KR20170056982A - 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 및 그 제조 방법 - Google Patents

이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170056982A
KR20170056982A KR1020150160515A KR20150160515A KR20170056982A KR 20170056982 A KR20170056982 A KR 20170056982A KR 1020150160515 A KR1020150160515 A KR 1020150160515A KR 20150160515 A KR20150160515 A KR 20150160515A KR 20170056982 A KR20170056982 A KR 20170056982A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flux
bonding
seamless
binder
arc welding
Prior art date
Application number
KR1020150160515A
Other languages
English (en)
Inventor
김용덕
유동현
김정혁
김종률
Original Assignee
현대종합금속 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대종합금속 주식회사 filed Critical 현대종합금속 주식회사
Priority to KR1020150160515A priority Critical patent/KR20170056982A/ko
Publication of KR20170056982A publication Critical patent/KR20170056982A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0266—Rods, electrodes, wires flux-cored
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3033—Ni as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
    • B23K35/406—Filled tubular wire or rods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 용접 공정을 수행할 때마다 균일한 화학성분을 가지는 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어에 있어서, 플럭스와 바인더를 습식혼합한 후에 건조하여 형성된 본딩플럭스; 및 상기 본딩플럭스에 의하여 내부가 충전되고, 이음매가 없는, 조관 파이프;를 구비하며, 상기 플럭스는 니켈 분말이 아닌 니켈-마그네슘 합금분말을 함유하는, 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어를 제공한다.

Description

이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 및 그 제조 방법{Seamless flux cored arc welding wire and method of fabricating the same}
본 발명은 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
용접기술은 간단한 가스용접과 전기용접에서부터 특수한 용접으로 레이저 용접, 마찰용접, 충격용접 등 각 분야에 다양한 용접 방법이 생겨났으며 이러한 용접들은 또다시 세분화되어 나날이 발전하고 있다.
그중에, 예를 들어, 플럭스 코어드 아크용접(FCAW. Flux Cored Arc Welding)은 용접기, 용접 와이어를 공급하는 캐리지, CO₂가스를 제공하는 실린더, 토치 등으로 이루어져, 토치 입구에서 나오는 와이어가 접지한 철판에 닫는 순간 불꽃과 고열을 내는 아크(Arc)를 발생시켜 용접봉(와이어)과 떨어져 있는 두 개의 철판을 함께 녹여 하나로 연결해주며 이때 토치를 통해 CO₂가스가 나와 막을 형성해 녹은 상태의 쇳물이 공기와 닿는 것을 차단해 준다. 또한 용접 와이어는 단순한 형태가 아니라 와이어 안의 플럭스(Flux) 분말을 충전(充塡, filling)하여 아크를 안정시키고 깔끔한 비드를 형성하도록 하며 용접봉 교체 시간을 줄일 수 있어 용접 속도가 빠르며, 다른 아크 용접법에 비해 용착 효율이 높고, 세라믹 백킹재를 이용한 일면 용접뿐 아니라 어떤 자세로도 용접이 가능하다는 장점을 가지고 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 특허공보 제1423617호(발명의 명칭 : 일면 FCAW 초층 용접부 균열 제거를 위한 이면 백가우징시 백가우징 최소화를 위한 세라믹 백킹재 및 그를 이용한 맞대기 용접방법)가 있다.
본 발명은 용접 공정을 수행할 때마다 균일한 화학성분을 가지는 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의한 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어가 제공된다. 상기 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어는 플럭스와 바인더를 습식혼합한 후에 건조하여 형성된 본딩플럭스; 및 상기 본딩플럭스에 의하여 내부가 충전되고, 이음매가 없는, 조관 파이프;를 구비하며, 상기 플럭스는 니켈 분말이 아닌 니켈-마그네슘 합금분말을 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어에서, 상기 본딩플럭스를 구성하는 성분들의 겉보기 밀도의 편차는 상기 플럭스가 니켈 분말을 함유하는 경우에서의 상기 본딩플럭스를 구성하는 성분들의 겉보기 밀도의 편차 보다 더 작은 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어에서, 상기 본딩플럭스는 300㎛ 내지 500㎛ 의 크기를 가지는 입자들로 이루어질 수 있다.
상기 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어에서, 상기 바인더는, 상기 플럭스와 상기 바인더의 전체중량에서 5 내지 7 중량%을 가지며, 22 cp 내지 30 cp의 점도를 가지며, 상기 본딩플럭스는, 입자파괴강도가 10 내지 15 kg/mm2이며, 상기 플럭스와 상기 바인더를 습식혼합한 후에 250℃ 내지 300℃의 온도에서 건조하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의한 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법이 제공된다. 상기 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법은 플럭스와 바인더를 습식혼합한 후에 건조하여 본딩플럭스를 형성하는 단계; 및 이음매가 없는 조관 파이프의 내부에 상기 본딩플럭스를 충전하는 단계;를 포함하고, 상기 플럭스는 니켈 분말이 아닌 니켈-마그네슘 합금분말을 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법에서, 상기 이음매가 없는 조관 파이프의 내부에 상기 본딩플럭스를 충전하는 단계;는 상기 이음매가 없는 조관 파이프의 내부에 상기 본딩플럭스를 2.0 내지 2.3 m/min의 일정한 속도로 진동충전하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법에서, 상기 바인더는 산화규소(SiO2), 나트륨산화물(NaO) 및 잔부가 물로 구성되며, 상기 바인더의 전체중량에서, 상기 산화규소는 22.5 내지 24.5 중량%을 가지며, 상기 나트륨산화물은 6.8 내지 8.8 중량%을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 본딩플럭스를 구성하는 분말들 간의 겉보기 밀도 차이를 줄여줌으로써, 용접 공정을 수행할 때마다 균일한 화학성분을 가지는 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 비교예에 따른 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법을 도해하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따른 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 단면을 도해하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법을 도해하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 단면을 도해하는 단면도이다.
도 5는 바인더와 플럭스를 혼합하여 건조 후 완성된 본딩플럭스의 50배 확대한 광학현미경 사진(a) 및 본딩이 되지 않은 플럭스의 광학현미경 사진(b)이다.
도 6은 본 발명의 일 비교예에 따른, 본딩플럭스를 구성하는 니켈 분말의 100배 확대한 광학현미경 사진(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른, 본딩플럭스를 구성하는 니켈-마그네슘 합금 분말의 100배 확대한 광학현미경 사진(b)이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과정 또는 축소될 수 있다.
플럭스 코어드 아크용접(FCAW, Flux Cored Arc Welding)은 가스 금속 아크용접(GMAW, Gas Metal Arc Welding)과 비슷하지만 솔리드 와이어 대신에 중심부가 플럭스로 채워진 플럭스 코어드 와이어를 용가재로 사용한다는 점에서 구분될 수 있다.
도 1은 본 발명의 비교예에 따른 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법을 도해하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 비교예에 따른 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 단면을 도해하는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 비교예에 따른 플럭스 코어드 아크용접용 와이어(30)는 플럭스(10)를 먼저 준비하고, 플럭스(10)를 외피(20)로 둘러싸는 성형(forming) 공정에 의하여 형성된다. 본 발명의 비교예에 따른 플럭스 코어드 아크용접용 와이어(30)는 외피(20)에 이음부(25)가 존재하는데, 이음부(25)를 통하여 외부로부터 수분이나 불순물 등이 플럭스(10)로 침투할 수 있다. 외부로부터 침투된 수분에 의하여 용접부의 확산성 수소가 증가하여 저온균열이 발생할 수 있으며, 외부로부터 침투된 불순물에 의하여 용접결함을 유발시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법을 도해하는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 단면을 도해하는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플럭스 코어드 아크용접용 와이어(300)는 본딩플럭스(bonding flux, 100) 및 조관 파이프(200)를 구비한다. 본딩플럭스(100)는 플럭스와 바인더를 습식혼합한 후에 건조하여 형성된다. 플럭스는 금속합금 및 산화물을, 예를 들어, 건식혼합하여 형성한다.
조관 파이프(200)는, 도 1에 도시된, 이음부(25)가 없는, 심리스 조관 파이프이며, 본딩플럭스(100)에 의하여 내부가 충전된다. 조관 파이프(200)는 각각의 규격과 물성치를 가진 강판을 제공받아 파이프를 만드는 조관기에서 롤러를 적어도 하나 이상의 단계를 거치면서 파이프 형상을 만들고 양단을 용접하여 구현한 파이프를 의미하며, 강제 외피라고 명명할 수도 있다. 도 1에 도시된 이음부(25)가 있을 경우의 문제점을 해결하고자 이음부가 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어가 제공된다. "이음매가 없다"라는 심리스(Seamless)라는 어원을 사용하여 심리스 플럭스 코어드 아크용접용 와이어라 명명할 수 있으며, 앞서 설명한 대기 중의 수분이 유입이 되지 않기 때문에 장기간 동안 와이어를 사용하여도 확산성 수소가 증가하지 않는다. 또한 이음매를 통하여 불순물이 유입되지 않기 때문에 용접결함이 매우 적은 장점을 가지고 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어(300)를 제조하는 방법은 금속 및 산화물을 건식혼합하여 플럭스를 제공하는 단계(S100); 상기 플럭스를 바인더와 습식혼합하는 단계(S200); 습식혼합된 상기 플럭스와 바인더를 건조하여 본딩플럭스(100)를 형성하는 단계(S300); 조관된 파이프(200)의 내부에 본딩플럭스(100)를 진동충전하는 단계(S400); 본딩플럭스(100)가 내부에 충전된 파이프(200)를 열처리하는 단계(S500); 상기 열처리된 파이프(200)를 신선하는 단계(S600); 구리도금을 수행하는 단계(S700);를 포함함으로써, 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어(300)의 완제품을 구현할 수 있다.
심리스 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법에서, 이음매 없는 조관 파이프(200)를 형성하는 방법으로, 전기저항용접(ERW, Electro Resistance Welding) 방법과 레이저 용접(Laser Welding) 방법이 있다. 전기저항용접 방법으로 구현된 이음매 없는 조관 파이프(200)의 내부에 본딩플럭스(100)을 충전하는 방법으로는, 연속충전공정(Inline Continuous Flux Filling Process) 방식과 진동충전공정(Vibration Filling Process) 방식을 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어는 상기 진동충전공정방식에 의하여 구현될 수 있다.
그러나 진동을 통한 충전 방식은 본딩 플럭스를 구성하는 철분, 망간, 티타늄, 니켈, 루타일샌드 등 금속 및 합금분말 그리고 산화물 등 여러 가지 겉보기 밀도 차이가 있어(표 1), 건식 및 습식 혼합 공정 중의 편석 발생과 더불어, 진동 충전 공정 중의 탈착 현상을 일으켜, 본딩 플럭스의 화학성분 조성 편차가 발생할 수 있으며(표 2), 최종 용접금속의 화학성분 편차가 유발될 수 있다(표 3). 표 1은 본 발명의 다른 비교예에 따른 본딩 플럭스 구성 성분 및 입자 겉보기 밀도를 나타낸 것이며, 표 2는 본 발명의 다른 비교예에 따른 본딩 플럭스 화학성분을 나타낸 것이다. 표 3는 본 발명의 다른 비교예에 따른 용접금속 화학성분을 나타낸 것이다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
본 발명의 실시예들에 의하면, 본딩플럭스를 구성하는 분말들 간의 겉보기 밀도 차이를 줄여 줌으로써, 제조시 마다 균일한 화학성분을 가지는 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 의한 균일한 화학성분 조성을 가지는 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어가 제공된다. 표 4를 참조하면, 상기 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어는, 균일한 화학성분 조성을 가지는 본딩 플럭스 제조를 위하여, 본딩 플럭스를 구성하는 성분 중 겉보기 밀도가 높으며, 입자 형상이 구형에 가까워, 분말 유동도가 높아 화학성분 편차를 유발하는, 니켈 분말(도 6의 a) 대신 니켈-마그네슘 합금분말(도 6의 b)을 준비하여, 기존 니켈 분말을 대체하여 건식 혼합공정을 통해 플럭스를 제조한다. 이후 플럭스와 바인더를 습식 혼합 후, 건조하여 형성된 본딩플럭스(300~500㎛)를 진동 충전 공정을 통하여, 이음매 없는 조관 파이프 내부로 충전한다.
이 때, 니켈 분말 대체 니켈-마그네슘 합금분말 첨가로 인한 분말간 겉보기 밀도 차이 및 분말 유동성을 줄여줌으로써, 건식 및 습식 혼합 과정 중 발생하는 플럭스 화학성분 편차를 줄여주는 효과가 있다. 또한 진동에 의한 본딩 플럭스 구성 분말들의 탈착 현상을 줄여줌으로써, 이음매 없는 조관 파이프 내부에 균일한 화학성분 조성을 가지는 본딩 플럭스를 제조 할 수 있는 효과가 있다(표 5). 이음매 없는 조관 파이프 내부로 충전된 본딩플럭스 와이어는 신선 및 구리도금 등의 공정을 거쳐 최종적으로 균일한 화학성분 조성을 가지는 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어가 제조가 된다. 이는 용접 진행에 따른 용접금속의 균일한 화학성분 조성을 가질 수 있다(표 6).
표 4는 본딩 플럭스 구성 성분 중 니켈 분말 및 니켈-마그네슘 합금분말의 입자 겉보기 밀도 및 유동도 그리고 화학성분을 나타낸 것이며, 표 5는 본 발명의 실시예에 따른 본딩 플럭스 화학성분을 나타낸 것이다. 표 6는 본 발명의 실시예에 따른 니켈-마그네슘 합금분말을 적용한 용접금속 화학성분을 나타낸 것이다.
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
건식혼합, 습식혼합, 건조공정이 완료된 플럭스는 최종적인 본딩플럭스(Bonding Flux)가 된다. 본딩플럭스는 ERW 대구경 심리스 조관 파이프의 내부로 진동을 인가하면서 장입되는 충전공정을 거치게 된다. 충전공정이 완료가 되면, 도 4와 같이, ERW 조관 파이프(200)의 내부에 본딩플럭스(100)가 채워지게 된다. 이후 열처리, 신선 및 구리도금 등의 공정을 거쳐 최종적으로 심리스 플럭스 코어드 아크용접용 와이어(300)가 만들어지게 된다.
ERW 진동충전공정 방식의 가장 핵심은 본딩플럭스(100)의 입자사이즈가 균일하고 각 입자의 입자파괴강도가 일정하게 만드는 것이 중요하다. 본딩플럭스(100)의 입자사이즈가 불균질하면, 진동충전공정에서 본딩플럭스(100)의 충전속도가 일정하게 유지될 수 없다. 충전속도의 유지 및 제어가 불량할 때에는 본딩플럭스(100)의 미충전 영역 또는 편석발생 영역이 발생하거나, ERW 대구경 조관 파이프(200)의 내부가 막히는 영역이 발생되어 결국 심리스 플럭스 코어드 아크용접용 와이어(300)를 생산할 수 없게 되는 문제가 발생된다.
본딩플럭스(100)의 입자파괴강도가 낮을 때는 ERW 조관 파이프(200)의 내부로 장입되는 본딩플럭스(100)가 파쇄되면서 가루 또는 분말이 발생된다. 이런 가루 또는 분말은 진동충전공정의 진동으로 인해서 플럭스를 구성하는 금속 및 산화물이 편석된다. 편석이 발생된 완제품 형태의 심리스 플럭스 코어드 아크용접용 와이어는 용접금속의 화학성분이 균질하지 못한 결과를 가져온다. 본딩플럭스(100)의 입자파괴강도가 높을 때는 진동충전공정(S400) 이후 신선공정(S600)에서 본딩플럭스(100)가 파쇄되지 않아 와이어 단선 문제가 발생한다.
이런 문제점을 해결하기 위해서, 본딩플럭스(100)를 구성하는 입자들이 300㎛ 내지 500㎛ 의 크기를 가질때, 진동충전공정에서 플럭스 편석과 와이어의 단선없이 우수한 용접성을 가지는 심리스 플럭스 코어드 아크용접용 와이어를 구현할 수 있었다.
물론, 본딩플럭스의 입자파괴강도와 입자 분포에 따라서 플럭스 편석과 진동충전공정시간이 달라지는 한계점이 있을 수 있으나, 이를 극복하기 위하여, 본딩플럭스를 형성하기 위하여 플럭스와 혼합하는 바인더는, 상기 플럭스와 상기 바인더의 전체중량에서 5 내지 7 중량%을 가지며, 22 cp 내지 30 cp의 점도를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 나아가, 본딩플럭스는 상기 플럭스와 상기 바인더를 습식혼합한 후에 250℃ 내지 300℃의 온도에서 건조하여 형성하는 경우 10 내지 15 kg/mm2의 입자파괴강도를 구현할 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어(300)의 제조방법은 금속 및 산화물 건식혼합으로 플럭스를 준비하고(S100), 이후에, 표 7의 구성을 가지는 바인더를 혼합하여 습식혼합을 진행한다(S200). 습식혼합은 표 8에 나타난 조건으로 수행할 수 있다.
Figure pat00007
Figure pat00008
계속하여, 습식혼합 후에 건조공정을 진행하여 본딩플럭스를 제조한다(S300). 이때 본딩플럭스의 제조과정에서, 표 9의 바인더, 바인더 점도, 건조온도를 달리하여 본딩플럭스(100)를 제조하였다.
이러한 조성 및 물성을 가지는 바인더의 역할은 플럭스를 본딩하는 것 이외에 아크용접시 아크를 안정화시키는 역할을 한다.
Figure pat00009
표 10은 본딩플럭스(100)의 입자파괴강도, 충전속도를 평가한 결과이다. 입자파괴강도가 10~15 kg/mm2, 충전밀도 1.45~1.50 g/cm3, 충전속도 2.0~2.3 m/min 경우를 양호한 것으로 판단하여 ◎은 매우 양호, ○은 양호, △은 보통, X은 불량을 각각 나타낸다.
입자파괴강도는 본딩플럭스를 직경 50mm 원형디스크 형태의 판에 50g를 올려놓고, 디스크와 동일한 사이즈의 원형판이 본딩플럭스 샘플 위에서 일축(y축) 압력을 주면서 입자가 파괴되는 힘을 측정함으로써 계산하였다. 입자강도가 10kg/mm2 보다 낮은 때는 본딩플럭스(100)가 진동충전공정 중 파쇄되어 편석이 발생되며, 입자강도가 15 kg/mm2 보다 높을 때는 신선공정에서 본딩플럭스(100)가 파쇄되지 않아 와이어의 단선이 발생한다.
충전밀도는 500 ml 실린더 내부에 들어가는 본딩플럭스(100)의 중량%를 측정하여 500 ml 부피를 나눈 값으로 나타낸다. 본딩플럭스(100)가 충전진동공정에서 파쇄되면 충전밀도가 변화한다. 충전밀도가 변하면, 용접시 용접성과 용접금속의 화학성분이 차이가 발생하게 되어 심리스 플럭스 코어드 아크용접용 와이어(300)의 완제품에서 품질문제가 발생된다.
충전속도는 본딩플럭스(100)가 진동충전공정에서 ERW 대구경 심리스 조관 파이프(200)에 들어가는 부분에 투명 PVC관을 60cm 설치하고 본딩플럭스(100)가 지나가는 시간을 10회 측정하여 PVC관 60 cm길이를 시간으로 나눈 평균값을 나타낸다.
Figure pat00010
표 10에 나타난 실시예 1 내지 실시예 5로 제조된 본딩플럭스(100)는 금속합금 및 산화물이 서로 혼합되어 결합한 형태를 가진다. 실시예 1 내지 실시예 5에 나타난 본딩플럭스(100)는 입자파괴강도 10~15 kg/mm2의 결과를 가져오며, 진동충전공정에서 2.0~2.3 m/min 속도로 충전이 진행되고 충전 도중 본딩플럭스(100)가 파쇄되거나 편석이 발생하지 않는 심리스 플럭스 코어드 아크용접용 와이어(300)를 생산할 수 있다.
그러나, 본 발명의 공정범위에 벗어난 비교예 비교예 1 내지 비교예 11에서는, 플럭스가 도 5의 (b)에 나타낸 광학현미경 50배 확대 그림과 같이 플럭스가 결합이 되지 않거나, 진동충진공정 도중 입자파쇄, 편석발생, 충진속도 불안정 등 심리스 FCAW 와이어 제조과정 중 한가지 이상 만족스럽지 못한 결과를 얻었다.
이를 보다 상세히 살펴보면, 비교예 1 내지 비교예 2는 낮은 점도의 바인더를 이용하여 본딩플럭스가 제조되는지를 확인하였다. 표 7의 플럭스 입도사이즈와 표 9, 표 10의 본딩플럭스의 비교예 1를 비교했을 때, 본딩플럭스는 광학현미경으로 확대한 결과 전체 플럭스 중에서 80 중량% 이상은 결합이 되지 않았으며, 본 발명의 목표에 만족하지 못하였다.
비교예 2는 비교예 1보다 바인더 점도를 약 2배 이상 증가시킨 12.3 CP의 바인더를 이용하여 동일한 공정을 진행하였다. 본딩플럭스는 광학현미경으로 확대한 결과 비교예 1과 같이 일부 미분산화물과 금속합금만 결합되어 있어 본 발명의 범위를 벗어나 만족스럽지 못한 결과를 가져왔다.
비교예 3은 바인더의 점도를 17.2 CP로 증가시키고 바인더 투입량을 10 중량%로 상향하여 동일한 공정을 진행하였다. 비교예 1 및 비교예 2와 다르게 입자파괴강도가 23.7 kg/mm2로 높게 측정되어 본 발명의 목표범위를 벗어났다. 또한 조대한 입자사이즈로 진동충전공정에서 대구경 심리스 조관파이프 내부에 막힘현상이 발생하였다. 결과적으로 입자 사이즈가 조대한 경우는 본 발명의 목표에 만족하지 못하였다.
비교예 4 내지 비교예 8은 바인더 점도, 바인더 함량, 그리고 건조공정온도를 50~350℃ 범위로 50℃간격으로 온도를 달리하여 본딩플럭스를 제조하였다.
비교예 4는 점도 22.0 CP, 5 중량%의 바인더를 첨가하여 50℃로 건조하였을 때, 입자파괴강도가 3.2kg/mm2 로 낮게 측정되어 진동충전공정시 본딩플럭스가 파쇄 되고 편석이 발생하여 본 발명의 목표에 만족하지 못하였다.
비교예 5는 비교예 4보다 바인더 점도, 바인더함량, 건조공정온도를 상향하여 본딩플럭스를 제조하였다. 입자사이즈 분포는 비교예 4와 유사하고 입자파괴강도는 2kg/mm2 증가된 5.3kg/mm2 을 보였으나, 본 발명에 목표로 하는 입자파괴강도, 충전속도에 만족하지 못하였다.
비교예 6은 비교예 4와 동일한 바인더 점도, 바인더 함량으로 건조온도를 100℃ 상향한 150℃ 건조공정온도로 본딩플럭스를 제조하였다. 입자파괴강도가 6.3kg/mm2으로 진동충전공정 중 본딩플럭스 입자가 파쇄되거나, 편석이 발생하였다. 또한 진동충전공정에서 본딩플럭스 충전속도가 안정화 되지 못한 결과를 가져왔음으로 비교예 6은 본 발명의 목표에는 만족하지 못하였다.
비교예 7은 바인더 점도를 비교예 5와 동일한 30 CP, 바인더 함량을 7에서 5 중량%로 낮추고 건조온도를 100℃ 상향한 200℃에서 본딩플럭스를 제조하였다. 본딩플럭스 입자사이즈는 입자파괴강도가 본 발명의 목표범위인 10~15 kg/mm2 보다 낮은 8.8 kg/mm2 으로 일부 본딩플럭스가 진동충전공정 도중 파쇄되거나 편석이 발생하여 본 발명의 목표에는 만족하지 못하였다.
비교예 8은 바인더 점도, 함량을 비교예 4와 동일하게 22CP, 5 중량%로 하고 건조온도를 300℃ 상향한 350℃에서 본딩플럭스를 제조하였다. 본딩플럭스의 입자파괴강도는 본 발명의 목표범위보다 초과된 20.3 kg/mm2 보였다. 진동충전공정에서 본 발명에 목표로 하는 충전밀도, 충전속도를 만족하고 있으나, 열처리공정 이후 신선 도중 단선이 다량 발생하여 심리스 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 생산을 하지 못하였다. 결국 입자파괴강도가 높은 본딩플럭스는 신선공정 중 본딩플럭스 입자가 부서지지 않음으로 단선이 발생되어 본 발명의 목표에는 만족하지 못하였다.
비교예 9 내지 비교예 11은 바인더 점도는 17.2 CP, 건조온도는 150℃로 하여 바인더 함량변화를 관찰하였다. 바인더가 3에서 7까지 중량비율을 증가시켰을 때, 건조가 완료된 본딩플럭스는 광학현미경으로 관찰하였을 때, 결합이 안 된 플럭스가 많았다. 본딩플럭스 제조시 점도가 낮은 바인더를 이용하여 바인더 함량을 변화시킬 때, 본 발명이 목표로 하는 본딩플럭스 입자사이즈에 만족하지 못하였다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 플럭스와 바인더를 습식혼합한 후에 건조하여 형성된 본딩플럭스; 및 상기 본딩플럭스에 의하여 내부가 충전되고, 이음매가 없는, 조관 파이프;를 구비하며, 상기 플럭스는 니켈 분말이 아닌 니켈-마그네슘 합금분말을 함유하는 것을 특징으로 하는,
    이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩플럭스를 구성하는 성분들의 겉보기 밀도의 편차는 상기 플럭스가 니켈 분말을 함유하는 경우에서의 상기 본딩플럭스를 구성하는 성분들의 겉보기 밀도의 편차 보다 더 작은 것을 특징으로 하는, 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩플럭스는 300㎛ 내지 500㎛ 의 크기를 가지는 입자들로 이루어진, 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 바인더는, 상기 플럭스와 상기 바인더의 전체중량에서 5 내지 7 중량%을 가지며, 22 cp 내지 30 cp의 점도를 가지며,
    상기 본딩플럭스는, 입자파괴강도가 10 내지 15 kg/mm2이며, 상기 플럭스와 상기 바인더를 습식혼합한 후에 250℃ 내지 300℃의 온도에서 건조하여 형성되는, 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어.
  5. 플럭스와 바인더를 습식혼합한 후에 건조하여 본딩플럭스를 형성하는 단계; 및 이음매가 없는 조관 파이프의 내부에 상기 본딩플럭스를 충전하는 단계;를 포함하고, 상기 플럭스는 니켈 분말이 아닌 니켈-마그네슘 합금분말을 함유하는 것을 특징으로 하는, 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이음매가 없는 조관 파이프의 내부에 상기 본딩플럭스를 충전하는 단계;는 상기 이음매가 없는 조관 파이프의 내부에 상기 본딩플럭스를 2.0 내지 2.3 m/min의 일정한 속도로 진동충전하는 단계;를 포함하는, 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 바인더는 산화규소(SiO2), 나트륨산화물(NaO) 및 잔부가 물로 구성되며, 상기 바인더의 전체중량에서, 상기 산화규소는 22.5 내지 24.5 중량%을 가지며, 상기 나트륨산화물은 6.8 내지 8.8 중량%을 가지는, 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어의 제조방법.
KR1020150160515A 2015-11-16 2015-11-16 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 및 그 제조 방법 KR20170056982A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150160515A KR20170056982A (ko) 2015-11-16 2015-11-16 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150160515A KR20170056982A (ko) 2015-11-16 2015-11-16 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170056982A true KR20170056982A (ko) 2017-05-24

Family

ID=59051256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150160515A KR20170056982A (ko) 2015-11-16 2015-11-16 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170056982A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115255712A (zh) * 2022-04-11 2022-11-01 江苏东南焊材有限公司 一种不锈钢自保护药芯焊丝

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115255712A (zh) * 2022-04-11 2022-11-01 江苏东南焊材有限公司 一种不锈钢自保护药芯焊丝
CN115255712B (zh) * 2022-04-11 2024-04-26 江苏东南焊材有限公司 一种不锈钢自保护药芯焊丝

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103071878B (zh) 硬质合金和低合金高强度钢的钎焊方法
JP2009262206A (ja) 片面サブマージアーク溶接用裏当てフラックス及びこれを用いた片面サブマージアーク溶接方法
CN114054775B (zh) 时效强化型镍基高温合金3d打印工艺及制得的3d打印件
CN105127613B (zh) 一种q420钢焊接用药芯焊丝及其制备方法
CN104263995A (zh) 一种锡基合金线
CN108057943A (zh) 一种高镍合金和低合金钢的埋弧自动焊方法
RU2007106635A (ru) Способ получения методом наплавки металлического покрытия с ультрамелкодисперсной структурой и упрочняющими частицами в наноразмерном диапазоне
CN114083172B (zh) 利用铝合金粉末表面氧化膜原位颗粒增强的7075铝合金粉芯线材及制作方法
KR20170056982A (ko) 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 및 그 제조 방법
KR20240004693A (ko) 튜브내 분말 타입의 티타늄 퇴적 와이어
RU2404887C1 (ru) Способ сварки материалов
CN103302416B (zh) 气体保护电弧焊用药芯焊丝
CN102794552A (zh) 复合金属板材焊接方法
CN102744503B (zh) 一种气体输送活性剂的钨极氩弧焊接方法
JP2006281303A (ja) 高強度鋼板のサブマージアーク溶接方法
KR101557953B1 (ko) 이음매 없는 플럭스 코어드 아크용접용 와이어 및 그 제조 방법
Reisgen et al. Laser beam submerged arc hybrid welding: A novel hybrid welding process
CN104028888B (zh) 一种电阻触头的制备方法
CN106513942B (zh) 一种镁合金焊缝表面纳米化装置及方法
Chen et al. Microstructure and properties of Al-Mg-Sc alloy weld joints filled with Al-Mg-Zr and Al-Mg-Zr-Sc weld wires.
WO2019026192A1 (ja) 異種材料溶接用ワイヤ及びその製造方法
JP2563623B2 (ja) 粉体入りワイヤの製造方法
KR102003251B1 (ko) 스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조방법 및 이에 사용되는 스크린 프린팅 틀
JP3199929B2 (ja) 粉粒体充填管の製造方法
CN113967809B (zh) 一种铁镍基合金药芯电焊条及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application