KR840002015B1 - 직류 아아크 용접기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

직류 아아크 용접기

제1도는 종래의 직류 아아크 용접기를 나타낸 회로도.

제2도는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 회로도.

제3도는 쇼오트 아아크 용접시의 제2도에 의한 각부의 출력파형도.

제4도는 스프레이 아아크 용접시의 제2도의 각부의 출력 파형도이다.

본 발명은 소모성 전극을 사용하는 직류 아아크 용접기에 관한 것이다. 소모성 전극을 사용한 직류 아아크 용접기 예를들면, 주 직류 전원이 다이리스터를 사용한 직류전원(예를들면, 2중 성형(重星形)정류회로)등과 같이, 출력 전압의 리플(ripple)이 큰 것에 있어서는, 점호위상이 작아져 용접전류가 작아 졌을 때, 용접아아크를 지속하는 것이 곤난하게 되어 아아크 단절이 발생하는 일이 있다. 종래 이러한 소전류 영역에 있어서의 아아크 단절을 방지하기 위한 목적으로, 제1도에 나타내는 바와같이, 주 직류 전원회로(1)에 병열로 별도의 보조 직류 전원(2)을 설치하고, 이 보조 직류전원(2)으로 부터 출력되는 고전압을 저항(3) 내지 리액터(4)를 통하여 소모성 전극와이어(9)와 피용접물(10) 간에 인가하여, 그 회로전류에 의하여 아아크를 유지시키도록 하고 있다.

이때, 보조 직류전원(2)으로부터 출력된 용접전류는 직류리액터(4), 출력단자(6), 와이어 송급(送給)(通電)로울러(8), 소모성 전극와이어(9), 아아크(9'), 피용접물(10), 출력단자(7)의 직류 리액터(5)로 구성되는 회로를 흐른다. 그러나 이 보조직류 전원(2)으로부터의 회로 전류에 의하여 아아크 단절을 방지할 수 있는 반면, 피용접물(10)상에 형성된 도시하지 않은 용융지(溶融池)상에서 아아크를 발생시켰을 경우와 같이원래 아아크가 유지되기 쉬운 상황일때에는 아아크가 너무나 지속되는 경향이 되므로 단락이행(短絡移行)에 의한 용접 즉, 쇼오트 아아크 용접을 했을 경우, 적정한 단락회수가 얻어지지 않는다. 따라서 단락이행에 의한 용착금속의 피용접물(10)에 로의 이행이 적절하게 이루어지지 않고, 소모성 전극 와이어(9)의 선단에 형성되는 용적(溶滴)이 크게 성장하므로, 다음 용접이 단락이행할때 폭발적인 충격을 동반하게 되므로 용접 아아크의 불안정 및 일정하지 않은 용접 비이드(bead)가 발생하는 일이 있었다.

또 아아크 특성은 직류 전원(1) 및 (2)에 직열로 접속된 직류 리액터(4)에 의하여 크게 좌우되고, 이 직류 리액터(4)의 리액턴스 값은, 한쪽의 용융금속이 단락이행하는 쇼오트 아아크 용접 영역(소전류영역)에서는 작은편이 용적(溶滴) 이행이 원활하므로 아아크가 안정하다. 다른족의 용융금속이 스프레이 이행을 하는 대전류 영역에서는 직류 리액터(4)의 리액턴스(reactance)가 큰편이 스패터(spatter)의 발생이 적고 아아크가 안정하다.

그러나 직류 리액터(4)가 철심이 있는 경우는, 철심의 자화특성 관계로 직류 전류가 작은 경우는 리액턴스가 크고, 또 직류전류가 경우에는 리액턴스가 작아 지므로, 상기 대전류 영역 및 소전류 영역에서의 적정(適正)리액턴스 값의 관계와는 반대가 된다. 따라서 동일한 직류 리액터(4)로 대전류 영역으로부터 소전류영역까지 안정하게 용접하는 것은 곤난하고, 적정한 용접조건 범위는 좁아진다. 그러므로 용접전류에 맞춰 직류리액터(4)의 값을 바꾸려면, 이를 위한 장치는 복잡한 것이 필요하게 되므로 취급이 복잡해 질 분만이 아니라 대단히 값이 비싸게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 결점을 제거하고, 소전류영역에서의 쇼오트 아아크 용접시의 아아크 단절을 없애고 또 대전류영역에서의 스프레이 아아크 용접시의 스패터의 발생을 감소시키기 위하여, 간단한장치로서 라동적으로 직류 리액터(4)의 리액턴스를 소전류 시에는 작게 그리고 대전류 시에는 크게 조정하도록 함과 동시에 소전류 영역에서의 용접전원의 리플(ripple)을 감소 시키도록한 직류 아아크 용접기이다.

이하 본 발명의 실시예를 도면에 따라 상세히 설명한다. 제도는 본 발명에 의한 직류 아아크 용접기의 일실시예를 나타내는 회로도이다. 도면에서 제1도와 동일부호는 동일 부분을 나타낸다. 11은 주직류전원(1)의, (-)측과 출력단자(7)사이에 접속된 제1의 직류리(5)액 터에자기적으로 결합된 2차(제어)권선이다. 12는 정류회로소자로서 한쪽의 그 입력측은 제1의 직류 리액터 (5)의 2차권선(11)에 접속되어 있다. 다른쪽의 출력측은, (0) 측단자가 직류반응기(5)의 직류 전원(1)측에 접속됨과 동시에 (+)측단자가 제2의 직류리액터(13)를 거쳐 출력단자(6)의 직류전원(1)측에 접속되어 있다.

제2의 직류리액터(13)의 리액턴스 값은 제1의 직류 리액터의 리액턴스 값에 비하여 매우 큰 값이다.

다음에 그 동작을 제3도 및 제4도에 따라 설명한다.

제3도는 제2도에 나타낸 직류 아아크 용접기에서 용접 전류가 작은 쇼오트 아아크 용접을 행하였을 경우의 각부의 출력파형도를 나타낸다.

도면에서 a는 주 직류전원(1)으로 부터 출력된 일정 전압이다.

b는 출력단자(6)와 출력단자(7)간의 전압파형을 나타낸다. 파형(b)은 용접부하가 단락과 아아크를 반복하기 때문에 주기적으로 변동하는 전압파형이다.

c는 제 1직류 리액터(5)에 인가되는 전압으로서 직류전압 파형(a)과 용접 전압파형(b)과의 차 전압과 거의 같다.

d는 제 2직류 리액터(13)를 흐르는 전류파형으로서, 파형(c)을 출력전압으로 하는 전원의 출력을 전파정류한 출력 전압을 인가한 경우와 거의 같은 파형이다. 쇼오트 아아크 용접에서는, 소모성 전극와이어(9)와 피용접물(10)간에서 단락과 아아크 방접이 반복하여 발생되고 있다.

아아크 방전에 의하여 용융된 소모성 전극와이어(9)는 와이어 송급로울러(8)에 의하여 피용접물(10)방향으로 송급되어 피용접물(10)에 접촉하면 아아크 방전 전류보다도 훨씬 큰 단락 전류가 공급된다.

이 단락전류에 의하여 전극와이어(9)에 의해 용융됨과 동시에 단락 전류에 의하여 발생하는 핀치력 때문에 용융된 전극 와이어(9)의 선단부는 가늘어져 전극 와이어(9)로 부터 녹아 떨어져 나간다. 이 녹아떨어진 용적(溶滴)은 피용접물(10)로 이행(移行)하고, 소정의 용접하려는 부분에 공급된다. 직류 리액터에는 단락시 대략출력전압에 상당하는 전압이 발생하므로 제 2의 직류 리액터(13)에는 전극와이어(9)와 피용접물(20)과의 단락회수에 거의 비례하는 전류가 흐른다. 이 전류를 전극와이어(9)와 피용접물(10) 간에 발생되고 있는 아아크에 공급하므로 소전류 영역에서의 다이리스터 점호각이 작은 단속파형의 경우에도 아아크 단절이 발생하지 않으며 또, 아아크의 흐트러짐을 방지할 수가 있게된다. 용접아아크 단절을 방지하기 위하여 병열로인가하는 보조 전압에 의한 전류는 쇼오트 아아크 용접을 하는 소전류 영역에서만 필요한 것이고, 스프레이 아아크 용접을 행하는 대전류 영역에서는 필요가 었다.

또 오쇼트 아아크 용접을 행하는 소전류 영역에서도 용접 아아크의 지속이 용이하여 단락회수가 감소했을 경우도 마찬 가지로 보조 전극에 의한 전류는 필요가 없다. 오히려 쇼오트 아아크 용접의 경우에는 이 보조 전압에 의한 전류가 단락회 수를 더욱 감소시켜, 용접 아아크가 불안정한 상태가 되는 경우가 있다.

따라서 주 직류전원 출력에 병열로 인가되는 보조전압에 의한 전류가 쇼오트 아아크 용접(단락이 많이 발생한다)때 크고, 스프레이 아아크 용접(단락이 거의 발생하지 않는다) 때는 작은 것이 좋다. 또, 쇼오트 아아크 용접시에도 용접조건(전극 와이어(9)와 피가공물(10)과의 간극길이 등)의 변동에 따라 단락 회수가 증감함에 따라 거의 비례적으로 보조 전압에 의한 전류가 증감하면 좋으며, 아아크 단절의 발생을 방지하고 또 단락회수가 감소해도 용접아아크가 흐트러지지 않는다(안정된다). 또, 이 전류는 직류 리액터(5)의 2차 권선(11)을 흐트므로, 단락회수가 많은 쇼오트 아아크 용접(소전류 영역)에서의 제 1직류 리액터(5)의 리액턴스를 작게 하므로 용적의 이행을 원활하게 한다.

제4도는 제2도에 도시한 직류아아크 용접기에서, 용접전류가 큰 스프레이 용접을 했을 경우의 각부의 출력파형도를 나타낸다. 도면에서 각파형도에 붙혀진 부호(a)∼(d)는 제3도에서의 기호(a)∼(d)에 대응한다.

즉 a는 직류전원(1)으로 부터 출력된 일정전압이다. b는 출력단자(6)와 출력단자(7) 간의 전압파형, c는 직류 리액터(5)에 인가되는 전압파형으로 직류 전압파형 (a)과 용접 전압파형 (b)의 차전압과 같다. d는 제 2의 직류 리액터(13)를 흐르는 전류 파형이다. 파형(a)는 스프레이 아아크 용접 에서는 쇼오트 아아크 용접의 경우에 비하여 높은 전압이다.

따라서 주 직류 전원(1)에 예를들, 면다이리스터를 사용한 경우에는 점호각이 크므로 전원 출력의 리플은 쇼오트 아아크 용접시에 비하여 작다.

스프레이 아아크 용접에서는 전극 와이어(9)의 와피용접물(10)간에 주직류전원(1)으로부터 공급되는 용접전류, 전압이 높으므로 용접아아크에 의하여 용융된 전극 와이어(9)의 선단부분은 용접아아크 전류에 의한 핀치력으로 흐르게 되어 고속으로 피용접물(10)에 이행한다.

이 경우, 용접와이어(9)와 피용접물(10)과의 거의 단락되지 않으므로, 제 1의 직류 리액너(5)에 인가되는 전압은 파형(c)으로 나타낸 바와같이 작으므로, 제 2의 직류 리액터(13)를 흐르는 전류는 파형(d)을 나타내는 바와 같이 쇼오트 아아크 용접시의 전류에 비하여 대단히 작다. 마찬가지로 제 1의 직류 리액너(5)의 2차 권선(11)에 흐르는 전류도 대단히 작기 때문에 제 1의 주류 리액터(5)의 리액턴스 값은 변하지 않는다.

따라서 대전류 영역에서의 스프레이 용접시에는 제 1의 직류 리액터(5)는 큰 리액턴스값의 상태에서 스패터가 작은 안정된 용접 아아크를 실현할 수가 있게 된다.

이상 말한 바와같이 본 발명은 직류전원과, 이 직류 전원에 용접부하와 함께 직열접속된 제 1의 직류 리액터와, 이 제 1의 직류 리액터의 2차 권선에 접속된 정류회로와, 이 정류회로의 출력측에 접속된 제 2의 직류 리액터를 설치하고, 상기 제 1의 직류 리액터의 2차 권선 출력을 상기 정류 회보 및 제 2의 직류 리액터를 거쳐 상기 용접부하에 공급하도록한 특징을 갖는다.

바람직스럽기는 제 2의 직류 리액터는 큰 리액턴스 값을 갖고, 또 정류회로는 전파정류회로임을 특징으로 하는 직류 용접기이다.

본 발명에 의하면, 소전류 영역의 쇼오트 아아크 용접에서는, 주 전류 전원으로부터 출력되는 용접전압이 큰 리플에 대응하는 보조전압을 얻고, 이 보조전압 출력을 용접 전압에 병행하여 인가하므로서 용접 아아크 단절을 없애서 안정된 단락회수가 실현되므로서 안정된 아아크 용접이 행해진다. 특히 주 직류 전원(1)에 정류 회로가 2중 성형 정류회로등 다이리스터에 의한 정류회로인 경우, 쇼오트 아아크 용접시는, 스프레이 아아크 용접시에 비하여 다이리스터의 점호 각이 작아 리플이 크기 때문에 직류 리액터에 단락이행에 의한 전압 변동분과 맞춰 리플분의 전압도 발생하므로 보다 효과적으로 용접아아크를 안정하게할 수 있게 된다.

또, 대전류영역인 스프레이 용접에 있어서는 주 진류 전원으로부터 출력되는 용접전압의 리플이 작으므로 보조 전압출력이 작아 과잉의 입열(入熱)이 안되므로 스패터의 발생도 작은 안정된 용접을 할 수 있다.

또, 제 1의 직류리액터(5)의 리액턴스 값을 쇼오트 아아크 용접시에 작게하고, 스프레이 아아크 용접시에는 크게하고 있으므로 용적의 이행을 원활하게 할 수 있어 양호한 용접을 할 수가 있다.

Claims (1)

1. 직류전원과, 이 직류전원에 용접부하와 함께 직열접속된 제 1의 리액터와, 제1의 리액터의 2차 권선에 접속된 정류회로와, 정류회로의 출력측에 접속된 제 2의 리액터를 설치하고, 제 1의 리액터의 2차권선출력을 상기 정류회로 및 제 2의 리액터를 거쳐 용접부하에 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 직류 아아크 용접기.

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