KR20140121866A

KR20140121866A - 탠덤 매립형 아크 용접

Info

Publication number: KR20140121866A
Application number: KR1020147024006A
Authority: KR
Inventors: 티모시 마크 오도넬; 엘마 츠윌
Original assignee: 링컨 글로벌, 인크.
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2014-10-16
Also published as: US20130200054A1; BR112014019147A8; JP3196140U; BR112014019147A2; CN104245210A; US9278404B2; DE202013011846U1; WO2013114187A1; CN104245210B

Abstract

적어도 2개의 용접 전력 공급부(101, 103)가 각각의 용접 토치(106, 110)에 결합되는 시스템 및 방법이 제공되며, 거기에서 상기 전력 공급부는 용접 펄스가 서로 위상이 달라서 각각의 용접 펄스가 용접 중 중첩되지 않도록 그 각각의 용접 토치에 펄스 용접 파형을 각각 제공한다. 또한, 이 시스템은 아크 간섭 및 아크 쏠림을 최소화하기 위해 용접 중 접지 전류 경로를 전환하는 접지 전류 스위치(13)를 포함한다.

Description

탠덤 매립형 아크 용접{TANDEM BURIED ARC WELDING}

본 발명의 시스템 및 방법은 용접 및 접합에 관한 것으로서, 특히 탠덤(tandem) 매립형(buried) 아크 용접에 관한 것이다.

용접의 진보가 이루어졌으며, 용접 처리능력(throughput)에 대한 요구가 증가되고 있다. 이 때문에, 용접 공정의 속도를 증가시키기 위해 그 각각의 용접 전류를 동일한 용접 공정으로 지향시키는 복수의 용접 전력 공급부를 사용하는 시스템을 포함하여 다양한 시스템이 개발되고 있다. 이들 시스템은 용접 공정의 속도 또는 침적률(deposition rate)을 증가시킬 수 있지만, 복수의 전력 공급부에 의해 생성된 상이한 용접 아크가 서로 간섭할 수 있어서, 용접중 아크 쏠림(arc blow) 및 다른 문제점을 유발시킨다. 따라서, 개선된 시스템이 요망되고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 인출(leading) 전극에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 인출 전력 공급부를 갖는 시스템 및 방법을 포함하며, 거기에서 상기 인출 전력 공급부는 제1 용접 아크를 통해 인출 전극을 용접 조인트 내에 침적하기 위해 인출 전극에 제1 용접 파형을 제공하며, 상기 제1 용접 파형은 피크 전류(peak current) 레벨을 갖는 복수개의 펄스를 포함한다. 또한 트레일링(trailing) 전극에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 트레일링 전력 공급부가 포함되며, 거기에서 상기 트레일링 전력 공급부는 제2 용접 아크를 통해 트레일링 전극을 용접 조인트 내에 침적하기 위해 트레일링 전극에 제2 용접 파형을 제공하며, 또한, 상기 제2 용접 파형은 피크 전류 레벨을 갖는 복수개의 펄스를 포함한다. 제1 및 제2 용접 파형들 중 적어도 하나는 제1 용접 파형의 펄스의 피크 전류 레벨이 제2 용접 파형의 펄스의 피크 전류 레벨과 위상이 상이하도록 제어된다. 또한, 본 발명의 양태, 실시예, 및 장점은 발명의 상세한 설명, 청구범위, 및 도면으로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 전술한 및/또는 다른 양태는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 용접 시스템의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예의 용접 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 사용된 예시적인 용접 파형을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 사용된 다른 예시적인 용접 파형을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에서 접지 지점의 위치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 예시적인 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 이제 아래에 서술될 것이다. 서술된 예시적인 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 의도되며, 또한 결코 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 유사한 도면부호는 유사한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 용접 시스템(100)을 도시하고 있다. 시스템(100)은 적어도 2개의 용접 전력 공급부(101, 103)를 포함한다. 도시된 실시예에는 모두 4개의 용접 전력 공급부가 있으며, 거기에서 상기 전력 공급부는 증가된 유효 전류(available current)가 제공되도록 평행한 구성으로 구성된다. 예를 들어, 전력 공급부(101, 101')는 평행하게 구성되며, 또한 전력 공급부(103, 103')는 평행하게 구성된다. 서술되는 바와 같이, 이것은 토치(torch)(106, 110)에 각각 제공될 수 있는 전체 유효 전류를 증가시키도록 실행된다. 그러나, 이런 구성은 각각의 토치(106/110)가 단일의 용접 전력 공급부로부터 전류를 각각 수용할 때는 필요하지 않다.

전력 공급부(101, 101', 103, 103')는 DC 및/또는 AC 용접 모드로 펄스 용접할 수 있는 전력 공급부이다. 이런 전력 공급부는 잠수형(sub-merged) 아크 용접, 또는 큰 직경 및 두꺼운 벽을 갖는(thick-walled) 파이프와 같은 큰 작업 부재를 위한 가용접(tack welding)을 위해 사용되는 타입일 수 있다. 이런 전력 공급부의 예는 오하이오, 클리브랜드 소재의 링컨 일렉트릭 컴파니에 의해 제조된 Power Wave® AC/DC 1000® SD 이다. 다른 전력 공급부가 사용될 수 있다.

도시된 바와 같이, 전력 공급부는 용접 토치(106, 110)에 각각 결합된다. 토치(106, 110)는 이들이 용접 중 그 각각의 필러 와이어(filler wire)(107, 111)를 공통의 용접 조인트 및 용접 퍼들(puddle)로 지향시키도록 서로에 인접하여 위치된다. 필러 와이너(107, 111)는 와이어 공급 기구(105, 109)를 통해 토치에 각각 제공되며, 이것은 알려진 타입의 와이어 공급 기구일 수 있다.

또한, 시스템(100)은 적어도 2개의 상이한 접지 지점(A, B)을 전력 공급부(101, 101', 103, 103')의 접지부에 결합하는 접지 스위치(113)를 갖는다. 접지 지점(A, B)은 작업 부재(W)의 말단 단부상에서 서로 멀리 위치되며, 또한 일반적으로 용접 공정 중 이루어진 용접 조인트의 이동 방향을 따라 위치된다. 즉, 용접 중 토치(106/110)는 일반적으로 각각의 접지 지점(A, B)을 향해 또한 이로부터 멀리 이동한다. 스위치(113)는 용접 중 지점들(A, B) 사이의 전력 공급부에 의해 사용되는 접지 전류 경로를 변화시키는데 사용된다. 이것은 하기에 추가로 서술될 것이다. 스위치(113)는 스위치(113) 및 용접 전력 공급부들 중 적어도 하나에 결합되는 시스템 제어기(115)에 의해 제어될 수 있다. 도 1에 있어서, 시스템 제어기(115)는 전력 공급부의 외부에 있는 것으로 도시되었지만, 그러나 일부 실시예에 있어서 제어기(115)는 전력 공급부들(101, 103) 중 적어도 하나의 내부에 있을 수 있다. 즉, 전력 공급부들 중 적어도 하나는 다른 전력 공급부 및 스위치(113)의 작동을 제어하는 마스터(master) 전력 공급부일 수 있다. 작동 중, (임의의 타입의 CPU, 용접 제어기, 등일 수 있는) 시스템 제어기(115)는 용접 전력 공급부 및 스위치(113)의 출력을 제어한다. 이것은 많은 방법으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 전력 공급부들 중 하나에 존재할 수 있는 시스템 제어기(115)는 각각의 전력 공급부로부터의 용접 파형이 적절히 동시에 발생하는 것을 (하기에 서술되는 바와 같이) 보장하기 위해 전력 공급부로부터 실-시간 피드백 데이터를 사용할 수 있다. 또한, 제어기(115)는 하기의 서술과 일치하는 스위치(113)를 제어한다. 예시적인 실시예에 있어서, 제어기(115)는 스위치(113)의 전환(switch)의 타이밍을 제어하기 위해 전력 공급부의 파형 발생기(특정하게 도시되지 않은)로부터 파형 타이밍 신호를 사용할 수 있다. 스위치(113)의 타이밍을 제어하기 위해 다른 수단이 사용될 수도 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 스위치(113)는 전력 공급부로부터의 용접 파형의 용접 주파수와 일치하는 주파수로 전환된다. 이것이 하기에 추가로 서술될 것이다.

도 2는 본 발명의 용접 작동의 예시적인 실시예를 도시하고 있으며, 또한 도 3은 본 발명의 실시예에 사용된 예시적인 용접 파형을 도시하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 토치(106, 110)는 이들이 공통의 용접 퍼들 내로 용접되도록 서로 인접하여 위치된다. 도시된 실시예에 있어서, 각각의 토치(106/110)는 작업 부재 용접 표면의 법선(normal)에 대해 정렬된다. 토치(110)는 각도(α)로 각을 이루고 있으며, 또한 토치(106)는 각도(β)로 각을 이루고 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 토치(106)[인출(lead) 토치인]는 -20 내지 0 도의 범위에서 각도(β)를 가지며, 또한 추가적인 예시적인 실시예에서는 -3 내지 -15 도의 범위에서 각도(β)를 갖는다. 또한, 예시적인 실시예에 있어서, 토치(110)는 0 내지 30 도의 범위에서 각도(α)를 가지며, 또한 추가적인 예시적인 실시예에서 8 내지 20 도의 범위에서 각도(α)를 갖는다. 게다가, 예시적인 실시예에 있어서, 용접 중 각각의 와이어(107, 111)의 말단 단부들 사이의 거리(D)는 [와이어(107, 111)의 중심에서 중심으로 측정된] 6 내지 50 mm의 범위에 있으며, 또한 다른 예시적인 실시예에서는 15 내지 40 mm 의 범위에 있다. 또 다른 추가적인 예시적인 실시예에 있어서, 거리(D)는 11 내지 16 mm 의 범위에 있다.

용접 중, 용접 아크(201, 203)는 각각의 와이어(107, 111)로부터 각각 발생되며, 아크(201/203)의 피크 전류 레벨은 이들이 중첩되지 않도록 타이밍이 이루어진다. 다른 예시적인 실시예에 있어서, 아크(201/203)의 피크 전류의 적어도 일부의 중첩이 제공된다. 예시적인 실시예에 있어서, 아크(201/203)의 각각의 피크 전류들 사이의 위상각(Φ)은 180 내지 -20 도의 범위에 있다. 또한, 접지 스위치(113)는 각각의 전류 경로(11, 12)가 용접 중 서로 멀어지도록 제어된다. 특히, 스위치(113)는 전류가 용접의 일부 중 접지 지점(A)으로 지향되도록 제어되며, 전류는 용접의 다른 부분 중 접지 지점(B)으로 지향된다. 따라서, 접지 지점들(A, B) 사이의 전환에 의해, 각각의 전류(11, 12)가 서로 멀리 바이어스(bias)될 것이다. 이런 편의는 용접 중 아크들(201, 203) 사이의 아크 간섭을 최소화하는 것을 도울 것이다. 따라서, 도 3에서 파형(301, 310)을 보았을 때, 스위치(113)는 [토치(106)를 위한] 제1 파형(301)이 그 피크에 있을 때 접지 지점(A)에 대해 폐쇄되며, 또한 파형(301)이 그 배경(background) 레벨(305)에 있을 때 접지 지점(A)으로 개방된다. 유사하게, 스위치(113)는 [토치(110)를 위한] 파형(310)이 그 피크에 있을 때 접지 지점(B)에 대해 폐쇄되며, 또한 파형이 그 배경 레벨(315)에 있을 때 접지 지점(B)에 대해 개방된다.

본 발명의 예시적인 실시예에 있어서, 스위치(113)는 두 전류(301, 310)가 각각 그 배경 전류(305, 315)에 있거나 또는 그 근처에 있을 동안 그 위치들 사이로 전환된다. 이것은 용접 작동 시에 대해 또한 스위치(123)에 대해 전환의 충격을 최소화시킬 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에 있어서, 파형(301, 310)은 스위치(113)의 전환을 허용하기 위해 하나의 피크 전류(예를 들어, 303)의 말기와 다음 피크 전류(예를 들어, 313)의 시작 사이에 미세한 지연(delay)이 있도록 제어될 수 있다. 이런 지연 중, 두 파형은 스위치(113)의 전환을 허용하기 위해 그 배경 레벨에 있거나 또는 그 근처에 있을 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 있어서, 스위치(113)의 전환은 필요 시 파형(301, 310)의 용접 전류가 증가하거나 또는 감소할 때 발생할 수 있다. 예를 들어, 일부 용접 적용에 있어서, 펄스의 전류 레벨(L)이 배경 레벨(예를 들어, 305)의 위에 있거나 또는 피크 펄스 전류(예를 들어, 303)의 15% 이하일 동안, 스위치(113)를 그 위치들 사이에 전환하는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 일부 실시예에 있어서, 스위치(113)는 제1 파형(301)의 전류가 배경 레벨(305)로부터 피크 레벨(303)로 증가할 동안, 전류가 전류 레벨(L)에 있을 동안[도 3의 지점(Z) 참조], 접지 위치(A)로부터 접지 위치(B)로 전환될 수 있다. 유사하게, 다른 예시적인 실시예에 있어서, 파형(301)의 전류가 레벨(L)에 있을 동안, 그러나 전류가 피크 레벨(303)로부터 배경 레벨(305)에 있을 동안[도 3의 지점(Y) 참조], 전환이 발생할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 있어서, 전환 전류 레벨(L)은 파형을 위한 피크 전류 레벨의 5% 이하로 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예에 있어서, 각각의 용접 파형은 이들이 180 도 위상 이동(Φ)을 갖도록 제어된다. 도시된 바와 같이, 각각의 파형(301, 310)은 피크 레벨(303, 313) 및 접지 레벨(305, 315)을 각각 갖는다. 그러나, 파형(301, 310)이 위상이 180 도 다르기 때문에, 제1 파형(301)이 피크 전류 상태일 동안, 제2 파형(310)은 배경 레벨로 있다. 또한, 이것은 아크 간섭 및 아크 쏠림을 최소화하는 것을 돕는다. 이런 실시예에 있어서, 달성될 수 있는 용접 및 침적 속도는 알려진 시스템 보다 훨씬 크다. 예를 들어, 본 발명의 예시적인 실시예는 파이프의 시임(seam)을 가용접하는데 사용될 수 있으며, 또한 자기(magnetic) 또는 전기 아크 간섭이나 또는 아크 쏠림을 유발시키지 않거나 또는 약간 유발시키는, 적어도 10 m/min 의 용접 속도를 달성할 수 있다. 본 발명의 실시예는 바로 가용접 적용의 사용에 제한되지 않으며, 또한 추가적인 용접 적용에 사용될 수도 있다.

도 3에 도시된 실시예에 있어서, 각각의 파형(301, 310)은 동일한 펄스 폭 피크 진폭을 가지며, 또한 피크 펄스 폭 및 배경 주기(duration)는 동일하다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에 파형의 이들 양태는 상이할 수 있다.

도 4는 추가적인 예시적인 파형(401, 410)을 도시하고 있으며, 거기에서 파형은 상이한 매개변수를 갖는다. 본 발명의 이런 실시예는 각각의 와이어(107, 111)가 상이할 때 사용될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에 있어서, 와이어(107, 111)는 상이한 직경 및/조성물을 가질 수 있다. 예를 들어, 리드 와이어(107)는 제1 직경을 가질 수 있으며, 제2 와이어(111)는 상기 제1 직경 보다 작은 제2 직경을 가질 수 있다. 이런 실시예에 있어서, 직경은 원하는 침적률 및/또는 용입(weld penetration)을 달성하도록 선택된다. 와이어의 직경이 상이한 대부분의 실시예에 있어서, 리드 와이어(107)는 큰 직경을 가질 것이다. 그러나, 이 필요성은 항상 그러한 것은 아니다. 유사하게, 본 발명의 일부 실시예에 있어서, 와이어(107, 111)의 화학적 성질(chemistry)은 최적의 용접 화학적 성질을 달성하도록 상이할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에 있어서, 리드 와이어(107)는 제1 화학적 성질을 갖지만, 트레일링 와이어(111)는 제2 화학적 성질을 가지므로, 조합되었을 때 결과적인 용접은 원하는 화학적 성질을 가질 것이다. 일부 예시적인 실시예에 있어서, 와이어(107, 111)는 마찬가지로 상이한 와이어 공급 속도로 용접 조인트에 공급될 수 있다.

와이어(107, 111)는 크기, 화학적 성질, 및 와이어 공급 속도가 상이할 수 있기 때문에, 각각의 와이어를 위해 사용된 각각의 파형이 상이할 수 있다. 이것이 도 4에 도시되어 있으며, 거기에서 트레일링 파형(410)은 인출 파형을 위한 펄스(403)의 피크 보다 작은 피크 전류 레벨을 구비한 펄스(413)를 갖는다. 또한, 도면은 각각의 파형(405, 415)의 배경을 위한 전류 레벨이 상이하다는 것을 도시하고 있다. 또한, 인출 파형 펄스(403)의 펄스 폭(PW1)은 트레일링 파형(410)의 펄스(413)의 펄스 폭(PW2) 보다 주기가 더 길다. 다른 예시적인 실시예에 있어서, 펄스 폭(PW2)은 펄스 폭(PW1) 보다 주기가 더 길 수 있다. 또한, 도 4는 인출 파형(401)이 그 배경 레벨(405)에 도달한 후 트레일링 파형(410) 펄스(413)가 시간(T)에서 시작하는 것을 도시하고 있다. 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 트레일링 파형(410) 펄스(413)는 인출 파형(401)의 배경 레벨(405) 중에 시작 및 종료된다. 다른 예시적인 실시예에 있어서, 이것은 그런 경우가 아닐 수 있다. 예를 들어, 트레일링 펄스(413)는 인출 펄스(403)가 시작하는 동일한 시간에 종료될 수 있다(도 2에 도시된 바와 유사한). 각각의 파형(401, 410)의 특성은 각각의 와이어(107, 111)를 용접하도록 선택되어야 한다.

전술한 바와 같이, 각각의 접지 지점(A, B)은 용접 중 작업 부재(W)의 말단 단부에 또는 그 근처에 위치된다. 이것은 일반적으로 도 1에 도시되어 있으며 또한 도 5에도 도시되어 있다. 도 5는 용접 조인트 이동 방향(WJ)과 일치하여 위치된 접지 지점(A, B)을 갖는 대표적인 작업 부재(W)를 도시하고 있다. 즉, 접지 지점들은 용접 조인트 이동 방향(WJ)과 동일 선상에 있다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에 있어서, 접지 지점들 중 적어도 하나는 용접 조인트 이동 방향(WJ)과 동일 선상에 있지 않고, 오히려 오프셋된다. 일부 용접 작업 부재(W)는 동일 선상의 접지 지점 포지셔닝을 허용하지 않으며, 또한 그에 따라 접지 지점이 다른 위치에 위치될 수 있음을 인식해야 한다. 따라서, 일부 실시예에 있어서, 접지 지점(A, B)은 용접 조인트 이동 방향(WJ)과 동일 선상에 있을 필요가 없으며, 또한 적어도 하나의 접지 지점은 접지 지점(A, B)이 용접 중 아크 간섭을 최소화하기 위해 서로 충분히 분기되는 전류 경로(11, 12)를 제공하여 위치되도록 오프셋된다. 도 5에 도시된 실시예에 있어서, 접지 지점(B')은 용접 지점(WJ)으로부터 벗어나 위치되므로, 용접 조인트 이동 방향(WJ)에 대해 제1 접지 지점(A)과 제2 접지 지점(B) 사이에 각도(θ)가 존재한다. 즉, 두 접지 지점(A, B)이 용접 조인트 이동 방향(WJ)으로 동일 선상에 위치된다면, 각도(θ)는 180 도 이다. 예시적인 실시예에 있어서, 이 각도는 135 내지 225 도의 범위에 있으며, 또한 다른 예시적인 실시예에 있어서, 이 각도는 155 내지 205 도의 범위에 있다. 이런 각도들에 의해, 접지 전류 경로(11, 12)가 충분히 분기된다. 용접 조인트가 직선이 아닌 이들 실시예에 있어서, 용접 조인트 이동 방향(WJ)은 용접 조인트의 길이에 대해 평균적인 이동 방향인 것을 인식해야 한다.

도 3 및 4가 DC 용접 파형으로서 예시적인 파형을 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 대해 펄스 파형이 AC 일 수도 있음에 제한되지 않음을 인식해야 한다.

도 1 및 2 의 어느 한쪽에 차폐물(shielding)의 사용이 도시되어 있지 않으며, 이것은 차폐 가스의 형태를 취할 수 있음도 인식해야 한다. 일부 예시적인 실시예에 있어서, 사용된 차폐 가스는 100% CO₂ 일 수 있다. 차폐물은 차폐물을 이런 용접 공정으로 전달하는 알려진 방법을 사용하여 전달될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 차폐 가스 노즐(도시되지 않음)이 도 2에서 토치(106, 110)에 인접하여 위치될 수 있으므로, 용접 아크(201, 203) 및 용접 퍼들이 대기로부터 충분히 차폐된다.

여기에 서술된 예시적인 실시예는 매립형 아크 용접 공정에 사용될 수 있으며, 이것은 잠수형 아크 용접과 같은 플럭스 차폐물을 사용하는 것과는 달리 차폐 가스를 사용하는 개방형 아크 공정으로 알려져 있다. 또한, 본 발명의 예시적인 실시예는 가용접을 위해, 또한 특히 파이프의 시임 및 다른 큰 산업용 시임 가용접 적용을 위해 사용될 수 있다.

본 발명은 그 예시적인 실시예를 참조하여 특별히 도시 및 서술되었지만, 본 발명은 이들 실시예로 제한되지 않는다. 본 기술분야의 당업자라면 하기의 청구범위에 의해 규정되는 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 그 내부에서 형태 및 상세한 내용의 다양한 변화가 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

100: 용접 시스템 401: 파형
101: 용접 전력 공급부 403: 펄스
101': 전력 공급부 405: 파형
103: 용접 전력 공급부 410: 파형
103': 전력 공급부 413: 펄스
105; 와이어 공급 기구 415: 파형
106: 토치
107: 필러 와이어 A: 접지 지점
109: 와이어 공급 기구 B: 접지 지점
110: 토치 B': 접지 지점
111: 필러 와이어 D: 거리
113: 접지 스위치 11: 전류 경로
115: 시스템 제어기 12: 전류 경로
201: 용접 아크 L: 전류 레벨
203: 용접 아크 PW1: 펄스 폭
301: 파형 PW2: 펄스 폭
303: 피크 T: 시간
305: 배경 레벨 W: 작업 부재
310: 파형 WJ: 용접 조인트 이동 방향
313: 피크 Z: 지점
315: 배경 레벨 α: 각도
β: 각도 Φ: 각도
θ: 각도

Claims

용접 시스템(100)으로서,
인출(leading) 전극(107)에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 인출 전력 공급부(101); 및
트레일링(trailing) 전극(111)에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 트레일링 전력 공급부(103)를 포함하며,
상기 인출 전력 공급부는 개방형 아크 용접 공정을 사용하여 상기 인출 전극을 용접 조인트 내로 침적시키기 위해 상기 인출 전극에 제1 용접 파형을 제공하며, 상기 제1 용접 파형은 피크 전류 레벨을 갖는 복수개의 펄스를 포함하며,
상기 트레일링 전력 공급부는 개방형 아크 용접 공정을 사용하여 상기 트레일링 전극을 상기 용접 조인트 내로 침적시키기 위해 상기 트레일링 전극에 제2 용접 파형을 제공하며, 상기 제2 용접 파형은 피크 전류 레벨을 갖는 복수개의 펄스를 포함하며,
상기 제1 및 제2 용접 파형 중 적어도 하나는 상기 제1 용접 파형의 상기 펄스의 상기 피크 전류 레벨이 상기 제2 용접 파형의 상기 펄스의 상기 피크 전류 레벨과는 위상이 다르도록 제어되는 것인 용접 시스템.
제1항에 있어서,
상기 인출 및 트레일링 전극의 각각은, 상기 용접 조인트를 형성하기 위해 공통의 용접 퍼들(puddle) 내로 침적되는 것인 용접 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 인출 전극은 용접 중 상기 용접 조인트에 대한 법선에 대해 0 내지 -20 도 범위의 각도로 배향되며; 및/또는
상기 트레일링 전극은 용접 중 상기 용접 조인트에 대한 법선에 대해 0 내지 30 도 범위의 각도로 배향되며; 및/또는
상기 인출 전극은 용접 중 상기 용접 조인트에 대한 법선에 대해 -3 내지 -15 도 범위의 각도로 배향되며, 상기 트레일링 전극은 상기 법선에 대해 8 내지 20 도 범위의 각도로 배향되는 것인 용접 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인출 전극과 트레일링 전극 사이의 거리는, 용접 중 6 내지 50 mm 범위에 있는 것인 용접 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 용접 파형은 180 도 만큼 위상이 다르며; 및/또는
상기 제1 및 제2 용접 파형은 180 도 내지 -20 도 만큼 위상이 다른 것인 용접 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 용접 파형의 상기 피크 전류 레벨의 진폭 및 주기(duration) 중 적어도 하나는, 상기 제2 용접 파형의 상기 피크 전류 레벨의 진폭 및 주기와는 상이한 것인 용접 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 용접 파형은 상기 제1 용접 파형의 상기 복수개의 펄스들 사이에 배경 부분을 더 포함하며, 상기 제2 용접 파형은 상기 제2 용접 파형의 상기 복수개의 펄스들 사이에 배경 부분을 더 포함하며,
상기 제1 용접 파형과 상기 제2 용접 파형 중 적어도 하나를 위한 상기 복수개의 펄스들의 각각의 피크 전류 레벨은, 상기 제1 용접 파형과 상기 제2 용접 파형의 나머지의 배경 부분 중에서 전적으로(entirely) 발생하는 것인 용접 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개방형 아크 용접 공정은 가용접 공정인 것인 용접 시스템.
용접 방법에 있어서,
개방형 아크 용접 용접, 예를 들어 가용접 공정을 이용하여 인출 전극을 용접 조인트 내에 침적하기 위해 제1 용접 파형을 상기 인출 전극에 제공하는 단계로서, 상기 제1 용접 파형은 피크 전류 레벨을 갖는 복수개의 펄스를 포함하는 것인, 상기 제1 용접 파형을 상기 인출 전극에 제공하는 단계;
개방형 아크 용접 용접, 예를 들어 가용접 공정을 이용하여 트레일링 전극을 상기 용접 조인트 내에 침적하기 위해 제2 용접 파형을 상기 트레일링 전극에 제공하는 단계로서, 상기 제2 용접 파형은 피크 전류 레벨을 갖는 복수개의 펄스를 포함하는 것인, 상기 제2 용접 파형을 상기 트레일링 전극에 제공하는 단계; 및
상기 제1 용접 파형의 펄스의 피크 전류 레벨이 상기 제2 용접 파형의 펄스의 피크 전류 레벨과는 위상이 다르도록, 상기 제1 및 제2 용접 파형들 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하는 용접 방법.
제9항에 있어서,
상기 인출 전극 및 트레일링 전극의 각각은 상기 용접 조인트를 형성하기 위해 공통의 용접 퍼들(puddle) 내에 침적되며; 및/또는
상기 인출 전극은 용접 중 상기 용접 조인트에 대한 법선에 대해 0 내지 -20 도 범위의 각도로 제공되며; 및/또는
상기 트레일잉 전극은 용접 중 상기 용접 조인트에 대한 법선에 대해 0 내지 30 도 범위의 각도로 제공되는 것인 용접 방법.
제9항에 있어서,
상기 인출 전극은 용접 중 상기 용접 조인트에 대한 법선에 대해 -3 내지 -15 도 범위의 각도로 제공되며, 상기 트레일잉 전극은 상기 법선에 대해 8 내지 20 도 범위의 각도로 제공되는 것인 용접 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인출 전극 및 트레일링 전극의 각각은, 상기 인출 전극과 상기 트레일링 전극 사이의 거리가 용접 중 6 내지 50 mm의 범위에 있도록 상기 용접 조인트에 제공되는 것인 용접 방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 및 제2 용접 파형은 180 도 만큼 위상이 다르며; 및/또는
상기 제1 및 제2 용접 파형은 180 내지 -20 도 만큼 위상이 다르도록 제어되는 것인 용접 방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 용접 파형은 상기 제1 용접 파형의 상기 피크 전류 레벨의 진폭 및 주기 중 적어도 하나가 상기 제2 용접 파형의 상기 피크 전류 레벨의 진폭 및 주기와는 상이하도록 제어되는 것인 용접 방법.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 용접 파형은 상기 제1 용접 파형의 상기 복수개의 펄스들 사이에 배경 부분을 더 포함하며, 상기 제2 용접 파형은 상기 제2 용접 파형의 상기 복수개의 펄스들 사이에 배경 부분을 더 포함하며,
상기 제1 용접 파형과 상기 제2 용접 파형 중 적어도 하나를 위한 상기 복수개의 펄스들의 각각의 피크 전류 레벨은, 상기 제1 용접 파형과 상기 제2 용접 파형의 나머지의 배경 부분 중에서 전적으로 발생하는 것인 용접 방법.