KR910000976B1 - 아크용접개시 방법과 이의 아크봉 - Google Patents

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내용 없음.

Description

아크용접개시 방법과 이의 아크봉

제1도는 본 발명의 전체구성에 관한 참고도.

제2도는 제1도에 사용되는 본 발명 보조전극의 정면도.

제3도는 본 발명에서 전극봉과 보조전극과의 결합상태 측면도.

제4도는 본 발명에서 용접개시 직전의 전극설명도.

제5도는 본 발명과 종래의 방법과의 아크효과에 관한 참고도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 용접봉 2 : 플럭스

3 : 피용접재료 8 : 보조전극

본 발명은 용접품질의 안정화와 작업의 효율을 높이기 위한 자동아크용접 개시방법과 이에 관련된 아크봉에 관한 것이다.

철강구조물은 대부분 용접과정을 거쳐 제작되므로 철강공업에서 용접은 대단히 중요한 위치를 점유하고 있다. 구조물용 철강재료는 주로 후판으로 적용되는 용접법도 다양하나 고능률의 자동용접법이 현장에서 가장 널리 사용되고 있다.

이 용접법중 특히 다 전극자동 용접의 경우에는 용접개시 아크발생의 신뢰성, 안전성, 재현성이 매우 중요한 요소이다.

자동용접시 종래의 용접개시 아크발생방법은 용접봉을 수동으로 하강시켜 피용접재료에 직접 접촉되도록 조작하거나 용접전원과는 별도의 고주파 발생장치를 사용하여 용접개시 직전에 용접봉 선단을 가열하여 활성화 에너지를 부여하므로서 용접봉과 피용접재료 사이에서 전자의 이동을 용이하게 하여 용접개시 아크를 발생시키는 방법 및 전기적 방법과 수동조절을 절충한 방법으로서 용접기 본연의 성능인 정전압 특성과 수하 특성을 이용하는 기법이 있다.

그러나, 이상과 같은 종래의 방법은 용접품질 및 신뢰도라는 관점에서 큰 문제점을 내포하고 있다.

즉, 수동조작방법은 작업자의 고도의 숙련을 요구하고 있음에도 불구하고 용접봉 선단과 비용접재료간의 접촉상태에 따라 용접개시 아크의 발생신뢰도가 매우 부정확하다.

한편, 전기적 방법에 의한 용접개시 아크발생방법은 별도의 고주파 가열장치가 필요하므로 비경제적이며 차폐되지 않은 상태에서 고주파전류를 직접 다루어야하는 위험이 있어 일반화되지 못하고 있다.

뿐만 아니라, 어떠한 방법을 사용하더라도 종래의 용접방법은 후판용접시 자주 사용되는 다 전극서브머지드 아크용접(Submerged arc welding)의 경우에는 후속되는 전극의 아크발생 효율을 높이는 방법으로서 전혀 사용이 불가능하다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하고자 한 것으로서 이는 아크용 접주봉에 역원추형 스프링형태의 보조전극과 플러스등과의 관련된 아크용접개시 방법과, 상기 보조전극이 부여된 아크봉을 제공하므로서 용접시 아크작용이 좀더 효율적이며 아크상태의 양호화와, 안전성, 작업의 편리성 등을 보장케 하려는 것이다.

이하에서 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

즉, 제1도는 전극인 용접봉(1)이 서브머지드 아크용접시 용접봉 급송 및 피용접재료(3) 표면에 접촉하고 있는 상태의 예를 나타낸 것이다.

여기서 용접봉(1)은 용접봉 공급릴(7)에서부터 가이드롤러(5)와 용접봉 급송장치(6)의 동력에 의하여 하강하게 된다.

용접봉(1)의 선단(4)에는 아크발생용 보조전극(8)이 취부되어 있으며 그 주위에는 용융금속을 보호하기 위해 용제송급관(13)으로부터 플럭스(2)가 산포된다.

제2도는 본 발명에서 용접개시 아크발생을 용이하게 하기 위한 상기 보조전극(8)의 정면도이다.

이 보조전극(8)의 재질은 KS MSRW급 선재로서 용접봉(1)의 선단과의 전기적 접촉을 좋게하기 위하여 표면은 구리로 도금된 것이 바람직하며 하단 직경이 사용 용접봉의 40%-50%가 필요하다.

또한, 보조전극(8)은 용접봉(1)과의 접촉을 확실히 유지하기 위하여 역원추형 코일스프링(Coil spring)형으로 되어 있으며 상부의 직경은 소요되는 용접봉(1)의 직경보다도 약간 커서 취부가 쉽도록 되어 있다.

제3도는 상기 보조전극(8)이 용접봉(1)에 취부되어 있는 것을 나타낸 것이다.

또, 제4도는 용접개시 직전의 접촉상태를 나타낸 것이다.

보조전극(8)의 하부는 상부로부터 경사져 있기 때문에 용접개시 직전용접봉(1)이 피용접재료(3)에 접촉되어 있을때 원통형의 작은 공간을 형성한다.

이 공간의 형성은 용접을 개시할때 2가지 작용을 한다.

용접봉(1) 하강시 용접봉(1)과 피용접재료(3) 사이에 항상 일정한 간격을 유지시켜 주기 때문에 용접시작때부터 일정한 용접아크를 얻을 수 있어 용접품질을 높인다.

용접전류를 부가하면 먼저 보조전극(8)이 전류에 의하여 용해되면서 이 공간의 온도를 순간적으로 높여주기 때문에 전자가 쉽게 이동하여 아크의 점화를 조장한 직후 안정된 용접개시 아크를 얻게된다.

즉, 용접봉(1)의 선단(4)과 피용접재료(3)의 사이에 존재하는 이 작은 공간에 플럭스(2)가 들어있을때보다 공기만이 존재할 경우에는 636배의 온도상승 효과가 있다.

일예로, 여기서의 그 효과면에서의 계산예를 들어보면 다음과 같다.

1. 서브머지드 아크용접용 플럭스 주성분 : 칼슘-실리케이트(Calsium-silicate)계(산화칼슘(CaO)+산화마그네슘(MgO)+규소(SiO₂) : 60% 이상)

2. 300°K에서의 정압 열용량(Cp)계산

산화칼슘(CaO)=10+0.00484T-108000/T²=0.183Cal/g·K

산화마그네슘(MgO)=10.86+0.00119T-208700/T²=0.225Cal/g·K

산화규소(SiO)=10.95+0.00559T=0.21Cal/g·K

이 성분들의 함유량이 비슷하다고 할 수 있으므로 칼슘-실리케이트계 플럭스의 열용량=0.205Cal/g·K

3. 공기의 열용량(300K)=0.25Cal/g·K

4. 보조전극내의 공간에 들어가는 각 물질의 량

공기=0.00129g 플럭스=1g

5. 따라서 보조전극내의 물질의 1K 높이는데 소요되는 에너지

공기=0.25

0.00129=3.225

10Cal

플럭스=0.205

2=0.205Cal

6. 소요에너지의 비

그리고, 제5도는 전극의 초기상태에 따른 용접아크 발생형태를 비교한 것이다.

즉, 여기서 (a)는 종래의 용접봉(1)과 피용접재료(3)을 직접 접촉시킨 후 용접전류를 통전했을때의 예로써 용접봉의 선단이 순간적으로 용해되는 상태를 보인 것으로 폭발적 작용때문에 아크의 연속성이 불량한 것을 알 수 있다.

(b)는 본 발명에서와 같은 소직경의 보조전극(8)을 썼을때의 예로써 용접봉(1)의 선단에 열용량이 작은 보조전극을 넣기 때문에 순간적으로 용해되어 아크발생을 용이하게 하기에 충분한 정도의 고온을 발생시키면서 주위의 공기층을 급속하게 팽창시켜 불순물을 비산시켜 후속되는 아크상태도 매우 안정하게 된다.

Claims (1)

1. 피용접재료(3)로 접근되는 단봉상의 용접봉(1)으로 되어 있는 자동아크 용접개시의 아크봉에 있어서, 상기 용접봉(1)의 선단(4)에는 하단 직경이 상기 용접봉(1) 직경의 40%-50% 정도로 되고, 역원추형 코일스프링형태의 보조전극(8)이 삽입고정되는 구성을 특징으로 하는 아크용접개시의 아크봉.

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