KR20230130272A - 용접 및 전해 연마장치와 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 내부에 피대상물이 배치되는 전해조; 상기 피대상물에 연결되는 양극전극; 상기 피대상물의 일측에 배치되는 음극전극; 상기 음극전극을 이동시켜 상기 피대상물과 선택적으로 접촉하게 하는 음극전극 이송부; 상기 음극전극을 이용하여 피대상물을 용접한 후, 상기 전해조로 전해액을 공급하는 전해액 공급부;
상기 피대상물의 용접공정 시 상기 전극이송부를 제어하여 상기 음극전극을 상기 피대상물에 선택적으로 접촉하게 하고, 상기 용접공정 후의 전해연마공정 시 상기 전해액 공급부를 제어하여 상기 전해조에 전해액을 공급하고, 상기 전극이송부를 제어하여 상기 음극전극을 상기 피대상물과 이격되는 위치에 배치시키는 제어부; 및 상기 음극전극 및 상기 양극전극에 전원을 인가시키는 전원공급부를 포함하는 용접 및 전해 연마장치를 제공한다.

Description

용접 및 전해 연마장치와 그 방법{Welding and electropolishing apparatus and method therefor}
본 발명은, 용접 및 전해 연마장치와 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저 비용으로 시간과 공간에 구애받지 않고 용접 및 전해 연마를 가능하게 하는 용접 및 전해 연마장치와 그 방법을 제공한다.
일반적으로 용접은 같은 종류 혹은 다른 종류 금속재료에 열과 압력을 가하여 고체 사이에 결합이 되도록 하는 접합시키는 과정으로 아크의 열을 활용하는 아크용접, 가스의 연소열을 활용하는 가스용접, 저항의 발열을 활용하는 저항용접, 전자빔ㆍ레이저ㆍ로봇 과 같은 특수 장비를 활용하는 특수용접등의 방법으로 피대상물에 전극의 용접부를 적용하여 시행하고 있다.
이때 전극은 용접작업과 같은 경우 열을 통하여 소재를 녹인 후 접합을 시키는 방식이기 때문에 분자의 배열 변화로 인하여 용접부가 다른 부위보다 강성이 매우 낮아지게 되고 표면의 거칠기 또한 일정하지 않기 때문에 안전사고에 노출되는 우려가 있어 추가 열을 통하여 분자를 재배열함으로써 강성을 높여주기 위한 방법으로 용접부를 연마하는 전해연마공정을 시행하고 있다.
이와 같이 용접 후 전해연마공정으로 용접부를 연마하는 경우, 별도의 전극 및 전원인가장치 등이 추가적으로 요구되어, 시간소요가 많고 공간활용도면에서도 한계가 있다.
대한민국 공개특허 10-1993-0019319호(발명의 명칭 : 금속부재의 용접 보수방법과 용접방법 및 용접장치)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서 단일 전극으로 용접 및 전해연마를 수행할 수 있는 용접 및 전해 연마장치와 그 방법을 제공하고자 하는데 목적이 있다.
본 발명은, 내부에 피대상물이 배치되는 전해조; 상기 피대상물에 연결되는 양극전극; 상기 피대상물의 일측에 배치되는 음극전극; 상기 음극전극을 이동시켜 상기 피대상물과 선택적으로 접촉하게 하는 전극 이송부; 상기 음극전극을 이용하여 피대상물을 용접한 후, 상기 전해조로 전해액을 공급하는 전해액 공급부; 상기 피대상물의 용접공정 시 상기 전극이송부를 제어하여 상기 음극전극을 상기 피대상물에 선택적으로 접촉하게 하고, 상기 용접공정 후의 전해연마공정 시 상기 전해액 공급부를 제어하여 상기 전해조에 전해액을 공급하고, 상기 전극이송부를 제어하여 상기 음극전극을 상기 피대상물과 이격되는 위치에 배치시키는 제어부; 및 상기 음극전극 및 상기 양극전극에 전원을 인가시키는 전원공급부를 포함하는 용접 및 전해 연마장치를 제공한다.
상기 음극전극은, 상기 전원공급부와 연결되는 전극몸체와, 상기 전극몸체의 표면에 형성되며, 상기 피대상물과 동일재질의 코팅층을 포함한다.
또한, 본 발명은, (A) 전해조 내에 피대상물을 배치하는 단계; (B) 상기 피대상물에 양극전원을 인가하고, 음극 전극을 이용하여 상기 피대상물을 용접하는 단계; (C) 상기 전해조 내에 전해액을 공급하여 상기 피대상물을 상기 전해액에 침지시키는 단계; 및 (D) 상기 음극전극을 상기 피대상물으로부터 이격시켜 용접부를 전해연마하는 단계를 포함하는 용접 및 전해연마방법을 제공한다.
상기 음극전극의 외부에 상기 피대상물체와 동일재질의 코팅층이 형성된다.
상기 (B)단계는, 상기 음극 전극을 상기 피대상물에 간헐적으로 접촉시켜 상기 피대상물을 용접한다.
상기 (D)단계에서 음극전극에 인가되는 전류는, 상기 (D)단계에서 상기 (B)단계에서 음극전극에 인가되는 전류보다 작게 된다.
본 발명에 따른 용접 및 전해 연마장치와 그 방법에 의하면, 단일 전극으로 용접 및 전해연마를 수행할 수 있도록 하여 용접 및 전해 연마 작업 시 요구되는 시간 및 공간의 한계를 극복하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 및 전해연마장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 음극전극을 피대상물과 접촉시킨 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 음극전극의 확대도이다.
도 4는 도 1에 전해조에 전해액을 공급하여 피대상물을 침지시키는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 음극전극을 피대상물으로부터 이격시켜 전해연마하는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 용접 및 전해 연마방법의 순서도이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1을 참고하면 본 발명에 따른 용접 및 전해연마장치(100)는 전해조(110), 양극전극(120), 음극전극(130), 전극 이송부(140), 전해액 공급부(150), 제어부(미도시), 전원공급부(160)를 포함한다.
상기 전해조(110)는 내부공간(111)에 피대상물(112)이 배치된다.
이때 상기 피대상물(112)은 금속소재로 구비될 수 있다.
상기 양극전극(120)은 상기 피대상물(112)에 연결된다.
상기 음극전극(130)은 상기 양극전극(120)과 이격되어 상기 피대상물(112)의 일측에 배치가 된다.
상기 전극이송부(140)는 상기 음극전극(130)을 이동시켜 상기 피대상물(112)과 선택적으로 접촉하게 한다.
상기 전극이송부(140)는 상기 음극전극(130)을 승하강 시키는 모터 또는 실린더로 구성될 수 있다.
상기 전해액 공급부(150)는 상기 음극전극(130)을 이용하여 피대상물(112)을 용접한 후, 상기 전해조(110)로 전해액(151)을 공급한다.
이때 상기 전해액(151)은 용액이 전기전도성을 지니고 전류를 통하면 전기 분해 현상을 일으키는 물질인 전해질일 수 있다.
상기 제어부는 상기 피대상물(112) 용접 시 상기 전극이송부(140)에 제어신호(미도시)를 보내 상기 전극이송부(140)를 제어하여 상기 음극전극(130)을 상기 피대상물(112)에 선택적으로 접촉하게 한다.
용접공정 이후, 용접부위를 전해연마하려고 하는 경우, 상기 제어부는 상기 전해액 공급부(150)에 동작신호(미도시)를 보내 상기 전해액 공급부(150)를 제어하여 상기 전해조(110)의 내부공간(111)에 전해액(151)을 공급하고, 상기 전극이송부(140)를 제어하여 상기 음극전극(130)을 상기 피대상물(112)과 이격되는 위치에 배치시킨 후, 전원을 인가하여 전해연마공정을 수행한다.
이와 같이 상기 제어부는 용접 및 전해연마에 따라 필요에 맞게 상기 전극이송부(140)와 상기 전해액 공급부(150)를 제어하여 상기 음극전극(130)을 용접 및 전해연마를 융합화하여 수행한다.
상기 전원공급부(160)는 상기 음극전극(130) 및 상기 양극전극(120)에 연결되어 상기 음극전극(130) 및 상기 양극전극(120)에 각각 (-),(+)전원을 인가시킨다.
이하부터는 도 2 내지 도 6을 참고하여 상기 용접 및 전해연마장치(100)의 용접 및 전해연마 방법에 대해 설명하도록 한다.
상기 용접 및 전해연마장치(100)의 용접 및 전해연마방법은 피대상물 배치 단계(A), 상기 피대상물 용접 단계(B), 상기 피대상물 침지단계(C), 전해연마 단계(D)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 피대상물(112) 배치단계(A)는 상기 전해조(110)의 내부공간(111)에 상기 피대상물(112)을 배치시키는 단계이다.
상기 피대상물(112) 용접 단계(B)는 상기 피대상물(112)에 상기 전원공급부(160)로부터 상기 양극전극(120)으로 상기 양극전원을 인가하고, 상기 전원공급부(160)로부터 상기 음극전원이 공급되는 상기 음극전극(130)을 이용하여 상기 피대상물(112)을 용접하는 단계이다.
이때 상기 음극전극(130)은 상기 전원공급부(160)로부터 음극전원을 인가받으며, 상기 제어부로부터 제어신호에 의한 상기 전극이송부(140)의 동작에 따라 상기 피대상물(112)에 간헐적으로 접촉시킨 상태에서 아크열(미도시)을 발생시킨다.
상기 음극전극(130)은 일부부위가 아크열에 의하여 녹아서 금속증기 또는 용적으로 되어 아크열에 의해 상기 피대상물(112)의 일부가 용융된 용융지(112a)로 이행된다.
이와 같이 형성된 상기 용융지(112a)는 응고함으로써 용착금속(미도시)이 되고 상기 용착금속이 상기 피대상물(112)과 접합이 되도록 한다.
이때 도 2를 참고하면 상기 음극전극(130)은 상기 전원공급부(160)와 연결되는 전극몸체(131)와 상기 전극몸체(131)의 일단 표면에 상기 피대상물(112)과 동일한 금속재질의 코팅층(132)을 포함한다.
상기 전극몸체(131)의 일단 표면이 상기 피대상물(112)과 동일한 금속재질의 코팅층(132)으로 이루어지기에 아크열에 의해 생성된 용적이 상기 피대상물의 일부가 용융된 부분과 용착금속이 쉽게 생성되도록 한다.
이에 따라 상기 피대상물(112)이 용착금속과 접합이 원활하게 이루어진다.
상기와 같이 설명한 바와 같이 상기 피대상물(112) 용접 단계(B)는 아크용접으로 설명되었지만 가스의 연소열을 활용하는 가스용접, 저항의 발열을 활용하는 저항용접, 전자빔*?*레이저*?*로봇 과 같은 특수 장비를 활용하는 특수용접 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 피대상물(112) 침지단계(C)는 상기 전해조(110)의 내부공간(111)에 상기 전해액(151)을 공급하여 상기 피대상물(112)을 상기 전해액(151)에 침지시킨다.
상기 피대상물(112) 침지단계(C)는 상기 제어부로부터 동작신호에 의해 상기 전해액 공급부(150)를 제어하여 상기 전해액 공급부(150)로부터 상기 전해조(110)의 내부공간(111)에 전해액(151)을 공급하고 상기 피대상물(112)을 상기 전해조(110)의 내부공간(111)에 채워진 상기 전해액(151)에 침지시킨다.
상기 전해연마 단계(D)는, 상기 전극이송부(140)의 동작에 따라 상기 음극전극(130)을 상기 전해액 (151)내부에서 상기 피대상물(112)로부터 이격시킨 후 전원을 인가시켜 상기 피대상물(112)의 용접부를 전해연마 시키는 단계이다.
상기 전해연마 단계(D)는, 상기 전원공급부(160)로부터 상기 음극전극(130)에 전원을 인가하여 상기 음극전극(130) 용접부 표면의 금속의 이온을 용해시켜 용접부 표면의 전해연마를 진행시킨다.
상기 전해연마 단계(D)에서, 상기 전원공급부(160)로부터 상기 음극전극(130)에 인가되는 전류는, 상기 피대상물(112) 용접 단계(B)에서 상기 음극전극(130)에 인가되는 전류보다 작은 전류량이 적용이 된다.
상기 용접 단계(B)에서, 상기 음극전극(130) 단부의 코팅층(132)은 융해되어 제거가 되어 상기 음극전극(130)의 단부는 노출된다. 이에 따라 전해연마가 보다 원활하게 이루어지도록 한다.
상기와 같이 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 용접 및 전해연마장치(100)와 그 방법에 의하면, 하나의 전극으로 용접 및 전해연마를 수행할 수 있으므로, 용접을 진행한 이후 상기 제어부에 의해 상기 전해액공급부(150)와 상기 전극이송부(140)를 동작시켜 전해연마를 곧바로 진행시키도록 하여 용접 이후 별도로 전해 연마를 위해 준비하는데 소요되는 시간을 줄이고 동일한 공간 내에서 전해연마 진행이 곧바로 되도록 하여 요구되는 시간 및 공간의 한계를 극복하도록 한다.
100 : 용접 및 전해연마장치 110 : 전해조
111 : 내부공간 112 : 피대상물
112a: 용융지 120 : 양극전극
130 : 음극전극 131 : 전극몸체
132 : 코팅층 140 : 전극이송부
150 : 전해액공급부 151 : 전해액
160 : 전원공급부 A: 피대상물배치단계
B: 피대상물 용접단계 C: 피대상물침지단계
D: 음극전극 전해연마단계

Claims (6)

  1. 내부에 피대상물이 배치되는 전해조;
    상기 피대상물에 연결되는 양극전극;
    상기 피대상물의 일측에 배치되는 음극전극;
    상기 음극전극을 이동시켜 상기 피대상물과 선택적으로 접촉하게 하는 전극 이송부;
    상기 음극전극을 이용하여 피대상물을 용접한 후, 상기 전해조로 전해액을 공급하는 전해액 공급부;
    상기 피대상물의 용접공정 시 상기 전극이송부를 제어하여 상기 음극전극을 상기 피대상물에 선택적으로 접촉하게 하고, 상기 용접공정 후의 전해연마공정 시 상기 전해액 공급부를 제어하여 상기 전해조에 전해액을 공급하고, 상기 전극이송부를 제어하여 상기 음극전극을 상기 피대상물과 이격되는 위치에 배치시키는 제어부; 및
    상기 음극전극 및 상기 양극전극에 전원을 인가시키는 전원공급부를 포함하는 용접 및 전해 연마장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 음극전극은, 상기 전원공급부와 연결되는 전극몸체와,
    상기 전극몸체의 표면에 형성되며, 상기 피대상물과 동일재질의 코팅층을 포함하는 용접 및 전해 연마장치.
  3. (A) 전해조 내에 피대상물을 배치하는 단계;
    (B) 상기 피대상물에 양극전원을 인가하고, 음극 전극을 이용하여 상기 피대상물을 용접하는 단계;
    (C) 상기 전해조 내에 전해액을 공급하여 상기 피대상물을 상기 전해액에 침지시키는 단계; 및
    (D) 상기 음극전극을 상기 피대상물으로부터 이격시켜 용접부를 전해연마하는 단계를 포함하는 용접 및 전해연마방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 음극전극의 외부에 상기 피대상물체와 동일재질의 코팅층이 형성되는 용접 및 전해연마방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 (B)단계는, 상기 음극 전극을 상기 피대상물에 간헐적으로 접촉시켜 상기 피대상물을 용접하는 용접 및 전해연마방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 (D)단계에서 음극전극에 인가되는 전류는, 상기 (D)단계에서 상기 (B)단계에서 음극전극에 인가되는 전류보다 작은 용접 및 전해 연마방법.


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