KR820001926B1 - 쉬일드 가스를 사용한 스터드 용접 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

쉬일드 가스를 사용한 스터드 용접 방법

제1도는 본 발명의 방법을 실시한 스터드(stud)용접 장치의 주요회로의 원리도.

제2도 및 3도는 쉬일드 가스를 채운 공간을 형성하는 용접총의 선단을 도시하는 개략단면도.

제4도는 T형 스터드를 도시하는 도면.

제5도는 염수분무 비교시험의 결과를 표시하는 도표.

제6도는 용접 전류파형과 알곤가스 유출시간과의 관계도.

본 발명은 쉬일드 가스 분위기 속에서 행하는 스터드용접 방법의 개량에 관한 것이다.

쉬일드 가스 분위기 속에서 행하는 스터드 용접방법은 보통 알려져 있다. 종래의 쉬일드 가스로는 탄산가스 또는 탄산가스와 알곤가스의 혼합물이 이용되었고 그런대로 양호한 용접상태 및 도장(塗裝)후의 내식(耐蝕) 효과도 얻고 있다.

본 발명의 목적은 쉬일드 가스로서 알곤가스를 사용하므로서 더욱 용접상태를 안정시키고 용접강도를 높이고 내식성도 향상시킬 수 있는 새로운 스터드 용접방법을 제공하는되 있다.

용접 부위를 쉬일드 가스 분위기로 덮혀서 스터드를 모재로 용접하는 본 발명에 의한 스터드 용접 방법은 쉬일드 가스로서 알곤가스 만을 사용하고 방전 아크 전류의 극성을 스터드 측에서 정, 모재 측에서 부로하여 용접 아크전류 최대치를 140내지 200A/mm²로 하여 용접아크 시간을 0.006 내지 0.012초로 하여 파이로트 아크 전류치를 5내지 20A로 하여 파이로트 아크 시간을 0.05내지 0.2초로 하고 아크 길이를 2.5내지 3.5mm로 하고 압접력을 4내지 8kg로 하고 알곤 가스 유출량을 1내지 5ℓ/분으로 한것을 특징으로 한다.

용접 조건을 상술과 같이한 이유는 다음과 같다.

알곤 가스 분위기에서의 스터드 용접에서는 알곤가스 분위기의 냉각작용에 의하여 용접 아크전류 최대치가 140A/㎟이하에서는 용접하기 위한 충분한 용융이 얻을 수 없는 상태로 된다. 또 용접 아크 전류 최대치가 200A/㎟이상에서는 용접에는 과다한 용융이 생겨 용융부가 스패터(spatter)비산하는 상태로 된다. 따라서 용접 아크 전류최대치는 140내지 200A/㎟이 바람직하다.

그리고 용접에너지는 용접 아크 전류최대치와 용접 아크 시간의 관계에 의하여 조정된다. 용접 아크 시간이 0.006초 이하에서는 용접아크 시간이 너무 짧아서 실제로 용융이 개시하기 전에 용접아크 방전이 완료하기 때문에 아크 방전이 충분하게 용융열에 변환하지 않은 상태로 된다.

다른 한편 용접 아크 시간이 0.012초 이상이면 용접아크 시간이 어무 길기 때문에 용접부에 과대한 용융이 생겨 용융부가 스패터 비산하는 상태로 되기 쉽다. 또 아크 시간의 필요한 연장은 스터드 용접과 정의 사이클이 길게되기 때문에 작업 효과도 저하한다. 따라서 용접 아크 시간은 0.006 내지 0.012초가 바람직하다.

파이로트 아크 전류는 용접 아크 전류전에 흘려지는 약전류이고 모재 용접부의 부착물(먼지, 기름)의 소각과 예열과 용접공간의 이온화의 작용을 하는 것이다. 파이로트아크 전류가 5A이하에서는 파이로트 아크 전류가 너무 약하기 때문에 상기의 작용이 불충분하게 된다. 그리고 파이로트아크 전류는 통상의 일반적인 모재 조건에서는 5내지 20A정도에서 충분한 것을 확인하고 있으므로 필요 최소한의 파이로트 아크전류의 적성 범위는 5내지 20A가 바람직하다.

파이로트 아크의 작용은 파이로트 아크 전류치와 파이로트 아크 시간의 관계에 의하여 조정된다. 파이로트아크 시간이 0.05초 이하에서는 파이로트 아크 시간이 너무 짧기 때문에 파이로트 아크의 작용이 불충분하게 된다. 그리고 파이로트 아크 시간은 통상의 일반적인 모재 조건에서는 0.05 내지 0.2초 정도에서 충분한 것을 확인하고 있으므로 즉 필요 최소한의 파이로트 아크 시간의 적성 범위는 0.05내지 0.2초가 바람직하다.

이것에 관련하여 파이로트 아크 시간의 불필요한 연장은 스터드 용접 고정의 사이클이 길게 되기 때문에 작업효과도 저하한다. 그리고 알곤 가스 분위기에서는 냉각 작용이 있기 때문에 파이로트 아크 전류치와 아이로트아크 시간의 적절한 조정이 중요하다.

종래의 대기중에서의 스터드 용접시의 인양길이는 1내지 15mm정도이다. 그러나 알곤 가스 분위기에서의 스터드 용접시에는 인양길이가 2.5mm이하에서는 불안정한 용접으로 되어 인양길이가 2.5내지 3.5mm정도에서 안정한 양호한 용접으로 된다. 이것은 알곤가스 분위기 특성으로서 인양길이가 2.5mm정도 이상부터 안정한 스프레이 아크로 되기 때문이다. 스프레이 아크는 모재의 청정 효과가 다대하고 용접부의 산화방지와 양품질의 용접이 가능하게 된다. 다른 한편 인양길이가 3.5mm이상에서 인양길이가 너무 길기 때문에 용접 아크가 소면되든지 아크의 비산현상에 의하여 불량한 용접으로 된다. 따라서 인양길이(아크길이)는 2.5내지 3.5mm가 바람직하다.

스터드 용접은 스터드와 모재가 용접아크에 의하여 용융된 후에 서로를 압접하는 것이다. 압접력이 4kg이하에서는 압접력이 너무 작기 때문에 스터드와 모재는 용융은 하지만 압접이 불충분하기 때문에 용접이 벗겨지게 된다. 다른 한편 압접력이 8kg이상에서는 압접력이 너무 크기 때문에 모재 용융부로의 스터드의 돌입 현상이 생겨 용접부의 용융금속이 비산하여 외관불량의 용접으로 된다. 그 때문에 압접력은 4내지 8kg가 바람직하다.

알곤 가스는 스터드와 모재표면의 피용접부를 완전한 알곤가스 분위기로 하도록 용접때에 유출된다. 알곤가스 유출량이 1ℓ/분 이하에서는 알곤 유출량이 너무적기 때문에 피용접부가 완전한 알곤가스 분위기가 아니고 대기중의 분위기와 같은 상태에서 용접된다. 한편 알곤가스 유출량이 5ℓ/분 이상에서는 알곤가스 유출량이 과다하기 때문에 알곤가스 흐름에 의한 가스풍압이 강하게 되어 용융 아크의 발생을 방해하므로 아크의 발생이 곤란하게 되기 쉽고 극단인 경우 용접 아크가 소멸되어 용접이 안된다. 또 알곤가스 유출량의 불필요한 과대한 유출은 불경제한 소비로 되기 때문에 부적합하다. 따라서 알곤 가스 유출량은 1내지 5ℓ/분이 바람직하다.

따라서 상술한 바와 같은 조건하에서 스터드 용접을 행하면 알곤가스의 청정효과에 의하여 모재 표면이 청정화되기 때문에 안정한 양호한 용접이 행하여 진다. 또 용접부 주위의 금속 부착물도 감소하고 용접성이 양호하게 되어 용접부의 필릿(fillet)표면이 원활하게 되어 균일화하기 때문에 용접부를 도장한 후의 내식성도 양호하게 된다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 의하면, 쉬일드 가스로서 알곤가스만을 사용하고 예를들면 제2도 및 3도에 도시된 바와 같은 용접총의 선단에 알곤가스를 공급하여 그 분위기 속에서 스터드(1)를 모재(母材)(2)에 용접한다. 스터드(1)는 클릿(collet)(3)의 선단에 보유지지 되어 있고 이 클릿(3)은 관형태의 플레시(flash)쉬일드(4)의 동심으로 둘러싸여 환상공간(5)이 형성된다. 이 환상공간에 입구(6)를 통하여 알곤가스가 주입된다. 제3도에 도시된 바와 같이 플래시 쉬일드(4)가 모재(2)의 표면에 압착되었을 때 환상공간(5)는 알곤가스로 충만되고 그 분위기 속에서 용접이 행해진다. A와 B는 각각 돌출 길이와 인양길이(아크길이)를 나타낸다.

제1도는 본 발명의 방법을 실시할 때 사용할 수 있는 스터드 용접장치의 주요회로의 원리도의 한 예를도시하고 있다. 이 회로에 있어서, 변압기(8)의 전류는 정류기(7)를 통하여 정류된 후 충전용 사이리스터(10)에 의하여 콘덴서(9)에 충전된다. 이때 콘덴서(9)의 충전전압은 충전용 사이리스터(10)에 의하여 제어된다. 콘덴서(9)의 정(正)전극은 방전용 사이리스타(11)를 통하여 스터드(1)측에 접속되고 부 전극은 보재(2)축에 접속되어 있다.

제6도는 본 발명의 방법을 실시할 때의 용접전류, 파형과 알곤가스 유출의 상태도이다. 제6도에 있어서 용접 아크 전류의 최고치(12)는 140내지 200A/㎟이고, 용접 아크 시간(13)은 0.006 내지 0.012초, 파이로트 아크 전류치(14)는 5내지 20A이고, 파이로트 아크 신간(15)은 0.05 내지 0.2초이고, 알곤 가스유출시간은, (a) 용접전(16)에서 0.05내지 1초와 아크 방전개시때 (17)에서 0.05 내지 0.2초 유출을 멈춘다. 그후 용접중이거나 용접후(18)에서 0.05 내지 1초이고 또는 (b) 용접전(16)에서 계속된(19)에서 0.05 내지 1초로 설정된다.

이렇게 하므로서 알곤가스 분위기 속에서 양호한 용접을 행할 수가 있다.

이상과 같은 조건하의 알곤가스 분위기 속에서 스터드 용접을 행하면 알곤가스의 청정(淸淨)효과에 의하여 모지표면이 청정화 되기 때문에 안정되고 양호한 용접이 행해진다. 또 용접부 주위의 금속부착물도 감소된다. 또한 용접성이 양호해지고 용접부의 필릿 표면이 매끈하게 되어 균일화 되기 때문에 벌집구멍등도 감소된다. 그리고 용접부 주위가 청정화되어 부착물이 감소되기 때문에 용접부를도장한 후의 내식성도 양호하다.

본 발명의 방법을 실시한 구체적인 예로서 현재 자동차 업계나 가전업계 등에서 널리 사용되고 있는 제4도에 도시된 바와 같은 T형 스터드의 용체조건을 본 발명의 방법과 종래의 방법을 비교하여 표 1에 표시한다.

[표 1]

제4도에서 도시된 T형 스터드를 대기, 탄산가스, 알곤가스, 알곤가스 75%탄산가스 25%의 혼합가스등의 4종류의 분위기 속에서 spcc철판에 용접한 후 살수세정하고 분무래커(spray lacquer)로 도장한 시험편을 JIS-Z2371의 규격에 따라 염수분무 시험을 행한 결과 가5제도에 도시된다.

본 발명의 방법에 있어서 알곤 가스 분위기 속에서 용접한 시험편을 염수분무시험한 스트드 용접부는 450시간 후에 탄산가스를 사용한 것의 약 1.5배, 알곤가스와 탄산가스의 혼합물을 사용한 것의 약 2.5배 또 대기중의 용접의 약 4배의 내식효과가 있다. 또 용접강도를 확인하기 위하여 인장(引張) 속도 15mm/nun으로 안장시험을 행한 결과 표 2에 표시된 바와 같이 본 발명의 방법에 의한 것이 강하다는 것을 알았다. 스터드의 구경은 3미리미터이고 최종적으로는 모재에 구멍이 뚫어져 모재와 스터드가 분리 되었다.

[표 2]

Claims (1)

1. 용접부위를 쉬일드가스 분위기로 덮혀서 스터드를 모재에 용접하는 방법에 있어서, 쉬일드 가스로서 알곤가스만을 사용하고, 방전 아크전류의 극성을 스터드측에서 정극성이고 모재측에서 부극성으로하고, 용접아크 전류 최대치를 140내지 200A/㎟으로 하고, 용접 아크 시간을 0.006 내지 0.012초로하고, 파이로트 아크 전류치를 5내지 20A로하고, 파이로트 아크 시간을 0.05 내지 0.2초로 하고, 아크 길이를 2.5 내지 3.5mm로 하고, 압접력을 4 내지 8kg으로 하고 알곤 가스유출량을 1 내지 5리터/분으로 하는 것을 별징으로 하는 쉬일드 가스를 사용한 스터드 용접방법.

Images