KR102344469B1 - Method for welding nonferrous material members - Google Patents

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KR102344469B1 KR1020150151293A KR20150151293A KR102344469B1 KR 102344469 B1 KR102344469 B1 KR 102344469B1 KR 1020150151293 A KR1020150151293 A KR 1020150151293A KR 20150151293 A KR20150151293 A KR 20150151293A KR 102344469 B1 KR102344469 B1 KR 102344469B1
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    • B23K37/003—Cooling means
    • H01L35/30—

Abstract

본 발명은 비철소재로 형성된 대상부재(10)를 용접하는 방법에 있어서: (a) 대상부재(10)의 용접부(15)를 중심으로 일측과 타측에 기재(20)를 감싸는 단계; (b) 상기 기재(20)의 외면에 냉각용 패드(30)와 단열재(35)를 감싸는 단계; 및 (c) 상기 패드(30)를 제어기(40)에 연결하고 설정된 온도를 초과하지 않도록 제어하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 용접부와 인접한 영역에 전기 구동식 온도 조절 패드를 부착하여 비철소재의 대상부재 용접 시 층간 온도 관리를 용이하게 하고 결로현상을 방지하는 효과가 있다.The present invention provides a method of welding a target member 10 formed of a non-ferrous material, the method comprising: (a) wrapping the base material 20 on one side and the other side around the welding part 15 of the target member 10; (b) wrapping the cooling pad 30 and the insulating material 35 on the outer surface of the substrate 20; and (c) connecting the pad 30 to the controller 40 and controlling the temperature so as not to exceed a set temperature.
Accordingly, there is an effect of facilitating interlayer temperature management and preventing dew condensation when welding a target member made of a non-ferrous material by attaching an electrically driven temperature control pad to an area adjacent to the welding part.

Description

비철소재 부재의 용접방법{Method for welding nonferrous material members}Method for welding nonferrous material members

본 발명은 비철소재 부재의 용접방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 스테인레스, 듀플렉스, 티타늄 등의 비철소재 배관 용접 시 온도 관리를 용이하게 하는 비철소재 부재의 용접방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of welding a non-ferrous material member, and more particularly, to a welding method of a non-ferrous material member that facilitates temperature management when welding a non-ferrous material such as stainless steel, duplex, or titanium pipe.

통상적으로 비철금속 소재의 배관은 용접부 건전성을 확보하기 위하여 용접 시 용접 패스별 층간 온도를 150 ℃ 이하로 관리하도록 국제 규격, 선급 규정 및 주문주 제조 사양에서 제한하고 있다. 이러한 제한으로 인해 비철 소재 배관 용접은 작업시간이 길어지며 이는 생산성 저하의 원인으로 되고 있다. 생산 현장에서는 온도 관리를 위하여 용접부에 냉풍을 불어넣어 온도 관리를 하는 방안을 적용하고자 하였으나 냉풍 사용 시 온도 편차에 따른 결로 현상이 발생하며 이로 인해 용접부 품질에 영향을 미치므로 적용하기 어려운 실정이다.In general, non-ferrous metal piping is limited by international standards, classification regulations, and custom-made specifications to manage the interlayer temperature for each welding pass to 150 ℃ or less during welding in order to secure the soundness of the welding part. Due to these limitations, welding of non-ferrous materials takes a long time, which is a cause of lower productivity. At the production site, it was attempted to apply a method of controlling the temperature by blowing cold air into the welding part for temperature control, but when cold air is used, condensation occurs due to temperature deviation, which affects the quality of the welded part, so it is difficult to apply.

배관 용접부 냉각과 관련되는 선행기술 문헌으로서 한국 등록실용신안공보 제1998-0006929호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제0562381호(선행문헌 2) 등을 참조할 수 있다.As prior art documents related to pipe welding cooling, reference may be made to Korean Utility Model Registration No. 1998-0006929 (Prior Document 1), Korean Patent Publication No. 0562381 (Prior Document 2), and the like.

선행문헌 1은 파이프의 접합부인 이음매부분을 순환식으로 공급되는 냉각수를 이용한 기존의 냉각구조를 탈피하여 에어콤프레셔로부터 코어를 통해 압축된 공기로 분사하여 파이프의 이음매 부분을 일정한 온도를 유지하면서 냉각을 수행한다. 이에, 비드의 균일하게 생성시켜 균열을 없앨 수 있어 제품의 강도를 높이고 생산성을 향상시키는 효과를 기대한다.Prior Document 1 breaks away from the existing cooling structure using cooling water supplied in a circulatory manner to the joint of the pipe, and sprays compressed air from the air compressor through the core to cool the joint of the pipe while maintaining a constant temperature. carry out Accordingly, it is possible to remove cracks by uniformly generating beads, thereby increasing the strength of the product and improving productivity.

이는 압축공기 사용 시 온도 편차에 따른 결로 현상을 배제하기 곤란하므로 비철소재의 다중패스 용접에서 품질과 생산성 향상에 한계를 보인다.Since it is difficult to exclude condensation caused by temperature variations when compressed air is used, there is a limit to quality and productivity improvement in multi-pass welding of non-ferrous materials.

선행문헌 2는 처리 용기와, 피처리체를 재치하기 위해서 상기 처리 용기에 설치한 재치대와, 상기 재치대에 설치되는 피처리체 가열 수단과, 상기 처리 용기에 설치되어 가열과 냉각을 선택적으로 실행하는 열전 변환 소자 수단과, 상기 처리 용기에 설치된 저항 가열 히터 수단과, 상기 열전 변환 소자 수단과 상기 저항 가열 히터 수단의 동작을 제어하는 온도 제어부를 구비한다. 이에, 용기의 적절한 온도 제어를 실행하고, 공간 절약, 에너지 절약 등을 도모한다.Prior Document 2 discloses a processing container, a mounting table installed in the processing container for placing a target object, a target object heating means installed on the mounting table, and a processing container installed in the processing container to selectively perform heating and cooling Thermoelectric conversion element means, resistance heating heater means provided in the said processing container, The temperature control part which controls the operation|movement of the said thermoelectric conversion element means and the said resistance heating heater means is provided. Accordingly, appropriate temperature control of the container is performed, and space saving, energy saving, and the like are achieved.

이는 반도체와 같은 소형의 정형화된 제품에 적용하는 것으로서 선박 등의 배관 용접과 관련된 열처리 용도로 활용하기에 적합하지 않다.This is applied to small standardized products such as semiconductors, and is not suitable for heat treatment related to pipe welding such as ships.

1. 한국 등록실용신안공보 제1998-0006929호 "용접파이프이 이음매 냉각구조" (공개일자 : 1998.04.30.)1. Korea Utility Model Publication No. 1998-0006929 "Welded pipe joint cooling structure" (published date: April 30, 1998) 2. 한국 등록특허공보 제0562381호 "열처리 장치" (공개일자 : 2003.11.12.)2. Korean Patent Publication No. 0562381 "Heat treatment device" (published on: November 12, 2003)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 용접부와 인접한 영역에 전기 구동식 온도 조절 패드를 부착하여 비철소재의 대상부재 용접 시 층간 온도 관리를 용이하게 하고 결로현상을 방지하는 비철소재 부재의 용접방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to improve the conventional problems as described above, by attaching an electrically driven temperature control pad to an area adjacent to a welding part to facilitate interlayer temperature management and to prevent dew condensation when welding a target member made of a non-ferrous material. An object of the present invention is to provide a welding method for a material member.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 비철소재로 형성된 대상부재를 용접하는 방법에 있어서: (a) 대상부재의 용접부를 중심으로 일측과 타측에 기재를 감싸는 단계; (b) 상기 기재의 외면에 냉각용 패드와 단열재를 감싸는 단계; 및 (c) 상기 패드를 제어기에 연결하고 설정된 온도를 초과하지 않도록 제어하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of welding a target member formed of a non-ferrous material, the method comprising: (a) wrapping a substrate on one side and the other side around the welding portion of the target member; (b) wrapping the cooling pad and the insulating material on the outer surface of the substrate; and (c) connecting the pad to a controller and controlling the pad so as not to exceed a set temperature.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (a)의 기재는 동합금 또는 동등 이상의 열전도율을 지닌 금속재 그물망을 사용하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the substrate of step (a) is characterized in that it uses a copper alloy or a metal mesh having an equivalent or higher thermal conductivity.

본 발명의 변형예로서, 상기 단계 (a)는 대상부재와 기재의 사이에 부착력을 유지하도록 점착재를 부가하는 것을 특징으로 한다.As a modification of the present invention, the step (a) is characterized in that the adhesive is added to maintain the adhesive force between the target member and the substrate.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)의 패드는 다수의 펠티어소자를 균일한 간격으로 배치한 구조를 사용하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the pad of step (b) is characterized in that it uses a structure in which a plurality of Peltier elements are arranged at uniform intervals.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)는 기재의 단면 형상에 대응하여 밴드형, 집게형, 자석형 결속재를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the step (b) is characterized by selectively using a band-type, tongs-type, or magnet-type binder according to the cross-sectional shape of the substrate.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (c)의 제어기는 용접부의 용접패스에 대응하여 150℃를 초과하지 않는 범위로 전원을 단속하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the controller of step (c) is characterized in that the power is intermittent in a range not exceeding 150 ℃ in response to the welding pass of the welding portion.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 용접부와 인접한 영역에 전기 구동식 온도 조절 패드를 부착하여 비철소재의 대상부재 용접 시 층간 온도 관리를 용이하게 하고 결로현상을 방지하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, there is an effect of facilitating interlayer temperature management and preventing dew condensation when welding a target member made of a non-ferrous material by attaching an electrically driven temperature control pad to an area adjacent to the welding part.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 적용한 상태를 나타내는 구성도
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 방법의 주요 단계를 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 방법의 다른 적용예를 나타내는 모식도1 is a block diagram showing a state in which a method according to the present invention is applied;
2 and 3 are schematic diagrams showing the main steps of the method according to the present invention;
4 is a schematic diagram showing another application example of the method according to the present invention;

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

본 발명은 비철소재로 형성된 대상부재(10)를 용접하는 방법에 관하여 제안한다. 선급 규정에 의하면 스테인레스, 듀플렉스, 티타늄 등의 비철금속 소재로 형성된 배관은 용접부(15)의 건전성을 확보를 위해 용접 패스별 층간 온도를 150 ℃ 이하로 제한한다. 본 발명의 대상부재(10)는 배관은 물론 배관과 직간접으로 연계되는 앵글, 형강 등의 부재를 포함한다.The present invention proposes a method of welding a target member 10 formed of a non-ferrous material. According to the classification regulations, the interlayer temperature for each welding pass is limited to 150° C. or less in order to secure the soundness of the weld 15 for pipes formed of non-ferrous materials such as stainless, duplex, and titanium. The target member 10 of the present invention includes members such as angles and sections directly or indirectly connected to the pipe as well as the pipe.

본 발명에 따른 단계 (a)는 대상부재(10)의 용접부(15)를 중심으로 일측과 타측에 기재(20)를 감싸는 과정을 거친다. 용접부(15)는 3층 이상의 용접 패스를 적용하는 경우를 대상으로 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 기재(20)는 대상부재(10)와 접촉하는 부분으로서 기계적 강도와 열전도성을 기본적으로 요구하면서 부가적으로 내마모성, 난연성, 내열성, 내한성 등의 물성도 필요하다.Step (a) according to the present invention undergoes a process of wrapping the base material 20 on one side and the other side around the welding part 15 of the target member 10 . The welding part 15 is intended for a case where a welding pass of three or more layers is applied, but is not limited thereto. The base material 20 is a part in contact with the target member 10, which basically requires mechanical strength and thermal conductivity, and additionally requires physical properties such as abrasion resistance, flame retardancy, heat resistance, and cold resistance.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (a)의 기재(20)는 동합금 또는 동등 이상의 열전도율을 지닌 금속재 그물망을 사용하는 것을 특징으로 한다. 후술하는 패드(30)의 발열원으로 반도체 소자를 사용하는 경우 고른 온도 분포를 얻기 위해 열전도율이 높은 동합금 등을 200메쉬 이상의 그물망 형태로 구성한 기재(20)를 사용하는 것이 바람직하다. 망체의 기재(20)는 유연성을 지니므로 대상부재(10)의 굴곡에 대응한 밀착성을 발휘한다.As a detailed configuration of the present invention, the substrate 20 of step (a) is characterized in that it uses a copper alloy or a metal mesh having an equivalent or higher thermal conductivity. When a semiconductor device is used as a heat source for the pad 30 to be described later, it is preferable to use the substrate 20 comprising a copper alloy having high thermal conductivity, etc. in the form of a mesh of 200 mesh or more in order to obtain an even temperature distribution. Since the mesh base 20 has flexibility, it exhibits adhesiveness corresponding to the bending of the target member 10 .

본 발명의 변형예로서, 상기 단계 (a)는 대상부재(10)와 기재(20)의 사이에 부착력을 유지하도록 점착재(22)를 부가하는 것을 특징으로 한다. 대상부재(10)가 원형 단면의 배관이 아닌 앵글이나 형강의 경우 점착재(22)를 부가하여 밀착력을 높일 수 있다. 점착재(22)는 청결한 박리성을 유지하는 한도의 점착력을 발생하며, 기재(20) 상에 적어도 부분적으로 도포된 상태로 사용될 수 있다.As a modified example of the present invention, the step (a) is characterized in that the adhesive 22 is added to maintain the adhesive force between the target member 10 and the substrate 20 . When the target member 10 is an angle or a section steel other than a pipe having a circular cross section, the adhesion may be increased by adding the adhesive 22 . The pressure-sensitive adhesive 22 generates an adhesive strength of a limit that maintains clean peelability, and may be used in a state of being at least partially coated on the substrate 20 .

본 발명에 따른 단계 (b)는 상기 기재(20)의 외면에 냉각용 패드(30)와 단열재(35)를 감싸는 과정을 거친다. 패드(30)는 전기 구동 방식으로서 용접부(15) 주변의 온도 관리에 대한 정확성과 편리성을 높인다. 단열재(35)는 발열 시 안전을 위한 것으로서 패드(30)와 일체로 구성될 수 있다. 이와 같은 기재(20), 패드(30), 단열재(35)는 일체로 구성될 수 있으며, 복수의 결속재(25)를 이용하여 용접부(15)에 인접한 일측과 타측으로 신속하게 장착된다.In step (b) according to the present invention, a process of wrapping the cooling pad 30 and the heat insulating material 35 on the outer surface of the substrate 20 is performed. The pad 30 increases the accuracy and convenience for temperature management around the welding part 15 as an electric driving method. The insulator 35 may be integrally formed with the pad 30 for safety during heat generation. The base 20, the pad 30, and the heat insulating material 35 may be integrally configured, and are quickly mounted on one side and the other side adjacent to the welding part 15 using a plurality of binders 25 .

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)의 패드(30)는 다수의 펠티어소자(32)를 균일한 간격으로 배치한 구조를 사용하는 것을 특징으로 한다. 펠티어소자(32)는 펠티어 효과를 이용한 일종의 반도체로서 정밀한 온도 제어가 가능하기 때문에 온도 차에 의한 결로 현상도 방지할 수 있다. 패드(30) 상에 다수의 펠티어소자(32)를 수용하되 대상부재(10)의 크기에 대응하도록 일정 수량의 셀 단위로 형성하여 커넥터로 연결하는 방식이 선호된다.As a detailed configuration of the present invention, the pad 30 of step (b) is characterized in that it uses a structure in which a plurality of Peltier elements 32 are arranged at uniform intervals. Since the Peltier element 32 is a kind of semiconductor using the Peltier effect, precise temperature control is possible, and thus, condensation due to a temperature difference can be prevented. A method of accommodating a plurality of Peltier elements 32 on the pad 30 but forming a predetermined number of cells in units to correspond to the size of the target member 10 and connecting them with a connector is preferred.

도 4는 펠티어소자(32)를 부호 32a 및 32b로 구분되는 영역에 분할하여 수용한 상태를 예시한다. 용접부(15)의 열전달 상태에 대응하여 32a 및 32b 영역을 차등적으로 제어하여 급격한 온도변화를 방지할 수 있다.4 exemplifies a state in which the Peltier element 32 is divided and accommodated in regions divided by reference numerals 32a and 32b. A sudden temperature change can be prevented by differentially controlling regions 32a and 32b in response to the heat transfer state of the welding part 15 .

한편, 도시에는 생략하나 패드(30)의 내부에는 펠티어소자(32)에 의한 온도변화를 검출하는 센서를 탑재한다.On the other hand, although omitted in the figure, a sensor for detecting a temperature change due to the Peltier element 32 is mounted inside the pad 30 .

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)는 기재(20)의 단면 형상에 대응하여 밴드형, 집게형, 자석형 결속재(25)를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 한다. 밴드형 결속재(25)는 일반적인 원형 단면의 배관에 적합하고, 집게형 결속재(25)는 앵글이나 형강의 모서리 등에 적합하고, 자석형 결속재(25)는 곡면이나 평면에 모두 적합하다. 대상부재(10)의 단면 형상이 복잡화될수록 다양한 결속재(25)를 모두 적용하는 것이 좋다.As a detailed configuration of the present invention, the step (b) is characterized in that the band-type, tongs-type, magnetic binder 25 is selectively used in correspondence to the cross-sectional shape of the substrate 20 . The band-type binder 25 is suitable for piping having a general circular cross-section, the tongs-type binder 25 is suitable for an angle or a corner of a section steel, and the magnet-type binder 25 is suitable for both curved and flat surfaces. As the cross-sectional shape of the target member 10 becomes more complicated, it is preferable to apply all of the various binders 25 .

본 발명에 따른 단계 (c)는 상기 패드(30)를 제어기(40)에 연결하고 설정된 온도를 초과하지 않도록 제어하는 과정으로 진행된다. 제어기(40)는 마이컴 회로를 적용하여 용접부(15)의 층간 온도를 관리하는 알고리즘을 수행한다. 제어기(40)의 정밀한 온도 관리로 인하여 결로 현상도 예방한다. 작업자는 대상부재(10)에 설치된 펠티어소자(32)의 소요 전력량을 제어기(40)에 입력한다.Step (c) according to the present invention is performed by connecting the pad 30 to the controller 40 and controlling the temperature so as not to exceed a set temperature. The controller 40 performs an algorithm for managing the interlayer temperature of the welding part 15 by applying a microcomputer circuit. Condensation is also prevented due to the precise temperature management of the controller 40 . The operator inputs the required amount of power of the Peltier device 32 installed in the target member 10 to the controller 40 .

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (c)의 제어기(40)는 용접부(15)의 용접패스에 대응하여 150℃를 초과하지 않는 범위로 전원을 단속하는 것을 특징으로 한다. 각층의 용접패스가 진행되는 시간 간격에 따라 용접부(15)의 열전달 상태에 차이가 발생하지만 제어기(40)는 온도 센서의 입력을 근거로 펠티어소자(32)에 대한 출력을 제어하여 150℃ 이하로 유지한다.As a detailed configuration of the present invention, the controller 40 of step (c) is characterized in that the power is intermittent in a range that does not exceed 150 ℃ in response to the welding pass of the welding portion (15). Although a difference occurs in the heat transfer state of the welding part 15 according to the time interval during which the welding pass of each layer progresses, the controller 40 controls the output to the Peltier element 32 based on the input of the temperature sensor to 150 ℃ or less. keep

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such variations or modifications fall within the scope of the claims of the present invention.

10: 대상부재 15: 용접부
20: 기재 22: 점착재
25: 결속재 30: 패드
32: 펠티어소자 35: 단열재
40: 제어기10: target member 15: welding part
20: substrate 22: adhesive material
25: binding material 30: pad
32: Peltier element 35: insulating material
40: controller

Claims (6)

비철소재로 형성된 대상부재(10)를 용접하는 방법에 있어서:
(a) 대상부재(10)의 용접부(15)를 중심으로 일측과 타측에 기재(20)를 감싸는 단계;
(b) 상기 기재(20)의 외면에 냉각용 패드(30)와 단열재(35)를 감싸는 단계; 및
(c) 상기 패드(30)를 제어기(40)에 연결하고 설정된 온도를 초과하지 않도록 제어하는 단계;를 포함하되,
상기 단계 (a)의 기재(20)는 동합금 또는 동등 이상의 열전도율을 지닌 금속재 그물망을 사용하고,
상기 단계 (b)의 패드(30)는 다수의 펠티어소자(32)를 균일한 간격으로 배치한 구조를 사용하며,
상기 단계 (c)의 제어기(40)는 용접부(15)의 용접패스에 대응하여 150℃를 초과하지 않는 범위로 전원을 단속하는 것을 특징으로 하는 비철소재 부재의 용접방법.In the method of welding the target member (10) formed of a non-ferrous material:
(a) wrapping the base material 20 on one side and the other side around the welding part 15 of the target member 10;
(b) wrapping the cooling pad 30 and the insulating material 35 on the outer surface of the substrate 20; and
(c) connecting the pad 30 to the controller 40 and controlling the temperature so as not to exceed a set temperature;
The substrate 20 of step (a) uses a copper alloy or a metal mesh having an equivalent or higher thermal conductivity,
The pad 30 of step (b) uses a structure in which a plurality of Peltier elements 32 are arranged at uniform intervals,
The controller 40 of the step (c) is a welding method of a non-ferrous material, characterized in that the power is intermittent in a range not exceeding 150 ℃ in response to the welding pass of the welding part (15). 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 단계 (a)는 대상부재(10)와 기재(20)의 사이에 부착력을 유지하도록 점착재(22)를 부가하는 것을 특징으로 하는 비철소재 부재의 용접방법.The method according to claim 1,
The step (a) is a welding method of a non-ferrous material, characterized in that by adding an adhesive (22) to maintain the adhesive force between the target member (10) and the substrate (20). 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 단계 (b)는 기재(20)의 단면 형상에 대응하여 밴드형, 집게형, 자석형 결속재(25)를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 비철소재 부재의 용접방법.The method according to claim 1,
The step (b) is a welding method of a non-ferrous material member, characterized in that selectively using a band-type, tongs-type, or magnet-type binder (25) corresponding to the cross-sectional shape of the base material (20). 삭제delete
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