KR20180041339A - 수평맞대기 용접용 전면 동담금 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평맞대기 용접용 전면 동담금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접진행방향으로 모재와 마주하는 동담금의 일부에 미세챔버를 형성하여 용접시 용접면에 부착된 스패터 등을 원활하게 타고 넘어가도록 하여 용접품질을 향상시키도록 한 수평맞대기 용접용 전면 동담금에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 용접 진행방향으로 모재와 마주하는 동담금의 일부에 미세챔버를 형성하여 용접시 용접면에 부착된 스패터와 간섭을 피함으로써 원활한 동담금 이동이 가능하고, 누기(공기유입)가 생기지 않으므로 용접품질이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

Description

수평맞대기 용접용 전면 동담금{FRONT COPPER SHOE FOR USING HORIZONTAL BUTT WELDING}

본 발명은 수평맞대기 용접용 전면 동담금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접 진행방향으로 모재와 마주하는 동담금의 일부에 미세챔버를 형성하여 용접시 용접면에 부착된 스패터 등을 원활하게 타고 넘어가도록 하여 용접품질을 향상시키도록 한 수평맞대기 용접용 전면 동담금에 관한 것이다.

일반적으로, 선박 건조는 다양한 형태의 소부재들이 소조립, 중조립, 대조립 과정을 거쳐 하나의 대형 블록으로 만들어지고, 이 대형 블록들은 P.E 장이나 도크에서 용접되어 한 척의 선박으로 완성된다.

이 경우, 수직 또는 수평 방향으로의 다수의 용접심이 형성되게 된다.

특히, 수평방향 용접심은 수평맞대기 용접에 의해 이루어지는데, 수평맞대기 용접은 마주하는 용접용 모재를 용접하여 이어 붙이는 용접으로 철판을 이을 때 많이 사용한다.

이러한 맞대기 용접에 있어 세로 방향으로 마주하는 두 용접 모재를 수평으로 맞대기 용접하는 경우 보통 상부와 하부의 두 용접 모재가 서로 마주하며, 용접부가 개선(Bevel) 된다.

그리고, 상부 용접 모재의 개선면이 위로 경사지게 형성되고, 하부 용접 모재가 평면에서 직각으로 개선된 상태로 용접이 이루어진다.

즉, 도 1의 예시와 같이, 두 용접 모재, 즉 제1,2모재(1,2)의 배면에는 백킹재(3)가 부착되고, 백킹재(3)와 두 용접 모재인 제1,2모재(1,2)에 의해 생긴 공간, 즉 개선(4)의 전면에는 동담금(5)이 접지된다.

이때, 백킹재(3)는 보통 세라믹으로 형성되며, 용융금속(Molten Metal), 즉 쇳물을 받을 수 있도록 홈이 형성되고, 쇳물 고임에 따른 용접비드가 형성되도록 안내하게 된다.

그리고, 동담금(5)에는 보호가스를 공급하는 보호가스관(6)과, 냉각수를 공급하는 냉각수관(7)이 설치된다.

특히, 동담금(5)의 전면, 즉 개선(4)에 노출된 면은 상하 길이 중심을 기준으로 상하가 대칭된 대칭곡면부(R) 구조로 이루어진다.

그리하여, 도 1을 기준으로 전면 상부와 전면 하부가 각각 제1모재(1)와 제2모재(2)의 대응면에 접촉된 상태로 밀착되게 된다.

그런데, 도 1과 같이 제1,2모재(1,2)가 모두 동담금(5)의 대응면과 맞닿았을 때 동일한 수직도를 유지할 경우에는 크게 문제가 없지만, 도 2와 같이 제1모재(1)의 일측이 경사면(SL)을 가진 경우 이때에는 밀착되지 못하고 벌어지는 부위, 즉 누기부(AIR)가 생겨 공기가 유입됨으로써 용접 쇳물이 급속히 흘러내려 용접불량이 발생하므로 수정작업을 필수적으로 수행해야 하는 단점이 있다.

또한, 도 1과 같은 경우라도 대칭곡면부(R) 구조를 갖기 때문에 도 7의 (b)와 같이 초기용접비드(FB)가 볼록하지 않아 후속 덧살(DS) 작업시 적정 높이로 덧살(DS)을 형성하기 어려워 이또한 용접 후 수정작업이 불가피한 단점이 있으며, 용접진행시 발생되는 스패터(모재 표면에 부착되는 쇳가루, 칩 등)에 의해 제1,2모재(1,2)와 수직면이 밀착된 구조에서는 동담금이 걸려 자유롭게 이동하지 못하기 때문에 작업이 불편하고 용융쇳물 과다로 인한 용접결함이 야기되는 단점도 있다.

뿐만 아니라, 도 3의 예시와 같이, 보호가스가 3개의 구멍을 통해 개선(4)에 대해 수직하게 직접 분사되면 분사압이 커 공기유입(누기)에 따른 용접불량이 발생되므로 부득이하게 개선(4) 반대쪽으로 분사시켜 되돌아 나오는 형태로 공급되게 함으로서 분사압을 떨어뜨리고 있는데 이 경우에는 보호가스의 공급 부족이 일어나 전체를 고르게 쉴드하지 못하기 때문에 용접기공이 발생함으로써 이또한 용접 후 수정작업이 불가피한 문제를 여전히 발생시킨다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1214476호(2012.12.14.) '수평 맞대기 용접용 동당금' 대한민국 특허 등록번호 제10-1394995호(2014.05.08.) '수평 맞대기 이음 용접 장치' 대한민국 특허 등록번호 제10-1622676호(2016.05.13.) '수평 맞대기 이음 대용착 용접 장치 및 방법'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 용접 진행방향으로 모재와 마주하는 동담금의 일부에 미세챔버를 형성하여 용접시 용접면에 부착된 스패터 등을 원활하게 타고 넘어가도록 하여 용접품질을 향상시키도록 한 수평맞대기 용접용 전면 동담금을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 두 개의 수평맞대기 용접 모재의 개선에 접지되어 공간을 형성하는 동담금본체를 포함하는 수평맞대기 용접용 전면 동담금에 있어서, 상기 동담금본체가 진행하는 방향 일측 모서리를 사선방향으로 모따기 하여 동담금본체가 두 개의 용접 모재에 접촉했을 때 일정크기의 경사형 공간인 미세챔버를 형성하게 하여 용접시 발생되는 스패터를 포함한 이물부와 간섭되지 않게 구성된 것을 특징으로 하는 수평맞대기 용접용 전면 동담금을 제공한다.

이때, 상기 동담금본체는 상기 개선을 향한 면에 곡면부를 포함하되, 상기 곡면부는 비대칭곡면부로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 비대칭곡면부의 상단에는 그와 반대방향으로 경사져 모재중 경사면을 갖는 모재의 경사면과 대응되는 경사를 유지하는 상부경사전면부가 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 비대칭곡면부는 상측 곡률보다 하측 곡률이 더 크게 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 비대칭곡면부의 하단에는 수직연장된 하부수직면부와, 상기 하부수직면부로부터 비대칭곡면부와 반대방향으로 경사진 하부경사전면부가 더 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 동담금본체에 연결배관된 가스공급관에는 둘레방향으로 다수의 가스분출공이 형성되어 개선 반대방향으로 다방향 분사되게 하여 층류흐름을 유도하도록 설계된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 용접 진행방향으로 모재와 마주하는 동담금의 일부에 미세챔버를 형성하여 용접시 용접면에 부착된 스패터(쇳가루, 칩 등)와 간섭을 피함으로써 원활한 동담금의 이동이 가능하고, 누기(공기유입)가 생기지 않으므로 용융물이 급속히 흘러내리지않아 용접품질이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 수평맞대기 용접시 동담금 사용예를 보인 예시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 수평맞대기 용접시 동담금 구조 및 사용예를 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 비대칭곡면부를 갖는 동담금을 이용한 용접비드의 형성예와 대칭곡면부를 갖는 동담금을 이용한 용접비드의 형성예를 비교한 단면도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수평맞대기 용접용 전면 동담금은 동담금본체(100)를 포함한다.

이때, 상기 동담금본체(100)는 도 5,6의 예시와 같이, 개선(4)을 형성하는 용접대상인 두 용접모재, 즉 제1,2모재(1,2)의 전면, 다시 말해 백킹재(3) 반대쪽면에 접촉배치되어 개선(4) 상에 용융 금속, 즉 쇳물이 머물 수 있게 해 준다.

특히, 본 발명에 따른 동담금은 모재 중에 경사면(SL)을 갖는 모재가 있을 경우 가장 바람직한 밀봉 구조를 제공한다.

즉, 상기 동담금본체(100)는 개선(4)을 향한 쪽 면에 곡면부가 종래와 같이 형성되되, 종래에는 중심을 기준으로 상하대칭형 곡면부이었던 것에 반해, 본 발명은 중심을 기준으로 상하 비대칭형태인 비대칭곡면부(110)로 이루어진다.

이렇게 비대칭곡면부(110)를 구성하는 이유는 대칭이 아닌 상태이므로 용접패스 수행시 덧살을 적정하게 높일 수 있는 높이를 확보할 수 있어 보다 더 고품질의 용접구현이 가능하기 때문이다.

그리고, 상기 비대칭곡면부(110)를 기준으로 비대칭곡면부(110)의 상단에는 그로부터 상방향으로 경사연장된 상부경사전면부(120)가 형성된다.

상기 상부경사전면부(120)는 일정각도를 갖고 개선(4) 반대쪽으로 경사지게 형성되어 제1모재(1)에 형성된 경사면(SL)에 대응 접촉할 수 있도록 구성된다.

이 경우, 상기 경사면(SL)은 대부분 규격화되어 있으므로 그 규격에 대응되도록 상기 동담금본체(100)의 상부경사전면부(120)도 경사면(SL)에 대응되게 규격화된 경사를 갖도록 가공함이 바람직하다.

때문에, 규격별 규격에 대응되는 상부경사전면부(120)를 갖는 동담금을 구비할 수도 있지만, 상기 상부경사전면부(120) 만을 착탈가능하게 구성하여 다양한 각도를 갖는 여러 개를 구비한 상태에서 경사면(SL)의 경사도에 따라 대응되는 경사를 갖는 상부경사전면부(120)를 교체 사용하면 더욱 더 효율적일 것이다.

그리고, 상기 비대칭곡면부(110)의 하단에는 하부수직면부(130)가 일정길이 수직하게 연장된 다음, 하부수직면부(130)의 하단에서 상기 상부경사전면부(120)와 같은 방향으로 일정각도 경사진 하부경사전면부(140)가 더 형성된다.

이때, 상기 하부경사전면부(140)는 굳이 별도의 규격이 필요없고 일정 경사만 가지면 된다.

이렇게 동담금본체(100)의 상단과 하단에 경사전면부를 구성하는 이유는 상부경사전면부(120)의 경우 경사면(SL)과의 밀착력을 높여 들뜬 공간을 없앰으로써 누기(공기유입)를 막고, 이로 인해 용융 쇳물을 보호할 수 있으므로 고품질의 용접부를 확보하는데 기여하게 된다.

또한, 하부경사전면부(140)는 제2모재(2) 표면과의 간섭을 최소화시켜 동담금본체(100)의 이동을 용이하게 한다.

특히, 본 발명은 용접중 스패터 등의 간섭으로 동담금본체(100)의 이동을 어렵게 하는 문제를 해결하기 위해 상기 비대칭곡면부(110)의 일측, 더 정확하게는 동담금본체(100)의 용접진행방향측 제1,2모재(1,2)와 접촉하는 모서리를 사선방향으로 모따기 하여 동담금본체(100)와 제1,2모재(1,2)가 만날 때 사선방향으로 모따진 만큼 공간이 생기도록 하여 미세챔버(200)를 형성시키도록 구성된다.

이러한 미세챔버(200)는 일종의 경사형 공간이므로 스패터 등이 있는 곳을 지날 때 사선방향으로 모따진 경사면이 스패터를 타고 넘어가기 때문에 동담금본체(100)의 이동을 원활하게 하여 작업성을 향상시키게 된다.

한편, 상기 동담금본체(100)의 후면에는 가스하우징(150)이 연결되고, 상기 가스하우징(150)에는 가스공급관(160)이 연결 배관된다.

이때, 상기 가스공급관(160)은 기존과 달리 다방향으로 가스가 분출될 수 있도록 가스공급관(160)의 둘레방향으로 다수의 가스분출공(162)이 형성된다.

이 경우, 아주 중요한 설계사항은 가스분출공(162)이 개선(4) 쪽으로 직접 분출되지 않도록 개선(4)에 대해 대략 'ㅏ' 형태로 3방향 토출되게 하여 가스하우징(150) 내부의 후방측 벽에 부딪혀 서로 믹싱된 상태에서 풍부한 풍량으로 개선(4)을 향해 플로우될 수 있도록 구성해야 한다는 점이다. 그래야만, 개선(4)을 향한 수직공급가스가 없어 분사압 증대에 따른 누기발생을 차단하고, 믹싱에 의해 균질한 보호가스 공급이 가능하여 쉴드 기능을 충실히 수행할 수 있게 된다.

때문에, 상기 가스하우징(150)은 상기 가스분출공(162)으로부터 분출된 가스가 상기 동담금본체(100)를 향해 측류흐름이 일어나도록 내부가 빈 상태로 구성되어야 함은 당연하다 하겠다.

이것은 다방향으로 분출된 보호가스가 유동되면서 층류흐름을 만들게 된다.

따라서, 상기 가스분출공(162)의 위치나 형상 등은 당연히 층류흐름을 형성할 수 있도록 설계되어야 한다.

그리고, 동담금본체(100)의 상측에는 냉각수 공급을 위한 냉각수공급관(170)이 기존과 동일하게 구비된다.

덧붙여, 동담금본체(100)의 전면 곡률을 대칭곡률부로 구성하게 되면 앞서 설명한 바와 같이 도 7의 (b)와 같은 초기용접비드(FB) 형성에 따라 후속 용접, 즉 덧살(DS)을 만들 때 초기용접비드(FB)가 볼록하지 않아 덧살(DS)이 흘러내림으로써 용접불량을 초래하지만, 본 발명처럼 동담금본체(100)의 전면 곡률을 비대칭곡률을 갖도록 비대칭곡면부(110)로 형성하되, 하측의 곡률이 더 크게 형성되도록 하여 초기 용접시 도 7의 (a)와 같이 초기용접비드(FB)가 볼록하게 튀어 나오도록 형성함으로써 후속 덧살(DS) 작업을 용이하게 하고, 용접품질을 향상시키게 된다.

이것은 비대칭곡면부(110)의 하측부 곡률이 더 크기 때문에 용접물(나뭇잎에 물방울 맺히듯이 형성됨)이 곡률이 작을 때로 곧바로 흘러내리면서 퍼지지만 곡률이 클 경우에는 곧바로 못흐르고 어느정도 맺혀 있게 되므로 도시된 예와 같은 초기용접비드(FB)를 형성할 수 있게 되는 것이다.

때문에, 비대칭곡면부(110)로 동담금본체(100)의 전면을 구성하되, 반드시 하측 곡률이 상측 보다 크게 형성되어야 한다.

이와 같이, 본 발명은 전면 동담금 구조를 개량함으로써 동담금의 이동 원활성을 확보하면서 동시에 누기를 막고, 충분한 보호가스 유동으로 고품질의 용접비드를 확보할 수 있게 된다.

100: 동담금본체 110: 비대칭곡면부
120: 상부경사전면부 130: 하부수직면부
140: 하부경사전면부 150: 가스하우징
160: 가스공급관 170: 냉각수공급관

Claims (6)

1. 두 개의 수평맞대기 용접 모재의 개선에 접지되어 공간을 형성하는 동담금본체를 포함하는 수평맞대기 용접용 전면 동담금에 있어서,
   상기 동담금본체가 진행하는 방향 일측 모서리를 사선방향으로 모따기 하여 동담금본체가 두 개의 용접 모재에 접촉했을 때 일정크기의 경사형 공간인 미세챔버를 형성하게 하여 용접시 발생되는 스패터를 포함한 이물부와 간섭되지 않게 구성된 것을 특징으로 하는 수평맞대기 용접용 전면 동담금.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 동담금본체는 상기 개선을 향한 면에 곡면부를 포함하되, 상기 곡면부는 비대칭곡면부로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평맞대기 용접용 전면 동담금.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 비대칭곡면부의 상단에는 그와 반대방향으로 경사져 모재중 경사면을 갖는 모재의 경사면과 대응되는 경사를 유지하는 상부경사전면부가 형성된 것을 특징으로 하는 수평맞대기 용접용 전면 동담금.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 비대칭곡면부는 상측 곡률보다 하측 곡률이 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 수평맞대기 용접용 전면 동담금.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 비대칭곡면부의 하단에는 수직연장된 하부수직면부와, 상기 하부수직면부로부터 비대칭곡면부와 반대방향으로 경사진 하부경사전면부가 더 형성된 것을 특징으로 하는 수평맞대기 용접용 전면 동담금.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 동담금본체에 연결배관된 가스공급관에는 둘레방향으로 다수의 가스분출공이 형성되어 개선 반대방향으로 다방향 분사되게 하여 층류흐름을 유도하도록 설계된 것을 특징으로 하는 수평맞대기 용접용 전면 동담금.
   
   

Images