KR930007664B1

KR930007664B1 - 용접보조재

Info

Publication number: KR930007664B1
Application number: KR1019900018342A
Authority: KR
Inventors: 미끼히꼬 요시다; 히로아끼 야마다
Original assignee: 오까베 가부시끼가이샤; 오까베 아끼라
Priority date: 1989-11-13
Filing date: 1990-11-13
Publication date: 1993-08-18
Also published as: JPH03155494A; CA2029664A1; CA2029664C; TW197973B; US5135154A; KR910009375A

Abstract

내용 없음.

Description

용접보조재

제1도, 제2도 및 제3도는 본 발명에 관한 용접 보조재의 일예를 도시한 사시도.

제4도는 제1도에 도시한 용접 보조재의 사용상태를 도시한 단면도.

제5도는 제1도에 도시한 용접 보조재를 사용하는 용접기를 도시한 정면도.

제6도는 제5도에 도시한 용접기의 우측면도.

제7도 및 제9도는 제5도에 도시한 용접기의 레버 개폐기구를 도시한 정면도.

제8도는 제7도의 VIII-VIII선 단면도.

제10도 및 제11도는 제5도에 도시한 용접기의 아아크 시일드 유지부의 상세도로서, 제10도는 제11도의 X-X선 단면도.

제11도는 제10도의 XI-XI선 단면도.

제12도, 제13도 및 제14도는 고온시에 있어서 아아크 시일드 유지상태의 변화를 설명하기 위한 평면도.

제15도는 본 발명의 다른 적용예를 도시한 사시도.

제16도는 본 발명의 또다른 적용예를 도시한 정면도.

제17도는 제16도의 XVII-XVII선 단면도.

본 발명은 용접보조재로서, 주로 용접시에 용융 금속의 유출을 막아서 이 용융금속을 일정한 형으로 하는 형입(型入)용으로서 사용되거나 혹은 용접부를 외기로 부터 차단하기 위해서 사용하거나 하는 용접보조재에 관한 것이다. 아아크 스터드 용접에 있어서는 종래부터 용접 금속의 형입이나 용접부의 외기로 부터의 차단등을 행하기 위한 아아크 시일드(페롤)이라고 칭하는 용접보조재가 사용되고 있다. 이러한 아아크 시일드로서는 종래 에컨대 세라믹스제의 것이 사용되고 있고,이 종래의 세라믹스제 아아크 시일드는 용접시의 열충격(1,300℃이상)에 의해서 파손이 되므로, 재사용을 할 수 없고, 따라서 용접후 해머등으로 분쇄하여 용접부로 부터 제거하고 있다.

이와같이 종래의 세라믹스제 아아크 시일드는 각 스터드 마다에 1개씩 필요하고 재차 사용이 불가능한 소모품이며, 또, 각 스터드 마다에 장착하여, 용접후도 분쇄제거 하지 않으면 안된다는 문제를 가지고 있다.

이러한 문제를 해결하고자 예컨대 일본국 특개소 59-141379호 공보나 실개소 60-181269호 공보에 개시되어 있는 바와같이, 아아크 시일드를 내열 충격성이 우수한 재료로 형성하고 또는 분할체로 함으로써 아아크 시일드의 여러분 사용을 실현하고자 하는 시도가 이루어져 있다. 그러나 상기 일본국 실개소 60-181269호 공보에 있어서는 내열충격성에 우수한 재료로서 단순히 세라믹스로 기재할 뿐으로, 종래의 세라믹스제 아아크 시일드에 비하여 보다 높은 내열충격성을 가지고 있고, 다수회의 용접(열충격)에 견딜 수 있는 구체적 재료는 하등 개시되어 있지 않다.

또 상기 특개소 59-141379호 공보에는, 내열충격성에 우수한 재료로서 질화규소 세라믹스가 열거되고 있으나, 본 발명자들의 실험에 의하면 이 질화규소 세라믹스는 스터드 용접시의 1-2회의 열충격으로 파손하고, 다수의 반복사용을 가능하게할 정도로 우수한 내열충격성을 가지고 있지 않다.

본 발명의 목적은 상기 과정에 감안하여 내열 충격성이 우수하고 여러번 반복하여 사용이 가능한 상기 아아크 시일드 등의 용접보조재를 제공하는데 있다.

본 발명에 관한 용접보조재는 상기 목적을 달성하기 위해, 질화붕소를 20중량% 이상함유하는 세라믹스로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 질화붕소를 20중량% 이상 함유하는 세라믹스는 다른 세라믹스에 비하여 내열 충격성이 우수하며, 또한 질화붕소의 작용에 의해서 용융 금속과의 부착성이 극히 낮다. 따라서 이러한 세라믹스로 이루어진 용접 보조재는 다수회 반복사용이 가능하다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시예인 아아크 시일드를 도시한 사시도이다.

도시한 아아크 시일드(2)는 이하에 상술하는 바와같이 질화붕소를 20중량%이상 함유하는 세라믹스에서 이루어진 2개의 아아크 시일드 분할체(세그먼트)(4)를 포함하여 이루어지고, 대략 원통형상으로 형성이 되어있다. 양분할체(4)는 동일한 대략 반원통형상이고, 제2도는 그 분할체(4)를 경사진 윗쪽으로부터, 제3도는 그 분할체(4)를 경사진 아래쪽으로 부터 본 사시도이다.

상기 아아크 시일드(2)는, 제4도에 도시한 바와같이, 모재(피용접재 ; 8)에 스터드(10)를 용접할때, 스터드(10)에 끼워맞춤시키는 동시에 하면을 모재(8)의 윗면에 맞닿게 하여 용접부(스터드(10)의 아랫면과 모재(8)의 윗면이 맞닿아 있는 부분 ; 12)를 둘러싼 모양으로 배치설계되어, 도시한 상태에서 용접이 행하여지고, 상기 아아크 시일드(2)에 의해서 용접시에 있어서, 상기 용접부(12)의 외기로 부터의 차단이나 용접부(12)에 있어서 생기는 용융금속의 형입등이 행하여진다.

상기 아아크 시일드(2)의 아래면에는 용접시에 아아크 시일드(2)의 내외를 연통 시키는 소정개구 면적의 연통홈(노치)(14)이 복수로 형성이 되어, 또 상벽(16)에는 스터드(10)의 외경보다 약간 큰 스터드 삽통구멍(삽입구멍)(18)이 형성이 되고, 또한 이 아아크 시일드(2)를 이하에 말하는 용접기에 유지시키기 위한 원통상의 피유지부(러그)(20)가 형성이 되어 있다.

제5도는 상기 아아크 시일드(2)를 사용하여 아아크 스터드 용접을 행하는 용접기를 도시한 정면도, 제6도는 제5도에 도시한 용접기의 우측면도이다.

도시한 용접기(22)는 기부(24)와, 기부(24)에 고정설치된 2개의 다리부(26)에 각각 지점핀(28)을 통하여 회동이 가능하게 지지된 한쌍의 레버(30)와, 각 레버(30)의 상단에 죠인트핀(32)을 통하여 한끝이 회동이 가능하게 연결되어, 다른끝이 죠인트핀(34)을 통하여 서로 회동이 가능하게 연결된 한쌍의 링크(36)와, 한쪽의 링크(36)의 상기 한끝에 고착이 되어 좌우 가로방향(제5도의 화살표 A방향)으로 뻗은 핸들(37)과, 상기 양링크(36)의 다른끝끼리를 연결하는 죠인트 핀(34)이 끼워통하여져서 상하방향(제5도의 화살표 B방향)으로 뻗은 긴구멍(40)을 가지고, 상기 기부(24)에 고착된 긴구멍부재(42)와, 상기 각 레버(30)의 아래끝에 설치된 아아크 시일드 유지부(44)와, 상기 기부(24)에 세워 설치된 한쌍의 로드(46)에 부착된 용접총(48)을 갖추어 이루어진다.

상기 레버(30)는 도면중에 파선으로 도시한 바와같이 개폐가능하며, 이 레버(30)의 개폐는 상기 핸들(38)을 상하 방향으로 회동시킴으로써 행하여진다. 또 상기 용접총(48)의 하단부에는 상기 스터드(10)의 머리부를 유지하기 위한 척(50)이 설치되어 있다. 또 상기 용접총(48)에는 용접 스위치(54)를 가지는 손잡이(56)가 설치되 있다.

상기 각 아아크 시일드 유지부(44)는 각각 상기 한쪽의 아아크 시일드 분할체(4)를 유지하는 것이며, 내측 협지부(60)를 가지는 유지부본체(62)와 외측협지부(64)를 구비하고 있고, 이 외측 협지부(64)를 아아크 시일드 분할체(4)로 향하는 내측방향으로 누룸으로서 이 외측 협지부(64)와 상기 내측 협지부(60)로 아아크 시일드 분할체(4)를 끼고 있다. 또 상기 유지부본체(62)에는 관통구멍(66)이 형성되어, 이 관통구멍(66)에 상기 레버(30)의 하단부에 형성된 소경부(30a)를 관통시켜서, 이 소경부(30a)의 밑끝에 너트(68)를 나사맞춤하여, 이로써 아아크 시일드 유지부(44)를 상기 레버(30)에 부착하고 있다.

상기 용접기(22)에 의한 아아크 스터드 용접은 다음과 같이하여 행하여진다.

먼저 상기 핸들(38)을 제5도중 실선으로 도시한 위치에서 파선으로 도시한 위치까지 윗쪽으로 회동시키고, 이렇게 함으로써 2개의 레버(30)를 열고 파선으로 도시한 열린상태(개방상태)로 하고 그런후 용접총의 선단에 설치한 척(50)에 스터드(10)의 머리부를 쥐게한다. 다음에 상기 핸들(38)을 아래쪽에 회동시켜서, 이것에 의하여 양레버(30)를 닫아서(폐합해서)실선에서 도시한 원래의 닫힌상태로 한다. 이 닫힌상태에 있어서는 각 레버(30)에 설치되어 있는 아아크 시일드 유지부(44)가 서로 맞닿아서, 각 아아크 시일드 유지부(44)에 각각 유지된 아아크 시일드 분할체(4)가 서로 맞닿아서 원통상의 아아크 시일드(2)가 형성이 되어, 이 아아크 시일드(2)중에 상기 제4도에 도시한 모양으로 스터트(10)가 끼워 넣어진 상태로 된다. 이어서 이 상태에서 용접기(22)를 하강시켜서 모재(8)의 소정 위치상에 스터트(10)의 하면 및 아아크 시일드(2)의 하면을 맞닿게 해서, 용접총 손잡이(56)에 설치된 스위치(54)를 밀어서 용접을 행한다. 용접 종료후에 상기 핸들(38)를 윗쪽으로 회동시켜서, 레버(30)를 열고, 이후 마찬가지로 하여 아아크 스터드 용접을 반복하여 행한다.

상기 핸들(38)에 의한 2개의 레버(30)의 개폐 작동에 대하여, 제7도 내지 제9도를 참조하면서 상세하게 설명한다.

먼저 제7도에 도시한 바와같이, 핸들(38)이 수평상태에 있을 때는 레버(30)는 닫힌 상태에 있으며, 이 상태에서 핸들(38)을 윗쪽으로 회동시키면, 제9도에 도시한 바와같이 상기 양링크(36)의 다른끝을 서로 회동이 가능하게 연결하는 죠인트핀(34)이 상기 긴구멍(40)에 따라서 하강되어, 상기 양링크(36)는 도시한 바와같이 경사지게 되고, 양레버(30)가 지점핀(28)을 중심으로하여 밑으로 열린방향으로 회동되어 열림상태로 된다. 또 제9도에 도시한 상태에서 핸들(38)을 아래쪽으로 돌리면 양레버(30)는 제7도에 도시한 닫힌상태로 복귀한다. 또한 제8도는 제7도의 VIII-VIII선에 따른 단면도이다.

상기 용접기(22)에서는 핸들(38)을 회동시킴으로써 레버(30 ; 아아크 시일드 분할체(4))의 개폐를 행하도록 구성되어 있고, 따랴서 그 개폐조작을 대단히 간단하게 또한 뜻대로 행할 수가 있다.

또 상기 용접기(22)에서는 레버(30 ; 아아크 시일드 분할체(4))의 개폐를 스터드(10)를 포함하는 상하 평면내에서 행하도록 구성되어 있고, 따라서 레버(30)의 개폐를 예컨대 스터드(10)에 대하여 직각인 평면내(모재(8)의 상면에 평행한 평면 내)에서 행하는 구성의 것에 비하여, 다수개의 스터드(10)를 용접하는 경우에 다른 스터드(10)와 간섭하는 등의 문제가 생기지 않는다.

또 상기 핸들(38)은 단지 레버(30)의 개폐용 만이 아니라, 상기 용접총의 손잡이(56)와 협동하여 용접자세 안정용 핸들 로서도 가능하고 있다. 즉, 상기 용접총(48)에서 설치된 손잡이(56)는 용접총(48)의 뒷면에서 뒷쪽으로 향하여 전후방향(제6도의 화살표시(C)방향)으로 뻗어 있고, 이 손잡이(56)에 대하여 상기 핸들(38)이 90°의 각도를 이루고 또한 아래쪽에 설치 배치되어 있따. 상기 핸들(38)을 이와같이 용접기의 손잡이(56)에 대하여 직각방향으로 또한 아래쪽에 설치함으로써, 용접시 바른손으로 용접기의 손잡이(56)을 쥐고 쉽게 손가락을 스위치(54)에 걸고, 왼손으로 상기 핸들(38)을 쥐고 용접기(22)를 균형있게 유지할 수 있으므로, 용접 작업자는 안정한 용접 자세를 취하기 쉽게 되고, 작업능율의 향상 및 용접 불량의 저감이 도모된다.

또 상기 척(50)은 스터드(10)를 용접총(48)과 같은 축(52)상에 위치시켜서 유지하게 구성이 되고, 또한 척(50)에 파지된 스터드(10)는 상기 아아크 시일드 유지체(44)가 부착되는 2개의 레버(30)와 동일 평면상에 위치하는, 즉 스터드(10)의 중심축과 2개의 레버(30)의 중심축과 동일 평면(좌우 또한 상하방향으로 뻗는 평면)상에 위치할 레버(30)와 용접총(48)이 배설되어 있다. 그리고 이와같은 구성으로 함으로써, 아아크 시일드(2)가 확실 균등하게 모재상에 맞닿게하여, 그것에 의하여 안정적인 용접이 가능하게 되고, 용접의 신뢰성의 향상이 도모된다.

또 상기 용접기(22)에 있어서는 아아크 시일드(2) 및 아아크 시일드 유지부(44)를 2분할하고, 이들을 레버(30)의 하단에 부착하고 스터드(10)의 척(50)으로의 장착시에는 이 레버(30)를 크게 열어서 척(50) 근방에는 큰 공간이 확보되는 구조이므로, 스터드(10)의 척(50)으로의 장착이 용이하다.

또한 이하에 언급한 바와같이 아아크 시일드 유지부(44)의 한쪽의 맞닿는 면에는 가이드핀(80)이 딴쪽의 맞닿는 면에는 가이드구멍(82)의 설치되어 있으므로, 그것에 의하여 레버(30)를 닫은 때의 양 아아크 시일드 유지부(44), 나아가서는 아아크 시일드 분할체(4)의 적정한 맞닿음이 확보되도록 되어 있다. 다음에 상기 아아크 시일드 유지부(44)에 의한 아아크 시일드 분할체(4)의 유지에 대하여, 제10도 및 제11도를 참조하면서 더우기 상세하게 설명한다.

제10도는 제11도의 X-X선 단면도, 제11도는 제10도의 XI-XI선 단면도이고, 양도면 모두 상기 레버(30)를 닫아서 한쌍의 아아크 시일드 분할체(4)를 맞닿게 하고 그것에 따라서 원통상의 아아크 시일드(2)가 형성되어 있는 상태를 도시한 도면이다.

도시한 바와같이, 각 유지부본체(62)에는 상기 아아크 시일드 분할체의 반원통상 피유지부(20)의 내측면에 접하는 반원통상의 내측 협지부(60)가 형성이 되어 있고, 상기 아아크 시일드 분할체(4)는 피유지부(20)의 내측면을 상기 협지부(60)의 외측면에 맞닿게 하여 유지부본체(62)에 장착되고, 각 피유지부(20)의 외측에는 각각 1/4원통상(단면 90°의 원호상)의 외측 협지부(64)가 2개씩 배설되어 있고, 각 외측 협지부(64)는 각각 유지부본체(62)에 나사맞춤이 된 누름부재인 누름나사(70)에 의하여 중심(아아크 시일드 분할체(4)가 맞닿아서 원통상 아아크 시일드(2)가 형성된 경우의 그것의 원통상 아아크 시일드(2)의 중심)방향으로 눌려지고, 그것에 의하여 아아크 시일드 분할체(4)는 상기내, 외협지부(60, 64)로 끼워져 있다.

상기 누름나사(70)에 의한 외측협지부(64)의 누름은 이 외측 협지부(64)의 중앙부(90°원호방향의 중앙부)에 있어서 상기 중심방향으로 누르고, 상기 누룸나사(70)의 선단을 상기 외측협지부(64)의 상기 중앙부에 맞닿게 하여 또한 이 누름나사(70)의 축이 중심방향에 향하도록 설정되어 있다.

원통상 아아크 시일드(2)를 2분할하여 각 아아크 시일드 분할체(4)를 유지하는 경우, 상기한 바와같이 반 원통상의 내측 협지부(60)와 2개의 1/4원통상의 외측 협지부(64)로 끼우고, 또한 각 외측협지부(64)를 상기 중앙부에 있어서 상기 중심방향으로 누르는 구성을 채용함으로써, 용접시에 있어서 아아크 시일드 분할체(4)와 유지부본체(62) 및 외측 협지부(64)와의 열팽창율의 다름에 의한 아아크 시일드 분할체(4)의 균열등의 방지가 도모된다.

즉 내, 외협지부(60, 64)와 아아크 시일드 분할체의 피유지부(20)는, 용접전에는 평면도인 제12도에 도시한 바와같이 서로 전체영역에서 접한 상태에 있다. 이 상태에서 용접을 행하고, 고온상태로 되면 각부(60, 24, 64)는 열팽창 한다. 이 경우, 아아크 시일드 분할체(4)는 전술한 바와같이 세라믹스로 이루어지고, 또 내, 외협지부(60, 64)는 방열성을 향상시키기 위한 예컨대 구리등의 열전도성이 양호한 금속에 의해서 형성되어 있으므로 세라믹스는 거의 열팽창하지 않으나 금속은 크게 열팽창 한다. 따라서 만일 외측협지부(64)도 반원통상이고 그 원주방향 중앙부에 있어서 상기 중심방향으로 외측협지부(64)를 누루도록 하면, 제13도에 도시한 바와같이 아아크 시일드 분할체의 피유지부(20)는 그 중앙부 만으로 외측협지부(64')에 접하여 이 중앙부로터 중심방향의 힘을 받고, 또한 양단부만으로 내측협지부(60)에 접하여 이 양단부로 부터 바깥쪽으로 향하는 반력을 받아서, 이 제13도로부터 용이하게 이해되는 것처럼 아아크 시일드 분할체(4)에는 극히 큰 열응력(굽힘모멘트)가 작용하여 크랙이 생겨서 파손되기 쉬운 상태로 된다.

이것에 대하여, 상기 용접기에 있어서는 반원통상의 외측 협지부(64')를 더욱 2분할 하여 2개의 1/4원통상 외측협지부(64)로 하고, 각 1/4원통상 외측협지부(64)의 원주방향 중앙부에 있어서 상기 중심방향으로 가압력을 가하도록 구성이 되어 있으므로, 열팽창시에 있어서 힘의 작용상태는 제14도에 도시한 바와같이 되고 본 도면에서 용이하게 이해되는 것처럼 아아크 시일드 분할체(4)에 작용하는 열응력(굽힘모멘트)는 상기 제13도의 경우에 비하여 대단히 작고, 따라서 열팽창율의 상이에 의한 아아크 시일드 분할체(4)의 크랙이나 파손의 염려를 현저하게 경감시킬 것을 도모하였다.

상기 누름나사(70)에는 걸림나사(72)가 나사맞춤되어, 이 걸림나사(72)에 상기 외측협지부(64)가 끼워넣어져서 걸려 있다. 이것에 따라서 상기 누름나사(70)에 의한 회측협지부(64)의 누룸이 해제된 때의 이 외측협지부(64)의 상기 유지부본체(60)로 부터의 탈락방지가 도모되어 있다.

또 상기 걸림나사(72)는 소정의 간극으로서 외측협지부(64)에 느슨하게 끼워넣어져 있으며, 이 사실과 상기 누룸나사(70)의 선단부(외측 협지부(64)를 누르는 부분)이 대략 원추상으로 되어 있으므로, 누룸나사(70)에 대한 외측협지부(64)의 변위 자유도를 높이고, 그것에 의하여 상기 열팽창시에 아아크 시일드 분할체(4)에 작용하는 힘의 경감이 도모되고 있다.

또 같은 열팽창시에 아아크 시일드 분할체(4)에 작용하는 힘의 경감을 도모하기 위해서 도시하고 있지 않으나 예컨대 누룸나사(70)의 선단 누룸부를 스프링등으로된 완충기구에 의해서 상기 중심방향을 향하여 변위 가능하게 지지하도록 하여도 좋다.

또 상기한 바와같이 상기 아아크 시일드 유지부(44 ; 유지부본체(62) 및 외측협지부(64))는 열전도율이 높은 구리 또는 그것의 합금에 의해서 제작되고, 또 아아크 시일드 유지부(44)의 외주에는 유지부본체(62)와 일체로된 방열핀(74)이 형성되어 있으며, 이들에 의해서 용접시에 발생한 고열은 세라믹스제 아아크 시일드에 축열됨이 없이 공기중에 호율이 좋게 방열되므로 아아크 시일드의 고온 열화가 방지되어, 수명의 신장이 도모되어 있다.

또 상기 아아크 시일드 유지부(44)는 그것의 유지부본체(62)를 통하여, 상기 레버(30)의 단차부(소경부(30a)와 대경부(30b)와의 단차부)와 상기 너트(68)와의 사이에서 소정길이의 소경부(30a)를 따라서 슬라이드 가능하게 설치되어 있고 또한 상기 레버 대경부(30b)에는 스프링받이(76)가 고착되어 있으므로, 이 스프림받이(76)와 상기 유지부본체(62)의 상면과의 사이에는 압축스프링(78)이 설치되고, 그것들에 의하여 아아크 시일드(2)에 대한 완충기구가 구성되어 있으므로,이 완충기구에 의해서, 용접시 세라믹스제 아아크 시일드(2)를 무리한 힘을 가하지 않고 안정적으로 모재(8)에 눌러 붙이는 것이 가능하게 되어 있다. 즉 용접전은 제5도중 2점 쇄선으로 표시되어 있는 바와같이 레버(30)의 하단은 아아크 시일드(2)의 하단으로 부터 윗쪽에 위치하고 있으나, 용접시에 용접기(22)를 모재(8)를 향하여 눌러 붙이는 경우에는 레버(30)의 하단이 모재(8)의 상면에 맞닿는다. 즉 용접시에 용접기가 움직이지 않도록 고정하는데 족한 작업자의 눌러 붙이는 힘은 모두 이 2개에 레버(30)를 통하여 모재(8)에 전하여져서, 아아크 시일드(2)는 항상 압축스프링(78)에 의하여 일정한 무리없는 눌러 붙이는 힘으로 모재(8)에 눌러 붙여지는 구조로 되어 있다.

또 상기 아아크 시일드(2)는 그것의 전외주가 상기 아아크 시일드 유지부(44)에 의하여 덮혀져 있고, 이에 의해서 아아크 시일드(2)가 직접 외부의 기름에 닿아서 손상, 파괴하는 것이 방지된다.

다음에 사기 아아크 시일드(2)의 재질에 대하여 설명을 한다.

상기 아아크 시일드(2)는, 상술한 바와같이 질화 붕소를 20중량% 이상 함유하는 세라믹스로 형성되어 있고, 이러한 아아크 시일드(2)는, 그와 같은 재질로 형성되어 있는 것에 의해, 아아크 용접시의 열충격(1, 300℃이상)에 견딜 수가 있는 동시에 용융 금속에 대한 부착성이 없으므로 따라서 다수회의 반복 사용이 가능하다.

하기의 표 1은 각종의 세라믹스에 의해서 상기 제1도에 도시한 바와같이 아아크 시일드를 제작하고, 그 아아크 시일드를 사용하여 상기 제5, 6도에 도시한 용접기로 반복하여 아아크 스터드 용접실험을 행하고, 그때의 각 아아크 시일드의 반복 용접가능 회수 및 용접성 평가 JIS 시험(JIS B1198「헤드부착 스터드」에 의한 합격 여부판정 결과를 표시한 것이다.

[표 1]

또한 상기 표 1 중에 있어서 실시예 1 내지 실시예 5까지의 질화붕소를 함유하는 세라믹스는 각각 핫프레스 방법에서 압력 230kg/cm², 온도 1580℃에서 40분간 최고 온도로 유지 소결을 행한것을 사용하였다. 용접은 용접전류 1200 내지 1300A, 아아크타임 0.8초에서 행하였다. 또 사용한 재료는 모두 99% 이하의 순도의 것을 사용하였다. 또한 JIS시험에 있어서는, 반복 사용이 100회 이상의 것에 대하여는 100회째로 부터의 용접편을 필요개수 사용하여 실험에 제공하였다. 그외는 통상의 JIS B1198에 의하여 시험을 행하였다.

상기 표 1에 명백한 바와같이, 질화 붕소를 함유하는 세라믹스로 이루어진 아아크 시일드를 사용한 용접은 어느것이나 JIS시험에 합격이고, 반복용접 가능회수도 100회 이상이며, 다른 종래에 세라믹이나 비교예 세라믹스에 비하여 현저하게 내열충격성이 우수하고, 반복용접이 가능회수가 대폭적으로 향상되어 있는것이 인정이 된다.

다음에 질화 붕소의 함유량이 다른 각종 질화붕소 세라믹스에 의하여 상기와 같은 실험을 행하여, 질화붕소의 함유량에 의한 영향을 조사한 것으로 그 결과를 하기 표 2에 표시하였다.

[표 2]

또한 상기 표 2중의 각종 세라믹스중 질화붕소를 함유한 것에 대하여는 최고온도 1550℃에서 소결한 것을 사용하였다.

상기 표 2에 명백한 바와같이, 질화붕소의 함유량이 많을수록 반복용접이 가능한 회수가 많고, 또 용접성 평가 JIS시험에서도 양호한 결과를 얻는 것이 인정되고, 특히 질화붕소를 20중량% 이상 함유하는 경우에는 상기 JIS시험을 합격하고, 또한 10회 이상의 반복 용접이 가능하며, 따라서 질화붕소를 20중량% 이상 함유하는 세라믹스가 우수한 내열충격성을 가지는 재료로서 반복용접에 적용이 가능한 것이 인정이 된다. 또한 보다 실제적으로는 100회 이상의 반복용접이 가능한 세라믹스 즉 질화붕소를 40중량% 이상함유하는 세라믹스가 바람직한 재료인 것이라고 생각이 된다.

다음에 적절한 용접조건을 조사하기 위해, 용접전류와 아아크타입을 바꾼 경우의 시험을 질화붕소 함유량이 40중량% 이상의 세라믹스로 이루어진 아아크 시일드(표 2중의 아아크 시일드 B, E, F, G)를 사용하여 상기와 같은 JIS시험과 JASS시험(JASS6 철골공사 부칙 5「스터드용접의 품질시험」)을 행하였다.

그 결과를 표 3에 표시하였다.

[표 3]

또한 상기 표 3중의 JIS 및 JASS 시험에 있어서는, 100회째로 부터의 용접시험편을 필요개수 사용하여 시험에 제공하였다.

상기 표 3에 의해서 질화붕소를 40중량% 이상 함유하는 세라믹스로 이루어진 아아크 시일드를 사용한 경우, 종래품의 아아크 시일드를 사용한 경우와 동등 또는 그 이상의 넓은 적절한 용접조건 범위가 존재하는 것이 인정이 된다.

상기 각종의 실험에서 명백한 바와 같이 질화붕소를 20중량%에 이상함유하는 세라믹스에서 이루어진 아아크 시일드는 종래의 다른 세라믹스에서 이루어진 아아크 시일드에 비하여 충분히 우수한 내열충격성을 가지고 있고, 다수회의 반복용접이 가능하며, 그 결과 예컨대 상기한 바와 같이 용접기와 조합시켜서 사용함으로써, 종래의 세라믹스제 아아크 시일드의 결점 즉, 아아크 시일드는 1회만 사용가능하고, 따라서 용접하는 스터드의 갯수만큼 아아크 시일드를 준비하지 않으면 안되고 또한 용접전에 각 스터드에의 아아크 시일드의 장착 및 용접후의 아아크 시일드의 분쇄제거란 번잡한 수고를 요한다는 결점을 모두 해소할 수가 있다.

본 발명에 관한 질화붕소를 20중량% 이상 함유하는 세라믹스로 이루어진 용접보조재는, 상기 아아크 시일드 만이 아니라, 다른 여러가지 용접보조재, 예컨대 판과 판과의 이음매 아아크 용접에 있어서 태브와 같은 용접보조재나 봉강과 봉강의 이음매 용접에 있어서 스트랩과 같은 용접보조재등에 적용이 가능하다.

제15도는 상기 태브에 본 발명을 적용한 경우의 판과 판과의 이음매 아아크용접을 도시한 사시도이고, 판(90)과 판(92)과는 용접부(94)에 있어서 아아크 용접부(94)의 양끝에는 질화붕소를 20중량% 이상 함유하는 세라믹스로 이루어진 태브(96)가 배치설치되어 있다. 상기 태브(96)의 배치설치되는 강력한 영구자석, 예컨대 레이 아아스(rare earth) 시스템 영구자석이나 기계적인 나사멈춤 등에 의하여 행하여지면 좋다.

상기한 바와같이 질화붕소를 20중량% 이상 함유하는 세라믹스로 제작한 태브를 사용하면, 이 태브는 우수한 내열충격성을 가지고, 하나의 태브를 반복하여 다수회의 용접이 가능하며, 종래의 1회만 밖에 사용할 수 없는 금속제 또는 세라믹스제의 태브와 비교하여 경제성 및 작업능율의 향상이 도모된다.

제16도는 상기 스트랩에 본 발명을 적용한 경우의 봉강과 봉강의 이음매용접(엔크로오즈용접)을 도시한 정면도, 제17도는 제16도의 XVII-XVII선 단면도이다. 봉강(98)과 봉강(100)과의 끝면을 대향시켜서 배치되고, 양끝면 대향부에는 상기 질화 붕소를 20중량% 이상 함유하는 세라믹스로 제작한 단면이 U자 모양인 스트랩(102) 배치되고,이 스트랩(102)의 외측은 금속제 누룸치구(104)가 배치되어, 이러한 상태하에서 용접봉(106)을 사용한 가스용접에 의해서 상기 봉강의 양끝면이 용접이 된다.

상기한 바와 같이 질화붕소를 20% 이상 함유한 세라믹스로 제작한 스트랩을 사용하면, 이 스트랩을 함유하고 있는 질화붕소의 작용에 의해서 금속과의 부착성이 극도로 작게되기 때문에, 용접후도 용이하게 떼어내는 것이 가능하며, 경제성과 작업능율의 향상이 도모된다.

이상 상세하게 설명한 바와같이, 본 발명에 관한 용접보조재는 질화붕소를 20중량% 이상 함유하는 세라믹스로 이루어진 것으로, 내열 충격성이 우수하고 또한 용융금속에 대한 부착성도 극히 낮고, 따라서 다수회의 반복사용이 가능하다.

Claims

용접부가 형성되는 동안, 아아크 시일드가 용접부를 외부공기로부터 시일드 할때, 용접부가 상기 아아크 시일드의 환상본체에 의해 획정된 내주표면내에서 형성될 수 있도록, 상기 환상본체에 의해 획정된, 노출된 외부표면과 내주표면을 가지고 있고, 피용접재위에 상기 아아크 시일드를 지지하기 위한 단부표면을 가지고 있는 상기 아아크 시일드로 이루어져 있고, 상기 아아크 시일드의 환상본체는 20중량% 이상의 질화붕소로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용접보조재.
제1항에 있어서, 아아크 시일드의 환상본체는 내주표면과 외주표면을 함께 형성하는 다수의 분리가능한 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접보조재.
제1항에 있어서, 아아크 시일드는 그것의 일단부에 다수의 노치가 있는 실질적으로 원통형인 형태를 가지고 있고, 상기 아아크 시일드는 스터드 삽입구멍과 러그를 더 포함하고, 상기 러그는 상기 아아크 시일드가 용접기에 고착될 수 있도록 하고, 상기 러그는 다수의 노치를 가지고 있는 단부에 대향하는 상기 아아크 시일드의 단부에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 용접보조재.
용접부가 형성되는 동안, 20중량% 이상의 질화붕소를 가지고 있는 세라믹물질을 포함하는 아아크 시일드가 용접부를 외부공기로부터 시일드할때, 용접부가 내부표면내에 형성될 수 있도록 외주표면 및 내주표면을 가지고 있는 상기 아아크 시일드로 이루어져 있고, 상기 아아크 시일드는 상기 내주표면과 외주표면을 함께 형성하는 두개의 분리가능한 세그먼트를 포함하고, 상기 분리가능한 두개의 세그먼트는 반원통형 외주표면을 가지고 있는 형상에 있어서 동일한 것을 특징으로 하는 용접보조재.