KR860000132Y1 - 비소모성 복합 용접봉 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

비소모성 복합 용접봉

제1도는 본 고안에 따른 용접봉의 측입면도.

제2도는 용접봉이 장착된 용접토오치의 횡단면도.

제3도는제2도의 선 III-III의 횡단면도.

본 고안은 비소모성 용접봉에 관한 것으로 특히, 가스텅스텐 아아크용접 토오치에 부착하여 사용하도록 구성된 비소모성 복합용접봉에 관한 것이다.

가스텅스텐 아아크 용접법에서는 텅스텐 용접봉과 가공면 사이에서 아아크를 발생시켜 용접지역을 가열함으로써 용접을 행하며, 이른바 용접토오치라 불리는 용접봉 고정구로부터 불활성 가스의 흐름을 발생시킴으로써 대기로부터 용접지역, 용융금속, 비소모성 용접봉을 차폐시켜 산화를 방지하게 된다.

대부분의 상용 토오치에는 용접봉을 지지하고 또 용접봉에 용접전류를 전하도록 콜릿(collet)이 구비되어 있어, 용접봉이 이 콜릿으로부터 용접봉을 에워싸고 있는 가스노즐 사이를 통해 축방향으로 연장되어 노즐구멍 너머로 약간 돌출되게끔 설치되게 되며, 차폐가스는 노즐을 통해 용접봉을 따라 이송되어 노즐구멍을 통과한 후 용접지역에 공급되게 된다.

미합중국 특허 제2,794,898호에 보면 텅스텐 용접봉의 전류이송 능력은 용접봉을 통과하는 용접전류의 전도성에 따른 저항열과 아아크로부터 방사되는 열에 의해 제한을 받는다는 사실을 알수 있는데, 그리하여 상기 특허에서는 소정방식으로 처리된 텅스텐을 사용하여 주어진 암페어에 대해 용접봉의 효율 즉, 아아크 발생율을 증가시킴으로써, 그만큼 사용암페어를 감소시켜서 용접봉에 대한 열의 영향을 감소시킴과 동시에, 수냉구조를 개선시켜서 용접봉의 열을 소산시킴으로써 용접봉의 전류이송 능력을 증가시키도록 하고 있었다.

상기 특허에서는 용접봉을 파괴시키고 전류이송 능력을 제한시키는 원인인 열의 주발생원이 바로 용접봉 그 자체라고 하였으며, 그리하여 중심부는 텅스텐으로 하고 형틀로 구리를 구부려서 상기 중심부를 에워싸는 구리외피를 갖춘 복합용접봉을 제안하였다. 상기 구리외피는 콜릿으로 부터 텅스텐 용접봉팁 까지의 용접전류의 이송시, 그 용접전류가 낮은 저항으로 이송되게 해준다. 상기 구리외피를 사용하는 경우에 있어서는 처음 사용할때와 용접봉의 길이가 짧을때 그리고 사용빈도가 낮을때는 용접봉에 발생되는 열이 현저하게 감소되게 되어 이론적으로 이로운 점이 있기는 하지만, 좁고 깊은 홈에서 용접을 하는 경우와 같이 용접봉의 길이가 길거나 사용빈도가 높을때는 용접봉 가열에 의한 손상을 배제시킬 수는 없게 된다.(용접봉의 길이가 길 경우 저항열은 (전류)²×(저항)이 되어 저항이 커지므로 저항열도 자연히 커지게 된다).

실험에 의하면 상기와 같은 조건, 즉 저항열이 많이 발생하게 되는 조건하에서 용접을 행하게 되면 구리의 열팽창 계수와 텅스텐의 열팽창 계수가 다르므로 구리외피가 떨어지게 되며 텅스텐과 구리외피의 접촉면에서 과도한 산화현상이 발생하여 구리외피의 전도율을 감소시키게 된다. 또한, 예를들어 깊이가 10cm 이상되고 측면의 각도가 6도 이하가 되는 깊고 좁은 홈에서 용접을 하는 경우에 있어서는 아아크로부터의 복사열에 의해 용접봉이 더욱 손상되게 된다.

이와같이 좁고 깊은 홈의 경우에서와 같은 심한 가열 환경하에서는 상기 특허에 있어서와 같은 구리외피는 팽창되어 텅스텐으로부터 떨어져서 접촉부위 에서의 전기저항이 증가하게 되며, 이렇게 되면 용접전류의 상당부분은 방향을 바꾸어 텅스텐을 통해 이송되거나 접촉면을 가로질러 형성된 전기저항이 높은 틈새를 뛰어넘어 이송되게 된다. 또한, (전류)²×(저항)으로 표시되는 저항열과 용접봉 팁에서 나오는 열에 견딜 능력이 없으므로 이 상태가 오래가지도 못하게 된다.

따라서, 본 고안의 목적은 좁고 깊은 홈에서 사용되는 비소모성 텅스텐 용접봉에 있어서 수명을 연장시키고 용접전류 이송능력을 향상시키는 개선된 용접봉을 제공하고자 함에 있다.

이러한 목적은 본 고안에 따라, 외부 슬리브내에 동심적으로 텅스텐봉을 배치하여서 되고 텅스텐 불활성 개스에 의해 차폐되는 비소모성 용접봉에 있어서, 싱기 외부 슬리브는 텅스텐 봉보다 낮은 전기저항을 가지며, 텅스텐 봉과 외측 슬리브의 접촉표면의 요철부들이 산화물대 산화물 접합으로 기계적으로 결합되도록 상기 외부 슬리브가 열간분사에 의해 텅스텐봉에 접착접합을 이루는 것을 특징으로 하는 비소모성 복합용접봉을 제공함으로써 달성되게 된다.

본 고안은 도면에 따른 다음의 실시예의 설명에 의해 더욱 명확해질 것이다.

제1도 내지 제3도에 보는 바와같이 복합용접봉(10)은 텅스텐 용접봉(12) 상에 전기저항이 낮은 재료를 화염 분사시켜 외피(14)를 입혀서 형성한 것으로 상기 낮은 전기저항을 갖는 외피(14)는 열전도성도 양호한 것이 바람직하다. 상기 그 전도성 외피는 텅스텐봉에 점착 및 응집되는 상태로 접합을 이루게되어, 텅스텐봉과 외측 슬리브의 접촉표면의 요철부들이 산화물대 산화물 접합에 의해 기계적으로 상호 결합되어있다.

이미 공지된 바와같이 텅스텐 표면에 중간 피복층을 형성시켜 전도성 외피와의 부착력을 향상시키는 것이 바람직하다.

이러한 화염분사에 의한 결합을 하면 용접온도하에서도 상호 접촉면 사이에서의 접촉사항을 낮게 유지시켜 줄 수가 있다.

용접봉 외피는 구리와 같이 텅스텐 봉보다 전기저항이 상당히 낮은 재료로 형성시키게 되는데 실험결과 열간 분사공정에 따른 화염분사에 의해 결합시킨 상기 구리외피는 깊고 좁은 홈에서의 용접을 행할때에도 저항열의 효과를 현저히 감소시킨다는 것을 알았다.

이러한 외피는 제2도와 같이 텅스텐 용접봉에 대해 0.08 두께로 콜릿(32)로부터 가스 노즐구멍(40) 부근의 하측 가스디퓨저(diffuser)(30)을 조금 지나는 지점까지 피복시키는 것이 바람직하다.

제2도는 본 고안에 따른 용접봉과 함께 깊고 좁은 홈에서 사용할 수 있도록 설계된 용접토오치를 상세히 나타내고 있다.

상기 토오치의 주요부는 토오치몸체(16), 가스노즐(18), 복합용접봉(10)으로 되어있으며 토오치몸체(16)은 구리로 제작되어 대형흡열체의 역할을 하며, 수냉장치를 구비하고 있어 냉각수가 냉각수입구(20)으로 들어와서 환상도관(22)를 통해 하우징 주위를 순환하고 나서 냉각수출구(24)로 나가도록 되어있다. 또한, 차폐가스는 가스입구(26)를 통해 주입되어 중심에 설치된 용접봉(10)을 따라, 반경방향으로 가스구멍(28)을 통과한 후 노즐챔버(36)으로 유입되게 된다.

노즐은 용접홈의 측벽에 용접봉을 접촉시키지 않도록 전기절연 물질로 구성되어 있으며 또한 차폐가스의 통로구실을 하여, 차폐가스는 토오치 몸체로부터 용접부까지 층류상태로 유동하면서 만족할만 하게 용접차폐효과를 행하게 된다.

노즐의 확대단은 0-링(38)에 의해 토오치몸체(16)에 대해 밀폐를 유지하고 있고 상기 확대단의 반대쪽은 깊고 좁은 홈에 충분히 삽입될 수 있도록 경사지게 되어있다. 노즐의 경사진 부분의 내폭은 용접봉(10)과 적당한 틈(39)이 생기도록 칫수가 정해져있어, 차폐가스를 노즐구멍(40)까지 통과시키기 위한 환상 가스통로를 제공하게 된다. 노즐구멍(40)의 상류단 부근에서 경사 부분에는 가스디퓨저(30)가 설치되어, 오리피스에서 층류상태의 가스흐름을 방생시키게 되어있다.

본 고안에 따른 복합용접봉(10)은 토오치 몸체중심부를 통과하며 콜릿(32)에 의해 부분적으로 지지되는데, 이 콜릿(32)은 용접봉에 용접전류를 전하게 되며, 또한 상기 용접봉(10)은 상기 토오치 몸체 상단에 설치된 손잡이 너트(34)에 의해 중심부에서 지지되게 된다.

제3도는 노즐구멍(40)측에서 본, 본 고안에 따른 복합용접봉의 단면도로서, 경사진 가스통로와 용접봉(10)의 모양과 크기를 보여주고 있다.

아아크단에서 1.91cm 내지 3.18cm의 길이정도를 제외한 텅스텐봉 전체이 화염분사에 의해 0.07cm의 두께로 구리를 피복시켜 형성한 복합 용접봉에 대해 실험을 한 결과, 깊고 좁은 홈에서 용접을 하는 경우에도 구리와 텅스텐간의 전기접촉이 계속 유지되었고, 텅스텐에서 발생하는 저항열도 현저히 감소되었다는 것을 알수 있었다. 이러한 결과는 용접봉의 길이가 7.6cm 이상이 될때는 텅스텐의 저항열 (전류)²×(저항)이 상당히 높아지므로 더욱 중요한 의미를 갖게 된다. 즉, 상기와 같은 환경하에서는 텅스텐 용접봉에 구리를 형틀에 의해 구부려 구리외피를 제공케 하거나 수냉작용을 강화시키거나 하는것은 본 고안에 따른 용접봉의 경우보다는 열에 의한 파열이 현저하게 크게 된다. 또한 본 고안에 따른 용접봉에 있어서는 용접봉 팁을 재생시킬 수 있도록 여러번 연마함으로 인해 용접봉의 길이가 1.91cm 이하로 감소된 경우에 특히 화염분사에 의한 구리피복의 효과가 크게되게 된다. 구리가 상한 길이인 3.18cm 까지 과도하게 피복된 경우에는, 과도한 양의 구리외피를 나머지 구리외피의 손상없이 손쉽게 제거할 수 있으며, 또한 그때 제거시키는 부분에 외피의 잔재물이 남아있지 않도록 할수 있다. 또한, 구리외피는 높은 열전도성 통로로서 작용하여 용접봉 팁에서 발생되는 복사열을 소산시키게 함으로써, 용접봉의 작동수명을 보다 증가시키게 해준다.

이상과 같이, 본 고안에 따르면, 좁고 깊은 홈에서 용접을 행하는 경우 구리와 텅스텐의 경계면에서 전기저항을 낮게 유지시키도록 하고있어 그에 의해 스텐에서의 저항에 의한 가열효과가 상당히 감소됨과 동시에 용접봉의 작동수명이 현저하게 증가되게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 외부 슬리브내에 동심적으로 텅스텐 봉을 배치하여서 되고, 텅스텐 불활성 개스에 의해 차폐되는 비소모성 용접봉에 있어서, 상기 외부슬리브(14)가 텅스텐 봉(12)보다 낮은 전기저항을 가진 구리로 되어있으며, 텅스텐봉(12)과 외부 슬리브(14)의 접촉표면의 요철부들이 산화물대 산화물 접합으로 기계적으로 결합되도록 상기 외부 슬리브(14)가 열간분사에 의해 텅스텐봉(12)에 접착 접합된 것을 특징으로 하는 비소모성 복합용접봉.