KR101289904B1 - Roller peening apparatus and roller peening method using it - Google Patents

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Abstract

롤러 피닝 장치 및 이를 이용한 롤러 피닝 방법가 개시된다. 롤러 피닝 장치는, 두 개의 모재의 가장자리를 맞대고 용접봉을 이용하여 용접 금속을 용융시켜 용접하는 맞대기 용접에서 모재와 상기 용접 금속의 연결 부분인 지단 부분의 용접 피로 특성을 개선하는 피닝 장치에 있어서, 용접봉의 진행 방향의 후측에서 용접봉과 거리를 두고 용접선을 따라 이동하며 지단 부분의 상부 표면을 가압하는 표면 피닝 롤러와, 표면 피닝 롤러의 후측에서 지단 부분의 하부 표면을 가압하는 후면 피닝 롤러를 포함한다. A roller peening device and a roller peening method using the same are disclosed. The pinning apparatus is a pinning apparatus which improves the welding fatigue property of the edge part which is a connection part of a base material and the said welding metal in the butt welding which abuts the edge of two base materials, and uses a welding rod to melt and weld a welding metal, And a surface pinning roller that moves along the weld line at a distance from the rear side in the advancing direction of and presses the upper surface of the edge portion, and a rear pinning roller that presses the lower surface of the edge portion at the rear side of the surface pinning roller.

Description

롤러 피닝 장치 및 이를 이용한 롤러 피닝 방법{ROLLER PEENING APPARATUS AND ROLLER PEENING METHOD USING IT}ROLLER PEENING APPARATUS AND ROLLER PEENING METHOD USING IT}

본 발명은 용접부의 피로 수명의 향상이 가능한 롤러 피닝 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a roller peening device capable of improving the fatigue life of a welded portion.

일반적으로, 용접 구조물은 용접 모재와 용접 금속으로 이루어진 불연속면이 생성된다. 이러한 불연속면에는 응력이 집중(Notch stress)되어, 통상의 하중이 항복에 이르지 않음에도 반복적인 하중에 의하여 피로 균열이 발생되어 파괴에 이를 수 있다. Generally, a welded structure produces a discontinuous surface consisting of a weld base material and a weld metal. Notch stress is concentrated on the discontinuous surface, and fatigue cracks may occur due to repetitive loads, even though normal loads do not yield.

따라서 피로수명 향상 방법으로, 쇼트 피닝, 핀 피닝, 초음파 피닝, 레이저 피닝 또는 토우 그라인딩 등을 이용하여 피로 균열의 발생을 지연시키도록 압축 응력과 기하학적 형상을 부여하여 응력 집중을 완화시키는 방법들이 사용되고 있다.Therefore, as a method of improving fatigue life, methods for alleviating stress concentration by applying compressive stresses and geometric shapes to delay the occurrence of fatigue cracks by using short peening, pin peening, ultrasonic peening, laser peening or toe grinding are used. .

이중, 피로수명 향상 방법으로 용접부와 용접 모재의 기하학적 불연속면의 끝단(이하, 지단)에 그라인더로 절삭(Toe-Grinding)하는 방법이 사용된다. 그라인더 절삭(Toe-Grinding) 방법은 용접 후 절삭 방법이 복잡하고, 용접부에 일정한 형상을 가진 작업을 수행하기가 어렵다. 또한 그라인더로 절삭(Toe-Grinding)은 용접후에 처리되고 있어 작업시간이 과다하게 소요되는 문제점이 있다. As a fatigue life improvement method, toe-grinding is used at the end of the welded portion and the geometric discontinuous surface of the weld base material (hereinafter referred to as the ground). Toe-grinding method is a complicated post-welding cutting method, it is difficult to perform a job having a uniform shape in the weld. In addition, the grinding (Toe-Grinding) is processed after welding, there is a problem that excessive work time is required.

본 발명의 일 실시예는, 용접부의 피로 수명 향상을 위해 상부 피닝 롤러 및 하부 피닝 롤러를 사용한 피닝 작업을 실시하여 피닝 작업 소요 시간을 단축하며, 용접부에 일정한 형상을 가진 피닝 작업이 가능하도록 하는 롤러 피닝 장치 및 이를 이용한 롤러 피닝 방법을 제공한다. One embodiment of the present invention, by performing a pinning operation using the upper pinning roller and the lower pinning roller to improve the fatigue life of the welded part to reduce the time required for the peening operation, the roller to enable a pinning operation having a certain shape in the weld A pinning apparatus and a roller pinning method using the same are provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 피닝 장치는, 두 개의 모재의 가장자리를 맞대고 용접봉을 이용하여 용접 금속을 용융시켜 용접하는 맞대기 용접에서 모재와 상기 용접 금속의 연결 부분인 지단 부분의 용접 피로 특성을 개선하는 피닝 장치에 있어서, 용접봉의 진행 방향의 후측에서 용접봉과 거리를 두고 용접선을 따라 이동하며 지단 부분의 상부 표면을 가압하는 표면 피닝 롤러와, 표면 피닝 롤러의 후측에서 지단 부분의 하부 표면을 가압하는 후면 피닝 롤러를 포함한다. Roller peening apparatus according to an embodiment of the present invention, the weld fatigue characteristics of the edge portion which is the connection portion between the base material and the welding metal in the butt welding, butt welding the welding of the welding metal by using the welding rod butt the edge of the two base materials In the pinning apparatus to be improved, a surface pinning roller which moves along the welding line at a distance from the welding rod at the rear side of the traveling direction of the welding rod and presses the upper surface of the edge portion, and presses the lower surface of the edge portion at the rear side of the surface pinning roller. It includes a rear pinning roller.

표면 피닝 롤러는, 용접봉의 진행 방향의 후측에서 용접봉과 거리를 두고 용접선을 따라 이동하며 지단의 상부 표면을 가압하는 제1 피닝 롤러와, 용접선의 방향과 수직한 방향으로 제1 피닝 롤러에 이격된 위치에 나란하게 설치되어 지단의 상부 표면을 가압하는 제2 피닝 롤러를 포함할 수 있다. The surface pinning roller is a first pinning roller that moves along the welding line at a distance from the welding rod at the rear side of the welding rod and presses the upper surface of the edge, and is spaced apart from the first pinning roller in a direction perpendicular to the direction of the welding line. It may include a second pinning roller installed side by side in the position to press the upper surface of the ground.

제1 피닝 롤러 및 제2 피닝 롤러의 표면에는 라운드면을 포함한 돌출부가 형성될 수 있다. Protrusions including round surfaces may be formed on the surfaces of the first and second pinning rollers.

표면 피닝 롤러는, 용접봉 위치의 지단의 온도에 대하여 400℃ 내지 700℃ 낮은 온도를 갖는 지단 위치에서 작동될 수 있다. The surface pinning roller can be operated at the point of a short position having a temperature of 400 ° C. to 700 ° C. lower than the temperature of the point of the electrode position.

후면 피닝 롤러는, 표면 피닝 롤러 위치의 지단의 온도에 대하여 100℃ 낮은 온도의 상기 지단 위치에서 작동될 수 있다. The rear pinning roller can be operated at the above ground position at a temperature of 100 ° C. lower than the temperature of the ground end of the surface pinning roller position.

후면 피닝 롤러는, 제1 피닝 롤러의 진행 방향의 후측에서 제1 피닝 롤러와 거리를 두고 용접선을 따라 이동하며 지단의 하부 표면을 가압하는 제3 피닝 롤러와, 용접선의 방향과 수직한 방향으로 제3 피닝 롤러에 이격된 위치에 나란하게 설치되어 지단의 하부 표면을 가압하는 제4 피닝 롤러를 포함할 수 있다. The rear pinning roller is a third pinning roller that moves along the welding line at a distance from the rearward direction of the first pinning roller along the welding line and presses the lower surface of the edge, and is formed in a direction perpendicular to the direction of the welding line. It may include a fourth pinning roller installed side by side at a position spaced apart from the three pinning roller to press the lower surface of the ground.

표면 피닝 롤러 및 후면 피닝 롤러는 냉각기를 더 포함할 수 있다. The surface pinning roller and the rear pinning roller may further comprise a cooler.

본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 피닝 방법은, 두 개의 모재의 가장자리를 맞대고 용접봉을 이용하여 용접 금속을 용융시켜 용접하는 맞대기 용접에서 모재와 용접 금속의 연결 부분인 지단 부분의 용접 피로 특성을 개선하는 피닝 방법에 있어서, (a) 용접봉의 진행 방향의 후측에서 용접봉과 거리를 두고 용접선을 따라 이동하며, 지단의 상부 표면을 표면 피닝 롤러를 이용하여 가압하는 단계와, (b) 용접봉의 진행 방향의 후측에서 용접봉과 거리를 두고 용접선을 따라 이동하며, 지단의 하부 표면을 후면 피닝 롤러를 이용하여 가압하는 단계를 포함한다. The roller peening method according to an embodiment of the present invention improves the welding fatigue property of the edge portion, which is a connecting portion of the base metal and the weld metal, in a butt welding in which the edges of the two base materials are opposed to each other and the weld metal is melted and welded using a welding rod. In the pinning method, (a) moving along the welding line at a distance from the welding rod at a rear side of the welding rod, pressing the upper surface of the ground end using a surface pinning roller, and (b) traveling direction of the welding rod. Moving along the welding line at a distance from the back of the welding rod, and pressing the lower surface of the ground using a rear pinning roller.

표면 피닝 롤러와 후면 피닝 롤러는 용접봉으로부터 동일 거리의 후측에서 작동될 수 있다. The surface pinning roller and the rear pinning roller can be operated on the rear side of the same distance from the welding rod.

표면 피닝 롤러와 후면 피닝 롤러는 용접봉으로부터 서로 다른 거리로 이격되어 용접봉의 후측에서 작동될 수 있다. The surface pinning roller and the rear pinning roller can be operated at the rear side of the electrode at a different distance from the electrode.

표면 피닝 롤러는, 용접봉 위치의 지단의 온도에 대하여 700℃ 낮은 온도를 갖는 지단 위치에서 작동될 수 있다. The surface pinning roller can be operated at the tread position having a temperature of 700 ° C. lower than the temperature of the tread at the electrode position.

후면 피닝 롤러는 표면 피닝 롤러의 작동 위치에서 지단의 온도에 대하여 100℃ 낮은 온도를 갖는 지단 위치에서 작동될 수 있다. The rear pinning roller can be operated at the ground position having a temperature lower by 100 ° C relative to the temperature of the ground edge at the operating position of the surface pinning roller.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접봉의 후방에서 표면 피닝 롤러 및 후면 피닝 롤러를 이용하여 용접 작업과 동시에 용접부의 성형이 가능함으로써, 작업 소요 시간을 절감하면서 피닝 품질의 향상이 가능하다. According to one embodiment of the present invention, by using the surface pinning roller and the rear pinning roller at the rear of the welding rod can be formed simultaneously with the welding operation, it is possible to improve the pinning quality while reducing the work time.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 피닝 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 롤러 피닝 장치를 이용한 피닝 작업을 개략적으로 도시한 요부 단면도이다. 1 is a perspective view schematically showing a roller pinning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating main parts schematically illustrating a pinning operation using the roller pinning apparatus of FIG. 1.

이하 본 발명의 실시예들에 따른 롤러 피닝 장치 및 이를 이용한 롤러 피닝 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, a roller pinning apparatus and a roller pinning method using the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 피닝 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 롤러 피닝 장치를 이용한 피닝 작업을 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.1 is a perspective view schematically showing a roller pinning apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the main portion schematically showing a pinning operation using the roller pinning apparatus of FIG.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 다른 롤러 피닝 장치(100)는, 동일면 내에서 용접 모재인 한쪽의 강판(11)의 단부면과 다른 쪽의 강판(13)의 단부면을 대향시켜 서로를 용접하여 이루어지는 맞대기 용접에서 용접 부분의 피로 수명을 증가시키기 위해 사용된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the roller peening device 100 according to the embodiment of the present invention has the end face of one steel plate 11 which is a welding base material and the other steel plate 13 in the same plane. It is used to increase the fatigue life of the welded part in the butt welding, which is made by welding each other by opposing end faces of the.

이러한 맞대기 용접에서는 피용접재인 한 쪽의 강판(11)과 다른 쪽의 강판(13)의 용접 단부면에는 미리 개선부가 가공될 수 있으며, 이들 강판(11, 13)의 개선부를 맞대어 용접이 시행된다. 맞대기 용접이 시행되면 이들 강판(11, 13)의 표면보다도 외측으로 융기되어 이루어지는 용접 비드(12)가 형성된다. 이하에서 용접 비드(12)의 용접 금속(12a)과 강판(11, 13)의 가장자리 단부면과 연결되는 경계 부분을 지단(12b)으로 정의한다. 본 실시예에서 롤러 피닝 장치(100)는 지단(12b) 부분에서의 용접 피로 특성을 개선하는 피닝 장치에 관한 것이다.In such butt welding, an improved part can be machined in advance on the weld end surface of one steel plate 11 and the other steel plate 13 serving as a welded material, and welding is performed against the improved parts of these steel sheets 11 and 13. . When butt welding is performed, the welding bead 12 which protrudes outward from the surface of these steel plates 11 and 13 is formed. Hereinafter, a boundary portion connected to the weld metal 12a of the weld bead 12 and the edge end surfaces of the steel sheets 11 and 13 is defined as the ground tip 12b. In this embodiment, the roller pinning apparatus 100 relates to a pinning apparatus for improving the welding fatigue property at the portion of the end portion 12b.

롤러 피닝 장치(100)는, 용접부의 불연속적인 기하 형상에 응력 집중을 완화시킬 수 있는 형상을 만들기 위한 장치로서, 용접봉(10)의 진행 방향의 후측에서 작동되는 표면 피닝 롤러(20) 및 후면 피닝 롤러(30)를 포함한다.The roller peening apparatus 100 is an apparatus for making a shape which can alleviate stress concentration in the discontinuous geometric shape of a welding part, and the surface peening roller 20 and the back peening which are operated in the back side of the advancing direction of the welding rod 10 are carried out. Roller 30.

표면 피닝 롤러(20)는, 용접봉(10)의 진행 방향의 후측에서 용접봉(10)과 거리를 두고 용접선(12c)을 따라 용접봉(10)과 함께 이동하며, 용접봉(10)의 진행 방향의 후측에서 지단(12b)을 가압한다.The surface pinning roller 20 moves with the welding rod 10 along the welding wire 12c at a distance from the welding rod 10 at the rear side of the traveling direction of the welding rod 10, and the rear side of the traveling direction of the welding rod 10. Presses the edge 12b.

표면 피닝 롤러(20)는, 용접봉(10)의 진행 방향의 후측에서 용접봉(10)으로부터 일정 거리 이격된 위치에서 용접봉(10)의 진행 속도와 동일한 속도를 유지하면서 지단(12b)의 길이 방향을 따라 이동될 수 있다. The surface pinning roller 20 maintains the longitudinal direction of the edge 12b while maintaining the same speed as the traveling speed of the welding rod 10 at a position spaced apart from the welding rod 10 at a rear side of the traveling direction of the welding rod 10. Can be moved accordingly.

표면 피닝 롤러(20)는, 지단(12b)에 수직으로 압력을 가하여 지단(12b)에 압흔을 남김으로써 소성 변형시킨다. 이러한 표면 피닝 롤러(20)는, 통상, 처리 대상물인 강판(11, 13) 보다 강도나 경도가 높은 재료를 사용한다. The surface peening roller 20 deforms plastically by applying a pressure perpendicular to the edge 12b, leaving indentations in the edge 12b. The surface peening roller 20 generally uses a material having a higher strength and hardness than the steel sheets 11 and 13 serving as the object to be treated.

본 실시예에서 표면 피닝 롤러(20)는, 용접봉(10)의 진행 방향의 후측에서 용접봉(10)과 거리를 두고 용접선(12c)을 따라 이동하며 지단(12b)의 상부 표면을 가압하는 제1 피닝 롤러(21)와, 용접선(12c)의 방향과 수직한 방향으로 제1 피닝 롤러(21)에 이격된 위치에 나란하게 설치되어 지단(12b)의 상부 표면을 가압하는 제2 피닝 롤러(23)를 포함한다.In the present embodiment, the surface pinning roller 20 moves along the welding line 12c at a distance from the welding rod 10 at the rear side of the traveling direction of the welding rod 10 and presses the first surface of the ground end 12b. The pinning roller 21 and the second pinning roller 23 installed side by side at positions spaced apart from the first pinning roller 21 in a direction perpendicular to the direction of the welding line 12c to press the upper surface of the ground end 12b. ).

한편, 지단(12b)은 강판(11, 13)과 용접 비드(12)의 사이에 한 쌍으로 형성된다. 제1 피닝 롤러(21)는 한 쌍의 지단(12b) 중 어느 하나의 표면을 가압하도록 설치된다. 제1 피닝 롤러(21)의 회전면에는 돌출부(20a)가 형성되어 지단(12b)에 압흔의 형성이 가능하다. 이러한 돌출부(20a)는 도 2에 도시된 바와 같이, 라운드면을 포함하는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 제1 피닝 롤러(21)의 회전 작동이 발생되면 돌출부(20a)는 지단(12b)의 표면에 압력을 전달하게 됨으로써, 지단(12b)을 소성 변형시킨다.On the other hand, the ground tips 12b are formed in pairs between the steel plates 11 and 13 and the weld bead 12. The first pinning roller 21 is provided to press the surface of any one of the pair of ground ends 12b. Protruding portions 20a are formed on the rotating surface of the first pinning roller 21, so that indentations can be formed on the ground ends 12b. The protrusion 20a may be formed in a shape including a round surface as shown in FIG. 2. Therefore, when the rotation operation of the first pinning roller 21 is generated, the protrusion 20a transmits pressure to the surface of the ground end 12b, thereby plastically deforming the ground end 12b.

제2 피닝 롤러(23)는 한 쌍의 지단(12b) 중 다른 하나의 표면을 가압하도록 설치된다. 따라서 제1 피닝 롤러(21) 및 제2 피닝 롤러(23)는 한 쌍의 지단(12b) 사이의 거리에 해당하는 거리로 서로간에 이격된 상태로 설치될 수 있다. 제2 피닝 롤러(23)는 제1 피닝 롤러(21)와 동일 규격의 동일한 구성으로 설치될 수 있다. 즉, 제2 피닝 롤러(23)의 회전면에도 제1 피닝 롤러(21)의 회전면에 형성된 돌출부(20a)와 동일한 돌출부(20a)가 형성됨으로써, 지단(12b)의 표면에 압흔을 발생시켜 지단(12b)을 소성 변형시킬 수 있다. 전술한 돌출부(20a)는 제1/제2 피닝 롤러(21, 23)의 회전면을 따라 환형으로 설치되는 것을 예시적으로 설명하지만, 회전면을 따라 부분적으로 설치되는 것도 가능하다.The second pinning roller 23 is provided to press the surface of the other of the pair of ground ends 12b. Therefore, the first pinning roller 21 and the second pinning roller 23 may be installed in a state spaced apart from each other at a distance corresponding to the distance between the pair of ground ends 12b. The second pinning roller 23 may be installed in the same configuration as the first pinning roller 21 of the same standard. That is, the same protrusion 20a is formed on the rotational surface of the second pinning roller 23 as the protrusion 20a formed on the rotational surface of the first pinning roller 21, thereby generating indentation on the surface of the ground 12b. 12b) can be plastically deformed. Although the above-described protrusion 20a is exemplarily described to be annularly installed along the rotation surfaces of the first / second pinning rollers 21 and 23, it may be partially provided along the rotation surface.

이러한 구성의 표면 피닝 롤러(20)는, 용접봉(10)의 이동 작동과 동일한 속도로 용접선(12c)을 따라 이동할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 강판(11, 13)의 측면을 따라 레일(미도시)을 설치하고, 이 레일(미도시) 상에 용접봉(10)이 설치된 용접 장치(미도시)와 표면 피닝 롤러(20)가 설치된 본체(미도시)를 함께 슬라이딩 가능하게 설치할 수 있다. 이때 용접장치와 본체는 서로간에 연결되어 함께 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다. 여기서 용접장치와 본체의 슬라이딩 가능한 설치를 위하여 레일(미도시)을 이용하는 것을 예시적으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 롤러부재 또는 차륜 등의 다양한 장치를 이용할 수 있다.The surface pinning roller 20 of such a structure can move along the welding line 12c at the same speed as the movement operation of the welding rod 10. As shown in FIG. More specifically, a welding device (not shown) and a surface pinning roller (not shown) provided with rails (not shown) along side surfaces of the steel sheets 11 and 13, and the welding rod 10 is provided on the rails (not shown). 20 may be installed to be slidable together the main body (not shown) is installed. In this case, the welding apparatus and the main body may be connected to each other and installed to be slidable together. Here, an example of using a rail (not shown) for slidable installation of the welding device and the main body has been exemplarily described, but the present invention is not limited thereto, and various devices such as a roller member or a wheel may be used.

표면 피닝 롤러(20)와 용접봉(10) 사이의 거리(A)는, 본 실시예에서 용접봉(10) 위치에서 지단(12b)의 온도에 대하여 400℃ 내지 700℃ 온도가 낮은 위치의 지단(12b) 위치로 결정될 수 있다. 예를 들면, 용접봉(10) 위치의 지단(12b) 온도를 5000℃ 로 가정하면, 표면 피닝 롤러(20)의 위치는 용접봉(10)의 후측에서 지단(12b)의 온도 4300℃ 내지 4700℃로 측정되는 위치로 결정될 수 있다. 이러한 표면 피닝 롤러(20)의 위치 결정은 열전달 해석을 통해서 유추 가능하다.The distance A between the surface pinning roller 20 and the welding rod 10 is the ground edge 12b at a position where the temperature is 400 ° C. to 700 ° C. lower than the temperature of the edge 12 b at the welding rod 10 position in this embodiment. ) Position can be determined. For example, assuming that the temperature of the tip 12b of the electrode 10 position is 5000 ° C., the position of the surface pinning roller 20 is 4300 ° C. to 4700 ° C. at the rear side of the electrode 10. The position to be measured can be determined. Such positioning of the surface pinning roller 20 can be inferred through heat transfer analysis.

이와 같이, 표면 피닝 롤러(20)와 용접봉(10)의 사이 거리를 전술한 바와 같이 이격시키는 것은, 지단(12b)에 용접열이 냉각되지 않은 상태에서 응력 집중을 완화시킬 수 있는 성형 작업을 용이하게 실시하기 위한 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 용접봉(10)에 의한 용접이 실시된 후, 지단(12b) 부분의 온도는 급속히 냉각된다. 이때, 지단(12b)의 온도는 용융점의 온도로부터 400℃ 낮은 지점까지는 항복응력이 50MPa의 아주 작은 값을 나타냄으로써, 외부의 힘에 대해서 소성 변형 및 압축 응력을 발생시키기 쉬운 상태가 된다. 한편, 지단(12b) 부분의 냉각이 더욱 진행되어 지단(12b)의 온도는 용융점의 온도로부터 700℃ 낮은 지점에 이르면, 지단(12b)은 상온의 강도를 회복하게 됨으로써, 표면 피닝 롤러(20)를 이용한 성형이 용이하게 이루어지지 않게 된다. 따라서, 전술한 바와 같이, 표면 피닝 롤러(20)를 용접봉(10)의 후측에서 지단(12b)의 용융점의 온도보다 400℃ 내지 700℃ 낮은 지점의 지단(12b) 상에서 작동되도록 함으로써, 지단(12b)의 성형 작업을 용이하게 실시할 수 있다.As described above, the distance between the surface pinning roller 20 and the welding rod 10 as described above facilitates a molding operation capable of alleviating stress concentration in the state where the welding heat is not cooled to the edge 12b. It is to carry out. More specifically, after welding by the welding rod 10 is performed, the temperature of the portion of the ground end 12b is rapidly cooled. At this time, since the yield stress shows a very small value of 50 MPa from the temperature of the melting point to the point of 400 DEG C lower than the melting point temperature, plastic deformation and compressive stress are easily generated with respect to the external force. On the other hand, when the cooling of the portion of the ground portion 12b proceeds further and the temperature of the ground portion 12b reaches a point 700 ° C lower from the temperature of the melting point, the ground portion 12b recovers the strength at room temperature, whereby the surface pinning roller 20 Molding using is not easily made. Therefore, as described above, the surface pinning roller 20 is operated on the ground end 12b at a point 400 ° C. to 700 ° C. lower than the temperature of the melting point of the ground end 12b at the rear side of the welding rod 10. ) Can be easily carried out.

상기에서, 표면 피닝 롤러(20)의 위치를 용접봉(10) 위치에서 지단(12b)의 온도에 대하여 400℃ 내지 700℃ 온도가 낮은 위치의 지단(12b) 위치로 결정되는 것을 보다 구체적으로 설명한다. 먼저, 일 실시예로서, 용접봉(10) 위치의 지단(12b)의 온도와 용접봉(10) 후방의 지단(12b)의 온도에 대해 3차원 열전도 해석을 실시하고, 열전도 해석에 의한 결과를 토대로 표면 피닝 롤러(20)의 위치를 결정할 수 있다. 이에 다른 실시예로서, 온도센서(미도시)를 이용하여 표면 피닝 롤러(20)의 위치를 결정하는 것도 가능하다. 즉, 온도센서를 이용하여 용접봉(10) 위치의 지단(12b)의 온도를 측정하고, 용접봉(10) 후방의 지단(12b)의 온도를 측정함으로써, 표면 피닝 롤러(20)의 위치를 용접봉(10) 위치에서 지단(12b)의 온도에 대하여 400℃ 내지 700℃ 온도가 낮은 위치로 결정할 수 있다. In the above, it will be described in more detail that the position of the surface pinning roller 20 is determined to be the position of the edge 12b of the position where the temperature of 400 ° C. to 700 ° C. is lower than the temperature of the edge 12 b at the position of the welding rod 10. . First, as an example, a three-dimensional thermal conductivity analysis is performed on the temperature of the edge 12b at the position of the electrode 10 and the temperature of the edge 12b behind the electrode 10, and the surface is based on the results of the thermal conductivity analysis. The position of the pinning roller 20 can be determined. In another embodiment, it is also possible to determine the position of the surface pinning roller 20 using a temperature sensor (not shown). That is, by measuring the temperature of the edge 12b of the position of the welding rod 10 using the temperature sensor, and measuring the temperature of the edge 12b of the back of the welding rod 10, the position of the surface pinning roller 20 is adjusted to the position of the welding rod ( 10) it may be determined that the temperature is 400 ℃ to 700 ℃ low position relative to the temperature of the ground (12b) at the position.

한편, 표면 피닝 롤러(20)의 후측에는 후면 피닝 롤러(30)가 설치된다. On the other hand, the rear pinning roller 30 is provided on the rear side of the surface pinning roller 20.

후면 피닝 롤러(30)는, 제1 피닝 롤러(21)의 진행 방향의 후측에서 제1 피닝 롤러(21)와 거리를 두고 용접선(12c)을 따라 이동하며 지단(12b)의 하부 표면을 가압하는 제3 피닝 롤러(31)와, 용접선(12c)의 방향과 수직한 방향으로 제3 피닝 롤러(31)로부터 이격된 위치에 제3 피닝 롤러(31)와 나란하게 설치되어 지단(12b)의 하부 표면을 가압하는 제4 피닝 롤러(33)를 포함한다. The rear pinning roller 30 moves along the welding line 12c at a distance from the first pinning roller 21 at a rear side in the advancing direction of the first pinning roller 21 and presses the lower surface of the ground end 12b. The lower side of the ground tip 12b is provided in parallel with the third pinning roller 31 at a position spaced apart from the third pinning roller 31 in a direction perpendicular to the direction of the third pinning roller 31 and the welding line 12c. And a fourth pinning roller 33 for pressing the surface.

이러한 구성의 후면 피닝 롤러(30)의 회전면은 라운드 형상의 돌출부가 형성되어 지단(12b)의 하부 표면에 압흔을 형성시킬 수 있다. 이러한 압흔은 응력집중을 효과적으로 분산시킬 수 있도록 미리 계산된 곡률 형상의 압흔이다. 본 실시예에서 후면 피닝 롤러(30)의 직경은 표면 피닝 롤러(20)의 직경 보다 작은 것을 예시적으로 설명한다. 이는 지단(12b)의 크기에 비례하여 직경을 결정한 것으로서 반드시 이에 한정되지는 않고 지단(12b)의 크기에 따라 직경이 가변될 수 있다. The rotating surface of the rear pinning roller 30 of this configuration can form a rounded protrusion to form an indentation on the lower surface of the ground end 12b. These indentations are indents of curvature shape that are precomputed to effectively disperse stress concentrations. In the present embodiment, the diameter of the rear pinning roller 30 will be exemplarily described to be smaller than the diameter of the surface pinning roller 20. The diameter is determined in proportion to the size of the ground tip 12b, but is not necessarily limited thereto, and the diameter may vary according to the size of the ground tip 12b.

후면 피닝 롤러(30)는 표면 피닝 롤러(20)에 지단(12b)의 온도를 기준으로 100℃ 낮은 온도를 갖는 지단(12b) 위치에 설치될 수 있다. 이와 같이, 후면 피닝 롤러(30)를 표면 피닝 롤러(20)에 대하여 지단(12b) 온도를 기준으로 100℃ 낮은 위치에 설치하는 것은, 지단(12b)이 상온의 강도를 회복되지 않은 상태에서 후면 피닝 롤러(30)를 이용한 지단(12b)의 성형이 용이하게 이루어지도록 하기 위한 것이다. The rear pinning roller 30 may be installed on the surface pinning roller 20 at the ground end 12b having a temperature lower by 100 ° C based on the temperature of the ground end 12b. In this way, the rear pinning roller 30 is installed at a position 100 ° C. lower with respect to the surface pinning roller 20 based on the edge 12b temperature, so that the edge 12b does not recover the strength at room temperature. It is for the shaping | molding of the edge 12b using the pinning roller 30 to be easy.

용접봉(10)과 표면 피닝 롤러(20) 및 후면 피닝 롤러(30) 간의 거리를 보다 구체적으로 설명하면, 용접봉(10)과 후면 피닝 롤러(30)의 거리는 지단(12b)의 온도를 기준으로 700℃를 초과하지 않도록 설정한다. 즉, 용접봉(10) 위치의 지단(12b)의 온도를 5000℃로 가정하면, 후면 피닝 롤러(30)는 4300℃ 이상의 온도를 갖는 지단(12b) 위치에 위치되고, 표면 피닝 롤러(20)는 후면 피닝 롤러(30)와 100℃ 차이나는 거리 즉, 4400℃ 이상의 온도를 갖는 지단(12b) 위치에 위치될 수 있다. The distance between the electrode 10 and the surface pinning roller 20 and the rear pinning roller 30 will be described in more detail. The distance between the electrode 10 and the rear pinning roller 30 is 700 based on the temperature of the edge 12b. Set not to exceed ° C. That is, assuming that the temperature of the ground end 12b at the position of the welding rod 10 is 5000 ° C., the rear pinning roller 30 is positioned at the ground end 12b having a temperature of 4300 ° C. or more, and the surface pinning roller 20 is The rear pinning roller 30 may be located at a position 12b different from the distance of 100 ° C, that is, a temperature of 4400 ° C or more.

본 실시예에서 후면 피닝 롤러(30)는 표면 피닝 롤러(20)로부터 이격된 상태로 설치되는 것을 예시적으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 후면 피닝 롤러(30)를 표면 피닝 롤러(20) 위치에 설치하는 것도 가능하다. In the present exemplary embodiment, the rear pinning roller 30 has been described as being spaced apart from the surface pinning roller 20, but the present invention is not limited thereto. The rear pinning roller 30 may be positioned at the surface pinning roller 20. It is also possible to install.

한편, 표면 피닝 롤러(20) 및 후면 피닝 롤러(30)는 피닝 작업에 따라 발생되는 열에 의한 강도를 유지하기 위해 냉각기(미도시)에 의해 냉각되도록 설치될 수 있다. 냉각기는 공기 또는 액체 내부 순환식 냉각 장치로 설치될 수 있다. On the other hand, the surface pinning roller 20 and the rear pinning roller 30 may be installed to be cooled by a cooler (not shown) in order to maintain the strength of the heat generated by the pinning operation. The cooler may be installed as an air or liquid internal circulation cooling device.

이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 피닝 방법을 설명한다. 이하에서 도 1 및 도 2와 동일 참조 번호는 동일 기능의 동일 부재를 말하며, 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다. Hereinafter, a roller peening method according to an embodiment of the present invention will be described. 1 and 2, the same reference numerals refer to the same members having the same functions, and detailed descriptions of the same reference numerals will be omitted.

이하에서 설명하는 롤러 피닝 방법은 용접 모재들의 가장자리를 맞대고 용접봉을 이용하여 용접 금속을 용융시켜 용접하는 맞대기 용접에서, 용접 금속이 용융된 용접 비드와 용접 모재가 연결되는 지단 부분의 용접 피로 특성을 개선하는 피닝 방법에 관한 것이다.The roller peening method described below improves the welding fatigue property of the edge portion where the weld bead and the weld base material are connected in the butt welding where the edges of the welding base materials are welded together and the weld metal is melted and welded using the electrode. It relates to a pinning method.

먼저, 용접봉(10)의 진행 방향의 후방에서 용접봉(10)과 거리를 두고 용접선(12c)을 따라 이동하며, 용접봉(10) 위치의 지단(12b)으로부터 이격된 위치의 지단(12b) 부분을 표면 피닝 롤러(20)를 이용하여 가압한다.(S1) 여기서, 용접봉(10)과 표면 피닝 롤러(20) 사이의 이격된 거리는 용접봉(10) 위치에서 지단(12b)의 측정된 온도에 대하여 400℃ 내지 700℃ 낮은 온도 위치에서의 지단(12b)으로 결정될 수 있다. 표면 피닝 롤러(20)는 지단(12b)에 수직하는 방향으로 가압할 수 있다.First, moving along the welding line 12c at a distance from the welding rod 10 at the rear in the traveling direction of the welding rod 10, and moving the portion of the ground end 12b at a position spaced apart from the edge 12b of the welding rod 10 position. Pressurization using the surface pinning roller 20 (S1) Here, the spaced distance between the electrode 10 and the surface pinning roller 20 is 400 with respect to the measured temperature of the edge 12b at the position of the electrode 10. It can be determined by the ground end 12b at a temperature location lower than 700 ° C. The surface pinning roller 20 can press in the direction perpendicular to the edge 12b.

다음, 용접봉(10)의 진행 방향의 후측에서 상기 용접봉과 거리를 두고 용접선을 따라 이동하며, 지단(12b)의 하부 표면을 후면 피닝 롤러(30)를 이용하여 가압한다.(S2)Next, the electrode 10 moves along the welding line at a distance from the rear side of the traveling direction of the electrode 10, and presses the lower surface of the ground end 12b using the rear pinning roller 30. (S2)

이와 같이, 용접봉(10)의 후방 위치의 지단(12b)을 표면 피닝 롤러(20) 및 후면 피닝 롤러(30)를 이용하여 용접과정에서 연속적으로 가압하여 성형함으로써, 지단(12b)에 소성 변형과 압축 응력을 발생시킴과 동시에 치밀한 미소조직이 발생되도록 하여 용접부의 피로 수명의 향상이 가능하게 된다.In this way, by using the surface pinning roller 20 and the rear pinning roller 30 to continuously press the edges 12b of the rear position of the welding rod 10 in the welding process, thereby forming the plastic deformation and the edges 12b. In addition to generating compressive stress and dense microstructures are generated, it is possible to improve the fatigue life of the weld.

또한, 표면 피닝 롤러(20) 및 후면 피닝 롤러(30)를 이용한 작업이 용접 과정에서 함께 실시됨으로써 작업 소요 시간을 단축하는 것이 가능하다. In addition, since the work using the surface pinning roller 20 and the rear pinning roller 30 is performed together in the welding process, it is possible to shorten the work time required.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다.
The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments falling within the scope of the present invention are possible by those skilled in the art.

10...용접봉 11, 13...강판
12...용접 비드 12a..용접 금속
12b..지단 12c..용접선
20...표면 피닝 롤러 20a..돌출부
21...제1 피닝 롤러 23...제2 피닝 롤러
30...후면 피닝 롤러 31...제3 피닝 롤러
33...제4 피닝 롤러10 ... welding rod 11, 13 ... steel plate
12 ... welding beads 12a.welding metal
12b.Zidane 12c.Welding line
20.Surface peening roller 20a..Protrusion
21 ... 1st pinning roller 23 ... 2nd pinning roller
30 ... rear peening roller 31 ... third pinning roller
33.Fourth pinning roller

Claims (12)

두 개의 모재의 가장자리를 맞대고 용접봉을 이용하여 용접 금속을 용융시켜 용접하는 맞대기 용접에서 상기 모재와 상기 용접 금속의 연결 부분인 지단 부분의 용접 피로 특성을 개선하는 피닝 장치에 있어서,
상기 용접봉의 진행 방향의 후측에서 상기 용접봉과 거리를 두고 용접선을 따라 이동하며 상기 지단 부분의 상부 표면을 가압하는 표면 피닝 롤러; 및
상기 표면 피닝 롤러의 후측에서 상기 지단 부분의 하부 표면을 가압하는 후면 피닝 롤러;
를 포함하는 롤러 피닝 장치.In the butt welding where the edges of the two base materials are bonded to each other and the weld metal is melted by using a welding rod, a pinning apparatus for improving the welding fatigue property of the ground portion, which is a connection portion between the base material and the welding metal,
A surface pinning roller that moves along the welding line at a distance from the welding rod at a rear side of the traveling direction of the welding rod and presses an upper surface of the ground end portion; And
A rear pinning roller for urging a lower surface of the ground end portion at a rear side of the surface pinning roller;
Roller pinning device comprising a. 제1항에 있어서,
상기 표면 피닝 롤러는,
상기 용접봉의 진행 방향의 후측에서 상기 용접봉과 거리를 두고 상기 용접선을 따라 이동하며 상기 지단의 상부 표면을 가압하는 제1 피닝 롤러; 및
상기 용접선의 방향과 수직한 방향으로 상기 제1 피닝 롤러에 이격된 위치에 나란하게 설치되어 상기 지단의 상부 표면을 가압하는 제2 피닝 롤러;
를 포함하는 롤러 피닝 장치.The method of claim 1,
The surface pinning roller,
A first pinning roller moving along the welding line at a distance from the welding rod at a rear side of the traveling direction of the welding rod and pressing the upper surface of the ground end; And
A second pinning roller installed side by side at a position spaced apart from the first pinning roller in a direction perpendicular to the direction of the welding line to press the upper surface of the ground end;
Roller pinning device comprising a. 제2항에 있어서,
상기 제1 피닝 롤러 및 상기 제2 피닝 롤러의 표면에는 라운드면을 포함한 돌출부가 형성되는 롤러 피닝 장치.The method of claim 2,
Roller pinning device is formed with a projection including a round surface on the surface of the first pinning roller and the second pinning roller. 제1항에 있어서,
상기 표면 피닝 롤러는, 상기 용접봉 위치의 상기 지단의 온도에 대하여 400℃ 내지 700℃ 낮은 온도를 갖는 지단 위치에서 작동되는 롤러 피닝 장치.The method of claim 1,
And the surface pinning roller is operated at a ground end position having a temperature of 400 ° C. to 700 ° C. lower than the temperature of the ground end of the welding rod position. 제4항에 있어서,
상기 후면 피닝 롤러는, 상기 표면 피닝 롤러 위치의 상기 지단의 온도에 대하여 100℃ 낮은 온도의 상기 지단 위치에서 작동되는 롤러 피닝 장치.5. The method of claim 4,
And the rear pinning roller is operated at the ground end position at a temperature lower by 100 ° C relative to the temperature of the ground end at the surface pinning roller position. 제2항에 있어서,
상기 후면 피닝 롤러는,
상기 제1 피닝 롤러의 진행 방향의 후측에서 상기 제1 피닝 롤러와 거리를 두고 상기 용접선을 따라 이동하며 상기 지단의 하부 표면을 가압하는 제3 피닝 롤러; 및
상기 용접선의 방향과 수직한 방향으로 상기 제3 피닝 롤러에 이격된 위치에 나란하게 설치되어 상기 지단의 하부 표면을 가압하는 제4 피닝 롤러;
를 포함하는 롤러 피닝 장치.The method of claim 2,
The rear pinning roller,
A third pinning roller moving along the welding line at a distance from the first pinning roller at a rear side of the traveling direction of the first pinning roller and pressing the lower surface of the ground end; And
A fourth pinning roller installed side by side at a position spaced apart from the third pinning roller in a direction perpendicular to the direction of the welding line to press the lower surface of the ground end;
Roller pinning device comprising a. 제1항에 있어서,
상기 표면 피닝 롤러 및 상기 후면 피닝 롤러는 냉각기를 더 포함하는 롤러 피닝 장치.The method of claim 1,
And the surface pinning roller and the rear pinning roller further comprise a cooler. 두 개의 모재의 가장자리를 맞대고 용접봉을 이용하여 용접 금속을 용융시켜 용접하는 맞대기 용접에서 상기 모재와 상기 용접 금속의 연결 부분인 지단 부분의 용접 피로 특성을 개선하는 피닝 방법에 있어서,
(a) 상기 용접봉의 진행 방향의 후측에서 상기 용접봉과 거리를 두고 용접선을 따라 이동하며, 상기 지단의 상부 표면을 표면 피닝 롤러를 이용하여 가압하는 단계;
(b) 상기 용접봉의 진행 방향의 후측에서 상기 용접봉과 거리를 두고 용접선을 따라 이동하며, 상기 지단의 하부 표면을 후면 피닝 롤러를 이용하여 가압하는 단계;
를 포함하고,
상기 표면 피닝 롤러와 상기 후면 피닝 롤러는 상기 용접봉으로부터 서로 다른 거리로 이격되어 상기 용접봉의 후측에서 작동되는 롤러 피닝 방법.In the butt welding where the edges of the two base materials are bonded to each other and the weld metal is melted by using a welding rod, the peening method for improving the welding fatigue property of the ground portion, which is a connection portion between the base material and the welding metal,
(a) moving along the welding line at a distance from the welding rod at the rear side of the traveling direction of the welding rod, and pressing the upper surface of the ground end using a surface pinning roller;
(b) moving along the welding line at a distance from the welding rod at a rear side of the traveling direction of the welding rod, and pressing the lower surface of the ground end using a rear pinning roller;
Lt; / RTI >
And the surface pinning roller and the rear pinning roller are spaced apart from the welding rod at different distances and are operated at the rear side of the welding rod. 제8항에 있어서,
상기 표면 피닝 롤러와 상기 후면 피닝 롤러는 상기 용접봉으로부터 동일 거리의 후측에서 작동되는 롤러 피닝 방법.9. The method of claim 8,
And the surface pinning roller and the rear pinning roller are operated at a rear side of the same distance from the welding rod. 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 표면 피닝 롤러는, 상기 용접봉 위치의 상기 지단의 온도에 대하여 700℃ 낮은 온도를 갖는 지단 위치에서 작동되는 더블 피닝 방법.9. The method of claim 8,
And the surface pinning roller is operated at a tread position having a temperature 700 ° C. lower than the temperature of the trough at the welding rod position. 제8항에 있어서,
상기 후면 피닝 롤러는 상기 표면 피닝 롤러의 작동 위치에서 상기 지단의 온도에 대하여 100℃ 낮은 온도를 갖는 지단 위치에서 작동되는 더블 피닝 방법.
9. The method of claim 8,
And the rear pinning roller is operated at a tread position having a temperature 100 ° C. lower than the temperature of the trough at the operating position of the surface pinning roller.
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