KR20160004760A - 티그 용접기용 토치 - Google Patents

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이희근
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Abstract

본 발명은 티그 용접기용 토치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 티그 용접기용 토치는 용가재가 통과하는 용가재 통로가 형성된 전극; 및 상기 용가재 통로에 배치되어 상기 용가재와 상기 전극을 절연하는 절연부재를 포함한다.

Description

티그 용접기용 토치{Torch for tungsten inert gas welding apparatus}
본 발명은 용접에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 티그 용접기용 토치에 관한 것이다.
용접은 접합하고자 하는 2개 이상의 물체나 재료의 접합 부분(용접부)을 용융 또는 반 용융 상태에서 용가재(鎔加材)를 첨가하여 접합하거나, 접합하고자 하는 부분을 적당한 온도로 가열한 후 압력을 가하여 서로 접합시키는 기술이다.
이러한 용접에는 전극과 모재에 전원이 인가되는 경우 전극과 모재가 인접 또는 접촉됨으로써 발생하는 아크(arc)와 불활성 기체(inert gas)를 이용한 텅스텐 불활성 기체 용접(tungsten inert gas welding)(이하, 티그 용접이라 한다) 기술이 있다.
한편, 위와 같은 티그 용접 기술이 적용된 종래의 티그 용접기용 토치의 일례가 미국공개특허공보 US2011/0303647A1호에 개시되어 있다.
이하, 상기 공보에 개시된 종래의 티그 용접기용 토치를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 티그 용접기용 토치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 티그 용접기용 토치(1)는 전극(44)이 형성된 토치 머리(52) 및 전극(44)의 일측에서 용접부에 용가재(62)(filler material)를 공급하는 용가재 공급 채널(82)을 포함한다.
그런데, 종래의 티그 용접기용 토치(1)는 용접부에 용가재(62)가 공급되는 경우 전극(61)과 용가재(62)가 접촉할 가능성이 있다. 따라서 전극(61)과 용가재(62)가 접촉하는 경우 아크가 사라져 용접 작업이 중단됨으로써 용접 작업 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
미국공개특허공보 제US2011/0303647A1호(발명의 명칭: 티그 용접 시스템 및 이의 방법)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 용가재와 전극의접촉을 방지함으로써 용접 작업이 지속적으로 이루어지도록 하여 용접 작업의 효율을 높이는 티그 용접기용 토치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 티그 용접기용 토치는 용가재가 통과하는 용가재 통로가 형성된 전극; 및 상기 용가재 통로에 배치되어 상기 용가재와 상기 전극을 절연하는 절연부재를 포함한다.
상기 절연부재는 상기 와이어 통로에 결합되는 세라믹인 것이 바람직하다.
상기 전극의 둘레에 보호 가스를 공급하는 전극 보호 가스 공급 장치와 상기 용가재 통로에 보호 가스를 공급하는 용가재 보호 가스 공급 장치를 더 포함하고, 상기 용가재 통로에 공급되는 보호 가스의 압력이 상기 전극 둘레에 공급되는 보호 가스의 압력보다 높은 것이 바람직하다.
상기 보호 가스는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N) 중 적어도 하나 이상과 수소(H)의 혼합 가스인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 티그 용접기의 토치에 의하면, 용가재와 전극의 접촉이 방지되어 아크 발생이 지속적으로 일어나 용접 작업이 지속적으로 이루어져 용접 작업의 효율을 높아지게 된다.
도 1은 종래의 티그 용접기용 토치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 티그 용접기용 토치를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 티그 용접기용 토치의 작용 및 효과를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 티그 용접기용 토치를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 티그 용접기용 토치를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 티그 용접기용 토치(100)는 용가재(W)가 통과하는 용가재 통로(110)가 형성된 전극(120) 및 용가재 통로(110)에 배치되어 용가재(W)와 전극(120)을 절연하는 절연부재(130)를 포함한다.
용가재 통로(110)는 일반적으로 용가재(W)는 와이어 형태로 구현되므로 와이어 형태의 용가재(W)가 지날 수 있도록 전극(120)의 중심 축을 따라 뚫린 관 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
절연부재(130)는 아크 열에 의해 가열된 전극(120)에 용가재(W)가 결합되는 것을 방지 하기 위한 것으로 절연체로 구현될 수 있다. 여기서, 절연체의 재질은 내열성이 있는 세라믹인 것이 바람직하다.
그리고 절연부재(130)는 용가재 통로(110)에 위치하는 세라믹 관일 수 있다. 이때, 세라믹 관인 절연부재(130)는 티그 용접기용 토치(100)의 상측에서 콜렛(Collet)과 같은 지그에 의해 지지될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 티그 용접기용 토치(100)는 전극(120)에 보호 가스를 공급하기 위한 전극 보호 가스 공급 장치(140)와 용가재 통로(110)에 보호 가스를 공급하기 위한 용가재 보호 가스 공급 장치(150)를 더 포함할 수 있다.
한편, 불활성 가스와 수소(H)의 혼합 비율에 따라 열적 핀치 효과(thermal pinch effect)가 증가하여 아크 온도가 상승할 수 있다. 따라서 불활성 가스와 수소(H)의 혼합 비율을 조절하여 용가재(W)의 용융 량을 증가시켜 용입 깊이를 증가시키고, 용접 속도를 높일 수 있다.
위와 같은 이유로, 전극 보호 가스 공급 장치(140)와 용가재 통로 보호 가스 공급 장치(150)가 공급하는 보호 가스로는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N) 중 적어도 하나 이상과 수소(H)의 혼합 가스일 수 있다.
전극 보호 가스 공급 장치(140)는 전극(120)을 감싸는 실딩 캡(141)과 전극(120)과 실딩 캡(141) 사이로 보호 가스를 공급하는 전극 보호 가스 공급부(142)를 포함할 수 있다. 이러한 전극 보호 가스 공급 장치(140)는 전극(120)의 둘레에 보호 가스를 제공하여 전극(120)이 대기와 접촉하여 산화 또는 질화 되는 것을 방지한다.
용가재 보호 가스 공급 장치(150)는 용가재 통로(110)와 연결된 보호 가스 공급관(151)과 용가재 보호 가스 공급부(152)를 포함할 수 있다. 이러한 용가재 보호 가스 공급 장치(150)는 용가재 통로(110)에 보호 가스를 제공하여 용가재(W)가 대기와 접촉하여 산화 또는 질화 되는 것을 방지한다.
한편, 용가재 통로(110)에 제공되는 보호 가스의 압력이 전극(120)의 둘레에 제공되는 보호 가스의 압력보다 작으면, 전극(120) 주변에서 발생한 아크가 전극(120)의 둘레에 제공되는 보호 가스의 압력에 의해 용가재 통로(110) 쪽으로 몰려 절연부재(130)가 아크 열에 의해 균열 또는 파손될 수 있다. 따라서 용가재 통로(110)에 제공되는 보호 가스의 압력이 전극(120)의 둘레에 제공되는 보호 가스의 압력보다 높게 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 티그 용접기용 토치의 작용과 효과를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 우선, 전극(120)과 모재(M)에 전원이 인가되면 전극(120)과 모재(M)에 의해 발생한 아크(A)가 모재(M)의 용접부(B)를 용융시켜 용접부(B)에서 접합이 일어나게 된다.
이때, 전극(120)에 형성된 용가재 통로(110)를 통해 공급되는 용가재(W)는 전극(110)과의 접촉 없이 안정적으로 공급된다. 따라서 용가재(W)와 전극(110)의 접촉에 의한 용접 작업의 중단이 방지되어 용접 작업 효율이 높아지게 된다.
또한, 전극(120)에 형성된 용가재 통로(110)를 통해 공급되는 용가재(W)는 전극(120)을 중심으로 아크 열(H)을 흡수하여 아크(A)를 전극(110)을 중심으로 수축시키고, 수축된 아크(A)는 밀도가 높아져 용가재(W)가 공급되는 부분의 아크 온도를 상승시킨다. 따라서 단위 시간 당 아크(A)에 의해 용융되는 용가재(W)의 양이 증가하여 용접 속도가 증가함으로써 용접 작업 효율이 더 높게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100; 티그 용접기용 토치 110; 용가재 통로
120; 전극 130; 절연 부재
140; 전극 보호 가스 공급 장치 140; 용가재 보호 가스 공급 장치

Claims (4)

  1. 용가재가 통과하는 용가재 통로가 형성된 전극; 및
    상기 용가재 통로에 배치되어 상기 용가재와 상기 전극을 절연하는 절연부재를 포함하는 티그 용접기용 토치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연부재는 세라믹 관인 것을 특징으로 하는 티그 용접기용 토치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극의 둘레에 보호 가스를 공급하는 전극 보호 가스 공급 장치와 상기 용가재 통로에 보호 가스를 공급하는 용가재 보호 가스 공급 장치를 더 포함하고,
    상기 용가재 통로에 공급되는 보호 가스의 압력이 상기 전극 둘레에 공급되는 보호 가스의 압력보다 높은 것을 특징으로 하는 티그 용접기용 토치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호 가스는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N) 중 적어도 하나 이상과 수소(H)의 혼합 가스인 것을 특징으로 하는 티그 용접기용 토치.
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