴 숄더(112b)는 툴 핀(112a)을 장착시켜 지지하게 되는데, 이러한 툴 숄더(112b)는 건 몸체(111)에 연결되어 있는 툴 척(tool chuck)(113)에 고정된다. 즉, 마찰교반 용접용 툴(112)은 툴 척(113)을 연결수단으로 하여 건 몸체(111)에 연동 회전되도록 연결된다.This friction stir welding tool 112 is made up of a tool pin 112a and a tool shoulder 112b. In this case, the tool pin 112a is a part directly contacting the welding object 10, and the tool shoulder 112b is supported by mounting the tool pin 112a, such that the tool shoulder 112b is the gun body 111. It is fixed to a tool chuck 113 connected to it. That is, the friction stir welding tool 112 is connected to the gun body 111 by the interlocking rotation by using the tool chuck 113 as a connecting means.

그리고 회전모터(114)는 건 몸체(111) 내부에 설치되고, 건 몸체(111) 및 마찰교반 용접용 툴(112)을 회전시킨다. 이러한 회전모터(114)는 외부 전원으로부터 동력을 인가 받게 되는데, 이를 위해, 회전모터(114)는 전원 케이블(115)을 통해 외부 전원과 전기적으로 연결된다.
The rotary motor 114 is installed inside the gun body 111, and rotates the gun body 111 and the friction stir welding tool 112. The rotary motor 114 is powered from an external power source, for this purpose, the rotary motor 114 is electrically connected to the external power source through the power cable 115.

초음파 발생기(120)는 마찰표면개질 건(110)을 통한 용접 대상물(10)에 대한 마찰교반 용접에 제2 열원인 초음파를 가하는 장치이다. 즉, 이와 같이, 마찰교반과 초음파 용접이 병행되면, 용접 접합부(20)의 특성은 향상될 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하면, 마찰교반에 초음파가 더해져 용접이 이루어질 경우, 첫째, 마찰교반 특성이 증대되고, 용접 접합부(20)의 입열이 더욱 증대되며, 용접 접합부(20)가 초미세립화되어 접합 강도가 더욱 증대된다. 그리고 마찰교반 용접의 특성상 모재 즉, 용접 대상물(10)의 특성 변화는 최소화된다. 다시 말해, 마찰교반과 초음파 용접을 통해 용접 대상물(10)을 용접함으로써, 용접 접합부(20)의 특성이 향상되는데, 특히, 용접 접합부(20)의 끝부분인 용접 토우부분의 피로 특성을 개선할 수 있게 된다.The ultrasonic generator 120 is a device for applying ultrasonic wave, which is a second heat source, to the friction stir welding of the welding object 10 through the friction surface modification gun 110. That is, in this manner, when friction stir and ultrasonic welding are performed in parallel, the properties of the weld joint 20 may be improved. In more detail, when welding is performed by adding ultrasonic waves to friction stir, firstly, friction stir characteristics are increased, heat input of the weld joint 20 is further increased, and the weld joint 20 is ultrafine, resulting in joint strength. Is further increased. In addition, the change in the characteristics of the base material, that is, the welding object 10 is minimized due to the characteristics of the friction stir welding. In other words, by welding the welding object 10 through friction stir and ultrasonic welding, the properties of the weld joint 20 are improved, and in particular, the fatigue characteristics of the weld tow, which is the end of the weld joint 20, may be improved. It becomes possible.

이와 같이, 초음파를 발생시키는 초음파 발생기(120)는 마찰표면개질 건(110)과의 유기적 관계 및 장치의 편의를 위해 마찰표면개질 건(110)의 건 몸체(111) 내부에 설치될 수 있다. 이때, 초음파 발생기(120) 가동을 위한 전원 공급은 전원 케이블(115)을 통해 이루어질 수 있다.
As such, the ultrasonic generator 120 for generating ultrasonic waves may be installed in the gun body 111 of the friction surface modification gun 110 for the organic relationship with the friction surface modification gun 110 and for the convenience of the device. In this case, power supply for operating the ultrasonic generator 120 may be made through the power cable 115.

건 장착 테이블(130)은 마찰표면개질 건(110)을 장착시키고, 이를 이동시키는 수단이다. 즉, 건 장착 테이블(130)은 마찰표면개질 건(110)이 용접 대숭물(10) 간의 용접부에 정 위치될 수 있도록 마찰표면개질 건(110)을 장착 및 고정하고, 마찰표면개질 건(110)이 대면적을 용접할 경우 이를 안정적으로 지지하며 이동시키며, 용접부로부터의 이탈을 방지하는 역할을 한다.The gun mounting table 130 is a means for mounting and moving the friction surface modification gun 110. That is, the gun mounting table 130 mounts and fixes the friction surface modification gun 110 so that the friction surface modification gun 110 can be positioned in the welded portion between the welding cross products 10 and the friction surface modification gun 110. When welding the large area, it stably supports and moves it and prevents the welding part from coming off.

이를 위해, 이러한 건 장착 테이블(130)은 수평판(131), 지지다리(132) 및 이동바퀴(133)를 포함하여 형성될 수 있다.To this end, such a gun mounting table 130 may be formed to include a horizontal plate 131, a support leg 132 and a moving wheel 133.

여기서, 수평판(131)은 판상의 판재로, 마찰표면개질 건(110)이 관통 고정된다. 이를 위해, 수평판(131)의 중심부에는 마찰표면개질 건(110)이 통과할 수 있는 장착구(131a)가 형성된다. 즉, 수평판(131)은 마찰표면개질 건(110)의 건 몸체(111) 중앙 둘레에 끼워진 상태가 된다.Here, the horizontal plate 131 is a plate-like plate material, the friction surface modification gun 110 is fixed through. To this end, a mounting hole 131a through which the friction surface modification gun 110 can pass is formed at the center of the horizontal plate 131. That is, the horizontal plate 131 is in a state of being fitted around the center of the gun body 111 of the friction surface modification gun 110.

또한, 지지다리(132)는 수평판(131)을 지지하기 위해 수평판(131)의 하단에 체결된다. 이때, 도시한 바와 같이, 안정적인 수평판(131) 지지를 위해 지지다리(132)는 서로 대응되는 위치에 4개 형성될 수 있는데, 본 발명에서 지지다리(132)의 설치 개수를 특별히 한정하는 것은 아니다. 그리고 지지다리(132)는 결국 수평판(131)을 부상시키게 되는데, 이는, 수평판(131)에 결합되는 마찰표면개질 건(110)의 작업공간을 확보하기 위함이다. 즉, 수평판(131)에 의해 지지되는 마찰표면개질 건(110)은 수평판(131) 하부로 인출되어 용접부와 수직한 상태로 정 위치된다.In addition, the support leg 132 is fastened to the lower end of the horizontal plate 131 to support the horizontal plate 131. At this time, as shown in the figure, in order to support the stable horizontal plate 131, four support legs 132 may be formed at positions corresponding to each other. In the present invention, the number of installation of the support legs 132 is particularly limited. no. In addition, the support leg 132 may eventually float the horizontal plate 131, which is to secure a working space of the friction surface modification gun 110 coupled to the horizontal plate 131. That is, the friction surface modification gun 110 supported by the horizontal plate 131 is drawn out to the lower portion of the horizontal plate 131 and is positioned in a vertical position with the welded portion.

그리고 이동바퀴(133)는 지지다리(132)에 연결되어 이를 이동시키는 역할을 하게 된다. 이에 따라, 수평판(131) 및 이에 장착되어 있는 마찰표면개질 건(110)도 함께 이동하게 된다. 즉, 이러한 이동바퀴(133)에 의해 용접부를 따라 이동하며 용접 가능하고, 안정적인 구조를 이뤄 용접 품질을 향상시킬 수 있게 된다.And the movement wheel 133 is connected to the support leg 132 serves to move it. Accordingly, the horizontal plate 131 and the friction surface modification gun 110 mounted thereto are also moved together. That is, the movable wheel 133 can be moved along the welded portion and welded, thereby achieving a stable structure and improving welding quality.

이때, 용접의 안전성을 보다 확보하기 위해, 용접 대상물(10) 상에 가이드 레일(134)이 배치되고, 이 가이드 레일(134)에 가이드되며 이동바퀴(133)가 이동될 수 있다.At this time, in order to further secure the safety of the welding, the guide rail 134 is disposed on the welding object 10, the guide rail 134 is guided and the moving wheel 133 may be moved.

더불어, 용접 완료 후에도 이러한 이동바퀴(133)를 통해 건 장착 테이블(130)을 쉽게 이동시킬 수 있어, 작업자의 편의가 증대될 수 있다.
In addition, since the gun mounting table 130 can be easily moved through the movable wheel 133 after the welding is completed, the operator's convenience can be increased.

이하, 본 발명에 따른 포터블 초음파 마찰표면개질 장치의 작용에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the portable ultrasonic friction surface modification apparatus according to the present invention will be described.

용접 대상물(10)의 용접부 양측에 가이드 레일(134)을 배치한 다음 건 장착 테이블(130)의 이동바퀴(133)를 가이드 레일(134)에 안착시키고 수평판(131)의 장착구(131a)를 통해 건 장착 테이블(130)에 마찰표면개질 건(110)을 수직으로 장착하면, 마찰표면개질 건(110)은 용접부에 정 위치된다. 이 상태에서 전원을 인가하여 회전모터(114) 및 초음파 발생기(120)를 가동하면, 용접 대상물(10)의 용접부에 대한 용접이 진행된다. 즉, 회전모터(114)에 의해 마찰표면개질 건(110)이 자축을 중심으로 회전하게 되고, 이를 통해, 용접부에 마찰교반 용접이 진행되고, 이와 동시에 용접부에 초음파 발생기(120)로부터 발생된 초음파가 전달되어 초음파 용접이 병행된다. 즉, 용접부에는 마찰교반 용접과 초음파 용접이 동시에 진행된다.The guide rails 134 are disposed on both sides of the welded part 10 of the welding object 10, and then the moving wheels 133 of the gun mounting table 130 are seated on the guide rails 134 and the mounting holes 131a of the horizontal plate 131 are mounted. When the friction surface modification gun 110 is vertically mounted on the gun mounting table 130, the friction surface modification gun 110 is positioned in the welded portion. When the rotary motor 114 and the ultrasonic generator 120 are operated by applying power in this state, the welding to the welded portion of the welding object 10 proceeds. That is, the friction surface modification gun 110 is rotated about the magnetic axis by the rotary motor 114, through which the friction stir welding proceeds to the weld, and at the same time, the ultrasonic wave generated from the ultrasonic generator 120 to the weld. Is transmitted so that ultrasonic welding is performed in parallel. That is, the friction stir welding and the ultrasonic welding proceed simultaneously to the welded portion.

마찰교반과 초음파를 통해 용접이 진행되면, 용접 접합부(20)의 특성을 종래보다 향상시킬 수 있는데, 특히, 용접 토우부분의 피로 특성을 크게 향상시킬 수 있다.When welding is performed through friction stir and ultrasonic waves, the properties of the weld joint 20 may be improved than before, in particular, the fatigue properties of the weld toe portion may be greatly improved.

이러한 용접은 가이드 레일(134)을 타고 건 장착 테이블(130)이 직선 이동하는 동안 계속적으로 진행된다.This welding proceeds continuously while the gun mounting table 130 is linearly moved on the guide rail 134.

여기서, 마찰표면개질 건(110)의 회전속도는 500~1000rpm으로 제어되는 것이 바람직하다. 그리고 용접 진행 중 건 장착 테이블(130)의 이동간격은 대략 1~5초로 제어되는 것이 바람직하다. 이때, 이와 같은 본 발명에 따른 포터블 초음파 마찰표면개질 장치(100)를 통해 형성된 용접 접합부(20)의 깊이는 1~6㎜로 형성될 수 있다.
Here, the rotational speed of the friction surface modification gun 110 is preferably controlled to 500 ~ 1000rpm. And it is preferable that the movement interval of the gun mounting table 130 during welding is controlled to about 1 to 5 seconds. At this time, the depth of the weld joint 20 formed through the portable ultrasonic friction surface modification apparatus 100 according to the present invention may be formed to 1 ~ 6mm.

상술한 바와 같이, 본 발명은 마찰교반에 더해 초음파를 이용하여 용접 대상물(10)을 용접하여 접합시킨다. 이에 따라, 용접 접합부(20)의 접합 특성을 향상시킬 수 있는데, 특히, 조선, 자동차 등의 강판 용접에 사용함으로써, 용접 접합부(20)의 피로 특성을 향상시킬 수 있다. 그리고 본 발명은 마찰표면개질 건(110)과 건 장착 테이블(130)을 분리 결합 구조로 형성함으로써, 운반, 이동, 설치에 대한 편의를 향상시킬 수 잇고, 이에 따라, 신속한 용접이 가능하여 용접 대상물(10)의 용접에 대한 작업성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
As described above, the present invention welds and welds the welding target object 10 using ultrasonic waves in addition to friction stir. Thereby, although the joining characteristic of the weld joint part 20 can be improved, especially the fatigue characteristic of the weld joint part 20 can be improved by using it for steel plate welding, such as shipbuilding and automobiles. In the present invention, the friction surface modification gun 110 and the gun mounting table 130 are formed in a separate coupling structure, so that the convenience for transporting, moving, and installing can be improved. Workability and productivity with respect to the welding of (10) can be greatly improved.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

100: 포터블 초음파 마찰표면개질 장치 110: 마찰표면개질 건
111: 건 몸체 111a: 손잡이
111b: 팔걸이 112: 마찰교반 용접용 툴
112a: 툴 핀 112b: 툴 숄더
113: 툴 척 114: 회전모터
115: 전원 케이블 120: 초음파 발생기
130: 건 장착 테이블 131: 수평판
131a: 장착구 132: 지지다리
133: 이동바퀴 134: 가이드 레일
10: 용접 대상물 20: 용접 접합부100: portable ultrasonic friction surface modification device 110: friction surface modification gun
111: gun body 111a: handle
111b: armrest 112: tool for friction stir welding
112a: tool pin 112b: tool shoulder
113: tool chuck 114: rotary motor
115: power cable 120: ultrasonic generator
130: gun mounting table 131: horizontal plate
131a: mounting hole 132: support leg
133: wheel 134: guide rail
10: welding target 20: welding joint

Claims (5)

용접 대상물을 마찰교반 방식으로 용접하여 접합시키는 마찰표면개질 건;
상기 마찰표면개질 건과 연결되고 상기 용접 대상물을 향해 초음파를 발생시키는 초음파 발생기; 및
상기 마찰표면개질 건이 상기 용접 대상물의 용접부에 정 위치될 수 있도록 상기 마찰표면개질 건을 장착시켜 고정하는 건 장착 테이블을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 포터블 초음파 마찰표면개질 장치.
A friction surface modification gun for welding and welding a welding object by friction stir welding;
An ultrasonic generator connected to the friction surface modification gun and generating ultrasonic waves toward the welding object; And
And a gun mounting table for mounting and fixing the friction surface modification gun so that the friction surface modification gun can be positioned at the welded portion of the welding target.
제1항에 있어서,
상기 마찰표면개질 건은,
건 몸체,
상기 건 몸체의 선단에 연결되고 상기 건 몸체에 연동되어 회전하며 상기 용접대상물을 용접하는 마찰교반 용접용 툴, 및
외부 전원과 연결되어 상기 건 몸체를 회전시키는 회전모터를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 포터블 초음파 마찰표면개질 장치.
The method of claim 1,
The friction surface modification gun,
Gun Body,
A friction stir welding tool connected to the tip of the gun body and interlocked with the gun body to rotate and weld the welding object;
Portable ultrasonic friction surface modification apparatus characterized in that it comprises a rotary motor connected to an external power source to rotate the gun body.
제2항에 있어서,
상기 마찰교반 용접용 툴은,
상기 용접 대상물에 접촉되는 툴 핀, 및
상기 툴 핀을 장착시켜 지지하는 툴 숄더로 형성되되,
상기 툴 숄더는 상기 건 몸체에 연결되어 있는 툴 척에 고정되는 것을 특징으로 하는 포터블 초음파 마찰표면개질 장치.
The method of claim 2,
The friction stir welding tool,
A tool pin in contact with the welding object, and
It is formed of a tool shoulder for mounting and supporting the tool pin,
The tool shoulder is portable ultrasonic friction surface modification apparatus, characterized in that fixed to the tool chuck connected to the gun body.
제1항에 있어서,
상기 건 장착 테이블은,
상기 마찰표면개질 건에 관통 고정되는 수평판,
상기 수평판의 하단에 연결되어 상기 수평판을 부상시키고 상기 수평판의 수평을 유지하는 복수개의 지지다리, 및
상기 지지다리에 연결되어 상기 마찰표면개질 건이 장착되어 있는 상기 수평판 및 상기 지지다리를 이동시키는 이동바퀴를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 포터블 초음파 마찰표면개질 장치.
The method of claim 1,
The gun mounting table,
A horizontal plate fixed to the friction surface modification gun,
A plurality of support legs connected to a lower end of the horizontal plate to lift the horizontal plate and maintain the horizontal plate;
And a horizontal wheel on which the friction surface modification gun is mounted and connected to the support legs to move the support legs.
제4항에 있어서,
상기 이동바퀴는 상기 용접 대상물 상에 배치되는 가이드 레일을 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 포터블 초음파 마찰표면개질 장치.The method of claim 4, wherein
Portable ultrasonic friction surface modification apparatus characterized in that the moving wheel is moved along the guide rail disposed on the welding object.
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