WO2016089068A1 - 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치 - Google Patents

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WO2016089068A1
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welding
receiving
frame
wire
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PCT/KR2015/012939
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유용현
안병태
박신규
주정철
오정석
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세원셀론텍(주)
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    • B23K2101/10—Pipe-lines

Definitions

  • the present invention relates to a pipe butt welding device for connecting a pair of pipes to each other along a longitudinal direction, and more particularly, to a pipe butt submerged in which arc welding is performed in a flux in which a welding wire is a solvent during pipe butt welding. It relates to an arc welding device.
  • welding techniques used in industrial sites are classified into fusion welding, pressing welding, and solder welding.
  • the welding method which is widely used in shipbuilding, plant, and steel structure manufacturing process is broken down. It is classified as non-consumable welding method.
  • the submerged arc welding is a method of welding two or more to-be-joined objects with heat obtained by generating an arc between a welding wire and a base material in the interior of a flux of a solvent granular flux.
  • the flux is piled up in advance, and the welding current is continuously supplied through the wire.
  • Submerged arc welding is deeply welded due to the large size and current of the welding rod used, and is widely used as a high-efficiency joining technique for thick plate structural steel. In view of these applications, shipbuilding, steel pipe manufacturing and general steel structures It is a typical high efficiency welding method that is widely used for butt joints, fillet joints, and paste welding.
  • a pipe butt submerged arc welding apparatus is a device used for steel pipe production, that is, pipe butt welding.
  • the pipe butt submerged arc welding apparatus is fixed to be spaced apart from one side of the main frame 10 and the main frame 10 installed to be movable up, down, left and right as shown in FIGS. 1 and 2.
  • a fixed frame 20 having a fixed chuck 21 installed to fix and rotate one of a pair of butt welded pipes P and P ', and to face the fixed frame 20. It is installed on one side of the main frame 10, the submerged along the welded portion (TW) between a pair of pipes (P, P ') is fixed to the fixed chuck 21 of the fixed frame 20 and rotates It comprises a submerged arc welding portion 30 for arc welding.
  • the vertical movement of the main frame 10 is to roughly position the submerged arc welding portion 30 to the position where the soluble weld portion TW is located according to the length and size of the pipes P and P '.
  • the fixing frame 20 is provided with a fixed chuck 21 to fix the pipe (P, P ') in the left and right longitudinal direction, and rotate in one direction, the welding weld (TW) is rotated along the submerged arc welding portion Arc welding is carried out by 30.
  • the submerged arc welding portion 30 is a vertical welding frame 31 and the vertical welding frame 31 installed to be movable up and down on one side of the main frame 10, as shown in Figures 1 to 4, ),
  • the left and right welding frame 32 installed to be movable from side to side, the wire feeder 33 for uniformly feeding the wire W from the wire reel 33a wound with the wire W, and the flux contained therein.
  • the flux spreader 36 is located in front of the welding torch 35 to spray the flux F on the welding part TW in advance, and the welding torch 35 is sprayed and stacked.
  • An arc is generated inside the stacked flux F to arc weld the soluble welding portion TW.
  • the welding part TW also rotates naturally, and the flux spreader 36 is the welding part TW. If sprayed on the flux (F) in advance to stack the welding torch 35 will be able to perform arc welding inside the stacked flux (F).
  • the object of the present invention devised to solve the above problems, as well as large large diameter pipe diameter, but also in the butt submerged arc welding between the small diameter pipe flux flows down from the top of the weldable portion It is to provide a pipe butt submerged arc welding device that can prevent welding defects by maintaining a stacked state without lowering, thereby improving quality and productivity.
  • the pipe butt submerged arc welding apparatus is fixed to be spaced apart from one side of the main frame and the main frame installed to be movable up and down and left and right, butt welded
  • a fixed frame having a fixed chuck to fix and rotate any one of a pair of pipes, and a pair of fixed frames installed on one side of the main frame to face the fixed frame and fixed and fixed to a fixed chuck of the fixed frame.
  • a submerged arc welding part for welding the submerged arc along the soluble welding part between the pipes, wherein the submerged arc welding part is provided on a side of the main frame so as to be movable up and down, and the vertical welding With left and right welding frame and wire reel wound so that movement from side to side to frame was possible
  • a wire feeder for uniformly supplying the wire to the wire, a flux feeder for supplying the flux contained therein through a flux tube, and fixedly mounted to the left and right welding frames, and receiving the wire from the wire feeder,
  • a flux spreader for spraying the flux on the fusible welder, and a flux receiver positioned at the front of the flux spreader and allowing the flux sprayed from the flux spreader to agglomerate without flowing down the front of the weldable welder.
  • the flux receiving portion the flux receiving rod is installed to be movable up and down in the left and right welding frame, and receiving the rotary link one end is rotatably coupled to the lower end of the flux receiving rod, and rotates the other end of the receiving rotary link It is characterized in that it comprises a flux receiving comb which is coupled to receive the flux through the plurality of receiving brush provided on the lower portion of the flux without falling down the front.
  • the submerged arc welding portion is connected to one side of the flux receiving rod, the height adjustment rod which flows up and down with the flux receiving rod, and the wheel rod is installed so that the height adjustable up and down on one side of the height adjustment rod, It is coupled to the bottom of the wheel rod, characterized in that it further comprises a rotary wheel rolling along the outer circumferential surface of the pipe is fixed to the fixed chuck of the fixed frame to rotate.
  • the pipe butt submerged arc welding apparatus has a flux at the top of the weldable weld, even when the butt submerged arc is welded between small diameter pipes as well as large diameter pipes having a diameter through the flux receiver. It is possible to prevent welding defects by maintaining the stacked state without falling down, thereby improving quality and productivity.
  • FIG. 1 is a front view showing a pipe butt submerged arc welding apparatus according to the prior art
  • FIG. 2 is a front view illustrating a state in which submerged arc welding is performed according to the embodiment of FIG. 1.
  • 3 and 4 is a front view showing the main portion showing the arc welding process through the submerged arc welding portion of the embodiment of FIG.
  • FIG. 5 and 6 are side views illustrating a state in which the submerged arc welding is performed according to the embodiment of FIG. 1 divided into large and small diameters according to the diameter of the pipe.
  • FIG. 7 is a front view showing an embodiment of a pipe butt submerged arc welding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 8 to 10 is a front view showing the main portion showing the arc welding process through the submerged arc welding portion of the embodiment of FIG.
  • FIG. 11 is a perspective view of the embodiment of FIG. 9,
  • FIG. 12 is a front view showing another embodiment of a pipe butt submerged arc welding apparatus according to the present invention.
  • 13 to 16 is a front view of the main portion showing the arc welding process through the submerged arc welding portion of the embodiment of FIG.
  • FIG. 17 is a front view illustrating a main portion of the embodiment of FIG. 12, in which a welding part is rotated and welded several times when performing arc welding through a submerged arc welding part.
  • FIG. 18 is an enlarged view illustrating a welding state of the soluble weld portion of the embodiment of FIG. 17.
  • Pipe butt submerged arc welding apparatus as shown in Figures 7 to 18 and fixed to be spaced apart from one side of the main frame 10 and the main frame 10 installed to be movable up and down and left and right.
  • a fixed frame 20 having a fixed chuck 21 installed to fix and rotate one of a pair of butt welded pipes P and P ', and to face the fixed frame 20. It is installed on one side of the main frame 10, the submerged arc welding along the tack between the pair of pipes (P, P ') that is fixed to the fixed chuck 21 of the fixed frame 20 and rotates Submerged arc welding portion 30 is made.
  • the main frame 10 is moved up and down and left and right largely, and the submerged arc welding part 30 is approximately fixed to the position where the soluble welding part TW is located according to the length and size of the pipes P and P '. It is to let. At this time, the precise position selection for arc welding to the welding portion (TW) is made by the vertical welding frame 100 and the left and right welding frame 200 of the submerged arc welding portion 30 to be described later.
  • the fixing frame 20 is provided with a fixed chuck 21 to fix the pipe (P, P ') in the left and right longitudinal direction, and rotate in one direction, the welding weld (TW) is rotated along the submerged arc welding portion Arc welding is performed by (30).
  • the submerged arc welding part 30 of the pipe butt submerged arc welding apparatus according to the present invention, the upper and lower welding frame 100, the left and right welding frame 200, the wire song as shown in Figs.
  • Supply air supply 300, flux feeder 400, welding torch 500, flux spreader 600 and the flux receiving portion 700, the flux receiving portion 700 is a flux receiving rod 710, a receiving bit It may include a rotary link 720 and the flux receiving 730.
  • the vertical welding frame 100 is installed to be movable up and down on one side of the main frame 10, as shown in Figure 7, the left and right welding frame 200 is movable from the vertical welding frame 100 to the left and right. Is installed. As described above, if the main frame 10 moves up, down, left, and right to roughly select a position with respect to the weldable part TW, the up and down welding frame 100 and the left and right welding frame 200 move up, down, left, and right, respectively.
  • the welding torch 500 to be described later serves to adjust the position so that it can be precisely positioned in the welding weld (TW).
  • the wire feeder 300 uniformly feeds the wire W from the wire reel 310 in which the wire W is wound.
  • the wire reel 310 and the wire feeder 300 is a feature of the submerged arc welding, which is a consumable welding method because the wire W, which is a welding rod, is consumed while being arc welded.
  • the wire W fed by the wire feeder 300 is fed to a welding torch 500 described later.
  • the flux supplier 400 supplies the flux F accommodated therein through the flux tube 410 as shown in FIG. 7.
  • the supply of the flux F through the flux feeder 400 and the flux tube 410 is a feature of the submerged arc welding method. That is, the submerged arc welding according to the present invention generates an arc in the soluble weld portion TW between the wire W and the pipes P and P ', which are welding rods, in the granular flux F of the solvent.
  • the granular flux F is piled up in advance on the fusible welding part TW, and the wire W through which an electric current flows is continuously supplied, and welding is performed.
  • the flux (F) is to block the atmosphere to protect during the refining action of the weld metal, contribute to the formation of weld beads or slag.
  • the flux feeder 400 supplies the flux F to the flux spreader 600 described later through the flux tube 410.
  • the welding torch 500 is fixed to the left and right welding frames 200 as shown in FIGS. 7 to 11, receives the wire W from the wire feeder 300, and arcs according to the application of power. Arc welding the soluble welding portion (TW) by generating a. Since the welding torch 500 is fixed to the left and right welding frame 200, the left and right welding frame 100 is finely moved up and down by the vertical welding frame 100, and the left and right welding frame 200 is finely moved left and right. The welding torch 500 is capable of precise position movement with respect to the weldable portion (TW).
  • the wire (W) fed through the wire feeder 300 is protruded to the lower end of the welding torch 500, although not shown in the drawing, the electric wire is connected to the welding torch 500, the wire (in accordance with the application of power) An arc is generated between W) and the welded portion TW, and a pair of pipes P and P 'are integrally welded by this heat.
  • the flux spreader 600 is fixed to the front of the welding torch 500, as shown in Figures 7 to 11, is connected to the flux tube 410 of the flux feeder 400 to supply the flux (F)
  • the spray (F) is sprayed on the temporary welding portion TW that is arc-welded by the welding torch 500.
  • the reason why the flux spreader 600 is fixedly installed in front of the welding torch 500 is to spread the flux F in advance before the welded welding part TW is welded by the welding torch 500, and accordingly, the welding torch 500 is the arc welding is made inside the flux (F), which is sprayed by the flux spreader (600).
  • the flux receiving part 700 is located in front of the flux spreader 600 as shown in FIGS. 7 to 11, and the flux F sprayed from the flux spreader 600 is the front of the temporary welding part TW. Allow them to stick together without falling down. For example, as shown in FIG. 21, when the diameters of the pipes P and P ′ are small, if the flux receiving part 700 is not present, the flux F is formed by the flux spreader 600 and the upper end of the weldable part TW. When sprayed on, it can't stick and flow down the front. On the contrary, when the flux receiving part 700 performs its role as shown in FIG. 22, even if the flux F is sprayed on the upper end of the weldable part TW by the flux spreader 600, the flux receiving part 700 may be used. ) By the flux (F) is not flowing down to the front and is clogged together.
  • the flux receiving part 700 having the above function has the flux F sprayed from the flux spreader 600 in front of and below the weldable part TW regardless of any structure, material, or configuration. It is enough if you accept it as a bundle without falling down.
  • the flux receiving part 700 may include a flux receiving rod 710, a receiving bit rotary link 720, and a flux receiving bit 730 as illustrated in FIGS. 7 to 11. Can be.
  • the flux receiving rod 710 is installed to be movable up and down in the left and right welding frame 200, the receiving rotary link 720 is one end is rotatably coupled to the lower end of the flux receiving rod (710).
  • Flux receiving 730 is rotatably coupled to the other end of the receiving rotary link 720, the flux (F) through the plurality of receiving brush 731 provided in the lower portion (TW) Do not flow down the front of the bundle to accept.
  • the flux receiving rod 710 is installed to the left and right welding frame 200 to be able to flow up and down, the submerged arc welding with the welding torch 500 to the weld (TW) of the pipe (P, P ').
  • TW weld
  • the welding is not completed at once by one rotation of the fixing chuck 21, but as shown in FIGS. 17 and 18, the arc welding portion AW is formed in units of layers, thereby increasing the welding torch 500 little by little. This is because welding is completed by several rotations of (21).
  • the upper and lower welding frames 100 rise little by little.
  • the flux receiving rod 710 also rises together, the flux receiving comb 730 is floated by the height difference of the arc welding portion (AW) during the next rotation after the fixed chuck 21 rotates to receive the flux (F). Since the welding torch 500 and the flux receiving part 700 should be able to move separately.
  • the flux receiving rod 710 is installed to be movable up and down in the left and right welding frame 200, the flux receiving comb 730 at the welded portion TW while always facing downward by the weight of the flux receiving portion 700.
  • the receiving brush 731 is in contact with each other, even if the welding torch 500 rises by the arc welding portion (AW), the flux receiving portion 700 is always connected to the weldable welding portion (TW) or the arc welding portion (AW) by its own weight. It is to receive the flux (F) in contact.
  • One end of the receiving pivot link 720 is rotatably installed at the lower end of the flux receiving rod 710, the other end of the receiving comb rotating link 730 is rotatably installed on the flux receiving comb (730). That is, the flux receiving 730 is not fixed to a specific position, but the flux receiving 730 is configured to be freely rotated through the receiving comb rotating link 720 to check the state before and after welding.
  • the welding torch 500 may correspond to various diameters of the pipe P.
  • the flux receiving 730 receives the flux (F) through the plurality of receiving brush 731 provided in the lower portion so that the flux (F) does not flow down to the front of the fusible welding portion (TW).
  • the receiving brush 731 is a flexible shape such as a brush of a broom that we know widely, and it is preferable to use a metal material that is resistant to heat, such as a synthetic resin. This is because a high temperature is generated in the pipe (P, P '), as well as the available welding portion (TW) during arc welding, so that materials that are easily burned or melted such as cloth or resin do not fit with the receiving brush 731.
  • the flux receiving part 700 is swingable with respect to the left and right welding frame 200 by its own weight, while the height of the flux receiving part 700 facilitates the adjustment of the pipes P and P '.
  • the height adjusting rod 810, the wheel rod 820, and the rotation wheel 830 may be further included in order to increase the self-weight so as to allow close contact with the welding part TW.
  • the height adjusting rod 810 is connected to one side of the flux receiving rod 710 and flows up and down with the flux receiving rod 710, the wheel rod 820 of the height adjusting rod 810
  • the pipe (P) is installed to be adjustable in height up and down on one side, and the rotary wheel 830 is coupled to the lower end of the wheel rod 820 and is fixed to the fixed chuck 21 of the fixed frame 20 to rotate. Rolling along the outer circumferential surface of
  • the weight of the height adjusting rod 810, the wheel rod 820 and the rotating wheel 830 is applied to the flux receiving portion 700, the flux receiving portion 700 is further welded downward while moving up and down It can be in close contact with (TW) to receive the flux (F) firmly.
  • the wheel rod 820 based on the rotating wheel 830 while the rotating wheel 830 follows the diameter and curvature of the pipes P and P 'through the wheel rod 820 and the rotating wheel 830. You can adjust the height up and down. Accordingly, the height of the flux receiver 700 may also be naturally adjusted so that the flux receiver F may be adjusted if necessary while maintaining the flux receiver height of the flux receiver 700 to be constant. ) Can be efficiently collected and stacked.

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Abstract

본 발명은 메인프레임, 고정프레임 및 서브머지드 아크용접부를 포함하고, 상기 서브머지드 아크용접부는, 상기 메인프레임의 일측에 상하로 이동 가능하게 설치된 상하용접프레임과, 상기 상하용접프레임으로부터 좌우로 이동 가능하게 설치된 좌우용접프레임과, 와이어가 감긴 와이어릴로부터 상기 와이어를 일정하게 송급하는 와이어송급기와, 내부에 수용된 플럭스를 플럭스튜브를 통해 공급하는 플럭스공급기와, 상기 좌우용접프레임에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부를 아크용접하는 용접토치와, 상기 용접토치의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기의 플럭스튜브와 연결되어 상기 플럭스를 공급받으며, 상기 용접토치에 의해 아크용접되는 상기 가용접부에 상기 플럭스를 살포하는 플럭스살포기와, 상기 플럭스살포기의 전방에 위치하고, 상기 플럭스살포기로부터 살포되는 상기 플럭스가 상기 가용접부의 전방 아래로 흘러내리지 않고 뭉치도록 받아주는 플럭스받이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치에 관한 것이다.

Description

파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치
본 발명은 한 쌍의 파이프를 길이방향을 따라 서로 연결하기 위한 파이프 맞대기 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파이프 맞대기 용접시 용접봉인 와이어가 용제인 플럭스 속에서 아크용접이 이루어지는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업현장에서 사용되고 있는 용접기법은 융접, 압접 및 납접 등으로 분류되고, 그 중 조선이나 플랜트 및 철구조물 제조공정에서 가장 널리 사용되고 있는 용접법을 세분화하면, 사용전극이 소모되는 소모식과 사용전극이 소모되지 않는 비소모식 용접법으로 분류된다.
상기 소모식 용접법 중에는 대표적으로 피복 아크용접(Shield Metal Arc Welding), 가스메탈 아크용접(Gas Metal Arc Welding) 및 서브머지드 아크용접(Submerged Arc Welding) 등이 있다.
상기 서브머지드 아크용접은 용제인 입상의 플럭스(flux)가 쌓인 내부에서 용접봉인 와이어(wire)와 모재 사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 둘 이상의 피접합물을 용접하는 방법으로서, 모재 위에 입상의 플럭스를 미리 쌓아 놓고 그 속에 전류가 흐르는 와이어를 연속적으로 공급하여 용접을 한다.
이때, 아크는 플럭스에 의해 덮혀져 있어 외부로부터 보이지 않으며, 플럭스는 대기를 차단하여 용접금속의 정련작용시 보호를 하게 되고, 용접비드나 슬래그 형성에 기여하게 된다. 서브머지드 아크용접은 사용 용접봉인 와이어의 크기와 전류가 크기 때문에 용입이 깊고, 두꺼운 판 구조용강의 고능률 접합기법으로 많이 채용되는데, 이와 같은 용도를 살펴보면, 선박건조, 강관제작 및 일반 철구조물의 제작시 맞대기 이음부나, 필렛이음부 및 덧살붙임 용접 등에 많이 사용되고 있는 대표적인 고능률 용접법이다.
상술한 바와 같이 서브머지드 아크용접이 사용되는 용도 중 강관제작, 즉 파이프 맞대기 용접에 사용되는 장치가 바로 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치이다.
종래 기술에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 상하 및 좌우로 이동 가능하게 설치된 메인프레임(10)과, 상기 메인프레임(10)의 일측으로부터 이격되도록 고정설치되고, 맞대기 가용접된 한 쌍의 파이프(P, P') 중 어느 하나를 고정하여 회전시키는 고정척(21)이 구비된 고정프레임(20)과, 상기 고정프레임(20)을 바라보도록 상기 메인프레임(10)의 일측에 설치되고, 상기 고정프레임(20)의 고정척(21)에 고정되어 회전하는 한 쌍의 파이프(P, P') 사이의 가용접부(TW)를 따라 서브머지드 아크용접하는 서브머지드 아크용접부(30)를 포함하여 이루어진다.
상기 메인프레임(10)의 상하 및 좌우 이동은 파이프(P, P')의 길이 및 크기에 따라 가용접부(TW)가 위치하는 곳으로 서브머지드 아크용접부(30)를 대략적으로 위치 고정시키기 위한 것이다. 또한, 상기 고정프레임(20)은 고정척(21)이 구비되어 파이프(P, P')를 좌우 길이방향으로 고정하고, 일방향으로 회전시키면 가용접부(TW)가 따라 돌면서 상기 서브머지드 아크용접부(30)에 의해 아크용접된다.
이때, 상기 서브머지드 아크용접부(30)는 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 상기 메인프레임(10)의 일측에 상하로 이동 가능하게 설치된 상하용접프레임(31)과, 상기 상하용접프레임(31)으로부터 좌우로 이동 가능하게 설치된 좌우용접프레임(32)과, 와이어(W)가 감긴 와이어릴(33a)로부터 상기 와이어(W)를 일정하게 송급하는 와이어송급기(33)와, 내부에 수용된 플럭스(F)를 플럭스튜브(34a)를 통해 공급하는 플럭스공급기(34)와, 상기 좌우용접프레임(32)에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기(33)로부터 상기 와이어(W)를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부(TW)를 아크용접하는 용접토치(35)와, 상기 용접토치(35)의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기(34)의 플럭스튜브(34a)와 연결되어 상기 플럭스(F)를 공급받으며, 상기 용접토치(35)에 의해 아크용접되는 상기 가용접부(TW)에 상기 플럭스(F)를 살포하는 플럭스살포기(36)를 포함한다.
즉, 플럭스살포기(36)가 상기 용접토치(35)의 전방에 위치하여 미리 가용접부(TW)에 플럭스(F)를 살포하고, 플럭스(F)가 살포되어 쌓인 상태에서 용접토치(35)가 쌓여진 플럭스(F)의 내부에서 아크를 발생시켜 상기 가용접부(TW)를 아크용접하는 것이다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 고정척(21)에 고정된 파이프(P, P')가 회전하게 되면 당연히 가용접부(TW)도 회전하게 되고, 플럭스살포기(36)가 가용접부(TW)에 플럭스(F)를 미리 살포하여 쌓아두면 용접토치(35)가 쌓여진 플럭스(F)의 내부에서 아크용접을 수행할 수 있는 것이다.
다만, 상술한 작동과정의 경우 도 5에 도시된 바와 같이 직경이 14인치 이상의 대구경 파이프(P, P') 간의 맞대기 용접시에는 가용접부(TW)의 곡률반경이 크므로 플럭스(F)가 가용접부(TW)의 상단에서 원호를 따라 아래로 흘러내리지 않고 쌓인 상태를 유지하므로 가능하다.
그러나, 도 6에 도시된 바와 같이 직경이 14인치 이하의 소구경 파이프(P, P') 간의 맞대기 용접시에는 가용접부(TW)의 곡률반경이 작으므로 플럭스(F)가 가용접부(TW)의 상단에 쌓이지 못한다. 즉, 플럭스(F)가 가용접부(TW)의 상단으로부터 원호를 따라 전방 아래로 흘러내려 플럭스(F)의 내부에 용접토치(35)가 묻히지 못하고, 외부로 노출된 상태로 아크용접이 되기 때문에 용접불량이 발생할 수밖에 없는 문제가 있다.
따라서, 실제 직경 14인치 이하의 소구경 파이프(P, P')의 경우에도 용접장치를 이용하여 자동용접을 할 수 있도록 제작됨에 반해, 상기와 같은 문제로 용접장치를 사용할 수 없다. 따라서, 이전부터 지금까지 소구경 파이프(P, P')의 경우에는 작업자의 수작업으로 진행하고 있어, 생산성이 급격하게 저하되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 직경인 큰 대구경 파이프는 물론이고, 직경이 작은 소구경 파이프 간의 맞대기 서브머지드 아크용접시에도 플럭스가 가용접부의 상단에서 아래로 흘러내리지 않고, 쌓인 상태를 유지하여 용접불량을 방지할 수 있어 품질 및 생산성 향상을 제고할 수 있는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는, 상하 및 좌우로 이동 가능하게 설치된 메인프레임과, 상기 메인프레임의 일측으로부터 이격되도록 고정설치되고, 맞대기 가용접된 한 쌍의 파이프 중 어느 하나를 고정하여 회전시키는 고정척이 구비된 고정프레임과, 상기 고정프레임을 바라보도록 상기 메인프레임의 일측에 설치되고, 상기 고정프레임의 고정척에 고정되어 회전하는 한 쌍의 파이프 사이의 가용접부를 따라 서브머지드 아크용접하는 서브머지드 아크용접부를 포함하고, 상기 서브머지드 아크용접부는, 상기 메인프레임의 일측에 상하로 이동 가능하게 설치된 상하용접프레임과, 상기 상하용접프레임으로부터 좌우로 이동 가능하게 설치된 좌우용접프레임과, 와이어가 감긴 와이어릴로부터 상기 와이어를 일정하게 송급하는 와이어송급기와, 내부에 수용된 플럭스를 플럭스튜브를 통해 공급하는 플럭스공급기와, 상기 좌우용접프레임에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부를 아크용접하는 용접토치와, 상기 용접토치의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기의 플럭스튜브와 연결되어 상기 플럭스를 공급받으며, 상기 용접토치에 의해 아크용접되는 상기 가용접부에 상기 플럭스를 살포하는 플럭스살포기와, 상기 플럭스살포기의 전방에 위치하고, 상기 플럭스살포기로부터 살포되는 상기 플럭스가 상기 가용접부의 전방 아래로 흘러내리지 않고 뭉치도록 받아주는 플럭스받이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플럭스받이부는, 상기 좌우용접프레임에 상하로 유동 가능하게 설치된 플럭스받이봉과, 일단이 상기 플럭스받이봉의 하단에 회전 가능하게 결합된 받이빗회전링크와, 상기 받이빗회전링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 하부에 구비된 복수의 받이솔을 통해 상기 플럭스가 상기 가용접부의 전방 아래로 흘러내리지 않고 뭉치도록 받아주는 플럭스받이빗을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서브머지드 아크용접부는, 상기 플럭스받이봉의 일측에 연결 설치되어 상기 플럭스받이봉과 함께 상하로 유동하는 높이조절봉과, 상기 높이조절봉의 일측에 상하로 높이조절 가능하게 설치된 휠로드와, 상기 휠로드의 하단에 결합되고, 상기 고정프레임의 고정척에 고정되어 회전하는 상기 파이프의 외주면을 따라 구름작동하는 회전휠을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는, 플럭스받이부를 통해 직경인 큰 대구경 파이프는 물론이고, 직경이 작은 소구경 파이프 간의 맞대기 서브머지드 아크용접시에도 플럭스가 가용접부의 상단에서 아래로 흘러내리지 않고, 쌓인 상태를 유지하여 용접불량을 방지할 수 있어 품질 및 생산성 향상을 제고할 수 있다.
또한, 높이조절봉, 휠로드 및 회전휠을 통해 플럭스받이부의 플럭스 받이높이를 일정하게 유지하면서도 필요시 플럭스 받이높이를 조절할 수 있어 플럭스를 효율적으로 받아내어 쌓을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치를 도시한 정면도이고,
도 2는 도 1의 실시예에 따른 서브머지드 아크용접을 수행하는 상태를 도시한 정면도이며,
도 3 및 4는 도 1의 실시예 중 서브머지드 아크용접부를 통해 아크용접과정을 도시한 요부 정면도이고,
도 5 및 6은 도 1의 실시예 따른 서브머지드 아크용접을 수행하는 상태를 파이프의 직경에 따라 대구경 및 소구경으로 나누어 도시한 측면도이며,
도 7은 본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치의 일 실시예를 도시한 정면도이고,
도 8 내지 10은 도 7의 실시예 중 서브머지드 아크용접부를 통해 아크용접과정을 도시한 요부 정면도이며,
도 11은 도 9의 실시예의 사시도이고,
도 12는 본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치의 다른 실시예를 도시한 정면도이며,
도 13 내지 16은 도 12의 실시예 중 서브머지드 아크용접부를 통해 아크용접과정을 도시한 요부 정면도이고,
도 17은 도 12의 실시예 중 서브머지드 아크용접부를 통해 아크용접을 수행할 때 가용접부가 수회 회전하여 용접되는 상태를 도시한 요부 정면도이며,
도 18은 도 17의 실시예 중 가용접부의 용접상태를 도시한 확대도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는, 도 7 내지 18에 도시된 바와 같이 상하 및 좌우로 이동 가능하게 설치된 메인프레임(10)과, 상기 메인프레임(10)의 일측으로부터 이격되도록 고정설치되고, 맞대기 가용접된 한 쌍의 파이프(P, P') 중 어느 하나를 고정하여 회전시키는 고정척(21)이 구비된 고정프레임(20)과, 상기 고정프레임(20)을 바라보도록 상기 메인프레임(10)의 일측에 설치되고, 상기 고정프레임(20)의 고정척(21)에 고정되어 회전하는 한 쌍의 파이프(P, P') 사이의 가용접부를 따라 서브머지드 아크용접하는 서브머지드 아크용접부(30)를 포함하여 이루어진다.
상기 메인프레임(10)은 크게 상하 및 좌우 이동하는데, 파이프(P, P')의 길이 및 크기에 따라 가용접부(TW)가 위치하는 곳으로 서브머지드 아크용접부(30)를 대략적으로 위치 고정시키기 위한 것이다. 이때, 가용접부(TW)에 아크용접하기 위한 정밀한 위치선정은 후술하는 서브머지드 아크용접부(30)의 상하용접프레임(100) 및 좌우용접프레임(200)에 의해 이루어진다. 또한, 상기 고정프레임(20)은 고정척(21)이 구비되어 파이프(P, P')를 좌우 길이방향으로 고정하고, 일방향으로 회전시키면 가용접부(TW)가 따라 돌면서 상기 서브머지드 아크용접부(30)에 의해 아크용접이 이루어진다. 상술한 메인프레임(10) 및 고정척(21)이 구비된 고정프레임(20)은 종래 기술로부터 구현가능하므로 그 상세한 작동 과정 및 구성은 생략하고, 이하에서는 본 발명의 특징인 서브머지드 아크용접부(30)에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치 중 서브머지드 아크용접부(30)는, 도 7 내지 11에 도시된 바와 같이 상하용접프레임(100), 좌우용접프레임(200), 와이어송급기(300), 플럭스공급기(400), 용접토치(500), 플럭스살포기(600) 및 플럭스받이부(700)를 포함하고, 상기 플럭스받이부(700)는 플럭스받이봉(710), 받이빗회전링크(720) 및 플럭스받이빗(730)을 포함할 수 있다.
상하용접프레임(100)은 도 7에 도시된 바와 같이 상기 메인프레임(10)의 일측에 상하로 이동 가능하게 설치되고, 좌우용접프레임(200)은 상기 상하용접프레임(100)으로부터 좌우로 이동 가능하게 설치된다. 상술한 바와 같이 메인프레임(10)은 크게 상하 및 좌우 이동하여 가용접부(TW)에 대하여 대략적인 위치선정을 한다면, 상기 상하용접프레임(100) 및 좌우용접프레임(200)은 각각 상하 및 좌우이동하여 후술하는 용접토치(500)가 가용접부(TW)에 정밀하게 위치될 수 있도록 위치조정시키는 역할을 수행한다.
와이어송급기(300)는 도 7에 도시된 바와 같이 와이어(W)가 감긴 와이어릴(310)로부터 상기 와이어(W)를 일정하게 송급한다. 와이어릴(310) 및 와이어송급기(300)가 구비된다는 것은 용접봉인 와이어(W)가 아크용접되면서 소모되기 때문으로 소모식 용접법인 서브머지드 아크용접의 특징이다. 와이어송급기(300)에 의해 송급되는 와이어(W)는 후술하는 용접토치(500)에 송급된다.
플럭스공급기(400)는 도 7에 도시된 바와 같이 내부에 수용된 플럭스(F)를 플럭스튜브(410)를 통해 공급한다. 플럭스공급기(400) 및 플럭스튜브(410)를 통해 플럭스(F)가 공급되는 것은 서브머지드 아크용접법의 특징이다. 즉, 본 발명에 따른 서브머지드 아크용접은 용제인 입상의 플럭스(F)가 쌓인 내부에서 용접봉인 와이어(W)와 파이프(P, P') 사이의 가용접부(TW)에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 용접하는 방법으로서, 가용접부(TW) 위에 입상의 플럭스(F)를 미리 쌓아 놓고 그 속에 전류가 흐르는 와이어(W)를 연속적으로 공급하여 용접을 한다. 이때, 아크는 플럭스(F)에 의해 덮혀져 있어 외부로부터 보이지 않으며, 플럭스(F)는 대기를 차단하여 용접금속의 정련작용시 보호를 하게 되고, 용접비드나 슬래그 형성에 기여하게 된다. 이러한 플럭스공급기(400)는 플럭스튜브(410)를 통해 후술하는 플럭스살포기(600)에 플럭스(F)를 공급한다.
용접토치(500)는 도 7 내지 11에 도시된 바와 같이 상기 좌우용접프레임(200)에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기(300)로부터 상기 와이어(W)를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부(TW)를 아크용접한다. 용접토치(500)가 좌우용접프레임(200)에 고정 설치됨으로써, 상하용접프레임(100)에 의해 좌우용접프레임(100)이 상하로 미세 이동하고, 좌우용접프레임(200)이 좌우로 미세 이동하므로 상기 용접토치(500)는 가용접부(TW)에 대하여 정밀한 위치이동을 할 수 있는 것이다. 이때, 용접토치(500)의 하단으로 와이어송급기(300)를 통해 송급된 와이어(W)가 돌출되고, 도면에는 도시하지 않았으나 전기선이 용접토치(500)와 연결되어 전원의 인가에 따라 와이어(W)와 가용접부(TW) 사이에 아크가 발생하여 이 열로 한 쌍의 파이프(P, P')가 일체로 용접되는 것이다.
플럭스살포기(600)는 도 7 내지 11에 도시된 바와 같이 상기 용접토치(500)의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기(400)의 플럭스튜브(410)와 연결되어 상기 플럭스(F)를 공급받으며, 상기 용접토치(500)에 의해 아크용접되는 상기 가용접부(TW)에 상기 플럭스(F)를 살포한다. 플럭스살포기(600)가 용접토치(500)의 전방에 고정 설치된 이유는, 용접토치(500)에 의해 가용접부(TW)가 용접되기 전에 미리 플럭스(F)를 살포하기 위한 것이며, 그에 따라 용접토치(500)는 플럭스살포기(600)에 의해 살포되어 뭉쳐진 플럭스(F)의 내부에서 아크용접이 이루어진다.
플럭스받이부(700)는 도 7 내지 11에 도시된 바와 같이 상기 플럭스살포기(600)의 전방에 위치하고, 상기 플럭스살포기(600)로부터 살포되는 상기 플럭스(F)가 상기 가용접부(TW)의 전방 아래로 흘러내리지 않고 뭉치도록 받아준다. 예컨대, 도 21에 도시된 바와 같이 파이프(P, P')의 직경이 작은 소구경인 경우 플럭스받이부(700)가 없다면 플럭스살포기(600)에 의해 플럭스(F)가 가용접부(TW)의 상단에 살포되면, 뭉치지 못하고 전방 아래로 흘러내릴 수밖에 없다. 반대로, 도 22에 도시된 바와 같이 플럭스받이부(700)가 제 역할을 수행하게 되면, 플럭스살포기(600)에 의해 플럭스(F)가 가용접부(TW)의 상단에 살포되더라도 플럭스받이부(700)에 의하여 플럭스(F)가 전방 아래로 흘러내리지 못하고 막히면서 뭉치게 되는 것이다.
상기와 같은 기능을 하는 플럭스받이부(700)는, 어떠한 구조나 재료 및 구성 간의 결합을 사용하든 무관하게 상기 플럭스살포기(600)로부터 살포되는 플럭스(F)가 가용접부(TW)의 전방 아래로 흘러내리지 않고 뭉치도록 받아주면 족하다. 다만, 그 구체적인 일 실시예를 들자면 상기 플럭스받이부(700)는 도 7 내지 11에 도시된 바와 같이 플럭스받이봉(710), 받이빗회전링크(720) 및 플럭스받이빗(730)으로 구성될 수 있다.
즉, 플럭스받이봉(710)은 상기 좌우용접프레임(200)에 상하로 유동 가능하게 설치되고, 받이빗회전링크(720)는 일단이 상기 플럭스받이봉(710)의 하단에 회전 가능하게 결합되며, 플럭스받이빗(730)은 상기 받이빗회전링크(720)의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 하부에 구비된 복수의 받이솔(731)을 통해 상기 플럭스(F)가 상기 가용접부(TW)의 전방 아래로 흘러내리지 않고 뭉치도록 받아준다.
상기 플럭스받이봉(710)이 좌우용접프레임(200)에 상하로 유동 가능하게 설치된 이유는, 파이프(P, P')의 가용접부(TW)에 용접토치(500)로 서브머지드 아크용접을 수행할 때 고정척(21)의 한번 회전으로 단번에 용접이 완료되는 것이 아니라, 도 17 및 18에 도시된 바와 같이 아크용접부(AW)가 층단위로 생겨 용접토치(500)가 조금씩 상승하면서 고정척(21)의 수회 회전으로 용접이 완료되기 때문이다.
바꿔말하면, 파이프(P, P')의 가용접부(TW)를 용접토치(500)가 단계적으로 상승하면서 용접할 때, 상하용접프레임(100)이 조금씩 상승하게 된다. 이때, 플럭스받이봉(710)도 함께 상승하게 되면, 고정척(21)이 일회전 후 다음회전시 아크용접부(AW)의 높이차이만큼 플럭스받이빗(730)이 뜨게 되어 플럭스(F)를 받지 못하게 되므로 용접토치(500)와 플럭스받이부(700)는 별개로 움직일 수 있어야 한다.
따라서, 플럭스받이봉(710)이 좌우용접프레임(200)에 상하로 유동 가능하게 설치되기 때문에 플럭스받이부(700)의 자중으로 언제나 하방을 향하면서 가용접부(TW)에 플럭스받이빗(730)의 받이솔(731)이 접촉한 상태가 되고, 용접토치(500)가 아크용접부(AW)만큼 상승하더라도 플럭스받이부(700)는 항상 자중에 의해 가용접부(TW)나 아크용접부(AW)에 접촉된 상태로 플럭스(F)를 받아주는 것이다.
상기 받이빗회전링크(720)의 일단은 플럭스받이봉(710)의 하단에 회전 가능하게 설치되고, 받이빗회전링크(730)의 타단은 상기 플럭스받이빗(730)에 회전 가능하게 설치된다. 즉, 플럭스받이빗(730)의 위치를 특정의 한 위치로 고정시키는 것이 아니라, 플럭스받이빗(730)을 받이빗회전링크(720)을 통하여 자유롭게 회전시킬 수 있도록 구성함으로써 용접 전, 후의 상태 확인, 용접토치(500)의 가용접부(TW)에 대한 위치선정 및 파이프(P. P')의 다양한 직경에 대응할 수 있는 것이다.
또한, 상기 플럭스받이빗(730)은 하부에 구비된 복수의 받이솔(731)을 통해 상기 플럭스(F)가 상기 가용접부(TW)의 전방 아래로 흘러내리지 않고 뭉치도록 받아준다. 받이솔(731)은 우리가 널리 알고 있는 빗자루의 솔과 같은 가요성이 있는 형상으로서, 합성수지와 같이 열에 약한 재료보다는 열에 강한 금속재료를 사용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 아크용접시 파이프(P, P')는 물론 가용접부(TW)에 고열이 발생하므로 천이나 수지류와 같이 열에 타거나 녹기 쉬운 재질은 받이솔(731)로 맞지 않기 때문이다.
한편, 상술한 플럭스받이부(700)는 자중에 의해 상기 좌우용접프레임(200)에 대하여 요동 가능한데, 이러한 플럭스받이부(700)의 높이조절을 용이하게 하면서, 파이프(P, P')의 가용접부(TW)에 긴밀한 접촉이 가능하도록 자중을 높일 수 있도록 도 12 내지 16에 도시된 바와 같이 높이조절봉(810), 휠로드(820) 및 회전휠(830)을 더 포함할 수 있다.
즉, 높이조절봉(810)은 상기 플럭스받이봉(710)의 일측에 연결 설치되어 상기 플럭스받이봉(710)과 함께 상하로 유동하고, 휠로드(820)는 상기 높이조절봉(810)의 일측에 상하로 높이조절 가능하게 설치되며, 회전휠(830)은 상기 휠로드(820)의 하단에 결합되고, 상기 고정프레임(20)의 고정척(21)에 고정되어 회전하는 상기 파이프(P)의 외주면을 따라 구름작동한다.
따라서, 높이조절봉(810), 휠로드(820) 및 회전휠(830)만큼의 자중이 플럭스받이부(700)에 부과되어 상하 요동시 더욱 하방을 향하면서 플럭스받이부(700)가 가용접부(TW)에 더욱 긴밀하게 접촉되어 플럭스(F)를 견고하게 받아줄 수 있다. 또한, 휠로드(820) 및 회전휠(830)을 통해 파이프(P, P')의 직경 및 곡률 형상에 맞게 회전휠(830)이 따라가면서 회전휠(830)을 기준으로 휠로드(820)를 상하로 높이조절을 할 수 있다. 그에 따라, 자연스럽게 플럭스받이부(700)의 높이 역시 조절될 수 있으므로 플럭스받이부(700)의 플럭스(F) 받이높이를 일정하게 유지하면서도 필요시 플럭스(F) 받이높이를 조절할 수 있어 플럭스(F)를 효율적으로 받아내어 쌓을 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (2)

  1. 상하 및 좌우로 이동 가능하게 설치된 메인프레임과, 상기 메인프레임의 일측으로부터 이격되도록 고정설치되고, 맞대기 가용접된 한 쌍의 파이프 중 어느 하나를 고정하여 회전시키는 고정척이 구비된 고정프레임과, 상기 고정프레임을 바라보도록 상기 메인프레임의 일측에 설치되고, 상기 고정프레임의 고정척에 고정되어 회전하는 한 쌍의 파이프 사이의 가용접부를 따라 서브머지드 아크용접하는 서브머지드 아크용접부를 포함하고,
    상기 서브머지드 아크용접부는,
    상기 메인프레임의 일측에 상하로 이동 가능하게 설치된 상하용접프레임과,
    상기 상하용접프레임으로부터 좌우로 이동 가능하게 설치된 좌우용접프레임과,
    와이어가 감긴 와이어릴로부터 상기 와이어를 일정하게 송급하는 와이어송급기와,
    내부에 수용된 플럭스를 플럭스튜브를 통해 공급하는 플럭스공급기와,
    상기 좌우용접프레임에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부를 아크용접하는 용접토치와,
    상기 용접토치의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기의 플럭스튜브와 연결되어 상기 플럭스를 공급받으며, 상기 용접토치에 의해 아크용접되는 상기 가용접부에 상기 플럭스를 살포하는 플럭스살포기와,
    상기 플럭스살포기의 전방에 위치하고, 상기 플럭스살포기로부터 살포되는 상기 플럭스가 상기 가용접부의 전방 아래로 흘러내리지 않고 뭉치도록 받아주는 플럭스받이부를 포함하고,
    상기 플럭스받이부는,
    상기 좌우용접프레임에 상하로 유동 가능하게 설치된 플럭스받이봉과,
    일단이 상기 플럭스받이봉의 하단에 회전 가능하게 결합된 받이빗회전링크와,
    상기 받이빗회전링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 하부에 구비된 복수의 받이솔을 통해 상기 플럭스가 상기 가용접부의 전방 아래로 흘러내리지 않고 뭉치도록 받아주는 플럭스받이빗을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브머지드 아크용접부는,
    상기 플럭스받이봉의 일측에 연결 설치되어 상기 플럭스받이봉과 함께 상하로 유동하는 높이조절봉과,
    상기 높이조절봉의 일측에 상하로 높이조절 가능하게 설치된 휠로드와,
    상기 휠로드의 하단에 결합되고, 상기 고정프레임의 고정척에 고정되어 회전하는 상기 파이프의 외주면을 따라 구름작동하는 회전휠을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.
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