KR960000411B1 - 아아크 용접 방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

아아크 용접 방법
본 출원은 아아크 용접 방법과 그 방법으로 제조된 저탄소 합금강에 관한 것으로, 특히 1985. 12. 9일자로 출원하여 1987. 6. 16일자로 미합중국 특허 제4,673,769호로 특허된 미합중국 특허 출원 제 06/806,532호의 개량 발명에 관한 것이다.
전술한 출원에는 중앙 로드와 그 주위를 둘러싸는 각각의 로드로 형성된 집속 용접봉이 개시되어 있으며, 로드 다발의 각 로드는 신규한 용제 화합물로 외부가 피복되어 있고 저탄소 강으로 만들어진 집속 용접봉을 구성한다. 이와같이 함으로써 최소 전류와 전압치를 이용하여 최대 중량의 액체 용접 금속을 용착시킬 수 있게 된다. 상기 방법으로 제조된 응고된 용접 금속은 물리적 특성이 향상된다는 것을 알았다.
계류중인 상기 출원의 용제 화합물은 일정한 양의 탄산칼슘(CaCO3)과 불화칼슘(CaF2)을 포함한다. 상기 화합물은 아아크 안정제와 세척제 뿐 아니라 슬래그 형성제로서 중요한 역할을 한다. 상기 화합물은 적당한 연소 속도 또는 응용 속도를 제공하며 금속을 양호하게 세척해준다.
상기 용제 화합물에 첨가되는 금속 또는 광물로는 특정 양의 망간, 실리콘, 철, 크롬 및 실리케이트가 있다. 전술한 특허 출원을 통해 용제 성형물은 한정된 범위의 몰리브덴, 텅스텐, 니켈, 바나듐 및 티타늄을 포함할 수 있음을 알 수 있다.
출원인의 발명에 대한 일반적인 사항은 공작물상의 마모 부분을 수리하고, 특별한 부분에 공학적 변화를 일으키며, 기계 가공된 단조 다이에 완전한 압혼을 제공하며 기계 가공의 오차를 보정하는 것이다. 본 발명에 대한 용례로는 단조 다이, 프레스 다이, 트림 다이(trim dies), 해머 베이스(hammer bases), 램, 소우 블록(sow blocks), 칼럼(coloumns)과 타이 플레이트(tie plate) 및 보수를 요구하는 중공업 장비이다.
용접 금속의 물리적 특성, 특히 경도는 소정량의 몰리브덴과 텅스텐을 첨가함으로써 향상된다. 텅스텐은 특히 용접 금 속의 열간가공 특성을 개질하는데 이용되며 상기 금속이 일정열을 받아도 경도를 유지할 수 있게 해준다. 또한, 용제 화합물의 합금은 용접 금 속의 탄소 함량에 희석 작용을 한다는 것을 알았으며, 용접 금속에 있는 탄소의 중량%가 0.01 내지 0.15중량%만큼 낮도록 한다. 이 같은 결과는 분명히 본 발명의 발명자가 전에 특허 출원한 집속 용접봉과 이에 피복된 용제를 이용하는 용접 방법에서 일어나는 현상이다.
본 발명에 따르면, 여기 사용된 집속 용접봉이라는 용어는 필립 부르크와 마트 키이루넨에게 1950. 8. 29 일자로 허여된 미합중국 특허 제2,520,112호에 도시한 구조의 일반적인 형태를 말한다. 그러나, 본 발명의 범주에 있는 집속 용접봉은 직경이 작은 로드 용접봉이 원주 방향으로 집속되어 있는 단단한 저탄소강 중앙 용접봉을 가리킨다. 직경이 작은 용접봉과 로드 용접봉은 종방향으로 정열되어 있고, 중앙 용접봉 또는 코어 로드와 직경이 작은 로드 용접봉을 집속 관계로 유지시키는 수단이 제공될 수도 있다.
니켈-크롬-몰리브덴 형의 용접 용착물을 제조하는데 용접 용착물 또는 용접 금속이 치밀하고 기공이 없고 균일하도록 보장하기 위하여 각 로드 용접봉은 그에 다음의 성분을 갖는 고착용제 피복물을 구비하는 것이 중요하다.
[표 1]
Figure kpo00001
[표 2]
Figure kpo00002
그러나, 출원인이 계속 조사해보니 텅스텐, 바람직하게는 철 텅스텐 합금의 양 을 조절하여 용제 화합물에 첨가함으로써 저탄소 합금강체 또는 용접 금 속의 물리적 특성을 현저하게 향상시킬 수 있음을 알았다. 상기 용제형태의 텅스텐은 용접 금 속의 열간가공 특성을 개질하여 가공중에 높은 온도에서도 용접 금속의 경도가 유지되도록 해준다. 상기 제품은 전성이 우수하며, 시편을 파괴의 징후없이 극도로 굽힐 수 있을 정도까지 냉간 가공할 수 있다. 상기 금속체는 주물로서 사용될 수 있으며, 단조 작업이 필요없다. 경화 및 탭퍼링할 필요가 없게 된다. 형성된 금속체를 공냉시킨 후 금속체 두께 1인치당 1시간 동안 700℃ 내지 1200。F로 탬퍼링함으로써 침전 경화시키면 우수한 결과를 얻는다.
전술한 또 다른 용제 화합물에 있어서, 텅스텐은 약 0.05 내지 약 10중량%가 함유되는 것이 바람직하다. 전술한 예의 자세한 성분을 보면, 1.5중량%의 텅스텐을 첨가하면 최종 제품에서는 특별히 양호한 결과를 얻을 수 있다.
본 출원인의 집속 용접봉으로 제조한 용접 금 속의 표본은 별도의 경화 작업을 포함하지 않는 열처리를 한후에 분석해보니 다음과 같은 결과를 나타냈다.
[표 3]
Figure kpo00003
예의 용제 화합물에 의해 얻어진 용접 금속 제품을 분석해보니 성분이 다음과 같았다.
[표 4]
Figure kpo00004
본 발명에 따라 얻어진 용접 금속 제품을 무작위 추출해보니 다음과 같은 기계적 특성을 나타냈다.
Figure kpo00005
용접 작업중에 비교적 직경이 큰 중앙 용접봉 및 그 주위를 둘러싸는 직경이 작은 용접봉은 탄소 함량이 0.04 내지 0.12중량%인 연강 또는 저탄소강으로 구성된다. 상기 유형의 강은 C-1004 내지 C-1012라는 상표로 판매되며, 다른 등급의 제품도 때로는 적합하다는 것을 알 수 있다. 중앙 용접봉은 길이가 약 48인치이고 직경이 약 0.81371인치이다. 비교적 직경이 작은 용접봉은 길이가 약 47인치이고 직경이 약 0.250인치이다. 특수 용접이 필요할 수도 있기 때문에 로드의 조성 및 크기를 실질적으로 변경하는 것이 효과적일 수도 있다. 용제 피복물의 두께 또한 변경할 수 있으며, 직경이 약 0.8137인치인 코어 로드 용접봉에 대해서는 약 0.0463인치 두께 정도로 피복한다. 직경이 0.250인치인 주위의 로드 용접봉은 용제 피복 두께가 일반적으로 0.150인치이다.
전술한 변수들은 전압이 26 내지 30볼트, 전류가 약 1500 내지 2400암페어인 용접 작업에 이용된다. 대체로 시간당 90파운드 이상의 용접 그속이 용착되며, 응고된 상기 용접 금속은 치밀하고 기공이 없으며 균질하다는 것을 알았다. 상기 용접 금 속의 탁월한 기계적 특성은 위의 표에 열거되어 있다.
용제 피복물은 시일드 아아크 용접봉의 경우 적어도 3개의 중요한 기능을 갖는다. 첫째, 상기 용접봉들은 발생 개스를 이온화함으로써 아아크 칼럼에 전기 전도성을 증가시키며, 둘째, 용접 퍼들(puddle)로부터 대기를 배척하는 시일드 개스(기본적으로 CO2)를 발생시키며, 셋째, 상기 피복물은 용융된 용접 퍼들에 슬래그 형성재를 첨가하여 입자를 미세화시키며 어떤 경우에는 합금을 상기 용접 퍼들에 첨가한다. 이러한 기능은 주로 화학적 방호에 관한 것이다. 기계적 방호에 있어서, 상기 피복물은 아아크가 용접봉의 단부에서 제한된 구역으로 집중되도록 상기 용접봉의 측면을 절연한다. 이것은 깊은 U 또는 V형 홈에서 용이하게 용접할 수 있다는 점에서 중요하다. 또한, 상기 피복물은 용접봉의 선단에서 도가니 같은 역할을 하는 컵, 원추체 또는 칼집을 제작하는데 효과적이며, 기계적 시일드를 제공하고, 아아크를 집중 유도하며, 열손실을 감소시키고 용접봉의 단부상의 온도를 높인다.
본 발명의 출원인은 특별한 한 이론에 국한되고 싶지 않지만, 본 발명의 집속 용접봉 조립체에서 중앙 전극 또는 코어와 조하되는 직경이 작은 외부 용접봉은 각각 아아크를 제공하며, 각각의 아아크는 열을 중앙 용접봉에 전달하여 용융 금속이 용이하게 유동하도록 하여 컵내에 과잉의 금속이 있게 되는 것을 방지하며, 상기 컵은 다량의 소구체를 전달하게 된다. 본 발명에 따라, 용융 금속과 용접봉의 금속 소궤를 미세한 입자로 분쇄한다.
전술한 바로부터 본 출원인이 최소 전류와 전압을 이용하여 다량의 액상 용접 금속을 용착시키며, 기계적 특성이 향상되고 탄소 함량이 낮은 응고된 용접 금속을 제조하는 집속 용접봉 조립체를 제공하였음을 알 것이다. 이와 같은 양호한 결과는 전술한 범위내에서 성분이 비교적 폭넓게 변하는 용제 피복물을 구비하는 본 발명에 따른 집속 용접봉에 의해 달성된다. 전술한 조성과 용접 방법 및 구조는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 개조할 수 있다.

Claims (4)

  1. 아아크 용접법에 있어서, 모재와 용제로 피복된 단단한 저탄소강으로 된 중앙 로드 용접봉과 그 둘레의 직경이 작고 용제로 피복된 단단한 저탄소강으로 된 로드 용접봉으로 형성된 집속 용접봉이 제공된 용접봉 팁 사이에 아아크를 발생시켜 액상 용접 금속을 생성하는 단계와, 상기 액상 용접 금속을 냉각시켜 실질적으로 다음의 성분, 즉
    Figure kpo00006
    을 갖는 저탄소 합금강체를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아아크 용접법.
  2. 아아크 용접법에 있어서, 모재와, 용제로 피복된 단단한 저탄소강으로 된 중앙 로드 용접봉과 그 둘레의 직경이 작고 용제로 피복된 단단한 저탄소강으로 된 로드 용접봉으로 형성된 집속 용접봉이 제공된 용접봉 팁 사이에 아아크를 발생시켜 액상 용접 금속을 생성하는 단계와, 상기 액상 용접 금속을 냉각시켜 저탄소 합금강체를 제조하는 단계를 포함하며, 상기 로드 용접봉에 피복도는 용제는 실질적으로 다음의 성분, 즉
    Figure kpo00007
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 아아크 용접법.
  3. 아아크 용접법에 있어서, 모재와, 용제로 피복된 단단한 저탄소강으로 된 중앙 로드 용접봉과 그 둘레의 직경이 작고 용제로 피복된 단단한 저탄소강 로드 용접봉으로 형성된 집속 용접봉이 제공된 용접봉 팁 사이에 아아크를 발생시켜 액상 용접 금속을 생성하는 단계와, 상기 액상 용접 금속을 냉각시켜 실질적으로 다음의 성분, 즉
    Figure kpo00008
    을 가지는 저탄소 합금강체를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아아크 용접법.
  4. 아아크 용접법에 있어서, 모재와, 용제로 피복된 단단한 저탄소강 중앙 로드 용접봉과 그 둘레의 직경이 작고 용제로 피복된 단단한 저탄소강 또는 용접봉으로 형성된 집속 용접봉이 제공된 용접봉 팁 사이에 아아크를 발생시켜 액상 용접 금속을 생성하는 단계와, 상기 액상 용접 금속을 냉각시켜 저탄소 합금강체를 제조하는 단계를 포함하며, 상기 로드 용접봉에 피복도는 용제는 실질적으로 다음의 성분, 즉,
    Figure kpo00009
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 아아크 용접법.
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