KR810001667B1 - 경사진 스트립 피복장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

경사진 스트립 피복장치

제1도는 종래의 스트립피복 장치의 정면도.

제2도는 소형 실린더내에서 사용되는 종래의 스트립 피복장치의 도식도.

제3도는 본 발명의 장치의 측면도.

제4도는 소형 실린더내에서 사용되는 본 발명의 실시예의 도식도.

제5도는 본 발명의 장치를 설치하기 위한 대표적인 장치의 도식도.

본 발명은 스트립 피복(strip cladding) 장치에 관한 것으로서, 특히 전극 스트립 지역에서 자장을 발생시킬 목적으로 자극편들이 갖추어져 있는 형의 스트립 피복장치에 관한 것이다.

바거(Barger)의 미합중국 특허원 제596,878호에는 서로 인접한 피복스트립들 또는 용접 비이드(weld bead)들간의 이음이 스트립전극의 추적면((trailing side)상에 맥동자장(pulsating magnetic field)을 발생시킴으로써 알맞게 이루어지게끔 구성된 장치가 기재되어 있다.

상기 출원은 본문에 참고로서 활용된다. 상기 출원에서 맥동자장은 전극 스트립의 추적면쪽으로 근접되어 있으며 용착된 스트립의 양쪽면에 있는 두 개의 자극편에 의하여 발생되었다.전자석은 용접 전류에 의하여 스트립 전극의 추적면 상에서 발생된 자장의 반대쪽에서 맥동 자장을 발생시키게끔 맥동되었다.변화화는 자장은 용융된 피복 스트립를 덮고 있는 용융된 용접용제상에 힘을 가하여 용융된 용접용제와 용융된 스트립이 교반되도록 했다.용융 스트립의 교반은 인접스트립들 사이에 채널의 형성을 억제하므로 스트립들 사이에 형성되는 채널들을 인위적으로 메울 필요가 없었다.

스트립 피복은 예를 들면 스테인레스강이 피복될 필요가 있는 탄소강 용기와 같은 용기들의 내부에서 행해지곤 한다.용접헤드롤 용기의 내부상의 한 지점에 위치시키고 그 다음에 용기를 회전시켜, 헤드의 적절한 축방향 운동에 의하여원형 또는 나선형 스트립을 용기의 내부상에 용착시켰다.

과거에는, 용접헤드가 용기의 플랜지에 근접되면, 작업을 중지해야 했고 나머지 피복될 부분은 수동으로 행해졌었다. 알 수 있는 바와 같이, 이러한 수동식 피복작업은 많은 시간을 소비하여 비용이 많이 든다. 그럼에도 불구하고 그러한 방식이 필요한 것은, 플랜지가 플랜지의 테두리까지 피복물이 용착되는 것을 방지하는 장애물을 구성하고 있기 때문이다.

스트립 피복을 사용하는데 있어서의 또 다른 제약은 비교적 작은 직경의 실린더내에 피복 스트립을 용착하기가 어렵다는 것이었다. 때때로 용접헤드와 스트립 전극 스푸울을 수용할 만큼 충분히 크지 않은 유체 도관들의 내부를 피복하는 것이 필요하다. 그러한 경우들에 있어서, 용접 헤드는 실린더내로 삽입되고, 전극스트립은 도관의 외부에 위치한 스푸울로부터 공급된다. 전극 스트립을 스푸울로부터 용접헤드로 이송시키기 위해서는 전극스트립은 나선형으로 비틀어져야 하는데, 그 나선 비틀림에 필요한 공간때문에 둘레가 피복될 실린더의 크기에 하한선이 주어지게 된다.

본 발명은 스트립 피복장치를 사용하는데 있어서의 이러한 제약을 경감시킨다. 본 발명은 아아크에 의해 용융되어 가공물 상에서 용접 비이드를 형성하는 금속 스트립으로 금속가공물을 서브머어지드 아아크 피복시키기 위한 장치에 대한 개량이다. 이러한 형의 피복장치내에는, 가공물과, 전극 사이에 전기 아아크를 발생시키도록 전극스트립과 가공물을 서로에 대하여 이동시키며 전극을 통하여 전류를 흐르게 하는 장치가 제공된다. 전극 스트립이 용융됨으로써 피복층이 일반적으로 직선형 피복지역에서 가공물상에 용착된다. 그러한 장치는 또한 아아크지역을 덮고 있으며 용접 비이드 부분을 여전히 용융된 상태로 유지시키는 용접 용제를 용착하기 위한 장치를 포함하고 있다. 용제 피복에 의해 용융 금속을 덮은 용융 용제층이 제공된다. 더욱이 본 발명에 의하여 개량된 피복장치는 용융 용제를 교반시키므로 해서 용융 금속을 교반시킬 목적으로 전극 스트립의 양쪽 테두리에 인접하여 위치하는 서로 반대극성을 갖는 자극들을 포함하고 있다.

본 개량은 일반적으로 피복될 표면을 교차하는 장애물을 가진 가공물에서 사용되도록 계획되어 있다.

본 발명에 따라, 자속이 장애물을 통하여 진행하게 하는 장치가 제공되어 장애물 자체를 하나의 자극으로서 작용하게 하며 장애물의 테두리까지 피복되는 것을 방해하도록 위치한 자극편을 분리시킬 필요가 없다.

양호한 실시예에 있어서, 전극 스트립은 스트립 평면상에서 볼 때 장애물로부터 경사져 있어서 장애물에 의하여 가공물에 형성되어 있는 코너에서의 스트립 피복을 용이하게 한다.

본 발명에 따라, 스트립 전극이 전극 스트립 평면상에서 볼 때 각이져서 공급되기 때문에, 스푸울로부터 용접헤드쪽으로 스트립을 공급하는데 요구되는 나선형 비틀림에 필요한 공간은 감소되며, 그럼으로써 스트립 피복될 수 있는 실린더크기의 하한선이 감소된다.

제1도는 본문에 참고로 실려있는 상기 미합중국 특허원 제596,878호에 상세하게 기재된 장치의 정면도이다. 하우징 46은 가공물 10에 전극 스트립 14를 공급하기 위한 장치를 포함하고 있다.용접전류가 전극스트립을 통해 가공물 10으로 흐르는데 됨으로써, 스트립이 가공물에 용착되게 된다. 전자석 24 및 26은 코일 30 및 32에 각각 공급된 신호들에 의하여 맥동되고, 제1도에는 도시되지 않은 용융 용접용제는 그 자장에 의하여 교반되며, 그럼으로써 그 밑에 있는 용착된 용융금속이 교반된다. 피복장치와 가공물은, 금속을 일반적으로 제1도의 평면에 대해 수직으로 스트립에 용착시키도록, 서로에 대하여 이동된다.

본 장치의 전형적인 적용에 있어서, 제1도의 평면은 피복될 용기인 실린더의 축을 통하는 평면이 된다.

용접 장치는 정지상태를 유지하거나 실린더의 축을 따라서 서서히 이동되고, 실린더는 회전되어 그에 의하여 용기의 내부에 원주상 또는 나선상의 피복스트립이 피복된다. 전형적인 용기에 있어서 , 플랜지 20과 같은 장애물이 용기 내부의 완전한 스트립피복을 방해할 것이라는 것은 생소한 것이 아니다.

이는 플랜지에 의해 형성된 코너에서의 피복물의 용착을 방해하는 전자석 24, 코일 30, 및 하우징 46의 부분과 플랜지와의 간섭에서 기인된다. 따라서 그러한 상황에서는 보통 막대전극을 사용한 수동작업으로 피복을 완료시키게 된다. 소정의 면적에 대해 작업으로 소요되는 용접 시간은 자동 스트립 피복방식을 사용할 때 소요되는 용접 시간보다 30배만큼 크다.

그 결과로, 플랜지 20과 같은 방해물에까지 스트립피복을 할 수 있게 하는 방법을 제공하는 것이 중요하다.

자동 스트립 피복 방법의 편리함과 신속함으로 인하여 다른 분야에도 그의 유용성을 확대하는 것이 또한 바람직하다. 제2도는 스트립 피복 방법을 사용하여 둘레가 피복되는 작은 실린더의 한 예를 도시하고 있다. 그의 크기 때문에, 스트립 전극 스푸울(strip-electrode spool) 42와, 도면에 도시되지 않은 스트립공급모터 및 기어 감속기와 같은 관련 부품들을 포함하는 장치 전체를 실린더와 같은 가공물 내부로 삽입하는 것이 불가능하다. 다만 용접헤드 36만이 가공물 34내부에 위치하고, 그 위치는 도시되지 않은 다른 위치설정장치에 연결된 위치 설정 아암 40에 의하여 조정된다.

전극 스트립 38을 스푸울 42로부터 용접헤드 36에 공급하기 위하여, 전극 스트립 38의 평면을 스푸울 42를 떠날 때 위치한 평면쪽으로부터 용접헤드 36에서 위치하는 평면쪽으로 회전시키는 것이 필요하다. 이 회전은 실린더 34의 내부에 나선형 비틀림을 생기게 한다. 이 방법으로 피복될 수 있는 실린더 직경의 하한선은 전극 스트립 38의 나선비틀림에 필요한 공간과 용접헤드 크기의 조합에 의해 결정된다. 물론, 나선비틀림에 요구되는 공간은 피복스트립의 폭과 같은 요인에 의하여 영향을 받는다. 즉, 피복 스트립의 폭이 좁으면, 나선비틀림에 요구되는 공간은 적어지게 된다.한편, 넓은 피복 스트립이 바람직한데 이는 스트립전극이 비교적 넓다면 피복이 아주 신속히 이루어질 수 있기 때문이다. 따라서, 피복될 실린더가 비교적 작은 직경을 갖는다면, 그 내부를 피복하기 위해서는 매우 좁은 스트립으로 피복하거나 막대 전극을 사용하는 것이 필요하다.

제3도는 종래의 기술상에서 당면했던 몇 가지 문제점들을 배제하는 본 발명의 실시예를 도시하고 있다.

가공물 64는 가공물 64와 함께 형성한 코너에서 피복을 방해하는 방해물로서 작용하는 플랜지 44와 함께 도시되어 있다.

제1도의 장치 46과 비슷한 전극 스트립 공급장치 54는 가공물에 스트립 전극 56을 공급한다. 전술한 미합중국특허원 제596,878호에 기재된 바와 같이 본 장치는 통상적으로, 용융용제 60으로 되어 용융 금속의 푸울(pool)) 62를 보호하도록 용제물질 58을 용접지역에 용착시킨다. 코일 70을 가지고 있는 전자석 68은 제1도의 전자석 24 및 26과 코일 30 및 32와 유사한 것이 제공된다. 용융 푸울 62는 피복시에 앞서 피복된 피복스트립 66에 인접하여 형성되며, 스트립 62 및 66 사이에 비교적 매끈한 이음이 맥동자장에 의하여 이루어진다.

제2도에 도시되어 있는 종래 기술과는 달리, 전극 스트립 56은 전극 스트립 56의 평면상에서 볼 때 방해물 44로부터 경사져 있다. 이는 장치가 코너에 꼭 맞게는 하지만, 경사만으로는 용접지역 근처에 전술한 바와 같은 출원에 기재되어 있는 방법에서 필요하게 되는 자극편을 설치하기에 적당하지 않게 된다.

본 발명에 따라, 전형적으로 강자성체인 장애를 44내로 자속을 전도하기 위한 장치가 제공된다. 도시되어 있는 장애물내로의 자속전도로 장애물 44가 자극편 68을 보완하는 자극으로서 작동한다는 것을 알았다. 그렇게 형성된 자극은 자극편 68의 반대편에 있는 전극 스트립 56의 측면에 위치하는데, 이 위치는 전술된 출원에 기재된 장치의 작동을 위한 적당한 위치이다.

자극의 적당한 위치설정은 다음의 구성을 통하여 이루어진다. 자속은 장애물 44내로 전도 되는데 이는 부재 52와 강자성 장애물 44 사이의 공극이 부재 52의 자극편 68 사이의 공극에 비해 작기 때문이다. 자극편 52 및 68과는 달리, 헤드 54를 구성하는 모든 부분품들은 비자성 물질로 되어 있다. 예로, 자속선들이 플랜지 44와 가공물 64에 있는 탄소강에 의하여 용접용제층 60주위에서 단락된다, 그러나 용접열에 의해 용접용제가 용융되게 되는데, 용제는 용융상태에서 비교적 높은 투자성을 갖는 것이 쓰인다. 더욱이 용접열에 의해 용접지역의 가공물이 온도가 충분히 높아지므로 작업물은 강자성을 잃게 된다. 그러므로 작업물의 투자성은 감소되고 용접 용제의 투자성은 자속의 대부분의 경로가 부재 52로부터 플랜지 44를 통하여 용융용제 푸울 60으로 통과하고 자극편 68로 나가게 될 수 있는 범위까지 증가하게 된다.

코일 50과 70에 의해 발생하는 맥동자장은 용제푸울 60의 표면을 교차하는 성분을 가지며, 자속의 변화에 용접용제가 교반되며, 그럼으로써 용융 금속 푸울 62가 교반되게 되어 서로 인접하는 피복스트립들간에 만족스러운 이음이 이루어진다. 상기한 바로, 자극편 68의 위치설정이 다소 중요하다는 것은 명백한데, 그 이유는 자장의 중요한 횡성분이 이음 부분에 존재해야 하며 자극편 68이 가공물 64의 온도가 낮은 높은 투자성지역에 너무 근접하지 않는 것이 바람직하기 때문이다. 따라서 이음매의 외관을 최적상태로 하기 위하여자극편 68의 위치에 대한 예비조정이 기대될 수 있다.

본 발명의 경사진 스트립 전극의 형태는 작은 직경의 실린더에서도 유리하게 사용될 수 있다. 제2도에 관한 설명에서 언급된 바와 같이, 스트립 전극의 비틀림에 필요한 공간의 크기는 스트립 피복방법으로 피복될 수 있는 실린더의 크기에 대하여 하한선을 주게 된다. 제4도에 도시되어 있는 바와 같이, 전극 스트립이 경사짐으로써 비틀림에 필요한 반경이 감소되게 되어 실린더 직경의 한계가 감소되게 된다. 제4도는 제3도의 용접헤드 54와 유사하며 피복될 실린더 72의 내부에 위치한 용접헤드 76을 도시하고 있다. 제3도의 자극편 68과 유사한 자극편 78이 사용되며, 코너가 극편으로서 사용되지 않는 경우를 위해 부재 75(제3도의 부재 52에 대응하는)의 연장부 74가 부착된다.위치 설정 아암 82는 제2도의 위치설정 아암 40에 대응하고 , 스푸울 84는 스푸울 42에 대응한다. 도시되어 있는 바와 같이, 전극이 제4도에서와 같이 경사져 있으면 스트립의 비틀림에 필요한 공간은 더 적게 된다. 제3도 및 제4도에는 15도 경사로 도시되어 있지만, 경사도가 15도로 제한되어 있는 것은 아니며, 더욱 직경이 작은 실린더의 경우에는 경사도를 증가시킴으로써 피복을 행할 수 있다. 따라서, 본 발명은 코너에서 피복하기 위한 장치를 제공하는 외에도 종래의 장치들에 의하여 피복될 수 있는 최소직경의 실린더보다 더 작은 직경의 실린더를 피복할 수 있게 해준다.

사용시에, 본 발명의 장치는 제5도에 도시된 바와 같이 장치된다. 스트립 전극 스푸울 86은 샤프트 90에 견고하게 연결되어 있는 스푸울 아암 88에 장착된다. 샤프트 90은 위치 설정 아암 92에 연결된 슬리브 91내에 회전 가능하게 장착되어 있고 , 장착판 94에 견고하게 연결된다. 전극스트립 87을 용접헤드 98내로 향하게 하는 안내부재 96는 용접헤드 아암 100과 마찬가지로 장착판 94에 설치된다.

압력 용기와 같은 대형 실린더에서의 용접을 위하여, 아암 92는 적절한 위치설정 장치에 의하여 압력용기의 내부로 이동된다. 스푸울 86과 장착장치의 나머지 부분을 수용할 수 있도록 충분한 틈새가 대형 압력 용기내에 존재한다. 제5도에 도시되어 있는 바와 같이 모터에서 피복하는 것이 필요하면, 장치는 도시되어 있는 바와 같이 설치되어 코너에서의 피복이 전술한 바와 같이 수행될 것이다. 장치가 코너로부터 인출되면, 제4도의 연장부 74가 부가되고, 장치의 일반적인 지향방향은 수직부재가 자극편으로서 사용되지 않는 경우를 제외하고는 제5도에 도시된 바와 같은 상태로 유지된다. 피복이 반대편 코너에서 행해질 때는 샤프트 90을 회전시킴으로써, 스푸울 아암 88과 장착판 94이 샤프트의 축에 대하여 회전하게 되며 스푸울과 용접헤드는 그에 따라 이동하게 된다. 그럼으로써, 위치 설정장치 92는 반대편 코너에서 피복하기 위하여 다시 방향설정을 할 필요는 없다.

Claims (1)

1. 피복될 표면과 상기 피복될 표면을 교차하는 방향으로 연장되고 비교적 높은 투자성을 갖는 재료로된 방해물(44)을 갖는 금속가공물(64)을 전기아아크에 의해 용융되어 금속 가공물상에 용접비이드를 형성하는 금속전극 스트립(56)으로 서브머지드 아아크 피복시키기 위해, 상기 전극스트립(56)과 가공물(64)을 서로에 대해 이동시키도록 작동하는 장치(54)와, 일반적으로 직선형 피복지역에서 스트립을 용융시켜 가공물(64)상에 피복층을 용착시키도록 전극을 통해 전류를 흐르게 하여 가공물(64)과 전극스트립(56)간에 전기아아크를 발생시키게 하는 장치와, 용융금속지역(62) 위에 용융용제층(60)을 충분히 제공할 수 있게끔 전기아아크 발생지역에 용접용제피복물(58)을 용착시켜 용착된 피복물이 용융상태에 있는 곳에 적어도 일부분의 용접비이드를 용착시키는 장치와, 전극스트립(56)의 인접한 양 연부에 위치되는 서로 반대 극성을 갖는 제1전극(52) 및 제2전극(68)을 갖는 전자석장치를 포함하는 서브머어지드 아아크 피복장치에 있어서, 상기 전극스트립(56)이 스트립평면에서 볼 때 상기 방해물(44)로부터 멀리 경사져 있으며, 상기 방해물(44)에 인접한 상기 전극스트립(56)의 테두리에 위치된 상기 제1전극(52)이 상기 자속을 상기 제1전극(52)으로부터 상기 방해물(44)로 흐르게 할 수 있게끔 위치되어, 상기 자속을 상기 방해물 (44)로부터 상기 용융용제층 (60)을 통해 상기 제2전극(68)으로 흐르게 하며, 상기 용융용제층(60)이 비교적 높은 투자성을 갖는 것을 특징으로 하는 경사진 스트립 피복장치.

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