KR20140084663A - 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치 - Google Patents

태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치 Download PDF

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KR20140084663A
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Abstract

본 발명은 용접부 형상에 맞게 용접 와이어의 직경을 달리한 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치를 제공하는 것으로, 후물재를 용접하는 일렉트로 가스 용접 장치로서, 용접 와이어를 용접부로 제공하며, 용접부 루트측에 배치되는 제 1 토치와, 용접부 페이스측에 배치되는 제 2 토치를 포함하며, 상기 제 2 토치의 용접 와이어는 상기 제 1 토치의 용접 와이어보다 직경이 크 것을 특징으로 하는 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치를 제공한다.

Description

태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치{Electro Gas Welding Device Using a Large Diameter Wire}
본 발명은 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치에 대한 것으로, 구체적으로는 서로 다른 직경을 가지는 용접 와이어를 사용하여 용접 능률을 상승시키는 것이 가능한 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치에 대한 것이다.
일렉트로 가스 아크 용접은 조선에서 요구되고 있는 후판의 용접 생산성을 높이기 위하여 개발되어 적용되고 있는 용접 방식이다.
도 1a 에는 이러한 일렉트로 가스 용접 장치가 도시되어 있다. 일렉트로 가스 아크 용접은 주로 이산화탄소(60)를 보호 가스로 이용하고, 전극 와이어용 토치(10)로 공급되는 전극 와이어(W1)에 의해 아크를 발생시키고, 이 아크 열로 전극 와이어용 토치(10)의 전극 와이어(W1)를 용융시켜 용접이 이루어지게 하는 방식이다.
피용접재(30)의 전면에는 수냉식 동담금(40)을, 배면에는 고정식 백킹재(50)를 설치하고, 공급되는 전극 와이어(W1)와 피용접재(30) 사이에 발생하는 아크를 통하여, 전극 와이어(W1)를 용융시켜, 용융 금속(32)을 형성하고 일정량의 용융 금속이 형성되면 전극 와이어용 토치(10)를 탑재하며, 상하 방향으로 이동 가능하게 고정된 용접 캐리지 본체(H)의 구동수단(미도시)을 통하여 전극 와이어용 토치(10)를 오실레이션 및 용접 캐리지 본체를 상방으로 이동시켜서 용접시키는 용접 방식이다.
도 1b 에는 일렉트로 가스 용접으로 용접되는 용접부(30)의 모습이 도시되어 있다. 도 1b 에서 보이듯이, 일렉트로 가스 용접 장치에 의해서 용접되는 용접부(30)는 양 모재(90, 91) 사이의 폭이 루트 측으로 갈수록 좁아지며, 페이스 측으로 갈수록 양 모재(90, 91) 사이의 폭이 넓어진다.
최근 극후물, 즉, 두께 80㎜ 이상의 강재가 사용됨에 따라서, 용접부의 페이스 측 폭이 커지며, 그에 따라서, 용접 조건(전류, 전압, 오실레이션 조건)의 한계가 발생하며, 이로 인하여 용접 불량(lack of fusion 등)이 발생한다.
이러한 용접 불량을 해결하기 위하여는 용접 에너지를 증대시켜 모재와 용접 금속이 미용융부 없이 용접되도록 해야한다. 하지만, 용접 와이어의 크기에 따라서 용접 전류의 상승에 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용접부 형상에 맞게 용접 와이어의 직경을 달리한 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 태경 와이어를 사용하면서도 초기 용접 아크 발생이 용이한 일렉트로 가스 용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 다음과 같은 일렉트로 가스 용접 장치를 제공한다.
본 발명은 후물재를 용접하는 일렉트로 가스 용접 장치로서, 용접 와이어를 용접부로 제공하며, 용접부 루트측에 배치되는 제 1 토치와, 용접부 페이스 측에 배치되는 제 2 토치를 포함하며, 상기 제 2 토치의 용접 와이어는 상기 제 1 토치의 용접 와이어보다 직경이 큰 것을 특징으로 하는 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치를 제공한다.
이때 제 2 토치에는 용접 초기 아크 발생을 위한 고주파 발생기가 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 후물재는 80㎜ 이상의 두께를 가지는 강재이며, 상기 제 1 토치의 용접 와이어는 1.6㎜ 이하의 직경을 가지며, 상기 제 2 토치의 용접 와이어는 1.8㎜ 이상의 직경을 가질 수 있다.
본 발명에서, 상기 제 2 토치에 상기 제 1 토치의 전류보다 더 큰 전류가 공급될 수 있다.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 용접부 형상에 맞게 용접 와이어의 직경을 달리한 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 태경 와이어를 사용하면서도 초기 용접 아크 발생이 용이한 일렉트로 가스 용접 장치를 제공할 수 있다. .
또, 본 발명은 용착량을 증대시켜 용접 불량을 막으면서도 용접속도가 빠른 고능률 용접 방법을 제공할 수 있다.
도 1a 는 종래의 일렉트로 가스 용접 장치의 개략도이다.
도 1b 는 일렉트로 가스 용접 장치에 의해 용접되는 용접부의 평면도이다.
도 2 는 본 발명의 일렉트로 가스 용접 장치의 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 일렉트로 가스 용접 장치에 의해 용접되는 용접부의 평면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
도 2 에는 본 발명의 일렉트로 가스 용접 장치(100)가 도시되어 있다. 일렉트로 가스 용접 장치(100)는 용접부(130)의 페이스 측에는 수냉식 동담금(140)을 배치하고, 루트 측에는 고정식 백킹재(150)를 설치하며, 이산화탄소를 보호 가스로 이용하도록 용접부(130)를 향하여 보호 가스를 제공하는 보호 가스 공급부(160)를 포함한다.
상기 수냉식 동담금(140)과 백킹재(150) 용접 와이어(WN, WL)를 제공하며, 이 용접 와이어(WN, WL)를 통하여 전류가 공급됨으로써 발생하는 아크에 의해서 용접 와이어(WN, WL)가 용융되어 용융 금속(132)을 형성하며, 용융 금속(132)에 의해서 모재(190, 191; 도 3 참고)가 용접되게 된다.
용접 와이어(WN, WL)를 공급하는 용접 토치(110, 120)는 루트측에 배치되는 제 1 토치(110)와 페이스 측에 배치되는 제 2 토치(120)를 포함한다. 제 1 토치(110)는 용접 와이어(WN)를 잡아주는 콘텍트 팁(112)과 상기 콘텍트 팁(112)이 장착되며 용접 본체(H)에 연결되는 토치 본체(111)를 포함하여 구성되며, 제 2 토치(120)는 용접 와이어(WL)를 잡아주는 콘텍트 팁(122)과, 상기 콘텍트 팁(122)이 장착되며 용접 본체(H)에 연결되는 토치 본체(111)를 포함하여 구성된다.
용접 본체(H)는 제 1 및 제 2 토치(110, 120)가 연결되며, 상기 제 1 및 제 2 토치(110, 120)에 용접 와이어(WN, WL)를 제공하는 와이어 공급부(186, 187)와 전원을 공급하는 전원 공급부(182, 183)가 연결된다. 용접 본체(H)는 도시하지는 않았지만, 용접 본체(H)를 중력 방향으로 상승시키는 상승 구동부와, 제 1 토치(110) 및 제 2 토치(120)를 용접부(130)의 길이 방향으로 오실레이션시키는 오실레이션 구동부를 포함한다.
또한, 상기 전원 공급부(182, 183) 및 상기 와이어 공급부(186, 187)는 제어부(180)에 연결되어서, 전원 공급 및 와이어 공급이 제어부(180)에 의해서 통제된다. 또한, 제 2 토치(120)로 전원을 제공하는 전원 공급부(182)는 용접 초기에 아크 형성이 용이하도록 고주파를 생성하게 하는 고주파 생성기(170)가 연결되어 있다.
본 발명에서는 종래의 일렉트로 가스 용접 장치(도 1a 참고)와 다르게, 제 1 토치(110)와 제 2 토치(120)에 서로 다른 직경의 용접 와이어(WN, WL)를 제공한다. 즉, 제 1 토치(110)로 용접 와이어(WN)를 공급하는 와이어 공급부(187)와 제 2 토치(120)로 용접 와이어(WL)를 공급하는 와이어 공급부(188)에 저장되어 있는 와이어는 서로 다른 직경을 가진 용접 와이어이다.
본 발명에서, 일 실시예로, 제 1 토치(110)로 제공되는 용접 와이어(WN)의 직경은 1.6㎜이며, 제 2 토치(120)로 제공되는 용접 와이어(WL)의 직경은 1.8㎜이다. 용접 와이어(WN, WL)의 크기는 상술한 예로 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라서 다른 용접 와이어를 사용하는 것도 가능하지만, 제 2 토치(120)는 일반적으로 사용되는 직경 1.6㎜보다 10% 이상 큰 직경 1.8㎜ 이상을 사용하는 것이 극후물재(80㎜ 이상의 두께)에서 유리하며, 제 1 토치(110)에서는 직경 1.6㎜ 이하의 직경을 가지는 것이 바람직하다.
도 3 에는 본 발명과 같은 일렉트로 가스 용접 장치에 의해서 용접되는 용접부의 평면도가 도시되어 있다.
도 3 에서 보이듯이, 용접부(130)는 모재(190, 191) 사이에 형성되며, 모재(190, 191)는 용접 본체(H)가 배치되는 외면인 페이스측과 내측인 루트측에서 서로 다른 거리를 가지고 떨어지게 된다.
모재(190, 191)는 루트측에서도 소정의 거리(d)를 가지며, 상기 루트측의 폭(d)에 백킹재(150; 도 2 참고)부착된다. 한편, 용접부(130)는 대향하는 면이 일정 각(α)을 가지고 형성되기 때문에, 페이스측에서는 상기 루트측의 폭(d)보다 더 큰 폭을 가지게 된다. 아래의 식 1과 같이 페이스측 폭은 루트측 폭(d), 모재의 두께(t), 및 대향하는 면이 이루는 각(α)을 가진다.
Figure pat00001
... 식 1
특히, 후물재를 넘어선 두께 80㎜ 이상의 극후물재의 경우에 두께(t)가 커지기 때문에, 페이스 측의 폭이 상당히 커지게 되며 그로 인하여, 페이스 측 용접부에 용융 금속이 충분히 공급되지 못하는 용접 불량이 발생하게 된다.
또한, 용접 와이어(WN, WL)를 공급하여 용융 금속(132)을 형성하게 하는 용접 토치(110, 120)는 물리적 크기 및 간섭으로 인하여, 루트 측 끝 혹은 페이스 측 끝까지 이동하지 못하며, 그로 인하여, 루트 측 이동 불가 거리(c)와 페이스 측 이동 불가 거리(a)를 가지게 된다.
이러한 상황에서, 용접 불량을 발생하는 것을 막기 위하여는 전류량을 늘리는 방법밖에 없으나, 종래기술에서 설명한 바와 같이, 용접 와이어의 직경에 의해서 전류량이 제한된다는 한계가 있었다. 하지만, 본 발명에서는 용접 와이어(WN, WL)의 직경을 변화시켜 큰 용접 전류가 필요한 페이스 측에 큰 전류가 흐를 수 있도록 한다.
특히, 일반적 용접 와이어(WN)인 직경 1.6 ㎜ 대신에, 10% 이상 직경이 커진 1.8 ㎜의 용접 와이어(WL)를 사용하여, 페이스 측에 전류량을 크게 할 뿐만 아니라, 전력에 의해서 용융되는 용접 와이어(WL)량을 증대시켜서, 넓은 페이스 측 용접부 폭에 고르게 용융 금속(132)을 제공할 수 있으며, 그로 인하여, 용융 금속이 부족하여 발생하는 융합 불량(lack of fusion)을 막을 수 있다.
즉, 용접 와이어의 직경이 증대됨으로써, 동일 전압에 대하여 전류가 증대되게 되며, 그로 인하여 더 많은 용접 와이어(WL)가 용융될 수 있어서, 넓은 폭에 대하여도 용융 금속이 용입될 수 있게 한다.
한편, 아래의 표 1 에는 본 발명의 실시예 및 비교예가 기재되어 있다.
비교예의 경우에 동일한 직경(1.6㎜)을 가지는 용접 와이어(W1, W2; 도 1a 참고)를 사용했을 경우이며, 실시예의 경우에 서로 다른 직경을 가지는 용접 와이어(WN, WL)를 사용하며, 구체적으로 제 1 토치(110)에는 1.6㎜ 직경을 가지는 용접 와이어(WN)를, 제 2 토치(120)에는 1.8㎜ 직경을 가지는 용접 와이어(WL)를 사용하였다.
Figure pat00002
상기 표 1에서 보이듯이, 실시예의 경우에 비교예에 비하여 대략 40% 이상의 향상이 가능하다. 이는 용접 와이어(WL)의 용융량이 증대되는 것이며, 이는 특히 폭이 넓은 페이스 측에서 많은 금속이 용융되게 된다는 점에서, 용접 속도의 증대와 함께 융합 불량의 문제도 함께 해소될 수 있다.
100: 일렉트로 가스 용접 장치 110: 제 1 토치
120: 제 2 토치 130: 용접부
140: 동담금 150: 백킹재
160: 보호 가스 공급부 170: 고주파 발생기
180: 제어부 182, 183: 전원 공급부
186, 187: 와이어 공급부 190, 191: 모재
WN, WL: 용접 와이어

Claims (4)

  1. 후물재를 용접하는 일렉트로 가스 용접 장치로서,
    용접 와이어를 용접부로 제공하며, 용접부 루트측에 배치되는 제 1 토치와, 용접부 페이스 측에 배치되는 제 2 토치를 포함하며,
    상기 제 2 토치의 용접 와이어는 상기 제 1 토치의 용접 와이어보다 직경이 큰 것을 특징으로 하는 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 토치에는 용접 초기 아크 발생을 위한 고주파 발생기가 연결되는 것을 특징으로 하는 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 후물재는 80㎜ 이상의 두께를 가지는 강재이며,
    상기 제 1 토치의 용접 와이어는 1.6㎜ 이하의 직경을 가지며,
    상기 제 2 토치의 용접 와이어는 1.8㎜ 이상의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 토치에 상기 제 1 토치의 전류보다 더 큰 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 태경 와이어를 사용하는 일렉트로 가스 용접 장치.

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