KR20040009442A - Method of vertical downward resistance welding - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일렉트로 가스 아크 용접(EGW:Electro Gas arc Welding)장치를 활용하여 수직이동이 용이한 상태를 유지하면서, 팁과 모재의 극간간격(Stick-out)조절과 일렉트로 슬래그 용접(Electro Slag Welding)전용 플럭스(Flux)를 수동으로 조절하여 무아크의 저항 발열을 발생시키는 수직이동 저항용접방법에 관한 것이다.The present invention utilizes an electro gas arc welding (EGW) device while maintaining easy vertical movement, while controlling tip-out of the tip and the base material and electro slag welding (Electro Slag Welding). By manually adjusting the dedicated flux It relates to a vertical resistance resistance welding method for generating a resistance heat of the arc.
일반적으로 일렉트로 가스 아크 용접(Electro Gas arc Welding)기법은 수직 용접자세시 상,하 이동에 편의성과 용접 수행중 토치의 앞, 뒤 위빙(Weaving)기능으로 추가된 적용강재의 두께 증가와 와이어가 자동송급되어 용융풀내에서 위빙되므로 냉각속도 차이에 의한 용착금속내 조직의 조밀화 현상이 나타나게 하여 이로 인한 기계적 특성의 향상을 위한 기법이며, 일렉트로 슬래그 용접(Electro Slag Welding)기법은 무 아크(저항발열)에 의한 용착량의 증대와 흄발생 감소 및 아크광의 미 발생등을 채택 조합한 기법이다.In general, the Electro Gas arc Welding technique increases the thickness of the applied steel and the wire is automatically added by the convenience of moving up and down in the vertical welding position and the weaving function of the front and rear of the torch during welding. As it is fed and weaved in the molten pool, it is a technique to improve the mechanical properties due to the densification of tissue in the weld metal due to the difference in cooling rate, and the electro slag welding technique is applied to arc-free (resistance heating). It is a technique that combines the increase of welding amount, the reduction of fume generation and the non-generation of arc light.
특히, 용접장치의 이동성에 제약을 받는 일렉트로 슬래그 용접(Electro Slag Welding)은 저항열원을 이용한 용접법으로서, 전기 아크열을 이용하는 기존의 용접방법과 달리, 전기적으로 전도체의 성질을 갖고 있는 얕은 용융 슬래그를 통해 전류가 흐르며 발생되는 저항열(Joule 효과)을 이용하여 용접봉을 녹이는 용접방법이다. 이를 달리 설명하면, 용융 슬래그와 용융 금속이 용접부에서 흘러나오지 않게용접의 진행과 함께 수냉시킨 구리판을 위로 이동시키면서 연속주조방식에 의해 단층 상진용접하는 용접법을 말하며, 이 방법은 정밀도를 요하는 복잡한 홈의 가공이 필요하지 아니하며 I형 홈의 상태로도 용접이 가능하고 큰 전류로 용접할 수 있기 때문에 후판 및 극후판의 용접에 적합하고 능률이 높은 용접방법인 것이다In particular, electro slag welding, which is limited in the mobility of the welding apparatus, is a welding method using a resistance heat source, and unlike conventional welding methods using electric arc heat, it uses a shallow molten slag having electrical properties. It is a welding method that melts a welding rod by using resistance heat (Joule effect) generated by current flowing through it. In other words, it is a welding method in which single-layer upstream welding is performed by a continuous casting method while moving the water-cooled copper plate with the progress of welding so that molten slag and molten metal do not flow out of the welded part. No welding is required and welding is possible even in the form of I-type groove, and because it can be welded with a large current, it is suitable for welding of thick plates and ultra thick plates and it is a high efficiency welding method.
이하, 일렉트로 슬래그 용접(Electro Slag Welding)과 일렉트로 가스 아크 용접(Electro Gas arc Welding)의 차이점을 비교하여 일렉트로 슬래그 용접의 장단점을 나타낸다.Hereinafter, the advantages and disadvantages of the electro slag welding are shown by comparing the difference between the electro slag welding and the electro gas arc welding.
그러나, 최근들어 대형선박의 갑작스런 수주 증가로 인하여 다품종 대량생산을 위한 수직용접의 자동화 및 기계화가 필요하였으나, 지금까지 수직 용접방법으로는 대용착 용접기법의 장점이 부각되고 있는 일렉트로 가스 아크 용접(Electro Gas arc Welding) 외에는 뚜렷한 용접방법이 없었다.However, in recent years, due to the sudden increase in orders for large vessels, it has been necessary to automate and mechanize the vertical welding for mass production of various types of products. Until now, the vertical welding method has highlighted the advantages of the large welding method. There was no obvious welding method except gas arc welding.
상기 일렉트로 가스 아크 용접(EGW)은 이런 대용착 용접기법의 잇점에도 불구하고, 용접시에 발생되는 과다한 흄과 강한 아크광이 발생되어 용접작업이 매우 난이함에 따라 일반적인 용접사들은 작업을 기피하게 되어 높은 기술수준의 용접사가 필요하게 되었다. 그리고 대부분의 작업이 방풍설비가 없는 옥외작업이므로 방풍 문제에 의한 용접결함도 발생되었다.The electro gas arc welding (EGW), despite the advantages of this welding welding technique, the excessive welding fumes and strong arc light generated during the welding is very difficult to weld the general welders to avoid the high Skilled welders are needed. And since most of the work is an outdoor work without a windproof equipment, welding defects were also caused by the windproof problem.
또한, 현장에서의 수직용접 작업에 있어서, 일렉트로 가스 아크 용접(Electro Gas arc Welding)은 용접조건을 용접진행의 중간에 수정조작하여야 하므로 불편하고, 용착효율이 낮고 소음 및 흄(Fume)다량 발생되고, 대입열 용접에 의해 용접장 전체의 물성이 일정하지 못한 문제점과, 용접장이 짧은 경우와 용접두께가 30t 이하인 경우에는 용접성에 제한이 있고, 준비작업이 복잡할 뿐만 아니라, 융합불량 등 용접의 품질도 기대치에 못미치는 문제점이 있었다.In addition, in the vertical welding work in the field, Electro Gas arc Welding is uncomfortable because the welding conditions must be modified in the middle of the welding process, it is inconvenient, low welding efficiency, and a lot of noise and fume generated In the case of short welding field and welding thickness less than 30t, the weldability is limited, and the preparation work is complicated and the quality of welding such as poor fusion, etc. There was also a problem that did not meet expectations.
따라서, 정밀도를 요하는 복잡한 홈의 가공이 필요하지 아니하며 I형 홈의 상태로도 용접이 가능하고 큰 전류로 용접할 수 있어 후판 및 극후판의 용접에 적합하고 용접 능률이 높은 일렉트로 슬래그 용접기법을 혼합 사용하는 필요성이 요구된다.Therefore, it is not necessary to process complicated grooves that require precision, and it is possible to weld even in the form of I-shaped grooves, and can be welded with a large current. The need for mixed use is required.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 일렉트로 가스 아크 용접(Electro Gas arc Welding)과 일렉트로 슬래그 용접(Electro Slag Welding)의 장점만을 조합한 새로운 기법을창출한 것으로, 일렉트로 가스 아크 용접(Electro Gas arc Welding)장치를 활용하여 수직 이동이 용이한 상태를 유지하면서, 팁과 모재의 극간간격(Stick-out)조절과 일렉트로 슬래그 용접(Electro Slag Welding)전용 플럭스(Flux)를 수동으로 조절하여 무아크의 저항 발열을 발생시키는 수직이동 저항용접방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to create a new technique combining only the advantages of Electro Gas arc Welding (Electro Gas arc Welding) and Electro Slag Welding (Electro Slag Welding) in order to solve this problem in view of the above-described problems of the prior art, Flux exclusive for electro-slag welding and control of stick-out between tip and base material while maintaining easy vertical movement by using Electro Gas arc Welding To manually adjust the resistance to generate heat The purpose is to provide a vertical resistance resistance welding method.
즉, 일렉트로 가스 아크 용접(Electro Gas arc Welding)은 수직 용접자세시 상,하이동에 편의성과 용접 수행중 토치의 앞, 뒤 위빙(Weaving)기능으로 추가된 적용강재의 두께 증가와 와이어가 자동송급되어 용융풀내에서 위빙되므로 냉각속도 차이에 의한 용착금속내 조직의 조밀화 현상이 나타나게 하고, 일렉트로 슬래그 용접(Electro Slag Welding)은 무 아크(저항발열)에 의한 용착량의 증대와 흄발생 감소 및 아크광의 미 발생 등의 현상이 나타나게 하는 목적이 있다.In other words, Electro Gas arc Welding is an easy way to move up and down in the vertical welding position, and the thickness of applied steel added by the weaving function of the front and rear of the torch during the welding process, and the wire is automatically supplied. Weaving in the molten pool results in densification of the structure of the deposited metal due to the difference in cooling rate.Electro slag welding increases the amount of deposition due to no arc (resistance heating), reduces the generation of fumes, and reduces the amount of arc light. It aims at making a phenomenon, such as non-occurrence, appear.
본 발명의 상기한 목적은 일렉트로 가스 아크 용접방법에 의하여 수직 용접자세가 유지된 상태에서 용접할 모재와 일정간격을 두고 서로 맞대는 형태로 고정되는 받침재를 용접선에 따라 후면에 설치하는 과정과 제어판넬에 용접 조건을 입력하여 설정하는 과정과 송급장치에 의해 송급롤러를 통과하는 와이어가 용접 토치라인 내로 자동 송급되어 용접시작부와 접촉되면서 용접선과 평행하게 놓인 안내레일에 의해 지탱되는 주행대차에 실려 수직방향으로 상진하는 과정과 용접 토치의 하부와 일정간격을 유지하며 평행하게 설치된 전면의 이동 수냉동판이 용접중심선과 일치되는지 여부를 확인하는 과정과 맞대어진 상기 모재의 후면에는 고정 수냉동판 또는 뒷댐재를 선택하여 적용하는 과정과 선택된 상기 수냉동판 또는 뒷댐재를 모재에 면접촉시켜 라운드센타의 중심선과 용접중심선이 일치되는지 여부와 밀착도를 확인하는 과정과 초기 용접시 아크를 조장하면서 용접중에 용접 팁과 모재의 극간 간격을 조절하면서 일렉트로 슬래그 용접 전용 플럭스를 수작업으로 투입하여 저항발열을 발생시킴과 동시에 용접 열원을 일렉트로 슬래그 용접으로 전환하며 파우더 또는 절선을 추가 산포하는 과정과 상기 수냉동판에 냉각수 및 가스를 공급하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직이동 저항용접방법을제공함에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a process and control of installing the backing material fixed to the base material to be welded to each other at regular intervals with the base material to be welded in a state in which the vertical welding posture is maintained by the electro-gas arc welding method according to the welding line The process of inputting and setting the welding condition on the panel and the wire passing through the feed roller by the feeder are automatically fed into the welding torch line and brought into contact with the welding start, and loaded on the traveling cart supported by the guide rail placed parallel to the weld line. A fixed water cooling plate or a backing material is provided on the rear surface of the base material which is aligned with the process of advancing in the vertical direction and checking whether the moving water cooling plate of the front face parallel to the welding center line is maintained at a constant distance from the lower part of the welding torch. Select and apply the process and the surface of the water cooling plate or backing material selected to the base material The process of checking whether the center line of the center line and the center line of the center coincides with each other, and the degree of closeness.The resistance heat is generated by manually supplying the electroslag welding flux while adjusting the gap between the welding tip and the base material during welding, while promoting the arc during the initial welding. And converting the welding heat source into the electro-slag welding at the same time, and additionally dispersing the powder or cutting line and supplying the cooling water and the gas to the water cooling plate, thereby providing a vertical resistance resistance welding method. Is achieved by.
도 1은 본 발명에 따른 방법 설명을 위한 프로우 차트이고,1 is a pro chart for explaining the method according to the invention,
도 2는본 발명에 따른 방법 설명을 위한 일면 용접의 사시도이며2 is a perspective view of one side welding for explaining the method according to the present invention;
도 3의 (a)(b)는 상기 도 2의 일부 측면도 및 평면도이다 .3 (a) and 3 (b) are a partial side view and a plan view of FIG. 2.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1 : 모재 2 : 받침재(stron back)1: Base material 2: Stron back
3 : (복합)와이어 4 : 송급롤러3: (composite) wire 4: feed roller
5 : 토치라인 7 : 주행대차5: torch line 7: driving cart
8 : 안내레일 9,9' : 수냉동판8: guide rail 9,9 ': water cooling plate
10 : (용접)토치 11 : 뒷댐재(backing)10: (welding) torch 11: backing
12 : 라운드센타 13 : (용접)팁12: round center 13: (welding) tips
14 : 냉각수 15 : 가스14: coolant 15: gas
20 : 제어판넬 30 : 와이어 송급장치20: control panel 30: wire feeder
40 : 용접시작부40: welding start
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명, 수직이동 저항용접방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention configured as described above, the vertical movement resistance welding method will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 방법 설명을 위한 프로우 차트이고, 도 2는본 발명에 따른 방법 설명을 위한 일면 용접의 사시도이며, 도 3의 (a)(b)는 상기 도 2의 일부 측면도 및 평면도이다1 is a pro chart for explaining the method according to the present invention, Figure 2 is a perspective view of one-side welding for explaining the method according to the present invention, Figure 3 (a) (b) is a partial side view and plan view of FIG. to be
이에 도시된 바와 같이, 상기 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명하면, 먼저 일렉트로 가스 아크 용접방법에 의한 수직 용접자세가 유지된 상태에서 용접할 모재(1)를 일정간격을 두고 서로 맞대는 형태로 고정하고, 받침재(2:Stron back)를 용접선에 따라 300mm∼400mm간격으로 후면에 조립하며, 제어판넬(20:Control panel)를 통한 용접조건을 설정하는 한편, 복합 와이어(3)는 송급장치(30:wire feeder)에 의해 송급롤러(4)를 통과하여 용접 토치라인(5)내로 자동 송급되게 하여 모재의 용접 시작부(40)와 접촉되며 용접선과 평행하게 놓인 안내레일(8)에 의해 지탱되는 주행대차(7:carriage)에 실려서 수직방향으로 상진되도록 하고, 용접토치 하부에 평행하게 설치되어 있는 이동 수냉동판(9)은 용접토치(10)와 일정한 간격을 유지하면서 상진하며 모재(1)의 용접중심선과 일치되는지 여부를 확인하며, 맞대어진 상기 모재(1)의 전면에는 수냉동판(9)을, 후면에는 고정 수냉동판(9') 또는 뒷댐재(11:backing)를 선택하여 적용하며, 상기 수냉동판(9,9')을 모재(1)에 면접촉시킴과 동시에 라운드 센타(12)의 중심선과 모재의 용접 중심선이 일치되는지 여부와 모재와의 밀착도를 확인하고, 초기 용접시 아크를 조장하면서 용접 진행 중 팁(13)과 모재의 극간간격(Stick-out) 조절과 플럭스를 수작업으로 투입하여 저항발열을 발생시켜 용접 열원을 전환하며 용착속도 증가와 용접불량 감소를 위한 파우다 또는 절선 등을 추가 산포하고, 상기 수냉동판(9,9')에 측면 라인을 통한 냉각수(14)와 가스(15)를 공급하여 용접 초기의 상기 일렉트로 가스 아크 용접(Electro Gas arc Welding)에 의한 아크 발생으로 시작된 용접이 극간간격(Stick-out)조절과 일렉트로 슬래그 용접(ESW) 전용플럭스를 수작업으로 투입하는 과정를 거쳐 저항발열을 발생 용접열원으로 하는 일렉트로 슬래그 용접으로 변환되게 하는 수직이동 저항용접방법을 제공함에 의해 달성된다.As shown in FIG. 1 to FIG. 3, first, the base material 1 to be welded in a state in which the vertical welding posture by the electro-gas arc welding method is maintained at a predetermined interval is opposed to each other. Fixing, and assembling the backing material (2: Stron back) at intervals of 300mm to 400mm along the welding line, and setting the welding conditions through the control panel (20: Control panel), while the composite wire (3) is a feeding device (30: wire feeder) through the feed roller (4) to be automatically fed into the welding torch line (5) by the guide rail (8) in contact with the welding start portion 40 of the base material and placed in parallel with the welding line The moving water cooling plate 9 mounted on the supported traveling cart (7: carriage) to be advanced in the vertical direction and installed parallel to the lower part of the welding torch is advanced while maintaining a constant distance from the welding torch 10 and the base material (1). Coincided with the center of welding of Check whether or not, the water cooling plate (9) is applied to the front of the base material (1), the fixed water cooling plate (9 ') or back dam (11: backing) is selected and applied to the rear, the water cooling plate (9) , 9 ') is brought into surface contact with the base material 1, and the center line of the round center 12 and the welding center line of the base material are matched with each other, and the adhesion between the base materials is checked. By adjusting the tip-13 and the base material's stick-out and flux manually, it generates resistance heat, converts the welding heat source, and adds powder or cutting line to increase welding speed and reduce welding defects. The welding started by arc generation by the electro gas arc welding in the initial stage of welding by supplying the coolant 14 and the gas 15 through the side lines to the water cooling plates 9 and 9 'is spaced apart from each other. (Stick-out) control and electro slag It is achieved by providing a vertical transfer resistance welding method which converts the resistance heat generation into the electroslag welding using the generated heat generation of the welding through the process of manually inputting the dedicated flux for welding (ESW).
작용에 있어서, 먼저 일렉트로 가스 아크 용접(Electro Gas arc Welding)장치를 이용하면서, 용접 시작전 준비하는 방법은 동일하게 수직 용접자세가 유지되도록 한다. 수직 용접자세의 용접할 모재를 일정간격으로 두고 서로 맞대는 형태로 고정하며 받침재(Stron back)를 용접선에 따라 300mm∼400mm간격으로 뒤쪽에 조립한다. 와이어가 자동 송급되는 용접토치 첨단의 팁을 모재의 용접 시작부와 접촉시키며 정렬, 준비한다. 이때 용접토치는 주행대차(carriage)에 실려서 용접선과 평행하게 놓인 안내레일에 지탱되어 수직방향으로 상진하며 용접하게 된다. 이때의 용접은 제어판넬(Control panel)에 입력된 용접조건에 의해 진행되며, 와이어는 송급장치(wire feeder)에 의해 송급롤러를 통과하여 용접토치 라인 내부를 통과하게 되며, 모재에 접촉되면서 아크가 발생되어 용접이 진행된다. 그리고 주행대차(carriage)에 하부 평행하게 설치되어 있는 이동 수냉동판은 맞대어진 상기 모재의 전면에는 수냉동판을 이면에는 수냉동판 또는 뒷댐재(backing)를 선택 적용하며 수냉동판을 모재에 면접촉하며 라운드 센타의 중심선과 모재의 용접 중심선이 일치되는지 여부와 모재와의 밀착도를 확인하며, 용접토치와 일정한 간격을 유지하면서 상진한다. 상기 수냉동판의 측면 라인을 통한 냉각수 공급과 가스공급을 하는 과정을 통해 용융풀을 냉각 및 보호한다. 상기의 방법은 일렉트로 가스 아크 용접(Electro Gas arc Welding)과 동일한 방법이다.In operation, first using an Electro Gas arc Welding apparatus, the method of preparation before the start of welding ensures that the vertical weld posture remains the same. The base material to be welded in the vertical welding position is fixed at a certain interval to be fixed to each other, and the backing material is assembled at a distance of 300mm to 400mm along the welding line. Arrange and prepare the tip of the welding torch, which is automatically fed with wire, in contact with the welding start of the base material. At this time, the welding torch is supported on a guide rail placed in parallel with the welding line by being carried on a traveling carriage and is advanced upward in the vertical direction for welding. At this time, welding is performed by the welding condition input to the control panel, and the wire passes through the feed roller by the wire feeder and passes through the welding torch line. Generated and welding proceeds. And the moving water cooling plate which is installed in parallel to the lower side of the carriage (carriage) is applied to the water cooling plate on the front of the base material, but the water cooling plate or backing (backing) is selected on the back, and the water cooling plate is in surface contact with the base material and round Check whether the center line of the center and the welding center line of the base material coincide with each other and check the adhesion between the base material and advancing while maintaining a constant distance from the welding torch. Cooling and protecting the molten pool through the process of supplying the cooling water and gas supply through the side line of the water cooling plate. The above method is the same as that of Electro Gas arc Welding.
이후, 용접시작부에서 발생된 아크를 조절하면서 앞, 뒤 위빙을 진행하면서 수직상진의 용접을 수행하고, 용접 시작부에 용착금속이 녹아 용융풀이 일정한 높이(5∼10mm)가 형성이 되면 용접 진행 중, 용접초기의 극간간격보다 10mm∼30mm상승시킨다. 그러나 극간간격(Stick-out)을 30∼80mm 사이에서 벗어나지 않게 조절하면서, 아크를 발생 시킨 뒤, 일렉트로 슬래그 용접(Electro Slag Welding) 전용 플럭스(Flux)를 소량 산포한다. 이때 와이어가 용융풀안에 삽입되면서 아크는 꺼지고, 일렉트로 슬래그 용접의 발생원리에 의해 무아크의 저항발열의 용접이 수행된다. 이때 지금까지 지원되고 있던 가스의 공급은 제거한다. 상기 용접조건에는 입열량 뿐만 모재의 두께, 전류, 전압, 용접속도 및 진동폭 등도 포함시켜 제어하는 기능을 구비한 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 사용한다.Thereafter, the welding is performed vertically while the front and rear weaving are performed while adjusting the arc generated at the start of welding. When the weld metal is melted at the start of welding, the molten pool is formed at a constant height (5 to 10 mm), the welding proceeds. In the middle of the welding, the gap is increased by 10 mm to 30 mm from the initial gap. However, after the arc is generated while controlling the stick-out so as not to deviate between 30 and 80 mm, a small amount of flux dedicated to electro slag welding is distributed. At this time, the arc is turned off while the wire is inserted into the molten pool, and the welding of resistance heat of the arc is performed by the principle of generating the electro slag welding. At this time, the gas supply which has been supported so far is removed. In the welding condition, an electro-gas arc welding apparatus having a function of controlling the amount of heat input as well as the thickness, current, voltage, welding speed, vibration width, and the like of the base metal is used.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 아크가 발생되지 아니하여 자외선 등의 유해광선과 소음이 전혀 없어 용접이 용이하게 되어 작업성이 높고, 플럭스의 소모량이 매우 적을 뿐만 아니라 용착효율 아주 높은 용접방법으로서, 적용범위가 넓고 희석율이 매우 작아 화학성분의 동질성도 뛰어나 대입열 용접에서 발생되는 기계적 특성의 저하를 방지하는데 광범위하게 적용될 수 있는 장점이 있다.As described in detail above, according to the present invention, there is no arc and no harmful rays such as ultraviolet rays and noise, so that welding is easy, and workability is high, flux consumption is very low, and welding efficiency is very high. As a method, a wide range of application and a very small dilution rate are excellent in homogeneity of chemical components, and thus can be widely applied to prevent deterioration of mechanical properties generated in high heat input welding.
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