KR970009002B1 - 가압용접챔버 및 용접방법 - Google Patents

가압용접챔버 및 용접방법 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

가압용접챔버 및 용접방법
도면은 본 발명에 따른 가압용접 챔버의 개요도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 용접챔버 14 : 가스입구
16;40 : 압력 조절기 18:38:32 : 밸브
20 : 압력챔버 22 : 지지대
24 : 워크피스(workpiece) 26 : 전극
28 : 전극팁 30 : 가스출구
36 : 출구포트 42 : 유량계
44 : 니들밸브 46 : 용접지대
가압용접 방법 및 특히 가압텅스텐 불활성 가스(TIG)용접방법은 밀폐된 압력챔버에서 처리된다. 차폐가스로 용접챔버를 가득 채우면 용접챔버내에 압력이 발생한다. 바람직한 압력이 얻어진 후 압력챔버는 밀폐된다. 전극팁에서 떨어진 용접지대에 형성된 금속증기를 일소하기 위해 용접챔버를 통하는 밀폐가스의 흐름은 존재하지 않는다. 이런 환경에서, 소량의 금속액체는 전극팁에 형성되며, 그 결과 전극팁을 사용하지 못하게 한다. 통상적으로, 전극은 약 5 내지 10회의 용접후에 교체되어야 한다. 전극팁에서 금속 형성 또는 소량의 금속액체 형성은 받아들이기 어려운 품질의 용접을 야기시킨다. 더욱이, 금속 형성은 종종 전극팁으로부터 용접퍼들내에 종종 떨어지며, 따라서 용접을 오염시키며 물체를 받아들이기 어려운 용접으로 만든다. 그런 가압용접공정의 다른 문제점은 용접챔버의 빈번한 세척을 요구하는 압력 챔버에 금속산화물이 빨리 형성된다는 것이다.
본 발명은 워크피스가 차폐가스의 도입으로 기인되는 조절된 기압하에서 용접되며 금속 증기가 생산되는 차폐가스를 수용하기 위한 용접챔버를 포함한다. 용접챔버는 조절된 기압을 포함하기 위한 압력챔버와, 압력챔버에 차폐가스를 전달하기 위한 가스입구와, 압력챔버로부터 차폐가스 및 금속증기를 제거하기 위한 가스출구와, 가스출구로부터 차폐가스 및 금속증기를 이끌어내는 가수출구에서 출구포트를 포함하며, 따라서 용접동작동안에 용접챔버를 통해 차폐가스의 조절된 유동을 허용한다. 차폐가스의 유동은 전극팁을 에워싸는 지대 및 용접부위로부터 금속증기가 일소되게 하며, 그것에 의해서 전극팁에 금속의 형성을 감소시킨다. 전극팁에서 감소된 금속형성은 실질적으로 전극의 실용적 수명을 증가시키며, 오염된 용접의 가능성을 실질적으로 감속시킨다.
본 발명에 따른 방법에서, 용접챔버내에 일정한 압력과 온도는 용접지대로부터 오염시키는 금속증기를 일소하기 위해서 챔버를 통해 차폐가스의 유동을 제공하는 동안에 유지된다.
본 발명은 본 발명에 따른 가압용접챔버의 개략도인 첨부된 도면의 보기에 의해 도시된 바람직한 실시예의 다음 서술로부터 보다 분명하게 될 것이다.
도면은 본 발명에 따른 용접쳄버(12)의 대표실시예를 나타낸다. 가스입구(14)는 압력 조절기(16)와 밸브(18)로 설비된다. 가스입구(14)는 그라운드 지지대(22)가 위치된 압력챔버(20)로 개방되며, 지지대(22)위에 워크피스(24)는 용접작동의 실행을 위해 배치된다. 전극(26)은 그것의 팁(28)이 용접동작을 허용하기 위해 서 워크피스(24)에 대해 충분히 밀접하게 접근하여 압력챔버(20)내에 위치되도록 배치된다. 또한, 압력챔버(20)내로의 개구는 정상적으로 닫힌 밸브(32)로 설비되는 가스출구(30)이다. 출구포트(36)는 T-접합점(34)에서 가스출구(30)와 교차한다. 출구포트(36)는 연속적으로 연결된 밸브(38), 압력조절기(40), 유량계(42), 니들밸브(44)로 설비되어 있다. 출구포트(36)는 밸브(38)가 개방될 때 압력챔버(20)로 부터 차폐가스와 금속중기의 세정 또는 유동을 허용한다. 세정은 압력챔버(20)를 통해 가스입구(14)로부터 차폐가스의 유동의 결과로 생기며, 그때 출구포트(36)를 통해 배출된다. 통상 가스 유동통로는 도면의 화살표에 의해서 예시된다.
압력조절기(16,40)는 차폐가스의 유동을 조절하며 압력챔버(20)의 내압의 조절을 허용한다. 유량계(42)와 니들밸브(44)는 일정한 내압이 유지되도록 가스유동을 감시 및 조절하도록 이용된다. 용접 동안에, 금속중기는 용접지대(46)내 및 그 주위에 형성된다. 차폐가스가 압력챔버(20)를 통해 유동함에 따라, 그것은 용접지대(46)로부터 용접동작에 의해서 생성된 금속증기를 일소한다. 용접챔버(12)내에 금속오염물질의 농도는 챔버를 통한 차폐가스의 유동에 의해서 실질적으로 감소된다. 이런 가스유동은 오염시키는 금속증기를 일소하는 것 뿐만 아니라, 용접 동작을 수행하도록 깨끗하고 신선한 공기를 제공한다.
용접챔버(12)를 통해 차폐가스의 유동에 의해서 제공되는 다른 장점은 용접지대(46)를 냉각하도록 작용하는 것이다. 종래의 장치로 실행되는 종래 방법에 있어서, 용접 동작의 열은 용접챔버에서 압력형성을 야기시킨다. 신선하게 공급된, 비교적 찬 차폐가스는 용접지대(46)에서 열 형성을 방지함으로써 어떠한 입력 형성도 무효로 한다.
가스유동에 의한 금속증기의 일소는 전극팁(28)에서 금속 형성을 감소시키며, 그것에 의해 전극(26)이 교체되기 전에 더 많은 용접을 위해 사용되는 것을 허용한다. 종래 가압 용접장치 및 방법에 이용되는 전극은 5 내지 10회 용접후 보통 교체되어야 한다. 대조적으로, 본 발명에 이용되는 전극은 교체를 필요로 하기 전에 100회 이상의 용접이 통상적으로 지속된다.
압력챔버로부터 금속증기의 일소는 압력챔버가 세척을 필요로 하기 전에 더 많은 용접을 위해 이용되는 것을 허용한다. 금속산화물은 종래 가압용접챔버의 내부벽에 부착된다. 본 발명에서, 금속증기는 상기와 같은 금속산화물의 형성 및 축적이 발생하기 전에 챔버(20)로부터 일소된다. 그러므로, 장치를 보다 자주 세척할 필요가 없다.
본 발명의 용접챔버(12)를 이용하기 전에, 시스템은 우선 차폐가스와 함께 세정된다. 세정후, 밸브(18,38)는 정상적으로 개방되고 밸브(32)는 정상적으로 닫힌다. 그때 압력조절기(16,40)는 바람직한 압력이 압력챔버(20)에서 설정되도록 조절된다. 바람직한 압력을 이루기 위해 가스의 유동은 유량계(42)에서 감시되며 어떤 필요한 조절이 니들밸브(44)에서 이루어진다. 일단 바람직한 내압이 이루어졌을 때, 용접동작을 시작할 수 있다.
용접챔버내(12)의 내압은 실행되는 용접동작을 위한 어떤 바람직한 레벨에서 유지될 수 있다. 통상적으로 압력챔버(20)는 0psig 및 1,000psig 사이의 압력에서 유지되지만, 좀더 바람직한 내압의 범위는 100psig 내지 700psig 사이이다. 여기서 압력챔버의 내압이 0psig 및 1,000psig 사이의 범위를 벗어날 경우 용접 동작중에 생성되는 금속산화물의 양을 증가시켜 용접동작에 나쁜 영향을 주며, 워크피스(24)의 산화를 일으킬 수 있다.
용접챔버(12)의 내부기압은 종래 기술에서와 같이 조절된 기압이다. 조절된 기압은 용접챔버(12)를 가득채우도록 이용되는 차폐가스로 구성된다. 조절된 기압은 용접 동작중에 생성되는 금속산화물의 양을 감소시킴으로써 용접 동작을 향상시키기 위해서 사용되고, 워크피스(24)의 산화를 방지하기 위해서 사용된다.
압력하에서 어떤 형태의 용접이라도 본 발명의 장치 및 방법을 이용하여 실행될 수 있다. 통상적으로, 핵 연료봉의 밀봉용접은 압력하에서 실행되며, 본 발명의 장치에서 실행될 수 있다. 원주형 둘레 용접은 본 발명을 이용하여 실행될 수 있는 또 다른 용접 동작이다.
본 발명의 용접챔버(12)로 실행되는 가장 통상형태의 용접동작은 텅스텐 불활성 가스(TIG)용접이며, 그리고 이것은 때때로 가스텅스텐 아크 용접으로써 언급된다. 이런 형태의 용접을 직류를 이용한다. 전극이 충전재 물질을 포함하는 금속 불활성 가스(MIG)용접은 본 발명의 챔버를 이용하여 실행될 수 있다. 본 발명으로 이용될 수 있는 가압용접 기술의 예는 참고로 여기에 통합되는 미합중국 특허 제4,003,788호 및 제4,075,454호에서 공개되어 있다. 용접 챔버에 압력을 가하기 위해서 이용될 수 있는 차폐가스는 종래 기술의 것이며, 헬륨, 아르곤, 헬륨-아르곤 혼합물, 헬륨-크세논 혼합물을 포함한다.
부수적으로, 일부 차폐가스는 소량의 산소를 포함하며, 위와 같은 차폐가스의 실례는 헬륨-산소 혼합물 및 아르곤-산소 혼합물을 포함한다.
본 발명의 다수 변용 및 변화가 상기 기술에 비추어서 가능한 것은 분명하게 될 것이다. 그러므로, 첨부된 청구범위에서, 본 발명의 구체적으로 서술된 것과 다르게 실행될 수 있음을 이해할 수 있다.

Claims (10)

  1. 압력챔버(20)내로 차폐가스를 수용하며, 용접동작 동안에 조절된 기압하에 유지되는 용접지대(46)에서 워크피스(24)를 용접하기 위한 용접챔버(12)에 있어서, 상기 챔버는 상기 압력챔버920)에 차폐가스를 전달하기 위한 가스입구(14)와, 상기 압력챔버(20)로부터 차폐가스 및 금속증기를 제거하기 위한 가스출구(30)와, 조절된 방법에서 상기 가스출구(30)로부터 차폐가스 및 금속증기를 이끌어내기 위한 출구포트를 포함하며, 그럼으로써 용접챔버를 통해 조절된 차폐가스의 계속적인 유동을 허용하여 용접동작 동안에 상기 용접지대(46)로부터 금속증기를 일소하는 것을 특징으로 하는 용접챔버.
  2. 제1항에 있어서, 압력챔버(20)에 차폐가스의 전달 압력 및 챔버내에 일정한 압력을 유지하기 위해서 챔버로부터 차폐가스의 제거를 조절하기 위한 압력조절기(16,40)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 용접챔버.
  3. 제2항에 있어서, 일정한 압력이 0psig 및 1,000psig사이의 압력인 것을 특징으로 하는 용접챔버.
  4. 제1항에 있어서, 출구포트(36)는 차폐가스압력을 조절하기 위한 압력조절기(42)와 출구포트를 통과하는 차폐가스와 금속 증기의 유동을 제어하기 위해 출구포트에 유량계(42)와 니들밸브(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접챔버.
  5. 제1항에 있어서, 가스입구(14)는 상기 압력챔버(20)내에 가스압력을 조절하기 위한 입구 압력조절기(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접챔버.
  6. 제1항에 있어서, 워크피스(24)는 밀접용접이 실행되는 연료봉인 것을 특징으로 하는 용접챔버.
  7. 제1항에 있어서, 워크피스(24)는 원주형 둘레용접이 실행되는 연료봉인 것을 특징으로 하는 용접챔버.
  8. 제1항에 있어서, 용접동작을 수행하기 위한 전극(26)을 특징으로 하는 용접챔버(12).
  9. 제1항에 있어서, 상기 차폐가스는 비교적 낮은 온도에서 도입되어 용접지대(46)를 냉각하는 차폐가스인 것을 특징으로 하는 용접챔버(12).
  10. 용접하는 동안 용접오염 금속증기가 생성되는 용접챔버(12)내에서 조절된 기압하에 워크피스(24)를 용접하기 위한 방법에 있어서 : 용접챔버(12)의 압력챔버(20)내부의 용접지대(46)로 전극을 도입하는 단계와; 가스입구(14)를 압력챔버(20)에 연결시키는 단계와; 가스출구(30)를 압력챔버(20)에 연결시키는 단계와; 압력조절기(16,40)를 가스입구(14) 혹은 가스출구(30)에 연결시키는 단계와; 차폐가스를 가스입구(14)를 통해 압력챔버(20)에 도입시키는 단계와; 가스출구(30)를 통해 압력챔버(20)로부터 차폐가스의 배출을 제어하고 그것에 의해 용접지대(46)를 통한 차폐가스의 유동을 조절하는 단계와; 용접지대(46)내에서 전극(28)을 사용하여 워크피스(24)를 용접하는 단계와; 용접단계 동안 생성된 금속증기는 차폐가스의 유동에 의해 용접지대(46)로 부터 제거되는 단계를 특징으로 하는 용접방법.
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