KR20120097165A - 일렉트로 가스용접장치 - Google Patents

일렉트로 가스용접장치 Download PDF

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현대제철 주식회사
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Abstract

본 발명은 일렉트로 가스용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 용접 시 발생하는 잉여 열량을 통하여 도포 되는 금속분말을 용융시켜 고용착 용접이 가능하도록 하는 일렉트로 가스용접장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 일렉트로 가스용접장치는, 용접대상 일측에 배치된 가이드레일을 따라 승하강 되도록 설치되는 캐리지; 상기 모재의 용접부위에 배치되어 와이어 피딩을 통해 상기 모재와의 사이에서 아크를 발생시켜 용접하는 용접토치; 상기 용접토치에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 용접토치에 인접된 위치에 배치되어 용접부위에 금속분말을 분사하여 용접 열에 의해 용착 되도록 하는 금속분말토치를 포함한다.

Description

일렉트로 가스용접장치{ELECTRO GAS WELDING DEVICE}
본 발명은 일렉트로 가스용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고용착 용접이 가능하도록 하는 일렉트로 가스용접장치에 관한 것이다.
선박과 같은 용접을 필요로 하는 대형 구조물은 작은 판재를 이어 붙여서 제작된 많은 블록들을 상호 연결하는 조립작업을 필요로 하게 된다.
본 발명의 목적은 용접부위에 금속분말을 용융시켜 용착금속량이 증대 되도록 하는 일렉트로 가스용접장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일렉트로 가스용접장치는, 용접대상 일측에 배치된 가이드레일을 따라 승하강 되도록 설치되는 캐리지; 상기 모재의 용접부위에 배치되어 와이어 피딩을 통해 상기 모재와의 사이에서 아크를 발생시켜 용접하는 용접토치; 상기 용접토치에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 용접토치에 인접된 위치에 배치되어 용접부위에 금속분말을 분사하여 용접 열에 의해 용착 되도록 하는 금속분말토치를 포함한다.
그리고, 상기 캐리지는, 상기 용접토치가 상기 모재를 용접하면서 발생 되는 용융금속을 받쳐주는 동담금을 포함한다.
이러한, 상기 캐리지는, 상기 동담금과 연결되어 상기 모재의 용접부위에 보호 가스를 공급하는 가스공급부를 포함한다.
한편, 상기 동담금은, 상기 동담금 내부에 냉각수가 공급되도록 연결되어 용접으로 인해 상기 모재에 흡수되는 열이 냉각될 수 있도록 하는 냉각수공급부를 포함한다.
그리고, 상기 캐리지가 기 설정된 데이터에 따라 동작 되도록 제어하고, 상기 용접토치 및 상기 금속분말토치의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 사용자로부터 실시간으로 지령 되는 용접 경로에 관한 정보를 입력받아, 상기 용접토치 및 금속분말토치가 주행 되도록 상기 제어부에 전기적 신호를 인가하는 스위치부를 더 포함한다.
그리고, 상기 모재의 후방에 구비되어 용접비드가 상기 모재에서 이탈되는 것을 방지하는 백킹재를 포함한다.
본 발명의 효과는 용접 시 용접부위에 금속분말을 도포함으로써, 잉여열량으로 도포된 금속분말을 용착하여 용접 효율의 개선을 도모할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 효과는 용접 시 발생하는 플라즈마의 잉여 열량을 이용하여 금속분말을 용착함으로써, 용접속도의 향상은 물론, 모재에 공급되는 입열량을 저감하여 제품 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일렉트로 가스용접장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 일렉트로 가스용접장치의 전반적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 일렉트로 가스용접장치의 실시 예에 따른 용접부위를 나타낸 도면이다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 일렉트로 가스용접장치를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍이 이격 형성되는 모재(30)를 용접하기 위해서는 상기 모재(30)의 이격 공간인 용접부위에 금속이 용착 되도록 용접하게 된다.
이러한 상기 모재(30)가 서로 맞대어진 채로 상기 모재(30) 용접부위 후방에는 백킹재(backing)(50)가 고정 형성되고, 상기 모재(30) 용접부위 전방에는 동담금(copper shoe)(110)이 배치된다.
상기 백킹재(50)는, 용접 시 발생 되는 용접비드가 상기 모재(30)에서 이탈되는 것을 방지하는 기능을 수행하게 된다.
이러한 상기 백킹재(50)는, 상기 모재(30)의 용접이 완료된 후 상기 모재(30)에서 제거될 수 있고 영구적으로 부착된 상태를 유지할 수도 있게 된다.
그리고, 상기 모재(30)의 용접부위 중 용접이 시작되는 용접루트부위에는 상기 모재(30)와의 사이에서 아크를 발생시켜, 용접부위에 금속 용착물이 발생 되도록 하여 용접하는 용접토치(200)가 배치된다.
여기서, 상기 용접토치(200)는, 와어이 피딩(wire feeding)을 통해 와이어를 공급받아 상기 모재(30)와의 사이에서 아크를 발생하면서 상기 와이어가 용접부위에 용착되면서 상기 모재(30)가 용접될 수 있도록 한다.
또한, 상기 동담금(110)은, 상기 용접토치(200)가 상기 모재(30)를 용접하면서 발생 되는 용융금속을 받쳐주는 기능을 수행하게 된다.
그리고, 용접부위에 용착되는 금속 용착물로는 텅스텐 봉이 사용될 수 있다.
상기 용접토치(200)는, 아크 플라즈마(plasma)를 좁은 틈을 통해 고속으로 분출시킴으로 생기는 고온의 불꽃을 이용하여 상기 모재(30)를 절단, 용사, 용접하게 된다.
본 발명에서는, 상기 용접토치(200)는, 아크 플라즈마를 이용하여 상기 모재(30)를 용접하는 것에 관해 설명하게 된다.
한편, 상기 용접토치(200)는, 용접부위에서 상진하면서 용접부위를 용접하게 되는데, 상기 용접토치(200)는 용접대상 상기 모재(30) 일측에 배치된 가이드레일(70)을 따라 승하강 되도록 설치되는 캐리지(100)에 거치되어 주행 되게 된다.
즉, 상기 모재(30)의 인접된 위치에 설치된 상기 가이드레일(70)은, 상기 캐리지(100)가 상하 방향으로 원활하게 유동할 수 있도록 하는 유동 로의 기능을 발휘하게 된다. 그리고 상기 용접토치(200)는, 상기 캐리지(100)에 거치되어 상기 캐리지(100)의 이동에 따라 상기 모재(30)의 용접부위를 원활할 수 있게 된다.
그리고, 상기 동담금(110) 역시, 상기 캐리지(100)에 거치되어 상기 캐리지(100)의 이동에 따라 상진 되면서, 상기 용접토치(200)의 용접으로 인해 발생 되는 용융금속을 받쳐주게 된다.
이때, 상기 캐리지(100)에는, 상기 용접토치(200)에 전원을 공급하는 전원공급부(300)가 구비된다.
상기 전원공급부(300)는, 상기 와이어에 연결된 상기 용접토치(200)에 전원을 공급하고, 상기 모재(30)의 사이에서 아크가 발생 되도록 하게 된다.
특히, 상기 용접토치(200)에 인접된 위치에는 금속분말(410)을 분사하여 용접 열에 의해 용착 되도록 하는 금속분말토치(400)가 배치된다.
이러한 상기 금속분말토치(400)는, 상기 금속분말(410)을 상기 모재(30)의 용접부위에 분사하면서, 상기 용접토치(200)를 통해 발생 되는 플라즈마의 잉여 열을 이용하여 상기 금속분말(410)이 용접부위에서 용착되도록 한다.
상기 금속분말토치(400)는, 상기 용접토치(200)와 인접된 위치에 배치된 채로, 상기 용접토치(200)가 용접하는 상기 모재(30)의 용접부위에 상기 금속분말(410)을 분사하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 금속분말(410)이 용접부위에 용착되면서 상기 모재(30)의 용접 속도가 향상되도록 하는데, 상기 금속분말(410)의 금속 강도는 상기 모재(30)의 금속 강도보다 높은 강도의 금속이 사용되는 것이 바람직하다.
이는, 상기 모재(30)의 용접에서, 용접부위는 외부 충격에 취약하기 때문에, 용접시 사용되는 용착 금속은 상기 모재(30)보다 높은 강도의 금속이 사용되기 때문이다.
도 2는 본 발명에 따른 일렉트로 가스용접장치의 전반적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 병행참조 하여, 도 2를 살펴보면, 상기에 언급된 바와 같이, 상기 용접토치(200)를 통해 용접되는 상기 모재(30)의 용접부위의 인접된 위치에는, 상기 금속분말(410)을 용접부위 분출하는 상기 금속분말토치(400)가 배치 형성된다.
상기 금속분말토치(400)에서 용접부위에 분출되는 상기 금속분말(410)은, 상기 용접토치(200)를 통해 용접부위에 발생 되는 플라즈마의 잉여 열에 의해 용융되면서 용접부위에 용착되게 된다.
이러한 상기 용접토치(200)와 상기 금속분말토치(400)는, 수직 방향으로 형성되는 상기 가이드레일(70)을 따라 이동하는 캐리지(100)에 거치되어, 상기 캐리지(100)의 이동에 따라 연동되게 된다.
또한, 상기 용접토치(200)와 상기 금속분말토치(400)는, 상기 캐리지(100)에 거치되어 연동 되지만, 용접부위의 용접방향을 상기 캐리지(100)와 별도로 선택하여 방향 형성이 가능하기 때문에 원활한 용접이 가능하도록 할 수 있다.
그리고, 상기 모재(30)의 용접부위를 용접하는 과정에서 발생 되는 용융 금속은 상기 동담금(110)에 의해 받쳐지게 된다.
상기 동담금(110) 또한 상기 캐리지(100)에 거치되어, 상기 캐리지(100)의 이동에 따라 연동되게 된다.
그리고, 상기 용접토치(200)와 상기 금속분말토치(400)를 통해 용접되는 상기 모재(30)의 용접부위에는, 보호가스가 공급되게 되는데, 이러한 보호가스는 가스공급부(120)를 통해 공급되게 된다.
상기 가스공급부(120)는, 상기 모재(30)의 용접부위에 차폐가스를 공급하여 아크(ARC) 분위기를 대기로부터 차단하여 용착금속의 산화를 방지하는 기능을 수행하게 된다.
여기서, 상기 가스공급부(120)에서는, 보호 가스로 탄산가스(CO₂) 또는 아르곤가스(argon)를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 동담금(110)은, 상기 용접토치(200)와 상기 금속분말토치(400)에 의해 발생 되는 용착금속을 냉각하여 경화시키는 역할도 수행하게 된다. 이를 위해서, 상기 동담금(110)은, 냉각수공급부(130)를 통해 냉각수를 공급받게 된다.
특히, 상기 동담금(110)은, 상기 냉각수공급부(130)를 통해 공급받은 냉각수를 통해, 용접으로 인해 상기 모재(30)에 흡수되는 열이 냉각될 수 있도록 하는 기능도 수행하게 된다.
도시된 실시예의 경우 상기 냉각수공급부(130)가 상기 동담금(110)에 연결되어 냉각수를 상기 동담금(110) 내부에서 순환되도록 하는 방식을 사용하게 된다.
한편, 상기 용접토치(200)에는, 용접부위에 용착되는 와이어를 공급하는 와이어공급부(210)가 연결형성 된다.
이러한 상기 와이어공급부(210)는, 상기 용접토치(200)가 용접부위를 용접시에 와이어가 용접부위에 아크 발생을 유지하면서 용착될 수 있도록 상기 용접토치(200)에 와이어를 공급하게 된다.
그리고, 상기 금속분말토치(400)에는, 용접부위에 용착되는 금속분말(410)을 공급하는 금속분말공급부(420)가 연결형성 된다.
이러한 상기 금속분말공급부(420)는, 상기 용접토치(200)가 용접부위를 용접시 상기 금속분말(410)이 원활하게 용융되면서 용접부위에 용착될 수 있도록 상기 금속분말토치(400)에 상기 금속분말(410)을 공급하게 된다.
그리고, 상기 캐리지(100)에는, 상기 캐리지(100)가 기 설정된 데이터에 따라 동작 되도록 제어하고, 상기 용접토치(200) 및 상기 금속분말토치(400)의 동작을 제어하는 제어부(500)가 연결형성 된다.
이러한 상기 제어부(500)는, 상기 캐리지(100)의 상진 속도제어는 물론이고 상기 용접토치(200)의 위빙(Weaving) 동작과 오실레이션(Oscillation) 동작을 제어하게 된다.
또한, 상기 제어부(500)는, 상기 와이어공급부(210)에서 상기 용접토치(200)에 공급하는 와이어의 공급 속도를 제어하고, 상기 금속분말공급부(420)에서 상기 금속분말토치(400)에 공급하는 상기 금속분말(410)의 공급 속도를 제어하게 된다.
나아가, 상기 제어부(500)는, 상기 용접토치(200)와 상기 금속분말토치(400)에 의한 용접부위 용접을 위한 상기 캐리지(100)의 상진 속도를 제어하게 된다.
또한, 상기 제어부(500)는, 상기 가스공급부(120)의 보호가스 공급 속도 및 공급량과 상기 냉각수공급부(130)의 냉각수 공급 속도 및 공급량을 제어하게 된다.
그리고, 상기 제어부(500)에 전기적 신호를 인가하는 스위치부(510)는, 사용자로부터 실시간으로 지령 되는 용접 경로에 관한 정보를 입력받아, 상기 용접토치(200) 및 금속분말토치(400)가 주행 되도록 한다.
상기 스위치부(510)는, 상기 용접토치(200)와 상기 금속분말토치(400)를 통해 용접되는 상기 모재(30)의 용접부위의 상태를 사용자가 확인하여, 필요에 따라 실시간으로 추가적인 용접 경로 지령을 상기 제어부(500)에 전달할 수 있게 한다.
도 3은 본 발명에 따른 일렉트로 가스용접장치의 실시 예에 따른 용접부위를 나타낸 도면이다.
도 1을 병행참조 하여, 도 3을 살펴보면, 상기 모재(30)의 후방에는 백킹재(50)가 고정구비 되고, 상기 모재(30)의 전방에는 상기 동담금(110)이 구비된다.
상기 모재(30)의 용접부위(A)의 수평 단면은 대략 부채꼴 형상 또는 삼각형 형상을 갖는다.
상기 용접토치(200)의 용접은, 용접부위(A)의 상기 백킹재(50)가 배치되는 부위부터 상기 동담금(110)이 형성된 부위방향을 채우면서 수직방향으로 상진 하면서 이루어지게 된다.
이때, 상기 용접토치(200)의 인접된 부위에 상기 금속분말토치(400)가 배치되어, 상기 용접토치(200)에 의해 용접되는 상기 용접부위(A)에 상기 금속분말(410)을 분출하게 된다.
상기 용접토치(200)가 상기 용접부위(A)를 용접하게 되면, 플라즈마에 의해 열이 발생 되는데, 상기 용접부위(A)에 분출되는 상기 금속분말(410)은, 상기 플라즈마의 열에 의해 용융되어 상기 용접부위(A)에 용착 되게 된다.
결과적으로, 상기 용접토치(200)의 와이어가 상기 용접부위(A)에서 용착됨과 동시에, 상기 금속분말토치(400)에서 분출되는 금속분말(410)이 상기 용접부위(A)에 용착되기 때문에, 상기 모재(30)의 용접속도가 향상되게 된다.
이렇게 상기 용접토치(200)와 상기 금속분말토치(400)를 통해, 상기 용접부위(A)를 용접함으로 인해, 용접 시 발생하는 플라즈마의 잉여열량으로 금속분말이 용접부위에 용착 되어 용착 효율이 향상되는 효과를 얻게 된다.
그리고, 상기 용접토치(200)와 상기 금속분말토치(400)에 의해 용접속도가 향상되면서 상기 모재(30)로 흡수되는 입열량이 저감 되도록 하기 때문에, 상기 모재(30)의 물성이 향상되는 품질향상의 효과를 얻을 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
30 : 모재 50 : 백킹재
70 : 가이드레일
100 : 캐리지 110 : 동담금
120 : 가스공급부 130 : 냉각수공급부
200 : 용접토치 210 : 와이어공급부
300 : 전원공급부
400 : 금속분말토치 410 : 금속분말
420 : 금속분말공급부
500 : 제어부 510 : 스위치부

Claims (6)

  1. 용접대상 일측에 배치된 가이드레일을 따라 승하강 되도록 설치되는 캐리지;
    상기 모재의 용접부위에 배치되어 와이어 피딩을 통해 상기 모재와의 사이에서 아크를 발생시켜 용접하는 용접토치;
    상기 용접토치에 전원을 공급하는 전원공급부; 및
    상기 용접토치에 인접된 위치에서 용접부위를 향하여 금속분말을 분사하도록 배치되는 금속분말토치;를 포함하는 일렉트로 가스용접장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리지는,
    상기 용접토치가 상기 모재를 용접하면서 발생 되는 용융금속을 받쳐주는 동담금을 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스용접장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 캐리지는,
    상기 동담금과 연결되어 상기 모재의 용접부위에 보호 가스를 공급하는 가스공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스용접장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 동담금은,
    상기 동담금 내부에 냉각수가 공급되도록 연결되어 용접으로 인해 상기 모재에 흡수되는 열이 냉각될 수 있도록 하는 냉각수공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스용접장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리지가 기 설정된 데이터에 따라 동작 되도록 제어하고, 상기 용접토치 및 상기 금속분말토치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스용접장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    사용자로부터 실시간으로 지령 되는 용접 경로에 관한 정보를 입력받아, 상기 용접토치 및 금속분말토치가 주행 되도록 상기 제어부에 전기적 신호를 인가하는 스위치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스용접장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210061206A (ko) 2019-11-19 2021-05-27 대우조선해양 주식회사 일렉트로 가스 용접 장치 및 그의 입열량 제어방법
KR102283935B1 (ko) * 2020-07-17 2021-07-30 배현진 가스 저항 용접 시스템

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