KR100325353B1 - An apparatus and method of estimating welding quality by detecting width of the heat effective region in a flash butt welding device - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 플래쉬버트 용접기의 용접품질 판정장치 및 용접품질 판정방법은 플래쉬버트 용접된 코일의 열영향부 폭을 산출하고 열영향부의 폭과 굽힘강도의 관계에 기초하여 용접부의 굽힘강도를 산출한다. 산출된 굽힘강도는 설정된 굽힘강도와 비교되어 그 크기가 설정값 보다 크면 용접품질이 양호한 것으로 판정하고 작으면 용접품질이 불량한 것으로 판정한다.The welding quality judging device and the welding quality judging method of a flash butt welder according to the present invention calculate the width of the heat affected zone of the flash butt welded coil and calculate the bending strength of the weld based on the relationship between the width of the heat affected zone and the bending strength. . The calculated bending strength is compared with the set bending strength, and if the magnitude is larger than the set value, it is determined that the welding quality is good, and if it is small, the welding quality is bad.
Description
본 발명은 플래쉬버트 용접기에 관한 것으로, 특히 플래쉬버트 용접시 용접부위의 열영향부 폭을 산출하여 이에 대응하는 굽힘강도를 설정값과 비교함으로써 용접품질을 판정하는 플래시버트 용접기의 용접품질 판정장치 및 용접품질 판정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flash butt welder, and in particular, the welding quality determination device of the flash butt welder to determine the weld quality by calculating the width of the heat affected zone of the welding portion during the flash butt and comparing the corresponding bending strength with the set value; It relates to a welding quality determination method.
일반적으로 제철소에서 생산된 열연코일은 한정된 길이를 갖고 있기 때문에 공정상, 후속공정인 연속 냉연라인의 생산성을 높이고 픔질의 균일성을 확보하기 위하여 코일과 코일의 용접이 제철냉연라인 입축에서 실행되고 있다. 코일을 용접하는 방법으로는 여러가지 방법이 있지만 현재 가장 많이 사용하는 것이 프래쉬버트 용접(flash butt welding)방법이다. 이 플래쉬버트 용접방법에서는 2개의 코일에 대전류를 인가하면서 서로 접촉시킴으로써 코일을 용접한다. 2개의 코일에 대전류를 인가함에 따라 서로 접근하는 코일 사이에 방전이 발생하게 되어 코일에 열이 가해지고 코일에 적당한 압력을 가함에 따라 접촉하는 코일이 서로 용접된다.In general, hot-rolled coils produced in steel mills have a limited length, so that the coil and coil welding are performed in the cold-rolling line of steel mills in order to increase the productivity of the continuous cold-rolling line, which is a subsequent process, and to ensure uniformity of bleeding. . There are many ways to weld a coil, but the most popular one is flash butt welding. In this flash butt welding method, coils are welded by contacting each other while applying a large current to the two coils. As a large current is applied to the two coils, a discharge is generated between the coils approaching each other so that heat is applied to the coils and the coils in contact with each other are welded to each other by applying an appropriate pressure to the coils.
이러한 플래쉬버트 용접방법은 제철소에서의 코일의 용접에 사용될 뿐만 아니라 파이프제조라인에서도 적용되는 것으로 산업계 전반에 걸쳐서 폭 넓게 사용되는 방법이다.This flash butt welding method is not only used for welding coils in steel mills but also applied to pipe manufacturing lines, and is widely used throughout the industry.
그러나, 상기 플래쉬버트 용접방법에는 결함이 존재한다. 이 결함은 크게 금속학적인 결함과 기계적인 결함으로 나눌 수 있는데, 금속학적인 결함은 2개의 용접 대상물질 사이로의 이물질 침투, 열영향부의 연화, 열영향부의 크랙 등에 기인하고 기계학적인 결함은 용접부의 강도부족, 청결불량 및 트리밍 불량 등에 기인한다.However, there is a defect in the flash butt welding method. These defects can be divided into metallurgical defects and mechanical defects. Metallic defects are caused by foreign matter penetration between two welding materials, softening of the heat affected zone, cracks of the heat affected zone, and mechanical defects. It is due to lack of strength, poor cleanliness and poor trimming.
이들 결함들중 산화물 침투와 균열 및 용접부 강도부족과 같은 결함들은 외관상으로 쉽게 알 수 없기 때문에 용접후에 설비파손을 초래하는 경우가 많았다. 또한, 이들 결함들은 용접중에 적절하게 용접공정변수들을 조절하면 크게 줄어들 수 있다. 따라서, 이러한 용접부 결함을 용접공정중에 관측하거나 예측하고자 하는 많은 시도가 있었다.Among these defects, defects such as oxide penetration, cracking, and lack of weld strength were often not easily seen, and thus often resulted in equipment damage after welding. In addition, these defects can be greatly reduced by adjusting the welding process parameters appropriately during welding. Therefore, many attempts have been made to observe or predict such weld defects during the welding process.
일반적인 가장 많이 사용되는 용접부위의 결함감지방법은 초음파를 사용하여 결함을 감지하는 비파괴검사이다. 이 비파괴검사에서는 EMAT(Electromagnetic Acoustic Transducer) 센서를 사용하여 전단파(shear wave)를 송신하고 수신함으로써 코일과 같은 용접대상물질의 결함유무를 판단한다. 전단파는 코일을 통해 진행되다가 용접부위에서 반사되어 EMAT센서에 의해 전기적 신호로 수신된다. 이러한 비파괴검사는 코일의 표면을 따라 스캔되며, 수신된 신호의 진폭이 측정되어 용접의 품질을 판정한다.The most common method of detecting defects in welds is non-destructive testing using ultrasonic waves to detect defects. In this non-destructive test, an electromagnetic acoustic transducer (EMAT) sensor is used to transmit and receive a shear wave to determine whether a welding target material such as a coil is defective. The shear wave travels through the coil and is reflected off the weld and received as an electrical signal by the EMAT sensor. This nondestructive test is scanned along the surface of the coil and the amplitude of the received signal is measured to determine the quality of the weld.
그러나, 상기와 같이 초음파를 이용하여 코일의 용접상태를 검사하는 비파괴검사에서는 검사대상이 되는 코일의 진동이나 소음과 같은 주위의 환경 등에 의해 수신되는 신호의 진폭이 영향을 받기 때문에 정확한 검사가 불가능하였다. 또한, 검사시 발생하는 전기노이즈도 신호의 진폭에 영향을 주기 때문에 정확한 검사가 어렵게 된다.However, in the non-destructive inspection that inspects the welding state of the coil using ultrasonic waves as described above, the accurate inspection was not possible because the amplitude of the received signal is affected by the surrounding environment such as the vibration or noise of the coil to be inspected. . In addition, since the electrical noise generated during the inspection also affects the amplitude of the signal, accurate inspection is difficult.
또한, 더욱 정확한 검사를 위해 미국특허공보 제5,439,157호에 기재된 바와 같이 2개의 EMAT센서를 사용하여 코일의 용접결함검사를 실행하는 경우에도 상술한 바와 같은 문제, 즉 코일의 진동이나 주위의 환경에 의해 수신되는 신호의 진폭이 변한다는 문제가 그대로 남아 있기 때문에 정확한 검사가 어려웠다.In addition, even when performing welding defect inspection of the coil using two EMAT sensors as described in US Patent No. 5,439,157 for a more accurate inspection, the above-described problems, i.e., vibration of the coil or surrounding environment Accurate inspection was difficult because the problem of changing the amplitude of the received signal remained the same.
플래쉬버트 용접시의 용접결함, 즉 용접되는 코일의 품질을 판정하는 다른 방법이 미국특허공보 제4,484,057호에 기재되어 있다. 상기 방법에서는 플래쉬버트 용접의 공정변수인 전압, 전류 및 클램프이송량 등을 측정하여 용접의 결함을 감지한다. 즉, 최적의 플레쉬버트 용접시의 공정변수를 설정하고 저장하여 실제 용접시에 계측된 공정변수와 비교하여 계측된 공정변수가 기준치의 범위내에 있으면 용접 품질이 양호하다고 판정하고 범위를 벗어나면 용접품질이 불량이라고 판정한다.Other methods of determining weld defects during flash butt welding, ie the quality of the welded coil, are described in US Pat. No. 4,484,057. In this method, a welding defect is detected by measuring a process variable of a flash butt welding, such as voltage, current, and clamp transfer amount. In other words, if the measured process variable is within the standard value, it is judged that the welding quality is good. It is determined that this is defective.
그러나, 상기한 방법에서는 계측된 공정변수와 기준치를 비교하기 때문에, 고정변수의 기준치에 따라 제품이 품질이 달라질 수 있게 된다. 따라서, 정확한 기준치를 생성하는 것이 대단히 중요한데, 실제로는 이러한 기준치를 생성하는 엄격하고 공정한 기준이 전혀 존재하지 않고 다만 작업자의 주관에 따른 기준치만이 존재하였다. 그러므로, 용접품질의 판단시 객관적이고 정확한 판단이 불가능하다는 문제가 있었다.However, since the method compares the measured process variable with a reference value, the quality of the product may vary according to the reference value of the fixed variable. Therefore, it is very important to generate accurate reference values. In reality, there are no strict and fair standards for generating such reference values, but only reference values according to the subjectivity of the operator. Therefore, there was a problem that an objective and accurate judgment was impossible in determining the welding quality.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 용접부의 열영향부 폭을 측정하고 이에 대응하는 굽힘강도를 산출하여 용접품질을 판정하는 플래쉬버트 용접기의 용접품질 판정장치 및 용접품질 판정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, to provide a welding quality determination apparatus and welding quality determination method of the flash butt welder to determine the welding quality by measuring the width of the heat affected zone of the weld portion and calculating the bending strength corresponding thereto. For the purpose of
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 플래쉬버트 용접기의 용접품질 판정장치는 플래쉬버트 용접된 대상물의 용접부의 온도분포형상을 계측하는 온도분포 형상계측기와, 상기 온도분포 형상계측기에 의해 계측된 온도분포 형상데이터를 저장하는 저장부와, 상기 저장부로부터 입력되는 온도분포 형상데이터를 기초로하여 용접부의 열영향부 폭을 산출하는 열영향부 폭 산출부와, 상기 열영향부 폭 산출부로부터 입력되는 열영향부 폭을 기초로하여 용접부의 굽힘강도를 산출하고 이를 설정값과 비교하여 용접품질을 판정하는 용접품질 판정부로 구성된다. 온도분포 형상계측기로는 주로 적외선라인 CCD카메라나 포토다이오드 어레이를 사용되며, 굽힘강도는 열영향부 폭과 굽힘강도의 관계를 나타내는 그래프를 이용하여 산출한다.In order to achieve the above object, the welding quality determination apparatus of the flash butt welder according to the present invention is a temperature distribution shape measuring instrument for measuring the temperature distribution shape of the welded portion of the flash-butt welded object, and measured by the temperature distribution shape measuring instrument From the storage unit for storing the temperature distribution shape data, the heat affected zone width calculation unit for calculating the heat affected zone width of the weld based on the temperature distribution shape data input from the storage unit, and from the heat affected zone width calculator The welding quality determination unit calculates the bending strength of the welded portion based on the width of the heat affected zone and compares it with the set value to determine the weld quality. An infrared line CCD camera or photodiode array is mainly used as a temperature distribution shape measuring instrument. The bending strength is calculated by using a graph showing the relationship between the width of the heat affected zone and the bending strength.
또한, 본 발명에 따른 플래쉬버트 용접품질 판정방법은 플래쉬버트 용접된 대상물의 용접부의 온도분포 형상을 계측하여 온도분포 형상데이터를 생성하는 단계와, 용접부의 온도분포 형상데이터를 기초로하여 열영향부의 폭을 산출하는 단계와, 상기 열영향부의 폭에 대응하는 용접부의 굽힘강도를 산출하는 단계와, 산출된 굽힘강도를 설정된 굽힘강도와 비교하여 용접품질을 판정하는 단계로 구성된다.In addition, according to the present invention, the method for determining the quality of a welding butt according to the present invention comprises the steps of: measuring temperature distribution shape of a welding portion of a flash-butt welded object to generate temperature distribution shape data; and based on the temperature distribution shape data of the welding portion. Calculating the width, calculating the bending strength of the weld corresponding to the width of the heat affected zone, and comparing the calculated bending strength with the set bending strength to determine the welding quality.
용접부의 온도분포 형상데이터는 복수의 구간으로 분리된 용접부의 각 구간을 계측함으로써 생성되며, 용접부의 각 구간의 용접품질의 불량여부를 판정한 후 용접부의 품질이 양호한 구간의 수를 용접부 구간의 전체 수로 나누어 백분율을 구함으로써 용접부 전체의 품질을 판정할 수 있게 된다.The temperature distribution shape data of the weld is generated by measuring each section of the weld divided into a plurality of sections, and after determining whether the weld quality is poor in each section of the weld, the number of sections of the weld section having good quality is determined by the total number of weld sections. By dividing by the number to obtain a percentage, the quality of the entire weld can be determined.
도 1은 본 발명에 따른 용접부의 열영향부 폭과 용접부의 굽힘강도의 관계를 나타내는 그래프.1 is a graph showing the relationship between the heat affected zone width of the weld zone and the bending strength of the weld zone according to the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플래쉬버트 용접기의 품질판정방법을 나타내는 도면.2 is a view showing a quality determination method of the flash butt welder according to an embodiment of the present invention.
도 3는 본 발명의 일실시에에 따라 적외선온도 CCD카메라를 사용하여 열영향부 폭을 측정하고 플래쉬버트 용접의 품질을 판정하는 장치를 나타내는 도면.3 is a view showing an apparatus for measuring the width of the heat affected zone and determining the quality of the flash butt welding using an infrared temperature CCD camera according to one embodiment of the present invention.
도 4는 도3의 장치를 사용하여 플래쉬버트 용점의 품질을 판정하는 방법을 나타내는 플로우챠트.FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of determining the quality of a flash butter spot using the apparatus of FIG.
- 도면부호의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 --Brief description of the symbols for the main parts of the drawings.
1,2 : 코일 4 : 용접부1,2 coil 4: welded portion
6 : 트리머 8 : CCD카메라6: trimmer 8: CCD camera
10 : 저장부 12 : 열영향부 폭 산출부10: storage unit 12: heat affected zone width calculation unit
14 : 용접품질 판정부14: welding quality determination unit
일반적으로 플레쉬버트 용접 품질판정방법은 적용되는 영역마다 달라지며,굽힘시험, 노치인장시험, 금속조직시험 및 용접부 경도분포 등이 판정의 기준으로 사용된다. 제철소의 공정라인에서 플레쉬버트 용접에 의해 접합된 코일은 산세라인과 압연라인을 통과하기 때문에 고온에서의 높은 인장강도와 용접 단면부 성질의 완만한 변화가 요구된다.In general, the method for determining the quality of the weld butt is different for each applied area. Bending test, notch tensile test, metallographic test and weld hardness distribution are used as criteria. Coils joined by flash butt welding in the steel processing line pass through pickling lines and rolling lines, requiring high tensile strength at high temperatures and gentle changes in weld cross-section properties.
도 2는 단면사진으로부터 측정한 탄소강 용접부의 열영향부의 폭과 반복굽힘시험결과를 나타내는 그래프이다. 용접부의 열영향부는 플래쉬버트 용접시 방전에 의한 열에 영향을 받는 영역을 의미한다. 도면에 도시한 바와 같이, 열영향부의 폭이 커짐에 따라 반복굽힘강도가 증가한다. 열영향부의 폭이 약 4.8mm 이하에서는 폭이 증가함에 따라 반복굽힘강도가 완만하게 증가하지만, 열영향부의 폭이 약 4.8∼5mm인 경우에는 반복굽힘강도가 약 8∼26mm로 증가한다. 또, 그 이상의 폭에서는 반복굽힘강도의 변화가 거의 없게 된다.Fig. 2 is a graph showing the width and the repeated bending test results of the heat affected zone of the carbon steel welded section measured from the cross-sectional photograph. The heat affected part of the welded part refers to an area affected by heat due to discharge during flash butt welding. As shown in the figure, the cyclic bending strength increases as the width of the heat affected zone increases. If the width of the heat affected zone is less than about 4.8 mm, the cyclic bending strength gradually increases as the width increases, but when the width of the heat affected zone is about 4.8 to 5 mm, the repeated bending strength increases to about 8 to 26 mm. In addition, there is almost no change in cyclic bending strength at the width beyond that.
용접부위의 반복굽힘강도가 크다는 것은 최적의 용접이 이루어졌음을 의미한다. 따라서, 열영향부의 폭이 크면 클수록 완전한 용접이 이루어진 것이지만, 실제의 플레쉬버트 용접에서는 열영향부의 폭에 한계가 존재할 뿐만 아니라 도 2에 도시된 바와 같이 열영향부가 특정 폭 이상이 되는 경우에도 반복굽힘강도의 차가 크게 발생하지 않기 때문에 열영향부의 폭을 특정 범위 이상으로 만들 필요는 없다.The large cyclic bending strength of the welded portion means that optimal welding has been achieved. Therefore, the larger the width of the heat affected zone is, the more complete welding is performed. However, in actual flash butt welding, there is a limit to the width of the heat affected zone, and as shown in FIG. Since the difference in strength does not occur largely, it is not necessary to make the width of the heat affected zone beyond a certain range.
본 발명에서는 이러한 열영향부의 폭과 반복굽힘강도의 관계를 이용하여 플래쉬버트 용접의 품질을 판정한다. 즉, 적외선라인 CCD 카메라나 포토다이오드 어레이와 같은 온도분포 형상계측기를 사용하여 용접선의 각 구간별로 열영향부의 폭을 계산하고 용접부의 열영향부와 굽힘강도의 관계를 이용하여 해당하는 용접부 구간의 굽힘강도가 설정값 보다 높은 경우에는 그 지점에서의 용접품질이 양호한 것으로 판정하고 설정값 보다 낮은 경우에는 용접품질이 불량한 것으로 판정한다. 이러한 각 구간에서의 품질판정결과를 기초로 하여 전 용접부의 품질을 판정한다.In the present invention, the quality of the flash butt welding is determined using the relationship between the width of the heat affected zone and the cyclic bending strength. That is, the width of the heat affected zone is calculated for each section of the welding line using a temperature distribution shape measuring instrument such as an infrared line CCD camera or a photodiode array, and the bending of the corresponding weld section is performed using the relationship between the heat affected zone and the bending strength of the weld zone. If the strength is higher than the set value, it is determined that the welding quality at that point is good, and if it is lower than the set value, it is determined that the welding quality is poor. The quality of all welded parts is determined based on the quality determination result in each of these sections.
본 발명에서는 반복굽힘강도를 약 20회로 설정한다. 이때의 열영향부의 폭은 약 4.9mm로서 플래쉬버트 용접에 의해 열영향부의 폭이 약 4.9mm 보다 크면 용접품질이 양호한 것으로 판단하고 이 보다 작은 경우에는 품질불량으로 판단한다. 이러한 반복굽힘강도의 설정값은 고정된 것은 아니다. 예를 들면, 용질대상의 재질 및 플래쉬버트 용접의 조건이나 주위환경에 따라 상기 설정값은 변할 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 반복굽힘강도와 열영향부 폭 사이의 관계는 그 일례를 나타내는 것으로 특정하게 고정되는 것은 아니다.In the present invention, the repeated bending strength is set to about 20 times. At this time, the width of the heat affected zone is about 4.9 mm, and when the width of the heat affected zone is larger than about 4.9 mm by flash butt welding, it is judged that the welding quality is good, and when it is smaller than this, the quality is determined to be poor. This set value of cyclic bending strength is not fixed. For example, the set value may vary depending on the material of the solute object and the conditions of the flash butt welding or the surrounding environment. In addition, the relationship between the repeated bending strength and the width of the heat affected zone shown in FIG. 2 is one example and is not specifically fixed.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment according to the present invention.
도 3은 적외선온도 CCD카메라를 사용하여 열영향부 폭을 측정하고 용접품질을 판정하는 장치를 나타내는 도면이다. 도면에서는 비록 열영향부의 폭을 측정하기 위해 적외선 CCD카메라를 사용하고 있지만, 이러한 특정 장치의 이용은 본 발명을 설명하기 위한 일례를 나타내는 것으로 본 발명을 한정짓는 것은 아니다.3 is a view showing an apparatus for measuring the width of the heat affected zone and determining the welding quality by using an infrared temperature CCD camera. Although the drawing uses an infrared CCD camera to measure the width of the heat affected zone, the use of this specific apparatus is not intended to limit the present invention to illustrate an example for explaining the present invention.
일반적으로 플래쉬버트 용접된 코일(1,2)의 용접부(4) 표면에는 2개의 코일(1,2)의 접합에 의해 평편하지 않는 부분이 생기기 때문에 도면에 도시된 바와 같이 코일(1,2)을 냉각하기 전에 트리머(trimer;6)를 사용하여 이를 트리밍(triming)해야만 한다. 이때, 트리머(6)의 후단에는 적외선 라인 CCD카메라(8)를 장착하여 용접부(4) 표면을 촬영함으로써 트리밍작업과 동시에 용접부(4)의 적외선온도 형상데이터를 얻는다.In general, a non-flat portion is formed on the surface of the welded portion 4 of the flashbut welded coils 1 and 2 by joining two coils 1 and 2, as shown in the drawing. Before cooling, it has to be trimmed using a trimmer 6. At this time, the infrared ray CCD camera 8 is attached to the rear end of the trimmer 6 to photograph the surface of the weld portion 4 to obtain infrared temperature shape data of the weld portion 4 simultaneously with the trimming operation.
적외선 라인 CCD카메라(8)에 의한 용접부(4)의 촬영은 CCD카메라(8)를 용접부(4)를 따라 스캐닝함으로써 실행되는 것이 가장 바람직하지만, 실제의 온도분포 형상데이터를 얻기 위해서는 용접부(4)를 몇개의 구간으로 분할하여 각 구간에서의 데이터를 얻는 것이 측정의 간편함을 위해 더욱 바람직하다.The imaging of the weld 4 by the infrared line CCD camera 8 is most preferably performed by scanning the CCD camera 8 along the weld 4, but in order to obtain the actual temperature distribution shape data, the weld 4 is obtained. It is more preferable to divide the data into several sections to obtain data in each section for ease of measurement.
CCD카메라(8)로 각 구간을 촬영함으로써 용접부(4) 전체의 적외선온도분포 형상데이터가 얻어지며, 이 온도분포 형상데이터는 저장부(10)에 저장된다. 저장부(10)에 저장된 온도분포 형상데이터는 열영향부 폭 산출부(12)로 입력되어 용접부(4)의 열영향부 폭이 산출되고 이 산출된 열영향부의 폭을 기초로하여 플래쉬버트 용접의 품질불량여부를 판정한다.By photographing each section with the CCD camera 8, infrared temperature distribution shape data of the whole welding part 4 is obtained, and this temperature distribution shape data is stored in the storage part 10. As shown in FIG. The temperature distribution shape data stored in the storage unit 10 is input to the heat affected zone width calculating unit 12 to calculate the width of the heat affected zone of the weld unit 4 and based on the calculated width of the heat affected zone, the flash butt welding is performed. Determine if the quality is poor.
도 4는 도 3에 도시된 장치를 이용하여 플래쉬버트 용접의 품질을 판정하는 방법을 나타내는 도면으로 이를 참조하여 용접품질 판정방법을 다음에 설명한다.FIG. 4 is a view showing a method of determining the quality of the flash butt welding by using the apparatus shown in FIG. 3.
우선, 적외선 라인 CCD카메라(8)가 용접부(4)를 촬영함에 따라 용접부(4)의 특정 지점의 적외선온도 형상이 계측되어 적외선온도분포 형상데이터가 저장부(10)에 저장된다(S1,S2). 열영향부 폭 산출부(12)에서는 저장부(10)로부터 입력되는 온도분포 형상데이터를 기초로하여 용접부의 열영향부 폭의 예상량이 계산된다(S3). 이때, 열영향부 폭 산출부(12)는 한 지점의 온도분포 형상데이터에서 일정한 임계값을 이상을 갖는 구간을 용접부의 열영향부로서 인식한다.First, as the infrared line CCD camera 8 photographs the weld 4, the infrared temperature shape at a specific point of the weld 4 is measured, and the infrared temperature distribution shape data is stored in the storage 10 (S1, S2). ). In the heat affected zone width calculating unit 12, the estimated amount of the heat affected zone width of the weld zone is calculated based on the temperature distribution shape data input from the storage unit 10 (S3). At this time, the heat affected zone width calculating unit 12 recognizes a section having a predetermined threshold value or more in the temperature distribution shape data at one point as the heat affected zone of the weld zone.
용접품질 판정부(14)는 상기 열영향부 폭 산출부(12)에서 산출된 열영향부의 폭을 기초로하여 용접부(4)의 예상 굽힘강도를 산출한다(S4). 굽힘강도는 도 2에도시된 반복굽힘강도와 열영향부의 폭 사이의 관계에 의해 산출된다. 산출된 굽힘강도는 설정된 굽힘강도와 비교되어 현재 CCD카메라(8)에 의해 촬영된 지점의 용접품질의 불량여부를 판정한다(S5). 본 실시예에서는 설정 굽힘강도가 약 20으로 되어 있다. 이 굽힘강도는 도 2에 도시된 바와 같이 약 4.9mm의 열영향부 폭에 대응하는 것으로, CCD카메라(8)의 촬영지점의 열영향부 폭이 4.9mm를 초과하면 굽힘강도가 20 이상임을 인식하여 용접품질이 양호한 것으로 판정한다. 또한, 열영향부의 폭이 4.9mm 미만이면 굽힘강도가 20 이하인 것을 인식하여 용점품질이 불량인 것으로 판정한다.The welding quality determining unit 14 calculates the expected bending strength of the welding unit 4 based on the width of the heat affecting unit calculated by the heat affecting unit width calculating unit 12 (S4). Bending strength is calculated by the relationship between the cyclic bending strength shown in FIG. 2 and the width of the heat affected zone. The calculated bending strength is compared with the set bending strength to determine whether the welding quality of the spot photographed by the current CCD camera 8 is defective (S5). In this embodiment, the set bending strength is about 20. This bending strength corresponds to the width of the heat affected zone of about 4.9 mm, as shown in FIG. 2, and when the width of the heat affected zone of the photographing point of the CCD camera 8 exceeds 4.9 mm, the bending strength is recognized as 20 or more. It is determined that the welding quality is good. Further, when the width of the heat affected zone is less than 4.9 mm, it is recognized that the bending strength is 20 or less, and it is determined that the melting point quality is poor.
용접부(4)의 특정 지점의 용접품질의 판정결과가 다시 저장부(10)에 저장된 후 CCD카메라(8)가 이동하여 다른 지점을 촬영하여 그 지점에서의 용접품질을 판정한다(S6,S7). 복수의 구간으로 분할된 용접부(4)의 모든 구간의 용접품질 판정결과는 저장부(10)에 저장되며, 이 결과를 바탕으로 용접품질 판정부(14)가 전체 용접부(4)의 품질을 판정한다(S8). 전체 용접부의 품질판정은 다음 수학식 1에 의해 계산되어 백분율로 표시된다.After the determination result of the welding quality at a specific point of the welding part 4 is stored in the storage part 10 again, the CCD camera 8 moves and photographs another point to determine the welding quality at that point (S6, S7). . Welding quality determination results of all sections of the welded section 4 divided into a plurality of sections are stored in the storage unit 10, and the weld quality determining unit 14 determines the quality of the entire welded section 4 based on the results. (S8). Quality determination of the entire weld is calculated by the following equation 1 and expressed as a percentage.
즉, 전체 품질양호 지점의 수를 전체 품질판정 지점수로 나눔으로써 구할 수 있다.That is, it can be obtained by dividing the total number of quality points by the total number of quality points.
열영향부 폭 산출부(12)에서 열영향부의 폭을 산출하기 위해 사용되는 임계값은 가변되는 값이다. 품질판정대상들 각각은 CCD카메라(8)로 촬영했을 때 그 임계치가 각각 다르기 때문에 하나의 대상을 판정할 때 특정 지점에서 측정된 열영향부의 폭을 기초로하여 상기 임계값을 보정한다.The threshold value used to calculate the width of the heat affected zone in the heat affected zone width calculator 12 is a variable value. Since each of the quality determination objects has a different threshold when photographed by the CCD camera 8, the threshold value is corrected based on the width of the heat affected zone measured at a specific point when determining one object.
상기와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 적외선온도 CCD카메라를 사용하여 열영향부의 폭을 측정하고 이를 이용하여 플래쉬버트 용접의 품질을 판정하였지만. 이러한 CCD카메라의 사용은 본 발명의 단순한 일례에 불과하다. 즉, 본 발명에서 열영향부를 측정하는 방법은 한정되지는 않는다. 예를 들면, 포토다이오드 어레이(photodiode array)와 같이 CCD카메라가 아닌 다른 계측장치를 이용하여 열영향부의 폭을 측정하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에 속하는 자라면 누구나 쉽게 생각해 낼 수 있을 것이다. 또한, 도 2에 도시된 반복굽힘강도와 열영향부의 폭 사이의 관계는 특정되는 것이 아니라 용접의 조건이나 용접대상의 재질 등과 같은 여러가지 요인에 따라 변할 것이다.As described above, in the embodiment of the present invention, the infrared temperature CCD camera was used to measure the width of the heat affected zone and determine the quality of the flash butt welding using the same. The use of such a CCD camera is only one example of the present invention. That is, the method of measuring the heat affected zone in the present invention is not limited. For example, measuring the width of the heat affected zone by using a measuring device other than a CCD camera such as a photodiode array can be easily conceived by any person in the technical field to which the present invention belongs. In addition, the relationship between the repeated bending strength and the width of the heat affected zone shown in FIG. 2 is not specified, but will vary depending on various factors such as welding conditions or materials to be welded.
본 발명은 상기한 바와 같이 용접부위의 열영향부의 폭을 측정하여 플래쉬버트 용접의 품질을 판정하기 때문에 공정변수의 변화나 외부요인에 영향을 받지 않는 정확한 판정이 가능하게 된다. 또한, 용접부를 복수의 구간으로 분할하여 각 구간의 용접결함을 검출할 수 있기 때문에 제품의 부분적인 용접상태를 파악할 수 있게 된다.Since the present invention determines the quality of the flash butt welding by measuring the width of the heat affected zone of the welded portion as described above, accurate determination is possible without being affected by changes in process variables or external factors. In addition, it is possible to detect weld defects in each section by dividing the weld into a plurality of sections, thereby making it possible to grasp a partial welding state of the product.
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