KR960004752B1

KR960004752B1 - 표면 처리 금속의 용접 방법

Info

Publication number: KR960004752B1
Application number: KR1019920703327A
Authority: KR
Inventors: 노리오 가루베; 요시노리 나까다; 아쯔시 모리; 에쯔오 야마자끼
Original assignee: 화낙 가부시끼가이샤; 이나바 세이우에몬
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1992-04-21
Publication date: 1996-04-13
Also published as: KR930701257A; US5326957A; EP0540746A1; EP0540746A4; JPH04327376A; JP2693654B2; WO1992019412A1

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

표면 처리 금속의 용접 방법

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 일 실시예인 가스로 실드한 아크용접 장치의 외관도이고,

제2a도는 본 실시예의 용접 상태를 도시한 것으로서, 가공 헤드의 진행 방향에 대해 측면에서 본 도면이고,

제2b도는 가공 헤드의 진행 방향의 정면에서 본 도면이고,

제3a도는 산소 가스를 포함하는 보조 가스를 사용하지 않은 때의 용접 표면 상태를 도시한 것으로서, 가공 헤드의 진행 방향에 대해 측면에서 본 도면이고,

제3b도는 가공 헤드의 진행 방향의 정면에서 본 도면이고,

제4a도는 본 실시예의 용접 지점의 표면 상태를 도시한 것으로서, 이면의 상태를 도시한 도면이고,

제4b도는 상부면의 상태를 도시한 도면이고,

제5a도는 산소 가스를 포함하는 보조 가스를 사용하지 않는 경우의 용접 지점의 표면 상태를 도시한 것으로서, 이면의 상태를 도시한 도면이고,

제5b도는 상부면 상태를 도시한 도면이고,

제6도는 아연 도금 강판을 3장 중첩시켜 용접하는 경우의 예를 도시한 도면이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술 분야]

본 발명은 표면 처리 금속을 용접하는 용접 장치 및 용접 방법에 관한 것으로서, 예를 들면 아연 도금 강판을 가스로 실드한 아크 용접(gas-shielded arcwelding) 또는 플라즈마 용접에 의해 용접하는 표면 처리금속의 용접 장치 및 용접 방법에 관한 것이다.

[배경 기술]

강판 등을 중첩시켜 용접하는 용접 기술이 자동차 산업을 중심으로 많이 이용되고 있다. 이와 같은 자동차 산업에서 이용되는 강판에는 방청을 위해 아연 도금된 아연 도금 강판이 사용된다. 이들 아연 도금 강판 등의 용접 장치로서 예를 들면 가스로 실드한 아크 용접 장치나 플라즈마 용접 장치가 사용되고 있다.

또한, 가스로 실드한 아크 용접 장치나 플라즈마 용접 장치에서는 전극 주위로부터 불활성 가스 등을 모재의 용융 풀(molten pool)을 향해 분사하고 이것에 의해 소정의 가스 분위기 중에서 용접하거나 또는 아크 기등을 조절해서 고온을 얻고 있다.

그러나, 아연 도금 강판의 중첩 용접에서는 강판 사이에 낀 표면 아연 도금층이, 용접시에, 강판보다도 융점이 낮아서 먼저 기체로 되지만, 그 배출구가 없어서 고압 상태로 된다. 또한, 열이 강판에 가해지면 강판이 용융 상태로 되어 지금까지 고압 상태이던 아연 가스가 용융된 강판을 밀고 나와서 대기로 해방된다.

이 때문에, 용접된 접합부에 가스가 빠질 때의 흔적으로서 기공(blow hole)이 남아서 용접 품질을 현저히 저하시킨다.

이 때문에, 아연 도금 강판을 중첩해서 용접하는 경우에는 아연 도금 강판 사이에 틈새를 두어 아연 도금 강판 사이에 있는 표면 도금층에서 발생하는 아연 증기를 이 틈새로 배출시키도록 하고 있다. 이러한 틈새를 형성하기 위해, 강판 사이에 시이트(sheet)를 끼우거나 코팅재를 도포하고 있다.

[발명의 개시]

본 발명은 이와 같은 점을 고려해서 이루어진 것으로서, 아연 도금 강판 등의 표면 처리 금속을 밀착한 채 고품질의 용접이 가능한 표면 처리 금속의 용접 장치 및 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는, 상기 과제를 해결하기 위해, 가스로 실드한 아크 용접 또는 플라즈마 용접에 의해, 증발 온도가 기재의 융점보다 낮은 재료를 코팅한 표면 처리 금속을 용접하는 표면 처리 금속의 용접 장치에 있어서, 보조 가스로서 산소 및 다른 가스를 공급하는 가스 공급 장치와, 상기 보조 가스를 용접 지점으로 분사하는 보조 가스 분사 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 처리 금속의 용접 장치가 제공된다.

또한, 증발 온도가 기재의 융점보다 낮은 재료로 코팅한 표면 처리 금속을 가스로 실드한 아크 용접 또는 플라즈마 용접으로 용접하는 표면 처리 금속의 용접 방법에 있어서, 보조 가스로서 산소 및 다른 가스를 사용해서 용접하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 금속의 용접 방법이 제공된다.

보조 가스 분사 장치에서 분사된, 산소 가스가 혼합된 보조 가스의 분위기 중에서 아연 도금 강판 등의 표면 처리 금속을 용접하면 아연 등의 표면 재료와 산소가 반응해서 산화 아연 혹은 과산화 아연과 같이 고체상의 산화물이 생성되고 아연 증기와 같은 기체로는 되지 않는다. 따라서, 강판을 불어날린듯한 기공이 생기지 않아서 품질 좋은 용접이 가능해진다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 기초로 하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 일 실시예의 가스로 실드한 아크 용접 장치의 외관도이다. 전극(1)이 가공 헤드(2) 및 노즐(8)에 지지되고 아연 도금 강판(3a,3b)에 대향한다. 전극(1)과 아연 도금 강판(3a,3b)은 도시하지 않은 용접 전원에 접속되어 있다. 가공 헤드(2) 및 노즐(8)과 전극(1) 사이에는 후술하는 보조 가스를 통과시키기 위한 대략 원통형의 공간(7)이 형성되도록 가공 헤드(2) 및 노즐(8)과, 전극(1)을 배치한다. 아연 도금 강판(3a,3b)은 클램프(10a,10b,10c,10d)에 의해 테이블(10e)에 고정되어 있다. 또한 전극(1)을 포함한 가공헤드(2) 및 노즐(8)은 도시하지 않은 주행 구동장치에 테이블(10e) 상부면과 평행하게 아연 도금 강판(3a,3b)을 따라 이동하도록 구성되어 있다.

한편, 산소 가스(O₂) 용기(4a)와 아르곤 가스(Ar) 용기(4b)로부터 호스(5a,5b)를 통해 산소 가스와 아르곤 가스가 각각 공급되고, 혼합기(6)에서 혼합되어, 호스(5c)를 통해 가공 헤드(2) 내의 공간(7)으로 공급되고, 노즐(8)에서 가공 지점(9)으로 분사된다. 이와 같이 가공 지점(9)으로 분사되는 가스를 보조 가스 또는 실드 가스(shielding gas)라 하고, 종래에는 그러한 가스로서 불활성 가스(inertgas)가 이용되었다.

상기와 같은 구성의 용접 장치에 있어서, 용접시에 아연 도금 강판(3a,3b)의 가공 지점(9)이 가열됨과 동시에 그 곳에 보조 가스가 공급되면, 산소 가스는 아연과 화합해서 산화 아연, 과산화 아연으로 되고, 이들은 고체이므로 아연의 증발을 억제해서 기공의 발생을 억제한다. 또한, 화합시의 열은 용접에 기여한다.

여기서, 아연 도금 강판(3a,3b)의 두께는 0.9mm, 이송 속도는 1.5m/분, 산소 가스와 아르곤 가스의 비는 5 : 1이고, 보조 가스는 총량으로 20L/분으로 하고 있다.

상기 실시예는 가스로 실드한 아크 용접을 이용한 경우로서 설명했지만, 플라즈마 용접을 이용한 경우에도 같은 작용 효과가 얻어진다. 플라즈마 용접의 경우에는 아크 기 등을 조절하기 위해 동작 가스에 산소 가스를 포함시켜도 좋고 실드 가스중에 산소 가스를 포함시켜도 좋다.

제2a도는 산소 가스를 포함한 보조 가스를 사용한 본 실시예의 용접 장치로 아연 도금 강판을 용접한 때의 용접 상태를 도시한 도면으로서, 가공 헤드의 진행 방향에 대해 측면에서 본 도면이고, 제2b도는 가공 헤드의 진행 방향의 정면에서 본 도면이다. 여기서는 흄(hume)(증발해서 이온화한 가스의 구름)(11,12)이 아연 도금 강판(3a)의 상측과 아연 도금 강판(3b)의 하측에 발생한다. 또한, 상하 모두에 스패터(spatter)(튀어나온 금속 용융물 덩어리)(13,14)가 발생하지만, 그러한 흄이나 스패터 발생량은 비교적 적다.

제3a도는 산소 가스를 포함한 보조 가스를 사용하지 않은 때의 아연 도금 강판의 용접 상태를 도시하는 것으로서, 가공 헤드의 진행 방향에 대해 측면에서 본 도면, 제3b도는 가공헤드의 진행 방향의 정면에서 본 도면이다. 흄(11,12)이 아연 도금 강판(3a)의 상측과 아연 도금 강판(3b)의 하측에 상당히 발생하고, 또한, 상하 모두 스패터(13,14)가 상당량 발생하고 있다.

즉, 제2a도, 제2b도, 제3a도 및 제3b도로부터 알 수 있는 바와 같이, 산소 가스를 보조 가스중에 포함시킴으로써 아연의 증발을 억제하고, 또한, 스패터의 발생을 억제할 수 있다.

제4a도는 산소 가스를 포함한 보조 가스를 사용한 본 실시예의 용접 장치로 용접한 결과의 용접 지점의 표면 상태를 도시하는 것으로서 이면 상태를 도시하고, 제4b도는 상부면의 상태를 도시한다. 제4a도 및 제4b도에 따르면 비이드(23)의 양측에 황색 분말(산화 아연으로 생각된다)이 농후한 부분(22a,22b)과 옅은 부분(21a,22b)이 인식되었다. 비이드(23)의 일부에는 슬래그(25)가 발생하고, 가공은 거의 발생하지 않았다.

제5a도는 산소 가스를 사용하지 않는 경우의 용접 지점의 표면 상태를 도시하는 것으로서 이면 상태도이고, 제5b도는 상부면의 상태를 도시한다. 제5a도 및 제5b도에 따르면, 비이드(23)의 양측에는 황색 분말이 농후한 부분(22a,22b)과 옅은 부분(21a,21b)이 조금 발생해 있다. 비이드(23)상에는 이들로부터 관통해서 기공으로 되려다 고화된 부분(26)과 이미 관통한 기공(27)이 다수 관찰된다. 또한, 아연과 탄화물을 나타내는 검은 분말(28)이 발생하고, 또한, 스패터(29)의 흔적도 많이 인식되었다.

이와 같이, 제4a도, 제4b도, 제5a도 및 제5b도에서 알 수 있는 바와 같이, 산소 가스를 아르곤 가스에 혼합한 보조 가스를 사용함으로써, 기공이 거의 없어지고 고품질의 용접이 가능하다.

또한, 산소의 혼합비는 용접 속도(가공 헤드 등의 주행 속도)가 클수록 그 양을 크게 하는 것이 효과가 있다. 또한, 아연 도금의 도금 두께가 두꺼울수록 산소의 혼합비를 크게 할 필요가 있다. 또한, 아르곤 가스 대신 헬륨 가스, 질소 가스, 탄산 가스 또는 이들의 혼합 가스라도 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 아연 도금 강판의 아연 두께는 얇아서, 산소의 사용으로 인해 발생하는 슬래그에 의한 용접 강도의 문제는 거의 없다.

제6도는 아연 도금 강판을 3장 중첩시켜 용접하는 경우의 예를 도시한 도면이다. 아연 도금 강판(33a,33b,33c)을 겹치고, 아연 도금 강판(33a,33b)만을 용융해서 비이드(34)를 구성하도록 한다. 즉, 용융부(31) 외측에 열적인 영향을 받는 부분(32)이 발생하지만 아연 도금 강판(33c)에는 열적인 영향이 미치지 않을 정도로 용접 장치의 용접 출력이나 용접 속도를 조정한다. 이와 같은 용접은 아연 도금 강판(33c)이 열적인 영향을 받지 않고 표면에 용접의 영향이 나타내서는 안되는 지점 등의 용접에 유효하다.

상기 설명에서는 용접 재료로서 아연 도금 강판을 예로 들어 설명했으나, 기재보다 융점이 낮은 재료를 코팅한 그 밖의 표면 처리 금속에도 동일하게 적용가능한 것은 물론이다.

또한, 상기 실시예에서는 혼합기(6)에서 산소 가스 및 다른 가스를 혼합하여 가공 헤드(2) 내로 공급하도록 했으나, 산소 가스 및 다른 가스를 따로 따로 노즐(8)의 선단으로 공급해서 산소 가스 및 다른 가스를 직접 용접 지점으로 분사하도록 해도 좋고, 이 경우에도 상기 실시예와 동등한 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는 중첩된 표면 처리 금속을 용접할 때 용접에 사용하는 보조 가스에 산소 가스를 혼합한 것으로서, 표면 처리 금속 사이에 틈새를 두지 않고, 기공을 제거한 고품질의 용접의 가능하다.

Claims

증발 온도가 기재의 융점보다 낮은 재료로 코팅한 표면 처리 금속을 가스로 실드한 아크 용접 또는 플라즈마 용접에 의해 용접하는 표면 처리 금속의 용접 방법에 있어서, 보조 가스로서 산소 및 다른 가스를 사용하여 용접하고, 상기 산소 및 상기 다른 가스를 혼합할 때는 용접 속도가 빠를수록 상기 산소의 혼합 비율을 높게 하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 금속의 용접 방법.
제1항에 있어서, 상기 표면 처리 금속을 3장 중첩시켜 위로부터 용접하고, 제일 아래의 상기 표면 처리 금속을 용융시키지 않는 것을 특징으로 하는 표면 처리 금속의 용접 방법.
증발 온도가 기재의 융점보다 낮은 재료로 코팅한 표면 처리 금속을 가스로 실드한 아크 용접 또는 플라즈마 용접에 의해 용접하는 표면 처리 금속의 용접 방법에 있어서, 보조 가스로서 산소 가스 및 다른 가스를 사용하여 용접하고, 상기 산소 가스 및 다른 가스를 혼합할 때는 도금 두께가 두꺼울수록 상기 산소의 혼합 비율을 높게 하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 금속의 용접 방법.
제3항에 있어서, 상기 표면 처리 금속을 3장 중첩시켜 위로부터 용접하고, 제일 아래의 상기 표면 처리 금속을 용융시키지 않는 것을 특징으로 하는 표면 처리 금속의 용접 방법.