KR20140105895A

KR20140105895A - 수평 맞대기 이음 대용착 용접 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20140105895A
Application number: KR1020130019625A
Authority: KR
Inventors: 김영주
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-09-03
Also published as: JP6162261B2; KR101473639B1; JP2016510263A; EP2960000A1; WO2014129766A1; EP2960000A4; CN105008080A; CN105008080B; US20160001389A1

Abstract

본 발명은 수평 맞대기 이음의 용접에 있어서, 루트부의 용접을 수행함이 없이 대용착 용접에 의해 이음부의 용접을 수행할 수 있도록 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치 및 그 방법에 관한 것으로서,
용접팁을 상부 용접 모재와 하부 용접 모재의 개선에 대하여 수직 및 사선 방향으로 이송시키는 주행기구부;와, 용접팁을 구비하여 상기 주행기구부에 장착되는 용접토치;와, 상기 용접팁에 의한 용접 방향에 위치되도록 상기 주행기구부에 장착되어 용접 진행 방향의 역방향으로 용융쇳물에 가스를 분사하는 동담금;과, 상부 용접 모재에 용접면이 형성되지 않는 마크로단면이 형성되지 않는 일정한 용착량을 유지하도록, 수평 맞대기 이음의 개선면의 위치별로 용접조건을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 주행기구부가 다수의 절점을 포함하는 위빙주행 및 사선주행을 포함하는 특수위빙패턴을 따라 이송되도록 하며, 상기 절점과 절점 사이의 이동 구간에서의 용접전류전압, 와이어공급속도, 주행속도 및 상기 절점에서의 멈춤시간을 제어하는 것에 의해, 루트 패스 용접을 수행함이 없이 개선면에 대한 대용착 용접을 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

수평 맞대기 이음 대용착 용접 장치 및 그 방법{LARGE VOLUME BUTT JOINT WELDING APPARATUS AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 수평 맞대기 이음의 용접에 관한 것으로, 루트부의 용접을 포함한 대용착 용접에 의해 이음부의 용접을 수행할 수 있도록 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 맞대기 이음은 마주하는 용접 모재를 용접하여 이어 붙이는 용접으로, 철판을 이을 때 많이 사용한다.

도 1은 종래의 자동 용접 시 루트패스 이후 용접 상태를 나타내는 도면이다.

도 1에서 S측 도면은 단면도를 P측 도면은 부분 단면사시도를 나타낸다. 이하의 본 발명의 명세서 및 도면에서 S는 단면도를 P는 부분 단면사시도를 나타내는 것으로 한다.

도 1과 같이, 이러한 맞대기 용접에 있어 세로 방향으로 마주하는 두 용접 모재(1(1a, 1b))를 수평으로 맞대기 용접하는 경우 보통 상부와 하부의 두 용접 모재(1a, 1b)가 서로 마주하며, 용접 이음부는 개선(Bevel) 형상이 된다. 그리고, 상부 용접 모재(1a)의 개선면이 위로 경사지게 형성되고, 하부 용접 모재(1b)가 평면에서 직각으로 개선된 상태로 용접이 이루어진다.

이와 같은 수평 맞대기 이음에 대하여 자동 장비를 이용한 플럭스 코어드 아크 용접법을 적용하는 경우, 도 1과 같이, 상부 용접 모재(1a)와 하부 용접 모재(1b)는 제작 정도에 따라 서로 다른 갭(3)을 가지도록 배치되며, 이러한 갭을 메워주며 용접이 수행되는 면의 배면 측에 먼저 루트 패스 용접(초층용접)을 수행하는 것에 의해 루트부(2)를 형성한다. 그리고 루트부(2)가 형성된 개선 내부에 대용착 용접을 수행하는 경우, 낮은 용융 쇳물의 점성과 용융 쇳물에 작용하는 중력 등의 영향으로 인해 용융 쇳물이 용접 아크보다 앞서 선행하게 되어 아크가 용융 쇳물 위에 형성되게 된다. 이렇게 용융 쇳물 위에 형성된 아크는 모재를 충분히 용입시키기가 어려워 용접 금속 내부에 융합 불량 및 슬래그 혼입 등의 결함이 빈번하게 발생하게 된다.

또한, 아크력이 낮은 경우에는 상부 주재인 상부 용접 모재가 용접이 안된 마크로단면(53, 도 1 참조)을 형성하게 된다.

상기 아크력은 용융지를 밀어붙이게 하는 힘을 말하며, 일반적으로 전류의 제곱과 전압의 곱에 비례하여 증가한다. 아크력이 약한 경우(50), 즉, 낮은 전류와 낮은 전압을 사용하는 경우 아크반경(51)이 작아져 용융쇳물(52) 또한 작게 생성된다. 그리고 작은 융융쇳물(52)을 미는 힘도 작아져, 모재 바닥면에 얇은 용입을 형성하고, 상부 용접 모재(1a)의 개선면까지 용융쇳물이 밀어 올라가지 않아 용접 이음부 횡단면 상에 하부 용접 모재(1b)에만 용접이 형성되어 상부 용접 모재(1a)는 용접이 안된 마크로단면(53)을 형성하며 용접이 된다.

또한, 일반적인 용접토치(30)의 용접 팁(31)은 외경이 약 8mm로 아주 두꺼워 좁은 협소 공간에서 운봉을 하는 경우, 용접 팁이 개선면에 접촉하여 쇼트가 빈번히 발생하게 된다. 도 2는 이러한 종래기술의 용접팁(30)을 나타내는 도면이다.

그로 인해 개선 내부를 용접하기 위해서 5~7패스(Pass)로 가급적 세밀하게 용접하고 있다. 또한 개선 내부 용접 완료 후 표면부의 용접을 수행하는 경우, 역시 낮은 용융 쇳물의 점성과 용융 쇳물에 작용하는 중력 등의 영향으로 인해, 용접 비드 처짐 현상이 빈번히 발생하므로, 표면 비드는 4~5패스(Pass)로 가급적이면 세밀하게 나누어 용접하고 있다.

도 3은 두께 23mm의 용접 모재를 종래기술의 용접 장치로 다수의 패스를 이용하여 용접된 용접부(#1~#6)의 단면도이다.

종래의 용접 방식의 경우 두께 15mm 모재에 대하여는 8패스가 소요되고, 도 3과 같이, 두께 23mm 모재에 대하여 10~15패스가 소요된다. 이 때문에 두께 23mm의 모재를 종래기술의 용접 장치로 용접하는 경우 상부 용접 모재가 용접되지 않은 면을 가지는 마크로단면(53)(용접 단면 중 아라비아 숫자, 1, 3, 5, 8, 9의 영역)이 생성되어, 다수의 패스수의 용접을 수행해야 한다.

즉, 종래기술의 경우에는, 용접 모재의 두께에 의해 결정되는 갭(3)에 대한 루트 패스 용접(초층 용접)을 수행하는 것에 의해 루트부(2)를 형성하고, 루트부(2)가 형성된 후에 개선면 내부에 대한 대용착 용접을 수행하게 되는데, 모재의 두께에따라 대용착 용접을 수행하는 경우에도, #1~#6의 용접부 단면에서 보는 바와 같이, 작은 용착량으로 많은 수의 다층 패스(10~15 패스) 용접을 수행할 수밖에 없어 패스수 절감을 통한 생산성 향상에는 한계가 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수평 맞대기 이음부의 자동 용접에 있어, 개선면에 대한 대용착 용접을 수행하는 때에 루트부가 생성되면서 대용착 용접부위가 형성되어, 용접단면의 내부 및 표면에 결함이 없는 대용착 용접이 가능하도록 하고, 이에 의해 용접 패스 수를 줄일 수 있도록 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 대용착 위빙 용접 시 그루브 표면 방향으로 비드 처짐과 용접선 방향으로의 용융쇳물 선행 등을 방지하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치 및 그 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상술한 목적들 달성하기 위한 본 발명의 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치는, 용접팁을 상부 용접 모재와 하부 용접 모재의 개선에 대하여 수직 및 사선 방향으로 이송시키는 주행기구부;와, 용접팁을 구비하여 상기 주행기구부에 장착되는 용접토치;와, 상기 용접팁에 의한 용접 방향에 위치되도록 상기 주행기구부에 장착되어 용접 진행 방향의 역방향으로 용융쇳물에 가스를 분사하는 동담금;과, 상부 용접 모재에 용접면이 형성되지 않는 마크로단면이 형성되지 않는 일정한 용착량을 유지하도록, 수평 맞대기 이음의 개선면의 위치별로 용접조건을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 주행기구부가 다수의 절점을 포함하는 위빙주행 및 사선주행을 포함하는 특수위빙패턴을 따라 이송되도록 하며, 상기 절점들과, 절점들 사이의 이동 구간에서의 용접전류전압, 와이어공급속도, 주행속도 및 상기 절점에서의 멈춤시간을 제어하는 것에 의해, 루트 패스 용접을 수행함이 없이 개선면에 대한 대용착 용접을 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 용접전류전압은, 상부 용접 모재와 하부 용접 모재 사이의 갭(G)의 길이에 따라 초기 값이 설정되고, 배면비드(B)를 형성하는 두 개의 절점에서 표면비드(F)를 형성하는 절점의 개선면의 단면 수직 폭에 비례하여 증가하도록 크기가 가변제어되는 것을 특징으로 한다.

상기 멈춤시간은, 배면비드(B)의 형성을 위한 두 개의 절점에서 예열을 수행하며 결함이 없는 비드의 생성을 위한 멈춤시간을 T1으로 하는 경우, 개선면 내부에 대한 용접을 수행하는 상기 배면비드(B)의 형성을 위한 두 개의 절점 각각과 상기 표면비드(F) 형성을 위한 절점 사이의 각각의 절점에서의 멈춤시간은 약 ±10%의 오차 범위에서 0.2*T1의 멈춤시간을 가지며, 상기 표면비드(F)로 되는 절점에서의 멈춤시간은 약 ±10%의 오차 범위에서 0.8*T1의 멈춤 시간을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 와이이공급속도는, 배면비드(B)를 설정하는 절점에서의 초기값은 상기 갭(G)에 의해 설정되며, 상기 배면비드(B)와 표면비드(F)를 형성하는 절점 사이에 위치하는 절점들에서는 상기 개선면의 단면의 수직폭에 비례하여 상기 초기값보다 증가하도록 산출되는 것을 특징으로 한다.

상기 동담금은, 후방가스주입부;와, 전방가스주입부;와, 상기 후방가스주입부와 전방가스주입부가 형성된 면의 반대면에 용접방향으로 갈수록 깊이가 낮아지도록 형성되는 홈 형태로 형성되고 상기 후방가스주입부와 전방가스주입부 각각의 후방가스토출구와 전방가스토출구가 용접방향의 반대 방향을 향하도록 형성된 가스통로;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 동담금에 의해 분사되는 가스는, 용융쇳물 선행력보다 강한 압력을 가지고 분사되는 것을 특징으로 한다.

상기 주행기구부는, 상기 용접토치를 상기 개선면의 수직방향으로 이송시키는 직교위빙축부;와, 상기 용접토치를 상기 개선면을 따라 이동시키는 주행축부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 용접토치는, 외경이 8mm 이하인 용접팁;과, 상기 용접팁의 외주면에 형성되는 절연코팅층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 주행기구부는, 용접 전류를 검출하는 전류검출센서;와, 용접 전압을 검출하는 전압검출센서;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 또한, 상기 전압검출센서의 전류값과 전압값을 이용하여 단위 체적당 일정 용착량을 유지하도록 상기 주행기구부의 주행속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수평 맞대기 이음 대용착 용접방법은, 용접팁을 상부 용접 모재와 하부 용접 모재의 개선에 대하여 수직 및 사선 방향으로 이송시키는 주행기구부;와, 용접팁을 구비하여 상기 주행기구부에 장착되는 용접토치;와, 상기 용접팁에 의한 용접 방향에 위치되도록 상기 주행기구부에 장착되어 용접 진행 방향의 역방향으로 용융쇳물에 가스를 분사하는 동담금;과, 상기 주행기구부를 다수의 절점을 포함하는 위빙주행 및 사선주행을 포함하는 특수위빙패턴을 따라 이송되도록 제어하며 상부 용접 모재에 용접면이 형성되지 않는 마크로단면이 형성되지 않는 일정한 용착량을 유지하도록, 수평 맞대기 이음의 개선면의 위치별로 용접조건을 제어하는 제어부;를 포함하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치를 이용한 수평맞대기 이음 대용착 용접방법에 있어서,

상기 제어부가 상기 절점과 절점 사이의 이동 구간에서의 용접전류와 용접전압을 산출하는 용접전류전압산출과정;과, 상기 제어부가 상기 각각의 절점에서의 멈춤시간을 산출하는 멈춤시간산출과정;과, 상기 용접전류전압산출과정에서 산출된 각 절점 및 절점 사이의 이동 구간 별 용접전류, 용접전압 및 상기 멈춤시간산출과정에서 산출된 절점별 멈춤시간에 따라, 상기 제어부가 용접기와 상기 주행기구부를 제어하는 것에 의해 루트부의 용접을 포함한 개선면에 대한 대용착 용접을 수행하는 대용착 용접과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 용접전류전압산출과정(S10)에서 산출되는 상기 용접 전류와 용접전압은, 상기 상부 용접 모재와 하부 용접 모재 사이의 갭(G)의 폭에 따라 초기 값이 설정되고, 배면비드(B)를 형성하는 두 개의 절점에서 표면비드(F)를 형성하는 절점의 개선면의 단면 수직 폭에 비례하여 증가하도록 가변되는 것을 특징으로 한다.

상기 멈춤시간산출과정(S20)에서 산출되는 각각의 절점에서의 멈춤시간은, 상기 상부 용접 모재와 하부 용접 모재 사이의 배면비드(B)의 형성을 위한 두 개의 절점에서 예열을 수행하며 결함이 없는 비드의 생성을 위한 멈춤시간을 T1으로 하는 경우, 개선면 내부에 대한 용접을 수행하는 상기 배면비드(B)의 형성을 위한 두 개의 절점 각각과 상기 표면비드(F) 형성을 위한 절점 사이의 각각의 절점에서의 멈춤시간은 ±10%의 오차 범위에서 0.2*T1의 멈춤시간을 가지며, 상기 표면비드(F)로 되는 절점에서의 멈춤시간은 ±10%의 오차 범위에서 0.8*T1의 멈춤 시간을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 수평 맞대기 이음 대용착 용접방법은, 상기 각각의 절점과 각각의 절점 사이의 이동 중에 상기 용접을 위한 적정량의 와이어를 공급하기 위한 와이어공급속도를 산출하는 와이어공급속도설정과정(S30)을 더 포함하여 구성된다.

상기 와이어공급속도설정과정(S30)에서 산출되는 상기 와이어공급속도는, 상기 상부 용접 모재와 하부 용접 모재 사이의 배면비드(B)를 설정하는 절점에서의 초기값은 상기 상부 용접 모재와 하부 용접 모재 사이의 갭(G)에 의해 설정되며, 상기 배면비드(B)와 표면비드(F)를 형성하는 절점 사이에 위치하는 절점들에서는 상기 개선면의 단면의 수직폭에 비례하여 상기 초기값보다 증가하도록 산출되는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가지는 본 발명은, 위빙주행, 사선주행 용접을 수행하는 경우 위빙 또는 사선 주행을 멈추는 다수의 절점을 가지도록, 용접팁의 위빙 및 사선 주행을 제어하며, 위빙 및 사선 주행에 의한 용접을 수행하는 과정에서 전압의 세기, 전류의 세기 및 와이어 공급 속도는 개선면의 단면의 폭에 비례하여 가변시키고, 멈춤시간은 개선면의 단면의 폭에 반비례하도록 가변시키는 것에 의해, 루트부의 용접을 포함한 1패스의 대용착 용접을 수행하는 것에 의해, 개선면 내부의 약 50%, 바람직하게는 약 80% 이상의 단면 영역이 루트부를 포함하는 1패스용접부로 형성되므로, 모재의 두께에 무관하게, 1패스 또는 2패스의 대용착 용접에 의해 수평 맞대기 용접을 완료할 수 있어, 수평 맞대기 이음 용접의 패스 수를 현저히 감소시키고, 이로 인해 용접 작업의 속도를 현저히 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 위빙용접과 사선주행 용접 시 개선면의 단면 폭에 비례하여 전압, 전류, 와이어 공급속도 및 멈춤시간을 제어하는 것에 의해, 용접단면의 내부 및 표면에 결함이 없는 대용착 용접이 가능하도록 하여, 용접 품질을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 동담금에 용접방향의 역방향으로 용융쇳물에 가스를 분사하는 것에 의해, 수평 맞대기 이음을 위한 대용착 용접 시 그루브 표면 방향으로 비드 처짐과 용접선 방향으로의 용융쇳물 선행을 방지하는 것에 의해 용접 품질을 더욱 향상시키는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 자동 용접 시 루트패스 이후 용접 상태를 나타내는 도면
도 2는 종래기술의 용접팁(30)을 나타내는 도면,
도 3은 서로 다른 두께를 가지는 6개의 모재를 종래기술의 용접 장치로 용접하는 경우, 마크로단면(53)과 같이 다수의 용접 패스 수가 소요되는 것을 나타내는 용접부들의 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따르는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치(100)의 분해사시도,
도 5는 도 4의 용접장치(100)의 평면도,
도 6은 도 4의 용접장치(100)의 우측면도(도 4 기준),
도 7은 도 5의 동담금(4)의 사시도,
도 8은 도 5의 용접토치(8)의 단면도,
도 9는 도 5의 용접장치(100)의 개략적인 기능 블록도,
도 10은 본 발명의 수평 맞대기 이음 대용착 용접방법의 처리과정을 나타내는 순서도,
도 11은 특수위빙패턴(7)을 위한 도 9의 제어부(60)에 의한 주행축부(40)와 직교위빙축부(41)의 이동제어 상태를 나타내는 도면,
도 12는 상기 특수위빙패턴(7)의 용접에서의 각 절점(P1~P5)들에서의 멈춤시간, 절점 사이에서의 이동속도, 용접 전류, 용접 전압 제어를 포함하는 용접조건을 나타내는 그래프,
도 13은 특수위빙패턴(7)을 이용한 용접 과정을 나타내는 도면,
도 14는 직교위빙축부(41)에 의한 위빙 운동을 수행하는 과정의 용접 상태를 나타내는 도면,
도 15는 주행 방향의 용접 운동과 와이어(12)를 나타내는 도면,
도 16은 동담금(4)에 의하여 용융쇳물을 상부 용접 모재(1a)로 밀어올리는 상태를 나타내는 도면,
도 17 및 도 18은 도 5 내지 도 11의 구성을 가지는 용접장치(100)에 의해 대용착 용접이 된 용접 상태를 나타내는 용접부의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따르는 용접장치(100)의 우측(도 1 기준)에서 바라본 분해사시도이고, 도 5는 도 4의 용접장치(100)의 우측면이며, 도 6은 도 4의 용접장치(100)의 저면도이다.

도 4와 같이 상기 용접장치(100)는 가이드레일(R) 상을 주행하는 주행기구부(9)와, 주행기구부(9)의 저면에 장착되는 용접토치(8)와, 용융쇳물로 용접 진행 방향의 역방향으로 용융쇳물의 선행력보다 강한 압력을 가지는 가스를 분사하도록 용접토치(8)의 용접 진행 방향 측에 장착되는 동담금(4)과 제어부(60)와 표시부(63)와 설정부(64)와 용접기(68)를 포함하여 구성된다.

상기 도 4의 용접장치(100)의 상세 구성은 하기의 도 9의 용접장치(100)의 기능블록도의 설명에서 더욱 상세히 설명한다.

도 7은 도 5의 동담금(4)의 사시도이다.

도 7과 같이 상기 동담금(4)은 우측면에 후방가스주입부(20)와 전방가스주입부(21)가 형성되고, 좌측면에는 용접방향으로 갈수록 깊이가 낮아지는 홈 형태의 가스통로(4a)와 후방가스토출구(20a)와 전방가스토출구(21a)가 형성된 구조를 가진다.

상술한 구조의 동담금(4)은 도 13과 같이 용접 진행 방향(13) 중 용접토치(8)의 반대 방향에 위치하여 용접토치(8)의 반대쪽으로 가스(5)를 분사하도록 용접장치(100)에 장착된 후 용접될 상부 용접 모재(1a)와 하부 용접 모재(1b)가 만나는 접촉부위에 밀착된다.

상술한 구성의 동담금(4)은 후방가스주입부(20)와 전방가스주입부(21)를 통해 가스를 주입한 후, 좌측면(도면 기준)의 가스통로(4a)의 용접팁(32) 인접 위치에 형성되는 후방가스토출구(20a)와 전방가스토출구(21a)을 통해 용융쇳물(3, 도 13 참조)의 선행력보다 강한 압력을 가지는 가스(5)를 용접토치(8)의 반대쪽으로 분사하여, 용융쇳물(3, 도 13 참조)이 용접 진행 방향으로 흐르는 것을 방지하고, 용융쇳물(3, 도 13 참조)에 상방향저항력(6, 도 13 참조)을 제공한다. 이에 의해 용융쇳물이 아크 형성 위치로 유입되는 것을 방지하면서, 상방향으로 밀어올리는 힘을 제공하여 상부 용접 모재(1a)와 하부 용접 모재(1b)의 개선면이 용융쇳물에 의해 아크가 도달하지 않아 용융되지 않는 것에 의해 발생하는 마크단면(53)의 생성에 의해 다수의 패스수의 용접을 수행해야 하는 등의 종래기술의 문제점을 해소한다.

상기 동담금(4)이 분사하는 가스(5)의 용융쇳물(3)의 선행력보다 강한 가스 압력은 용융쇳물이 용접 진행 방향으로 흘러가는 것을 방지하는 정도의 압력을 말한다. 상기 용융쇳물의 선행력은 용접전류와 용접전압에 의해 생성되는 용융쇳물의 양에 의해 산술적으로 결정된다. 따라서 상기 동담금(4)에 의해 분사되는 가스의 압력은 용융쇳물의 양에 의해 산술적으로 결정되는 선행력에 의해 결정되며, 이는 각각의 용접 상황에 따라 다른 값을 가지는 것으로서 그 구체적인 수치의 한정은 생략하였다.

도 8은 도 5의 용접토치(8)의 단면도이다.

도 8가 같이 상기 용접토치(8)는 외경이 8mm 이하의 값을 가지며, 바람직하게는 5mm 이하인 용접토치(8)와, 용접토치(8)의 외주면에 형성되는 세라믹 등의 절연코팅층(33)을 포함하여 구성된다. 상기 구성의 용접토치(8)는 외경이 작고, 표면에 절연코팅층(33)이 형성되어 용접 팁이 작아 개선 내부에서 원활한 운봉을 가능하게 하고, 용접팁(32)과 개선 면이 접촉하여도 절연코팅층(33)에 의해 쇼트가 발생하지 않도록 하여 연속적인 용접을 가능하게 한다.

도 9는 도 4의 용접장치(100)의 개략적인 기능 블록도이다.

도 4 및 도 9를 참조하여 상기 용접장치(100)를 더욱 상세히 설명하면, 상기 용접장치(100)는 도 4 및 도 4의 설명과 같이, 가이드레일(R) 상을 주행하는 주행기구부(9)와, 주행기구부(9)의 저면에 장착되는 용접토치(8)와, 용융쇳물로 용접 진행 방향의 역방향으로 용융쇳물의 선행력보다 강한 압력을 가지는 가스를 분사하도록 용접토치(8)의 용접 진행 방향 측에 장착되는 동담금(4)과, 상부 용접 모재(1a)에 용접면이 형성되지 않는 마크로단면(53, 도 1 참조)이 형성되지 않는 일정한 용착량을 유지하도록, 수평 맞대기 이음의 개선면의 위치별로 전압, 전류, 와이어공급속도, 주행속도, 멈춤시간, 동담금(4)의 가스 분사 압력, 주행기구부(9)의 직교위빙축부(41)와 주행축부(40)의 이송속도를 제어하는 제어부(60)와, 용접상태를 표시하는 표시부(63)와, 용접 파라메타를 설정하는 설정부(64) 및 용접토치(8)로 용접 전압, 전류를 공급하는 용접기(68)를 포함하여 구성된다.

상기 주행기구부(9)는, 도 4와 같이, 가이드레일(R) 상을 따라 용접장치(100)를 이동시키는 주행축부(40)와, 용접토치(8)를 가이드레일(R)의 수직 방향인 용접 개선면의 수직 방향으로 이송시키는 위빙운동을 수행하는 직교위빙축부(41)와 용접전류와 용접전압을 검출하는 센서부(61)를 포함하여 구성된다.

그리고 도 9와 같이, 상기 주행축부(40)에는 주행모터구동부(65)가 구비되고, 상기 직교위빙축부(41)에는 위빙모터구동부(66)가 구비된다. 또한, 상기 상기 센서부(61)에는 용접전류를 검출하는 용접전류검출센서(61a)와 용접전압을 검출하는 용접전압검출센서(61b)가 구비된다.

상기 구성의 용접장치(100)는, 상기 제어부(60)가 개선면의 각 위치별로 용접토치(8)에서 생성되는 아크의 전압, 전류, 주행축부의 이동, 멈춤시간, 와이어공급속도를 제어하는 것에 의해 특수위빙패턴(7)을 가지는 대용착 용접을 수행하여, 두 개의 모재(1(1a, 1b)) 사이에 형성되는 갭에 대한 루트부(2)를 형성하는 루트 패스 용접(초층 용접)을 수행함이 없이, 개선면 내부에서의 1차 패스에서 직접 대용착 용접을 수행하는 것에 의해 약 50%, 바람직하게는 약 80% 이상의 1차패스 용접을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이러한 1차 패스 용접에서의 대용착 용접을 가능하게 하는 제어를 수행함과 동시에, 상기 제어부는(60)는 부가적으로, 다양한 갭 변화에 대응하며 변동되는 와이어 돌출 길이(12, 도 12참조) 변화를 통한 와이어 저항 차이로 발생하는 출력 용접 전류 및 전압의 변동을 용접전류검출센서(61a)과 용접전압검출센서(61b)로 검출하여 표시부(63)에 표시한다. 또한, 상기 제어부(60)는 주행모터구동부(65)와 위빙모터 구동부(66)를 제어하여 용접장치(100)의 실제 주행 속도(13)를 변경하여 단위 체적 당 일정 용착량을 유지할 수 있도록 한다. 여기서 설정부(64)를 통해서 아크센싱을 통한 실제 주행 속도의 변경 유, 무를 선택할 수 있다. 일정한 용접 조건(전류, 전압, 용접속도)에서 용접을 수행하는 경우에 있어서, 갭이 커지는 경우 즉, 개선 단위 체적이 증가한 경우에 용착량은 단위 체적 당 작게 되어 와이어 돌출 길이(12, 도 12참조)가 길어지게 되고, 그로 인해 용접전류검출센서(61a)와 용접전압검출센서(61b)로 들어오는 출력 전류 및 전압 값이 -ΔA, -ΔV 만큼 감소하게 된다. 제어부(60)에서는 주행 모터 구동부(65)와 위빙 모터 구동부(66)를 조절하여 주행기구부(9)의 주행 속도를 감소시켜 단위 체적 당 용착량을 증가하는 효과를 가지므로 와이어 돌출 길이(12)는 다시 감소하게 되고, 그로 인해 용접전류검출센서(61a)와 용접전류검출센서(61b)로 들어오는 출력 전류 및 전압 값이 다시 +ΔA, +ΔV 만큼 증가하게 된다. 그로 인해 단위 체적 당 일정 용착량을 유지할 수 있도록 한다.

도 10은 본 발명의 수평 맞대기 이음 대용착 용접방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수평 맞대기 이음 대용착 용접 방법은, 직교위빙축부(41)와 주행축부(40)를 구비한 주행기구부(9)와 동담금(4)과 용접토치(8) 및 제어부(60)를 구비한 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치(100)를 이용하여, 저면에 개선이 형성된 상부 용접 모재(1a)와 개선이 없는 하부 용접 모재(1b)에 대하여 초층 용접을 수행함이 없이 수평 맞대기 이음 용접을 수행하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접방법에 있어서,

상기 제어부(60)가 두 개의 모재(1)의 두께에 따라 결정되는 두 모재 사이의 갭(G)을 기준으로 하여, 위빙주행 용접과 사선주행 용접을 수행하는 경로를 분할하는 다수의 절점을 형성하여, 각각의 절점에서 멈춤시간을 가지고 멈춤용접을 수행하는 특수위빙패턴 용접의 다수의 절점(제1절점(P1) 내지 제5절점(P5)) 중, 배면비드(B) 형성 위치에서 용접을 수행하는 2개의 절점(제1절점(P1) 및 제5절점(P5))에서의 초기값으로의 용접전압, 용접전류, 용접전류와, 표면비드(F) 형성 위치의 절점(제3절점(P3))과, 상기 2개의 배면비드(B) 형성 위치의 절점(제1절점(P1)과 제5절점(P5)) 각각과 상기 표면비드(F) 형성 위치의 절점(제3절점) 사이의 다수의 분할된 절점(제2절점(P2) 및 제4절점(P4))에서의 상기 초기값에 대한 관계에서 산출된 용접전압, 용접전류, 용접전류 값을 산출하여 상기 용접기(68)로 전송하는 용접전류전압산출과정(S10);과, 상기 제어부(60)가 두 개의 모재(1a, 1b) 사이의 갭(G)을 기준으로 하여, 각각의 제1절점(P1) 내지 제5절점(P5)에서의 멈춤시간을 산출하는 멈춤시간산출과정(S20);과, 상기 각 절점에서의 멈춤시간과 상기 각 절점 및 절점 사이에서 산출된 용접전류, 용접전압에 의해 상기 특수위빙패턴에 의한 대용착 용접을 수행하는 대용착 용접과정(S100)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 처리과정 중 상기 용접전류전압산출과정(S10)에서 산출되는 상기 용접 전류와 용접전압은 상기 갭(G)의 폭에 따라 초기 값이 설정되고, 배면비드(B)를 형성하는 두 개의 절점(제1절점(P1) 및 제5절점(P5))에서 표면비드(F)를 형성하는 절점(제3절점(P3))의 개선면의 단면 수직 폭에 비례하여 증가하도록 가변된다.

또한, 상기 멈춤시간산출과정(S20)에서 산출되는 각각의 절점에서의 멈춤시간은, 배면비드(B)의 형성을 위한 두 개의 절점(제1절점(P1)과 제5절점(P5))에서 예열을 수행하며 결함이 없는 비드의 생성을 위한 멈춤시간을 T1으로 하는 경우, 개선면 내부에 대한 용접을 수행하는 상기 배면비드(B)의 형성을 위한 두 개의 절점(제1절점(P1)과 제5절점(P5)) 각각과 상기 표면비드(F) 형성을 위한 절점 사이의 각각의 절점에서의 멈춤시간(T2 및 T4)은 약 ±10%의 오차 범위에서 0.2*T1의 멈춤시간을 가지며, 상기 표면비드(F)로 되는 절점에서의 멈춤시간은 약 ±10%의 오차 범위에서 0.8*T1의 멈춤 시간을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 와이어공급속도설정과정(S30)에서 산출되는 상기 와이어공급속도는 배면비드(B)를 설정하는 절점에서의 초기값은 상기 갭(G)에 의해 설정되며, 상기 배면비드(B)와 표면비드(F)를 형성하는 절점 사이에 위치하는 절점들에서는 상기 개선면의 단면의 수직폭에 비례하여 상기 초기값보다 증가하도록 산출된다.

상기 대용착 용접과정(S100)은, 용접진행면의 반대면에서 상부 용접 모재와 하부 용접 모재 간 단차를 맞추는 루트 패스 용접(초층용접)을 수행함이 없이, 용접진행면의 개선 내부에서 1차패스의 대용착 용접을 직접수행한다.

즉, 상술한 대용착 용접과정(S100)에서는, 각 절점마다 서로 다른 멈춤시간, 전압, 전류, 와이어공급속도를 가지도록 용접이 제어되며, 절점 사이의 이동속도는 갭(G)의 폭에 따라 변하는 값을 가지도록 제어된다.

각각의 절점 또는 용접부에서의 용접조건의 충족 여부는 도 9의 용접전류검출센서(61a)와 용접전압검출센서(61b)에서 검출된 용접전류 및 용접전압에 의해 판단된다.

그리고 각각의 절점에서의 멈춤시간 및 절점 사이의 이동은 도 9의 주행모터구동부(65)와 위빙모터구동부(66)에 의해 수행된다.

또한, 상기 각각의 용접전류, 용접전압 및 와이어공급속도는 제어부(60)가 용접기(68)를 제어하는 것에 의해 제어된다.

도 11은 특수위빙패턴(7)을 위한 도 9의 제어부(60)에 의한 주행축부(40)와 직교위빙축부(41)의 이동제어 상태를 나타내는 도면이고, 도 12는 상기 특수위빙패턴(7)의 용접에서의 각 절점(P1~P5)들에서의 멈춤시간, 절점 사이에서의 이동속도, 전류, 전압 제어를 포함하는 용접조건을 나타내는 그래프이다.

도 11의 상부에 도시된 바와 같이, 상기 특수위빙패턴(7)은 용접장치(100)의 내부에 위치한 직교위빙축부(41)와 주행축부(40)의 조합을 통해서 만들어진다.

상기 특수위빙패턴(7)은 제1루트부인 제1절점(P1)->제1미들부인 제2절점(P2)->표면부인 제3절점(P3)의 구간에서는 직교위빙축부(41)만 Y축 방향으로 이동하는 위빙주행(Weaving)과, 표면부인 제3절점(P3)->제2미들부인 제4절점(P4)->제2루트부인 제5절점(P5)의 구간에서는 직교위빙축부(41)와 주행축부(40)가 동시에 작동하여 사선 방향으로 운봉하는 사선주행(Traveling)을 포함한다.

그리고 각각의 절점에서 일정 용착량의 생성을 위해 멈추는 멈춤시간(T), 각각의 절점 사이에서의 이송속도(S)는 모재의 두께에 따라 정해지는 갭(G)의 폭에 비례하는 일정한 크기의 속도 값을 가지며, 용접전류와 용접전압은 배면비드(B)를 형성하는 제1절점(P1) 및 제5절점(P5)에서 최소값을 가지며, 표면비드(F)를 형성하는 제3절점(P3)에서 최대값을 가진다. 그리고, 배면비드(B)를 형성하는 제1절점(P1) 및 제5절점(P5) 각각과 표면비드(F)를 설정하는 제3절점(P3)의 사이의 위치에 위치하는 절점들은 개선면 단면의 폭에 비례하는 크기를 가지도록 설정된다.

상술한 특수위빙패턴(7)에 의한 수평 맞대기 이음 대용착 용접을 수행하기 위해서, 도 11의 하부에 도시된 용접 상태의 도면과 같이, 상부 용접 모재(1a)의 저면에 경사면을 형성하는 것에 의해 하부 용접 모재(1b)와 상부 용접 모재(1a) 사이의 용접부위로서의 개선을 형성한다.

도 12를 참조하여, 23mm 두께의 두 개의 철판 모재에 대하여 5개의 절점(P1~P5)를 가지는 특수위빙패턴(7)을 이용한 수평 맞대기 이음 용접에서의 각 절점 별 용접 조건 제어의 예를 설명하면 다음과 같다.

도 12에서 배면 비드(B, 도 17 및 도 18 참조)가 형성되는 제1절점(P1)과 제5절점(P5)에서는 예열을 위하여 1초의 멈춤시간을 가진다. 그리고, 개선면 내부에 대한 용접을 수행하는 제2절점(P2)과 제4절점(P4)에서는 0.2초의 멈춤시간을 가지며, 표면비드(F)로 되는 제3절점(P3)에서는 예열과 대용량의 용융쇳물의 형성을 위해 약 0.8초의 멈춤 시간을 갖는다.

또한, 제1절점(P1)과 제5절점(P5)의 용접전류(IR)와 용접전압(VR) 각각은 약 ±10%의 오차 범위에서 263A와 31.2V, 제2절점(P2) 및 제4절점(P4)의 용접전류(IM)과 용접전압(VM) 각각은 약 ±10%의 오차 범위에서 359A와 33.2V, 제3절점(P3)의 용접전류(IF)과 용접전압(VF) 각각은 약 ±10%의 오차 범위에서 421A와 35.7V를 가지도록 제어된다.

또한, 상기 각각의 절점(P1~P5) 사이의 이동속도는 2cm/sec로 일정하게 유지되며, 이는 갭(G)(또는 개선면의 폭)에 비례하여 일정한 속도 값을 가지도록 크기가 증가한다.

또한, 상기 각각의 절점(P1~P5) 사이에서의 와이어공급속도는, 제1절점(P1)과 제2절점(P2) 사이의 와이어공급속도(WR)는 약 ±10%의 오차 범위에서 1028cm/min, 제2절점(P2)과 제3절점(P3) 사이의 와이어공급속도(WM)는 약 ±10%의 오차 범위에서 1727cm/min, 제3절점(P3)과 제4절점(P4) 사이의 와이어공급속도(WF)는 약 ±10

의 오차 범위에서 2139cm/min, 다시 제4절점(P4)과 제5절점(P5) 사이의 와이어공급속도(WM)는 약 ±10%의 오차 범위에서 1727cm/min를 갖는다.

또한, 캐리지 주행 속도는 제1절점(P1)에서 제5절점(P5)까지 평균 약 10.6cm/min이다.

도 13 내지 도 18은 도 4의 용접장치(100)에 의한 상기 대용착 용접과정(S100)을 나타내는 도면이다.

도 13은 동담금(4) 개선 상에 밀착된 개략적인 상태를 나타내는 도면이고, 도 14는 직교위빙축부(41)에 의한 위빙주행을 수행하는 과정의 용접 상태를 나타내는 도면이며, 도 15는 사선주행 방향의 용접과 와이어(12)를 나타내는 도면이다.

도 13 내지 도 15와 같이 상부 용접 모재(1a)와 하부 용접 모재(1b)를 모재(1a, 1b)의 두께에 따른 폭을 가지는 갭(G)을 형성하도록 배치된 후, 형성된 갭(G)을 기준으로하여, 도 10의 용접전류전압산출과정(S10), 멈춤시간산출과정(S20) 및 와이이공급속도산출과정(S30)을 수행하는 것에 의해, 특수위빙패턴(7)의 각 용접부위에서의 용접전류, 용접전압, 와이어공급속도, 주행기구부이동속도 등이 산출된 후 대용착 용접과정(S100)이 수행된다.

상술한 대용착 용접과정(S100)에서는 배면비드(B, 도 17 참조)를 형성하는 절점(제1절점(P1) 및 제2절점(P5)의 위치에서 멈춤시간이 가장길게 되어, 대용량의 용융쇳물이 형성되는 것에 의해, 루트 패스 용접을 수행하지 않아도 결함이 없는 양호한 품질의 배면비드(B)가 형성될 수 있게 된다.

이 과정에서 도 6과 같이 동담금(4)의 후방가스토출구(20a)와 전방가스토출구(21a)는 용접팁(32)의 인접위치에 위치되고 가스통로(4a)는 용접 진행 방향의 후면에 위치하도록 동담금(4)이 장착된다. 이렇게 장착된 동담금(4)은 용접이 수행되는 과정에서 용접진행 방향의 반대 방향으로 용융쇳물의 선행력보다 큰 가스 압력으로 가스(5)를 분사한다. 이에 의해 용융쇳물(3)에 상방향전향력(6)이 작용하여, 아크 발생 지역으로 용융쇳물(3)이 흐르는 것을 방지하며, 상부 용접 모재(1a)로 밀어올려지도록 한다. 도 16은 동담금(4)에 분사되는 가스와 큰 아크력에 의해 용융쇳물이 상부 용접 모재(1a)로 밀어 올려짐과 동시에 용접토치(8) 쪽으로 이동하지 않는 상태를 나타내는 도면이다.

도 17 및 도 18은 도 5 내지 도 12의 구성을 가지는 용접장치(100) 및 용접방법에 의한 대용착 용접 상태를 나타내는 용접부의 단면도이다. 도 17에서 S는 단면도를 P는 단면 사시도를 나타낸다.

도 4의 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치(100)에 도 10의 용접방법을 적용하여 수평 맞대기 이음 용접을 수행하면, 제1절점 내지 제5절점(P1~P5)에서 각각 멈춤시간을 가지는 것에 의해 큰 용융쇳물(56)이 형성된다. 이때 공급되는 용접 전류와 용접 전압은 용접 대상이 되는 상부 용접 모재(1a)와 하부 용접 모재(1b)의 두께에 따라 도 10의 용접전류전압산출과정에 의해 산출된다. 도 10의 용접전류전압산출과정(S10)에서 용접 전류와 용접 전압이 산출되면 각 절점 사이의 이동속도 또한 산출된다.

이러한 특수위빙패턴(7)의 수행은 본 발명의 용접토치(8)에서 용접팁(32)의 직경을 최소화하고 외주면에 절연코팅층(33)을 형성하는 것에 의해 용접팁의 운봉이 자유로우며, 상부 용접 모재(1a) 또는 하부 용접 모재(1b)와 용접팁(32)이 접촉하는 경우에도 절연에 의해 아크 발생이 멈추지 않게 되는 것에 의해 가능한 것이다. 즉, 상기 특수위빙패턴(7)의 수행은 본 발명의 용접토치(8)를 적용하지 않는 경우 용접팁(32)의 운봉이 어렵고 절연되지 않은 용접팁(32)이 상부 용접 모재(1a)와 하부 용접 모재(1b)와 접촉하는 경우 아크 발생이 멈추게 되어 용이하게 실행될 수 없다.

다음으로, 이러한 용접과정이 수행되면서 상기 제어부(60)의 제어에 의해 동담금(4)에 의해 용융쇳물(56)로 가스(5)가 분사된다. 상기 동담금(4)은 제어부(60)가 용접전류, 용접전압, 직교위빙축부(41)와 주행축부(40)의 주행제어 정보를 이용하여 생성된 용융쇳물의 량을 고려하여 기 설정된 압력의 가스를 용접진행 방향의 반대 방향으로 분사하게 된다. 이러한 가스분사과정에서 분사되는 가스는 용융쇳물의 선행력 보다 강한 압력의 가스에 의해 큰 아크력에 의해 형성된 용융쇳물이 용접토치(8) 쪽으로 유입되는 것이 방지된다.

상술한 바와 같은 용접 과정 중에 형성된 큰 용융쇳물(56)은 분사 가스의 압력 및 큰 아크력에 의한 압력에 의해 상부 용접 모재(1a)의 개선면까지 밀어올려지게 되어 상부 용접 모재가 용접된 마크로면(58)을 형성하게 된다.

아크력에 의해 용융쇳물(56)이 형성된 후에는, 도 10의 상기 멈춤시간산출과정(S12)에 의해 산출된 멈춤시간과 절점 사이의 이동속도에 따라 직교위빙축부(41)와 주행축부(40)의 이동 방향, 속도, 멈춤시간을 제어하며, 각각 용접 위치에서의 용접 전류 및 전압에 따라 아크를 발생시키는 것에 의해, 상부 용접 모재(1a)와 하부 용접 용접 모재(1b) 사이에 도 11에서 설명한 특수위빙패턴(7)을 따르는 용접이 수행된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 특수위빙패턴(7)의 용접 조건 제어를 수행하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접방법에 의해 두 개의 모재를 수평 맞대기 이음 용접을 수행하는 경우, 상기 용접전류, 용접전압, 멈춤시간, 와이어공급속도, 주행속도 등은 1패스의 용접에 의해, 용접부위에 대한 50% ~ 100%의 용접을 수행할 수 있도록 산출된다. 따라서, 본 발명은 수평 맞대기 이음 용접을 수행함에 있어, 루트 패스 용접(초층 용접)을 수행함이 없이 개선면 내부에서의 1차 패스용접인 초기 대용착 용접을 수행하는 것에 의해, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명은 한 번의 용접에 의해 품질이 양호한 배면비드(B)와 표면비드(F)를 가지는 50%~100%의 대용착 용접을 수행할 수 있도록 한다. 이에 따라, 잔여 50%~0%의 부분에 대한 용접만을 수행하면 되므로, 수평 맞대기 이음 용접을 1패스 또는 2패스로 수행할 수 있어, 수평 맞대기 이음 용접의 패스 수를 현저히 줄일 수 있도록 한다.

100: 용접 장치, 1a: 상부 용접 모재, 1b: 하부 용접 모재, 2: 초층용접
4: 동담금, 4a: 가스통로, 20: 후방가스주입부, 20a: 후방가스토출구
21: 전방가스주입부, 21a: 전방가스토출구
5: 가스, 7: 특수위빙패턴
8: 용접토치, 32: 용접팁, 33: 절연코팅층
9: 주행기구부, 40: 주행축부, 41: 직교위빙축부, R: 가이드레일
60: 제어부, 61: 센서부, 61a: 용접전류검출센서, 61b: 용접전압검출센서
63: 표시부, 64: 설정부, 65: 주행모터구동부, 66: 위빙모터구동부
68: 용접기

Claims

용접팁을 상부 용접 모재와 하부 용접 모재의 개선에 대하여 수직 및 사선 방향으로 이송시키는 주행기구부;와, 용접팁을 구비하여 상기 주행기구부에 장착되는 용접토치;와, 상기 용접팁에 의한 용접 방향에 위치되도록 상기 주행기구부에 장착되어 용접 진행 방향의 역방향으로 용융쇳물에 가스를 분사하는 동담금;과, 상부 용접 모재에 용접면이 형성되지 않는 마크로단면이 형성되지 않는 일정한 용착량을 유지하도록, 수평 맞대기 이음의 개선면의 위치별로 용접조건을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 주행기구부가 다수의 절점을 포함하는 위빙주행 및 사선주행을 포함하는 특수위빙패턴을 따라 이송되도록 하며,
상기 절점들과, 절점들 사이의 이동 구간에서의 용접전류전압, 와이어공급속도, 주행속도 및 상기 절점에서의 멈춤시간을 제어하여 개선면에 대한 대용착 용접을 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치.
청구항 1에 있어서, 상기 용접전류전압은,
상부 용접 모재와 하부 용접 모재 사이의 갭(G)의 길이에 따라 초기 값이 설정되고,
배면비드(B)를 형성하는 두 개의 절점에서 표면비드(F)를 형성하는 절점의 개선면의 단면 수직 폭에 비례하여 증가하도록 크기가 가변제어되는 것을 특징으로 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치.
청구항 1에 있어서, 상기 멈춤시간은,
배면비드(B)의 형성을 위한 두 개의 절점에서 예열을 수행하며 결함이 없는 비드의 생성을 위한 멈춤시간을 T1으로 하는 경우,
개선면 내부에 대한 용접을 수행하는 상기 배면비드(B)의 형성을 위한 두 개의 절점 각각과 상기 표면비드(F) 형성을 위한 절점 사이의 각각의 절점에서의 멈춤시간은 약 ±10%의 오차 범위에서 0.2*T1의 멈춤시간을 가지며,
상기 표면비드(F)로 되는 절점에서의 멈춤시간은 약 ±10%의 오차 범위에서 0.8*T1의 멈춤 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치.
청구항 1에 있어서, 상기 와이이공급속도는,
배면비드(B)를 설정하는 절점에서의 초기값은 상기 갭(G)에 의해 설정되며, 상기 배면비드(B)와 표면비드(F)를 형성하는 절점 사이에 위치하는 절점들에서는 상기 개선면의 단면의 수직폭에 비례하여 상기 초기값보다 증가하도록 산출되는 것을 특징으로 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
상기 전압검출센서의 전류값과 전압값을 이용하여 단위 체적당 일정 용착량을 유지하도록 상기 주행기구부의 주행속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치.
용접팁을 상부 용접 모재와 하부 용접 모재의 개선에 대하여 수직 및 사선 방향으로 이송시키는 주행기구부;와, 용접팁을 구비하여 상기 주행기구부에 장착되는 용접토치;와, 상기 용접팁에 의한 용접 방향에 위치되도록 상기 주행기구부에 장착되어 용접 진행 방향의 역방향으로 용융쇳물에 가스를 분사하는 동담금;과, 상기 주행기구부를 다수의 절점을 포함하는 위빙주행 및 사선주행을 포함하는 특수위빙패턴을 따라 이송되도록 제어하며 상부 용접 모재에 용접면이 형성되지 않는 마크로단면이 형성되지 않는 일정한 용착량을 유지하도록, 수평 맞대기 이음의 개선면의 위치별로 용접조건을 제어하는 제어부;를 포함하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접장치를 이용한 수평맞대기 이음 대용착 용접방법에 있어서,
상기 제어부가 상기 절점과 절점 사이의 이동 구간에서의 용접전류와 용접전압을 산출하는 용접전류전압산출과정;과,
상기 제어부가 상기 각각의 절점에서의 멈춤시간을 산출하는 멈춤시간산출과정;과,
상기 용접전류전압산출과정에서 산출된 각 절점 및 절점 사이의 이동 구간 별 용접전류, 용접전압 및 상기 멈춤시간산출과정에서 산출된 절점별 멈춤시간에 따라, 상기 제어부가 용접기와 상기 주행기구부를 제어하는 것에 의해 루트 패스 용접을 수행함이 없이 개선면에 대한 대용착 용접을 수행하는 대용착 용접과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접방법.
청구항 6에 있어서, 상기 용접전류전압산출과정(S10)에서 산출되는 상기 용접 전류와 용접전압은,
상기 상부 용접 모재와 하부 용접 모재 사이의 갭(G)의 폭에 따라 초기 값이 설정되고,
배면비드(B)를 형성하는 두 개의 절점에서 표면비드(F)를 형성하는 절점의 개선면의 단면 수직 폭에 비례하여 증가하도록 가변되는 것을 특징으로 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접방법.
청구항 6에 있어서, 상기 멈춤시간산출과정(S20)에서 산출되는 각각의 절점에서의 멈춤시간은,
상기 상부 용접 모재와 하부 용접 모재 사이의 배면비드(B)의 형성을 위한 두 개의 절점에서 예열을 수행하며 결함이 없는 비드의 생성을 위한 멈춤시간을 T1으로 하는 경우,
개선면 내부에 대한 용접을 수행하는 상기 배면비드(B)의 형성을 위한 두 개의 절점 각각과 상기 표면비드(F) 형성을 위한 절점 사이의 각각의 절점에서의 멈춤시간은 ±10%의 오차 범위에서 0.2*T1의 멈춤시간을 가지며,
상기 표면비드(F)로 되는 절점에서의 멈춤시간은 ±10%의 오차 범위에서 0.8*T1의 멈춤 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접방법.
청구항 6에 있어서,
상기 각각의 절점과 각각의 절점 사이의 이동 중에 상기 용접을 위한 적정량의 와이어를 공급하기 위한 와이어공급속도를 산출하는 와이어공급속도설정과정(S30)을 더 포함하며,
상기 와이어공급속도설정과정(S30)에서 산출되는 상기 와이어공급속도는,
상기 상부 용접 모재와 하부 용접 모재 사이의 배면비드(B)를 설정하는 절점에서의 초기값은 상기 상부 용접 모재와 하부 용접 모재 사이의 갭(G)에 의해 설정되며,
상기 배면비드(B)와 표면비드(F)를 형성하는 절점 사이에 위치하는 절점들에서는 상기 개선면의 단면의 수직폭에 비례하여 상기 초기값보다 증가하도록 산출되는 것을 특징으로 하는 수평 맞대기 이음 대용착 용접방법.