KR100389790B1 - 용접아크점화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접 영역에까지 돌출된 노즐에 의해 용접 영역을 덮는 보호 가스가 공급되는 고정 전극과 용접할 금속 공작편 사이의 용접 아크 점화 방법을 개시하고 있다. 용접 아크를 방전하는 용접 전류원의 접속 이전에 보조 전류원으로부터 방전된 보조 아크가 용접 영역에서 점화되고, 이 보조 아크에 의해 용접 전류원의 접속 후 용접 아크가 점화된다. 용접 영역의 이온화를 증진시키고 보조 아크를 확실하게 점화시키기 위해, 용접 영역에서 고주파 고전압 임펄스를 공급하는 임펄스 발생기에 의해 노즐과 공작편 사이에 고주파-아크가 생성된다.

Description

용접 아크 점화 방법

본 발명은 용접 영역 내로 연장하는 노즐에 의해 그 용접 영역을 덮는 보호 가스를 공급하며, 용접 아크를 발생시키는 용접 전원을 접속하기 전에 용접 영역 내에서 보조 전원으로부터 발생되는 보조 아크를 점화하고, 용접 전원이 접속된 후에 상기 보조 아크에 의해 용접 아크를 점화하며, 상기 보조 아크를 점화하기 위해서, 우선 고주파의 고전압 펄스를 발생시키는 펄스 발생기에 의해 용접 영역 내에서 고주파 아크를 발생시키는, 고정된 전극과 용접될 금속 공작물 사이의 용접 아크 점화 방법[카벨 운트 메탈베르케 구테호프눙쉬테 악티엔게젤샤프트(Kabel und Metallwerke Gutehoffnungshtte AG)사의 "우니베마(UNIWEMA)"-핸드북, 제4판/1975 년]에 관한 것이다.

이러한 방법은, 예컨대 강재, 구리 또는 알루미늄으로 이루어진 박판의 용접에 사용된다. 특별한 적용 분야로는 길이 방향으로 연장하는 금속 스트립으로 관을 성형하는 관 제조 분야를 들 수 있다. 이와 같이 성형되는 금속 스트립의 서로 맞닿는 길이 방향 연부가 연속적으로 서로 용접된다. 이렇게 제조된 관은 유체 운송용으로 뿐만 아니라 케이블 보호용 케이스로도 사용될 수 있다. 용접에는 고정된 전극, 즉 연소되지 않는 전극이 사용된다. 용접 아크는 금속 스트립의 연부가 용융되어 액상으로 될때까지 금속 스트립을 가열한다. 즉, 비드(bead)가 없는 용접 봉합부는 금속 스트립 자체의 재료에 의해 형성된다. 용접 영역은, 예컨대 아르곤 또는 헬륨과 같은 불활성 보호 가스에 의해 공기 중의 산소로부터 차폐되며, 이에 의해 연소 구멍의 형성이 방지된다.

전술한 우니베마-핸드북에 따른 공지의 방법에서는, 용접 아크가 점화되기 전에, 전극과 노즐의 사이에서, 그리고 선택적으로는 전극과 공작물의 사이에서 보조 아크가 점화되는데, 이 보조 아크는 용접 아크보다 낮은 전류 세기에서 연소된다. 이 보조 아크에 의해 전극과 공작물이 예열되어, 전류 세기가 큰 용접 아크의 점화 시에 공작물에 연소 구멍이 생기지 않게 된다. 보조 아크의 점화를 위해, 보호 가스 아래의 용접 영역은 고전압 고주파 펄스에 의해 이온화된다. 고전압 고주파 펄스는 전극과 공작물의 사이에 접속되어 있는 펄스 발생기에 의해 공급된다. 이에 의해 발생되는 고주파 아크는 보조 아크의 점화 후에 중단된다. 이러한 방법은 실용적인 것으로 입증된 바 있다. 그러나, 용접 전원을 고주파의 고전압 펄스로부터 효과적으로 보호할 필요가 있는데, 이는 보조 아크의 점화 조건에 악영향을 미칠 수 있다.

본 발명의 목적은 보조 아크의 점화를 위한 안정된 조건이 제공되도록 서두에 기재한 방법을 개량하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따라, 펄스 발생기를 한쪽은 노즐에, 다른쪽은 공작물에 접속시켜 이들 양 부분 사이에서 고주파 아크(HFL)를 발생시킴으로써 달성된다.

전극과 노즐의 사이에서 점화하는 고주파 아크의 발생에 의하여 용접 영역 내에서 보호 가스의 이온화를 증진시킬 수 있다는 것은 예상치 못한 일이었다. 이러한 이온화의 증진만으로도 보조 아크의 점화를 위한 조건이 안정화된다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 방법에서는 펄스 발생기와 용접 전원이 전기적으로 분리되므로, 고주파의 고전압 펄스로부터 용접 전원을 보호하기 위한 별도의 조치가 필요 없게 된다. 이는 보호 가스의 이온화를 더욱 더 증진시키고, 이에 수반하여 보조 아크의 점화를 위한 조건을 보다 안정화시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치를 개략적으로 보여주는 도면.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 관의 용접 전후의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 성형 공구

3 : 금속 스트립

6 : 전극

7 : 노즐

9 : 용접 전원

10 : 보조 전원

11 : 펄스 발생기

13, 14, 15 : 스위치

HFL : 고주파 아크

이하, 첨부 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시 형태와 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도면에 도시된 장치의 경우, 개략적으로 도시된 성형 공구(1)를 통과하면서 슬릿이 형성된 관(2)[도 2]으로 성형되는 금속 스트립(3)의 서로 맞닿은 길이 방향 연부가 개략적으로 도시된 장치를 연속적으로 통과하면서 서로 용접된다. 이와 같이 용접된 공작물은 비드가 없는 용접 봉합부(5)를 구비하는 슬릿이 폐쇄된 관(4)을 형성한다.

금속 스트립(3)의 용접을 위한 장치는, 예컨대 텅스텐으로 구성되는 고정된 전극(6), 즉 연소되지 않는 전극을 구비한다. 이 전극(6)은, 예컨대 강, 구리 또는 황동으로 구성되는 관형 노즐(7) 내에 배치되며, 이 노즐(7)은 가스가 충전된 용기 (8)에 접속된다. 또한, 이 용접을 위한 장치는 용접 전원(9), 보조 전원(10) 및 펄스 발생기(11)를 포함한다. 용접 아크를 발생시키는 용접 전원(9)은 보조 전원(10)과 마찬가지로 전극(6)과 금속 스트립(3) 또는 관(4)에 접속된다. 펄스 발생기(11)는 노즐(7)과 금속 스트립(3) 또는 관(4)에 접속된다.

용기(8)에는, 예컨대 아르곤이나 헬륨과 같은 불활성 가스가 충전되어 있다.용접 전원(9)으로부터 공급되는 전류는 보조 전원(10)으로부터 공급되는 전류보다 훨씬 더 세다. 펄스 발생기(11)는 고주파의 고전압 펄스를 공급한다.

본 발명에 따른 방법은, 예컨대 아래와 같이 행하여진다.

밸브(12)를 개방하면, 예컨대 1 bar의 압력과, 약 5-10 liter/min의 유량으로 가스가 노즐(7) 내로 흐른다. 이 가스에 의해 전극(6), 특히 관(4)을 향하고 있는 선단의 주위가 세척된다. 이러한 가스는 전극(6)의 선단과 관(4)의 표면 또는 금속 스트립(3)의 용접되는 연부의 용접 영역(B) 전체를 주변 공기 중의 산소로부터 차폐시킨다. 그 후, 스위치(13)에 의해 펄스 발생기(11)가 접속된다. 펄스 발생기(11)에 의해 발생되는, 예컨대 약 600 ㎑에서 6 볼트의 고주파의 고전압 펄스에 의해 용접 영역(B) 내에서 가스가 이온화된다. 또한, 노즐(7)과 관(4)의 사이에서 고주파 아크(HFL)가 생성된다.

고주파 아크(HFL)가 점화되는 즉시, 스위치(14)에 의해 보조 전원(10)이 접속된다. 이에 따라, 가스의 이온화 및 고주파 아크(HFL)에 의해, 전극(6)과 관(4) 사이에서 보조 아크가 점화된다. 보조 아크는 보조 전원(10)으로부터 공급되는, 예컨대 5 내지 7 암페어의 비교적 낮은 전류 세기에서 연소되므로, 전극(6)과 금속 스트립(3)의 용접될 연부만이 가열된다. 그 후, 고주파 아크(HFL)는 스위치(13)를 개방함에 의해 단절된다.

그 후, 금속 스트립(3)의 연부를 용접하기 위해, 스위치(15)에 의해 용접 전원(9)이 접속되면, 보조 아크에 의해 용접 아크(SL)가 점화된다. 용접 아크(SL)는, 예컨대 350 암페어의 전류 세기에서 연소된다. 용접 아크(SL)가 연소되는 즉시, 보조 전원(9)이 단절된다. 동시에, 관(4)이 화살표(P)의 방향으로 인출되어, 전극(6)을 통과하여 연속적으로 이동된다. 보조 아크에 의한 전극(6)과 금속 스트립(3)의 예열은, 용접 아크(SL)의 사용 시에 용접 봉합부(5) 또는 관(4)에 연소 구멍이 생기지 않는 것을 보장한다.

본 발명에 따르면, 용접 영역에서 보호 가스의 이온화가 증진되어, 보조 아크의 점화를 위한 안정화된 조건을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 펄스 발생기와 용접 전원이 전기적으로 분리되므로, 고주파의 고전압 펄스로부터 용접 전원을 보호하기 위한 별도의 조치를 취하지 않아도 된다.

Claims (1)

1. (a) 고정된 전극을 마련하는 단계와;

   (b) 금속 공작물을 상기 고정된 전극과 간격을 두고 제공함으로써 금속 공작물과 고정된 전극 사이에 용접 영역을 형성하는 단계와;

   (c) 상기 고정된 전극을 포위하고 상기 용접 영역 내로 돌출하는 노즐에 의해 상기 용접 영역을 덮는 보호 가스를 공급하는 단계와;

   (d) 고주파의 고전압 펄스를 공급하는 펄스 발생기에 의하여 상기 용접 영역 내에 고주파 아크를 발생시키는 단계로서, 상기 펄스 발생기는 상기 노즐 및 공작물에 연결되고 용접 전원과는 전기적으로 분리되어 상기 노즐과 공작물 사이에 고주파 아크를 발생시키는 단계와;

   (e) 용접 아크를 공급하는 용접 전원을 접속시키기 전에, 상기 고주파 아크에 의하여 점화되고 상기 금속 공작물과 고정된 전극 사이에 연결된 보조 전원에 의하여 공급되는 보조 아크를 발생시키는 단계와;

   (f) 금속 공작물과 고정된 전극 사이에 연결된 용접 전원을 접속시키고 상기 보조 아크에 의하여 용접 아크를 점화시키는 단계

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 용접 아크 점화 방법.