KR20180001702U - 다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기 - Google Patents

Abstract

다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기가 개시된다. 다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기는, 플럭스 주입관에 연결되어 플럭스 살포 경로를 형성하는 주입관 고정부; 전면부에 고정된 상기 주입관 고정부를 통해 유입된 플럭스가 모여 쌓이는 내부 공간을 구비하고, 복수의 용접 토치가 상기 내부 공간에 유입되도록 위치되는 몸체; 상기 복수의 용접 토치의 위치 변화에 상응하여 상기 몸체가 이동되도록 미리 지정된 고정 대상물에 상기 몸체를 고정시키는 체결부를 포함한다.

Description

다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기{Flux collector for submerged arc welding by using multiple welding torches}

본 고안은 다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기(收合器)에 관한 것이다.

잠호 용접(SAW, Submerged Arc Welding)은 용접 대상이 되는 두 모재의 접합부에 임상의 용제, 즉 플럭스(flux)를 살포하고, 그 플럭스 속에서 용접봉과 모재 사이에 아크를 발생시켜 그 열로 용접하는 용접 기법이다. 잠호 용접시 아크는 살포된 플럭스 내부에서 발생되기 때문에, 아크가 외부로 노출되는 것이 거의 없다는 특성이 있다.

도 1에는 종래 기술에 따른 잠호 용접 시스템의 구성이 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 잠호 용접 시스템은, 용접 대상이 되는 용접 부재(1)를 용접하기 위해 미리 구비된 레일(2)을 따라 이동하는 캐리지(11)와, 와이어(12)와, 용접 토치(13)와, 용접 토치(13)로 용접을 수행할 때 용융지를 보호하기 위해 플럭스 주입관(15)을 통해 살포될 플럭스를 저장하는 호퍼 탱크(14)를 포함한다.

전술한 바와 같이, 잠호 용접시 발생되는 아크가 외부로 노출되지 않도록 용접 토치(13)의 용접봉은 플럭스 내부에 위치하여야 하기 때문에, 플럭스 주입관(15)을 통해 충분한 양의 플럭스가 살포되어야 한다.

그러나, 종래의 잠호 용접 시스템은 개방된 공간 상에 플럭스가 적정한 높이까지 쌓이도록 살포되어야 하기 때문에 플럭스 사용량이 지나치게 많아지고, 이는 용접 자재 비용을 증가시키는 원인이 되고 있다.

한국특허공개 제2012-0132889호(용접선 추적이 가능한 잠호 용접 시스템) 미국공개특허 제2013/0299460호(Hardfacing submerged arc welding device)

본 고안은 살포된 플럭스가 용접 토치 주변으로 모여 쌓이는 구조를 제시함으로써 플럭스 사용량을 저감시킬 수 있고, 또한 대전류 적용시에도 아크 차폐 능력이 향상되어 용접 작업 편의성을 극대화할 수 있는 다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기를 제공하기 위한 것이다.

본 고안은 후면부에 슬래그 방출 구멍을 형성함으로써 몸체의 높이를 낮출 수 있을 뿐 아니라, 살포된 플럭스가 용접 토치 주변으로 모여 쌓이는 구조에 의해 잠호 용접을 위해 이용되는 전극 토치의 수가 증가되더라도 플럭스 사용량이 급격하게 증가하지 않는 다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 고안의 일 측면에 따르면, 플럭스 주입관에 연결되어 플럭스 살포 경로를 형성하는 주입관 고정부; 전면부에 고정된 상기 주입관 고정부를 통해 유입된 플럭스가 모여 쌓이는 내부 공간을 구비하고, 복수의 용접 토치가 상기 내부 공간에 유입되도록 위치되는 몸체; 상기 복수의 용접 토치의 위치 변화에 상응하여 상기 몸체가 이동되도록 미리 지정된 고정 대상물에 상기 몸체를 고정시키는 체결부를 포함하는 다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기가 제공된다.

상기 몸체는 유선형의 상면부, 상기 상면부에 비해 상대적으로 작은 크기로 형성되는 하면부, 및 상기 상면부와 상기 하면부를 연결하는 미리 지정된 높이의 둘레면으로 형성될 수 있다.

상기 몸체의 둘레면은 전면부와 후면부 각각에서 하부에 경사각 형상 부위를 가지도록 형성되되, 상기 전면부의 경사각 형상 부위는 폐쇄면으로 형성되고, 상기 후면부의 경사각 형상 부위에는 상기 하면부에 형성된 개방 영역과 이어지는 슬래그 방출 구멍이 형성될 수 있다.

상기 슬래그 방출 구멍은 미리 지정된 용접 조건에 따라 생성되는 슬래그의 크기에 부합하도록 형성될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 청구범위 및 고안의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 고안의 실시예에 따르면, 살포된 플럭스가 용접 토치 주변으로 모여 쌓이는 구조를 제시함으로써 플럭스 사용량을 저감시킬 수 있고, 또한 대전류 적용시에도 아크 차폐 능력이 향상되어 용접 작업 편의성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한 후면부에 슬래그 방출 구멍을 형성함으로써 몸체의 높이를 낮출 수 있을 뿐 아니라, 살포된 플럭스가 용접 토치 주변으로 모여 쌓이는 구조에 의해 잠호 용접을 위해 이용되는 전극 토치의 수가 증가되더라도 플럭스 사용량이 급격하게 증가하지 않는 효과도 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 잠호 용접 시스템의 구성을 예시한 도면.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 잠호 용접 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 플럭스 수합기의 몸체 형상을 나타낸 도면.
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 플럭스 수합기의 이용 상태를 설명하기 위한 도면.

본 고안은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 고안을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 고안을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 잠호 용접 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 플럭스 수합기의 몸체 형상을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 플럭스 수합기의 이용 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 잠호 용접 시스템은, 용접 대상이 되는 용접 부재(1)를 용접하기 위해 미리 구비된 레일(2)을 따라 이동하는 캐리지(11)와, 와이어(12)와, 다전극 잠호 용접을 실시하기 위한 복수의 용접 토치(13)와, 용접 토치(13)로 용접을 수행할 때 용융지를 보호하기 위해 플럭스 주입관(15)을 통해 살포될 플럭스를 저장하는 호퍼 탱크(14)와, 캐리지(11)의 이동에 따른 용접 토치(13)의 위치 변화에 부합하여 이동되도록 어느 하나의 용접 토치(13)에 고정되는 플럭스 수합기(收合器)(200)를 포함할 수 있다. 복수의 용접 토치는 구분의 필요가 없는 경우 용접 토치(13)로 통칭하되, 구분이 필요한 경우에는 캐리지(11)의 이동 방향을 기준으로 선행 토치와 후행 토치로 별칭하기로 한다.

플럭스 수합기(200)는 몸체(210)와, 플럭스 주입관(15)과 연통되도록 고정되어 플럭스를 몸체(210)의 내부 공간으로 유입시키는 주입관 고정부(220)와, 몸체(210)를 용접 토치(13)에 고정시키는 체결부(230)를 포함할 수 있다.

주입관 고정부(220)는 도 2에 예시된 바와 같이 외부로 돌출 형성된 관(管) 형상으로 형성될 수도 있으나, 플럭스 주입관(15)의 단부를 끼움 결합하기 위한 홀 형상으로 몸체(210)의 일 측에 형성될 수도 있다.

체결부(230)는 용접 토치(13)에 고정되지 않고, 용접 토치(13)의 위치 변화에 부합하도록 이동되는 다른 주변 물체에 고정될 수 있으며, 본 명세서에서는 체결부(230)가 고정되는 용접 토치(13) 또는 다른 주변 물체를 고정 대상물이라 통칭하기로 한다.

도 3에는 플럭스 수합기(200)의 구성 중 몸체(210)의 형상이 구체적으로 예시되어 있다. 참고로, 도 3의 (a)는 몸체(210)의 측면도이고, 도 3의 (b)는 몸체(210)의 배면도이며, 도 3의 (c)는 몸체(210)의 평면도이다.

각각 외곽선으로 단면적이 규정되는 몸체(210)의 상면부(310)와 후술될 하면부(320) 각각에는 예를 들어 용접 토치(13)가 몸체(210)의 내부 공간으로 유입되도록 하거나, 몸체(210)의 내부 공간으로 유입된 플럭스가 용접 부재(1)의 상부에 쌓이도록 하기 위한 개방 영역이 형성된다. 개방 영역은 상면부(310)와 하면부(320)의 각 영역 중 일부에만 형성될 수도 있으나, 상면부(310)와 하면부(320)를 형성하는 외곽선 이외의 영역이 모두 개방 영역으로 형성될 수도 있다.

캐리지(11)의 이동 방향을 기준으로, 플럭스 수합기(200)의 몸체(210)는 높이 방향에서 전면부 영역과 후면부 영역 각각의 하부에 경사각 형상 부위가 형성된 둘레면을 가질 수 있다. 여기서, 전면부의 경사각 형상 부위는 폐쇄면으로 형성되지만, 후면부의 경사각 형상 부위에는 하면부(320)에 형성된 개방 영역과 이어지는 슬래그 방출 구멍(330)이 형성된다.

또한 플럭스 수합기(200)의 몸체(210)는 길이 방향에서, 전면부 영역의 상면부(310)의 폭이 상대적으로 크고, 후면부 영역으로 갈수록 상대적으로 폭이 감소되는 예를 들어 유선형 형상을 가지도록 상면부(310)의 외곽선이 형성된다.

이에 비해, 하면부(320)는 상면부(310)의 전면부 영역의 폭에 비해 상대적으로 작은 폭의 외곽선을 가지도록 형성된다. 즉, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 상면부(310)로 규정되는 면적에 비해 하면부(320)로 규정되는 면적이 상대적으로 작게 산출된다.

이때, 하면부(320)를 형성하는 외곽선은 길이 방향으로 일정한 폭을 가지도록 형성될 수도 있으나, 길이 방향으로 폭이 미리 지정된 크기 만큼 감소되거나 증가하도록 형성될 수도 있음은 당연하다.

예를 들어, 하면부(320)를 형성하는 외곽선 및/또는 하면부(320)에 형성된 개방 영역의 폭이 일정하거나, 길이 방향에서 후면부 영역으로 갈수록 상대적으로 폭이 감소되도록 형성되면, 몸체(210) 내부로 유입된 플럭스가 용접 토치(13) 주변에 집중적으로 모여 적정한 높이를 형성하게 됨으로써 잠호 용접시 소요되는 플럭스의 양이 최소화되는 특징이 있다.

또한, 플럭스를 몸체(210)의 내부 공간으로 유입시키는 주입관 고정부(220)의 단부인 플럭스 투입구를 몸체(210)의 전면부 상부 위치에 배치함으로써 플럭스가 몸체(210)의 내부 공간에서 용이하게 모여 쌓이게 된다.

플럭스 수합기(200)의 이용 상태가 예시된 도 4를 참조하면, 다전극 잠호 용접을 실시하기 위해 복수의 용접 토치(13)는 플럭스 수합기(200)의 몸체(210)의 내부 공간에 유입되도록 위치된다.

대전류 2전극 잠호 용접을 실시하는 경우, 일반적인 2전극 잠호 용접에 비해선행 토치와 후행 토치 각각에 가해지는 전류와 전압의 크기는 커지게 된다. 이로 인해, 살포된 플럭스 용융량이 약 1.5배 이상 증가되고, 또한 보다 많은 플럭스 살포량이 요구된다. 이러한 문제점은, 3개 이상의 용접 토치(13)를 사용하는 일반적인 다전극 잠호 용접의 경우에도 동일하게 적용된다.

따라서, 적은 플럭스 소요량으로 다전극 잠호 용접을 실시할 수 있도록 하기 위해서는, 분사된 플럭스를 모아서 후행 토치 측으로 공급할 수 있는 본 실시예에서 설명되는 플럭스 수합기(200)가 구비되어야 한다.

도 4의 (a)에 예시된 바와 같이, 플럭스 수합기(200)는 용접 토치(13)의 하부에 위치되고, 플럭스 수합기(200)의 몸체(210)는 내부 공간으로 유입된 용접 토치(13)를 감싸는 형상을 가진다.

또한, 플럭스 수합기(200)가 캐리지(11)의 이동에 상응하여 이동되는 동안, 몸체(210)의 내부 공간으로 유입되는 플럭스는 몸체(210)를 형성하는 내측 표면의 형상, 하면부(320)와 개방 영역의 형상에 의해 선행 토치 및 후행 토치 각각의 주위에 모이도록 이동되어, 몸체(210)의 후면부에 형성된 슬래그 방출 구멍(330)을 통해 외부로 배출된다(도 2 참조).

또한 도 4의 (b)에 예시된 바와 같이, 몸체(210)의 후면부에 슬래그 방출 구멍(330)이 형성되어, 다전극 잠호 용접을 실시하기 위한 적정한 높이를 형성하기 위해 필요한 플럭스의 양이 최소화될 수 있고, 따라서 플럭스 수합기(200)의 전체적인 높이가 상대적으로 낮춰질 수 있다. 이때, 만일 슬래그 방출 구멍(330)의 크기를 다전극 잠호 용접시 생성되는 슬래그(420)의 크기(예를 들어, 용접을 위해 지정된 전류 및 전압 조건 적용시 통계적으로 생성되는 슬래그의 크기)에 부합하도록 형성하여, 생성된 슬래그(420)가 슬래그 방출 구멍(330)을 통해 직접 외부로 인출된다면 다전극 점호 용접시 소모되는 플럭스의 양이 보다 적게 유지될 수 있을 것이다. 참고로, 도 4의 (b)에 도시된 참조부호 430은 용착 금속을 각각 의미한다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 플럭스 수합기(200)는 용접 토치(13) 주변으로 플럭스가 모여 쌓이는 구조를 가지고, 또한 후면부에 슬래그 방출 구멍(330)이 형성됨으로써 일반적인 또는 대전류 다전극 잠호 용접시 소모되는 플럭스의 양이 최소화될 수 있는 장점이 있다.

상기에서는 본 고안의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구의 범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 용접 부재 2 : 레일
11 : 캐리지 12 : 와이어
13 : 용접 토치 14 : 호퍼 탱크
15 : 플럭스 주입관 200 : 플럭스 수합기
210 : 본체 220 : 주입관 고정부
230 : 체결부 310 : 상면부
320 : 하면부 330 : 슬래그 방출 구멍
420 : 슬래그 430 : 용착 금속

Claims (4)

1. 플럭스 주입관에 연결되어 플럭스 살포 경로를 형성하는 주입관 고정부;
   전면부에 고정된 상기 주입관 고정부를 통해 유입된 플럭스가 모여 쌓이는 내부 공간을 구비하고, 복수의 용접 토치가 상기 내부 공간에 유입되도록 위치되는 몸체;
   상기 복수의 용접 토치의 위치 변화에 상응하여 상기 몸체가 이동되도록 미리 지정된 고정 대상물에 상기 몸체를 고정시키는 체결부를 포함하는 다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 몸체는 유선형의 상면부, 상기 상면부에 비해 상대적으로 작은 크기로 형성되는 하면부, 및 상기 상면부와 상기 하면부를 연결하는 미리 지정된 높이의 둘레면으로 형성되는, 다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 몸체의 둘레면은 전면부와 후면부 각각에서 하부에 경사각 형상 부위를 가지도록 형성되되,
   상기 전면부의 경사각 형상 부위는 폐쇄면으로 형성되고,
   상기 후면부의 경사각 형상 부위에는 상기 하면부에 형성된 개방 영역과 이어지는 슬래그 방출 구멍이 형성되는, 다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 슬래그 방출 구멍은 미리 지정된 용접 조건에 따라 생성되는 슬래그의 크기에 부합하도록 형성되는, 다전극 잠호 용접용 플럭스 수합기.

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