KR20130002180A - 일렉트로 가스 용접 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치는 일렉트로 가스 용접(EGW)을 위해 모재를 고정시키는 고정 지그; 상기 모재의 일측에 배치된 가이드레일을 따라 승하강되도록 설치되는 캐리지; 상기 캐리지에 거치되어 상기 모재의 용접 부위를 따라 승하강하면서 아크를 발생시켜 상기 모재의 용접 부위를 용접하는 용접 토치; 및 진동을 발생시켜 상기 용접 토치에 의한 용접 시 발생하는 용착금속 내의 불순물을 제거하는 진동 발생기를 포함한다.
Description
본 발명의 실시예들은 용접 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일렉트로 가스 용접 장치 및 방법에 관한 것이다.
일렉트로 가스 용접(EGW: Electro Gas Welding)은, 수직전용용접이라는 점에서 일렉트로 슬래그 용접과 동일하지만, 사용되는 열원이 아크(arc)라는 점에서 차이가 있는 용접 방법이다.
일렉트로 가스 용접의 원리는, 수냉 동담금으로 용접부위를 둘러싸고, 그 안으로 CO2를 집어넣어 보호가스 분위기를 만든 이후에, 와이어 가이드 노즐을 통하여 용접와이어를 송급하며, 용접와이어의 끝단과 모재 간에 발생되는 아크를 이용하여, 상호 용융시켜 용접을 진행한다. 이때, 보호가스는 모재의 재질에 따라 선정되어 이용될 수 있는데, 강의 경우에는 주로 CO2가 사용되지만, 이 외에도 C02-Ar, Ar-O2등이 이용되기도 한다.
본 발명의 일 실시예는 일렉트로 가스(EG) 용접 시 용접부 주위에 진동 발생기를 부착하여 진동을 발생시킴으로써 이 진동력을 이용하여 용착금속 내의 불순물들을 부유하게 만들어 용접부의 품질을 향상시킬 수 있는 일렉트로 가스 용접 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치는 일렉트로 가스 용접(EGW)을 위해 모재를 고정시키는 고정 지그; 상기 모재의 일측에 배치된 가이드레일을 따라 승하강되도록 설치되는 캐리지; 상기 캐리지에 거치되어 상기 모재의 용접 부위를 따라 승하강하면서 아크를 발생시켜 상기 모재의 용접 부위를 용접하는 용접 토치; 및 진동을 발생시켜 상기 용접 토치에 의한 용접 시 발생하는 용착금속 내의 불순물을 제거하는 진동 발생기를 포함한다.
상기 진동 발생기는 상기 모재 또는 상기 모재 주위의 고정 지그 위에 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.
상기 진동 발생기는 진동을 발생시키기 위한 진동자; 및 상기 진동자와 일체로 결합되고, 자기력을 통해 상기 모재 또는 상기 모재 주위의 고정 지그 위에 탈부착 가능하게 설치되는 자기 발생부를 포함할 수 있다.
상기 진동자는 초음파 진동을 발생시키는 초음파 진동자인 것이 바람직하다.
상기 자기 발생부는 전원을 공급하는 전원 공급 장치; 상기 전원 공급 장치에 의해 공급되는 전원을 스위칭하는 스위치; 및 상기 스위치의 조작에 따라 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급 받아 자기력을 발생시키는 전자석을 포함할 수 있다.
상기 자기 발생부는 영구 자석을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 방법은 모재 또는 상기 모재 주위의 고정 지그 위에 진동 발생기를 부착하는 단계; 상기 진동 발생기를 작동시켜 진동을 발생시키는 단계; 및 상기 진동 발생기의 작동 이후에 용접 토치를 이용하여 아크를 발생시켜 일렉트로 가스 용접을 실시하는 단계를 포함하고, 상기 일렉트로 가스 용접 시 발생하는 용착금속 내의 불순물은 상기 진동 발생기에 의해 발생하는 진동에 의해 제거된다.
상기 진동 발생기를 부착하는 단계는 스위치의 조작하여 상기 진동 발생기의 전자석에 전원을 공급하는 단계; 및 상기 전원 공급에 따라 상기 전자석에 자기력이 발생하면, 상기 진동 발생기를 상기 모재 또는 상기 모재 주위의 고정 지그 위에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 일렉트로 가스(EG) 용접 시 용접부 주위에 진동 발생기를 부착하여 진동을 발생시킴으로써 이 진동력을 이용하여 용착금속 내의 불순물들을 부유하게 만들어 용접부의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 진동 발생기의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 용착금속 내에 생성된 개재물의 일례를 보여주기 위한 사진이다.
도 4는 용접 경계면의 용착 불량의 일례를 보여주기 위한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 진동 발생기의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 용착금속 내에 생성된 개재물의 일례를 보여주기 위한 사진이다.
도 4는 용접 경계면의 용착 불량의 일례를 보여주기 위한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에서는 일렉트로 가스(EG) 용접 시 용접부 주위에서 진동 발생기(예: 초음파 진동기)를 부착하여 진동을 발생시키고, 이 진동력을 이용하여 용착금속 내의 불순물들을 부유하게 만들어 용접부의 품질을 향상시킬 수 있는 일렉트로 가스 용접 장치 및 방법을 제안한다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에서는 진동 발생기의 하부에는 자성을 발생시키는 장치(예: 전자석)를 부착하여 원하는 부위에 탈부착이 용이하도록 하였으며, 용접을 위하여 고정 지그에 시험편(모재)을 고정시키고 상기 고정 지그의 양쪽에 필요한 양의 진동 발생기를 설치한 후 용접 시작 전에 작동시키고 용접을 진행한다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 의하면 극 후판재의 EG 용접 시 보다 넓은 용접부의 단면적을 용접하기 위한 대량의 용융금속의 발생에도 용융금속의 온도 저하에 따른 용착 불량을 예방할 수 있으며, 또한 용착금속부의 청정도를 향상시켜 용착금속부의 품질을 향상시킬 수 있다.
이처럼 본 발명의 일 실시예에서는 극 후판재의 대입열 EG 용접에 상기 진동 발생기를 도입함으로써 용융금속 중의 불순물을 용융중의 상부로 부유하게 하여 제거함으로써 기존 EG 용접 대비 우수한 용접부 품질을 확보할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 진동 발생기의 일례를 도시한 도면이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치(100)는 고정 지그(110), 캐리지(120), 용접 토치(미도시), 진동 발생기(130), 및 용접 조정기(140)를 포함할 수 있다.
상기 고정 지그(110)는 본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치(100)를 이루는 몸체 부분으로서, 일렉트로 가스 용접(EGW)을 위해 모재(101)를 고정시키는 역할을 한다. 이때, 상기 모재(101)는 상기 고정 지그(110)의 중앙 부분에 수직 방향으로 고정된다.
상기 캐리지(120)는 상기 모재(101)의 일측에 배치된 가이드레일(122)을 따라 승하강되도록 설치된다. 상기 캐리지(120)에는 상기 용접 토치가 거치된다. 상기 용접 토치는 상기 가이드레일(122)을 따라 상기 캐리지(120)와 연동하여 승하강하게 된다.
즉, 상기 용접 토치는 상기 캐리지(120)에 거치되어 상기 모재(101)의 용접 부위를 따라 승하강하면서 아크(Arc)를 발생시켜 상기 모재(101)의 용접 부위를 용접한다.
상기 진동 발생기(130)는 진동을 발생시켜 상기 용접 토치에 의한 용접 시 발생하는 용착금속 내의 불순물을 제거하는 역할을 한다. 이러한 진동 발생기(130)는 상기 모재(101) 또는 상기 모재(101) 주위의 고정 지그(110) 위에 탈부착 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
상기 일렉트로 가스 용접을 실시하기 전에 상기 진동 발생기(130)를 상기 모재(101) 또는 상기 모재(101) 주위의 고정 지그(110) 위에 부착한다. 이어서, 상기 일렉트로 가스 용접을 실시하는데, 이때 상기 진동 발생기(130)를 작동시켜 상기 모재(101)에 진동을 전달함으로써 상기 일렉트로 가스 용접 시 발생하는 용착금속 내의 불순물을 제거할 수 있게 된다.
이하에서는 도 2를 참조하여 상기 진동 발생기(130)의 구성에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 도 2의 진동 발생기(130)는 하나의 예일 뿐이며, 본 발명의 일 실시예에서는 도 2의 진동 발생기(130)를 그 밖에 진동을 발생할 수 있는 모든 장치로 대체할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 진동 발생기(130)는 진동자(210) 및 자기 발생부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 진동자(210)는 진동을 발생시키는 진동체로서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 진동자(210)는 초음파 진동을 발생시키는 초음파 진동자, 예를 들어 압전소자인 수정진동자 등으로 구현될 수 있다.
상기 자기 발생부는 상기 진동자(210)와 일체로 결합되는 형태로 구현될 수 있다. 상기 자기 발생부는 자기력을 통해 상기 모재(101) 또는 상기 모재(101) 주위의 고정 지그(110) 위에 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.
이러한 자기 발생부는 전원 공급 장치(220), 스위치(230), 및 전자석(240)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전원 공급 장치(220)는 상기 전자석(240)에 전원을 공급한다.
상기 스위치(230)는 상기 전원 공급 장치(220)에 의해 공급되는 전원을 스위칭하는 역할을 한다. 즉, 상기 스위치(230)는 사용자의 조작에 따라 온 또는 오프되어 상기 전원 공급 장치(220)로부터의 전원을 상기 전자석(240)에 공급 또는 차단할 수 있다.
상기 전자석(240)은 상기 스위치(230)의 조작에 따라 상기 전원 공급 장치(220)로부터 전원을 공급 받아 자기력을 발생시킨다.
한편, 상기 자기 발생부는 다른 실시예로서 영구자석(Permanent Magnetic)으로 구현될 수도 있다. 상기 영구자석은 자체적으로 자성을 가지므로 상기 전자석(240)과는 달리 상기 전원 공급 장치(220) 및 상기 스위치(230)를 필요로 하지 않는다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 용접 조정기(140)는 본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치(100)의 용접과 관련하여 그 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 용접 조정기(140)는 상기 용접 토치에 공급되는 전원(전류/전압) 등을 제어함으로써, 상기 일렉트로 가스 용접 장치(100)의 용접 조건 등을 조정할 수 있다.
도 3은 용착금속 내에 생성된 개재물의 일례를 보여주기 위한 사진이고, 도 4는 용접 경계면의 용착 불량의 일례를 보여주기 위한 사진이다.
최근의 철강 제조물과 관련한 경향은 선박제조의 경우 대형 컨테이너선의 블록 제조 시 최상부의 헤치코밍부에 사용하는 강판의 두께는 최대 100mm내외, 원유 시추용 해양구조물의 탑 사이드부에는 강판두께가 최대 130mm까지 사용되고 있다. 건축 및 교량에 사용되는 강재의 경우에도 80mm 이상의 극 후판재의 사용이 증가되고 있다. 이와 같은 극 후판재의 용접에는 생산성을 고려하여 대입열 용접법인 일렉트로 가스 용접(EGW: Electro Gas Welding)이 적용되어 왔으며 그 적용 추세는 점점 증가하고 있다.
위와 같이 80mm 이상의 극 후물 강재에 EG 용접법을 적용할 경우, 용접해야 될 단면적이 넓어 원활한 용접을 위하여는 대량의 용착량을 필요로 하게 된다. 이때 용접 접합 부위에 필요한 용착량의 확보를 위하여는 다량의 용접재료가 용융되어야 한다. 이와 같이 만들어진 용접 부위는 금속의 용탕과 같은 상태에 놓이게 된다. 이러한 용접 부위의 용착량의 증가에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 용착금속 중에 불필요한 개재물의 생성이 증가하게 된다. 또한, 넓어진 용접 부위 용착금속의 온도가 낮아지게 되고, 이에 기인하여 도 4에 도시된 바와 같이 피 용접재와의 경계면에서 슬래그의 혼입에 의한 용착불량을 야기할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 단계(510)에서 모재(101) 또는 상기 모재(101) 주위의 고정 지그(110) 위에 진동 발생기(130)를 부착한다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에서는 스위치(230)를 조작하여 상기 진동 발생기(130)의 전자석(240)에 전원을 공급하고, 상기 전원 공급에 따라 상기 전자석(240)에는 자기력이 발생하게 된다. 상기 전자석(240)에 자기력이 발생하면, 상기 진동 발생기(130)는 상기 모재(101) 또는 상기 모재(101) 주위의 고정 지그(110) 위에 부착된다.
다음으로, 단계(520)에서 상기 진동 발생기(130)를 작동시켜 진동을 발생시킨다.
다음으로, 단계(530)에서 상기 진동 발생기(130)의 작동 이후에 용접 토치를 이용하여 아크를 발생시켜 일렉트로 가스 용접(EGW)을 실시한다.
이와 같은 과정을 통해, 상기 일렉트로 가스 용접 시 발생하는 용착금속 내의 불순물은 제거될 수 있다. 즉, 상기 진동 발생기에 의해 발생하는 진동에 의해, 상기 일렉트로 가스 용접 시 발생하는 용착금속 내의 불순물은 제거될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 EG 용접 시 용접부 주위에 진동 발생기를 부착하여 진동을 발생시킴으로써 이 진동력을 이용하여 용착금속 내의 불순물들을 부유하게 만들어 용접부의 품질을 향상시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
101: 모재
110: 고정 지그
120: 캐리지
122: 가이드레일
130: 진동 발생기
140: 용접 조정기
210: 진동자
220: 전원 공급부
230: 스위치
240: 전자석
110: 고정 지그
120: 캐리지
122: 가이드레일
130: 진동 발생기
140: 용접 조정기
210: 진동자
220: 전원 공급부
230: 스위치
240: 전자석
Claims (8)
- 일렉트로 가스 용접(EGW)을 위해 모재를 고정시키는 고정 지그;
상기 모재의 일측에 배치된 가이드레일을 따라 승하강되도록 설치되는 캐리지;
상기 캐리지에 거치되어 상기 모재의 용접 부위를 따라 승하강하면서 아크를 발생시켜 상기 모재의 용접 부위를 용접하는 용접 토치; 및
진동을 발생시켜 상기 용접 토치에 의한 용접 시 발생하는 용착금속 내의 불순물을 제거하는 진동 발생기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 진동 발생기는
상기 모재 또는 상기 모재 주위의 고정 지그 위에 탈부착 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 진동 발생기는
진동을 발생시키기 위한 진동자; 및
상기 진동자와 일체로 결합되고, 자기력을 통해 상기 모재 또는 상기 모재 주위의 고정 지그 위에 탈부착 가능하게 설치되는 자기 발생부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 진동자는
초음파 진동을 발생시키는 초음파 진동자인 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 자기 발생부는
전원을 공급하는 전원 공급 장치;
상기 전원 공급 장치에 의해 공급되는 전원을 스위칭하는 스위치; 및
상기 스위치의 조작에 따라 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급 받아 자기력을 발생시키는 전자석
을 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 자기 발생부는
영구 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접 장치.
- 모재 또는 상기 모재 주위의 고정 지그 위에 진동 발생기를 부착하는 단계;
상기 진동 발생기를 작동시켜 진동을 발생시키는 단계; 및
상기 진동 발생기의 작동 이후에 용접 토치를 이용하여 아크를 발생시켜 일렉트로 가스 용접을 실시하는 단계
를 포함하고,
상기 일렉트로 가스 용접 시 발생하는 용착금속 내의 불순물은 상기 진동 발생기에 의해 발생하는 진동에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 진동 발생기를 부착하는 단계는
스위치의 조작하여 상기 진동 발생기의 전자석에 전원을 공급하는 단계; 및
상기 전원 공급에 따라 상기 전자석에 자기력이 발생하면, 상기 진동 발생기를 상기 모재 또는 상기 모재 주위의 고정 지그 위에 부착하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접 방법.
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KR1020110063247A KR101277946B1 (ko) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | 일렉트로 가스 용접 장치 및 방법 |
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Family Applications (1)
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KR1020110063247A KR101277946B1 (ko) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | 일렉트로 가스 용접 장치 및 방법 |
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KR (1) | KR101277946B1 (ko) |
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