KR20110104696A - 용접 성능 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 최적 용접조건 설정을 위한 용접 성능의 측정이 보다 정확하게 이루어질 수 있도록 지그가 구비된 용접 성능 시험장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 성능 시험장치는 시편을 고정하기 위하여 상,하부에 지지력을 제공하는 하부지그 및 상부지그가 구비되며, 하부 지그를 관통하여 시편을 가압하는 펀치가 구비되는 시험장치에 있어서, 상기 상부지그와 하부지그 사이에는 시편의 기울어짐을 방지하기 위한 시편 고정용 지그가 더 배치되며, 시편 고정용 지그는 지그본체 중앙에 펀치가 관통하는 구멍이 형성되고, 지그본체의 상부에 시편이 기울어지지 않는 상태로 얹혀지도록 시편의 하부 비드가 삽입되는 홈이 형성되며, 얹혀진 시편이 펀치에 의한 가압 지점이 고정될 수 있도록 위치 고정부가 구비될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 펀치에 의해 가해지는 힘에 의해 비드가 돌출된 시편의 기울어짐을 방지하여 최적 용접조건의 설정이 가능하도록 보다 정확한 용접 접합강도의 평가를 가능하고, 용접성 평가를 위한 시험시 돔형의 펀치와 돌출된 용접부의 중심이 어긋나지 않도록 하여 모재부, 열영향부, 용접부가 동시에 남겨질 수 있게 되어 보다 정확한 용접 성능의 시험이 가능하다.

Description

용접 성능 시험장치{APPARATUS FOR A WELDING PERFORMANCE TEST}

본 발명은 최적 용접조건 설정을 위한 용접 성능의 측정이 보다 정확하게 이루어질 수 있도록 지그가 구비된 용접 성능 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로, 철강소재는 용접 후 용접성을 평가한다. 이 경우, 먼저 육안(전,후면 비드)검사를 하고 이상이 없으면 최적의 용접조건을 찾기 위하여 인장시험기를 이용한 인장실험을 하고, 용접조건이 일정한 하중 이상이면 다음 평가방법인 에릭슨 실험을 하여 그 정도가 어느 정도인지를 최종적으로 판단한다.

종래의 에릭슨 실험방식은 도 1a에 도시된 것과 같이, 에릭슨 실험을 하기 위해서는 용접성능 시험장치(10)를 구성하는 상,하부지그(12,11) 사이에 시편(1)을 배치시켜 상,하부지그(12,11)로 시편(1)을 고정한 후, 시편(1)의 하부방향에서 돔 형의 펀치(13)를 밀어 올려 시편의 용접부(2)를 가압하면서 시편(1)이 펀치(13)에 의해서 터지는 현상과 그때 펀치(13)에 가해진 압력 값에 의하여 용접성을 판단하게 되는 시험을 게 된다.

그러나, 시편(1) 중에는 용접부(2)의 돌기형태로 용접비드가 돌출되는 영역이 존재하기 때문에 하부지부(11)에 평활한 상태로 얹혀질 수 없다. 이로 인해 상,하부지그(12,11)에 의해 시편(1)이 가압되어 고정된다고 하더라도 펀치(13)와 닿는 순간 시편(1)이 용접부(2)의 돌출된 용접비드를 중심으로 한 방향으로 중심이 틀어지면서 시험이 이루어지게 되는 경우가 발생한다. 즉, 시편(1)이 수평 방향에서 돌출된 용접비드에 의해 형성되는 일정각(θ)으로 기울어지게 되어 용접부(2)의 중심(C)이 시편(1)이 기울어진 각도와 상응하는 위치(C1)로 이동하게 된다.

이 경우, 도 1c에 도시된 것과 같이, 펀치(13)와 시편(1)의 용접부(2) 중심이 일치하지 않으면 용접선(G)을 기준으로 어느 일 측에 형성되는 열영향부(용접열에 의한 영향부)에 파단이 발생하는 경우가 발생한다. 이 경우, 실제의 실험시 펀치(13)의 하중 값이　낮아지게 되는데, 이로 인해 용접성이 낮은 것으로 잘못 오인할 수 있는 소지가 발생하게 되며, 소재에 대한 정확한 시험 값을 없을 수 없는 문제점가 발생하고 있다.

더욱이, 이와 같이 잘못된 실험으로 얻어진 데이터를 바탕으로 제품의 용접이 이루어 질 경우 용접부의 강도가 요구되는 강도과 다르게 되어 치명적인 제품의 용접결함이 발생한다.

본 발명은 종래와 같은 용접 성능 시험장치에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명의 일 목적은 최적 용접조건의 설정이 가능하도록 보다 정확한 용접 접합강도의 평가를 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 펀치에 의해 가해지는 힘에 의해 비드가 돌출된 시편이 기울어지는 것을 방지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 용접성 평가를 위한 시험시 돔형의 펀치와 돌출된 용접부의 중심이 어긋나지 않도록 하여 모재부, 열영향부, 용접부가 동시에 남겨질 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 보다 정확히 설정된 용접 조건을 이용하여 자동차 부품 등과 같은 철강소재를 이용한 각종 부품에 대한 최적의 용접조건을 적용하여 제품의 내구성을 개선하고자 하는 것이다.

상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일 실시 형태와 관련된 용접 성능 시험장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

본 발명은 기본적으로, 보다 정확한 용접 접합강도의 평가를 가능하도록 펀치에 의해 가해지는 힘에 의해 비드가 돌출된 시편이 기울어지는 것이 방될 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접 성능 시험장치는 시편을 고정하기 위하여 상,하부에 지지력을 제공하는 하부지그 및 상부지그가 구비되며, 하부 지그를 관통하여 시편을 가압하는 펀치를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 상부지그와 하부지그 사이에는 시편의 기울어짐을 방지하기 위한 시편 고정용 지그가 더 배치될 수 있다. 시편 고정용 지그는 지그본체 중앙에 펀치가 관통하는 구멍이 형성되고, 지그본체의 상부에 시편이 기울어지지 않는 상태로 얹혀지도록 시편의 하부 비드가 삽입되는 홈이 형성되며, 얹혀진 시편이 펀치에 의한 가압 지점이 고정되도록 위치 고정부가 구비될 수 있다.

한편, 시편 고정용 지그는 하부지그에 일체로 형성되거나 또는 하부지그에 탈부착 가능하도록 구성될 수도 있다.

그리고, 시편 고정용 지그에 구비되는 위치 고정부는 지그본체에 자석이 내장되어 구성될 수도 있다. 이와 달리, 위치 고정부는 가이드가 지그본체의 둘 이상의 단부로부터 시편이 놓여지는 방향으로 연장되어 돌출되게 배치되어 구성될 수도 있다.

다른 한편, 시편 고정용 지그는 시편의 상부와 하부가 각각 접하도록 한쌍으로 배치게 구성될 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 최적 용접조건의 설정이 가능하도록 보다 정확한 용접 접합강도의 평가를 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, 펀치에 의해 가해지는 힘에 의해 비드가 돌출된 시편이 기울어지는 것을 방지할 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 용접성 평가를 위한 시험시 돔형의 펀치와 돌출된 용접부의 중심이 어긋나지 않도록 하여 모재부, 열영향부, 용접부가 동시에 남겨질 수 있게 되어 보다 정확한 용접 성능의 시험이 가능하다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 보다 정확히 설정된 용접 조건을 이용하게 되므로 자동차 부품 등과 같은 철강소재를 이용한 각종 부품에 대한 최적의 용접조건을 적용하여 제품의 내구성을 개선할 수 있다.

도 1a는 종래의 용접 성능을 시험하기 위한 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 종래의 용접 성능을 시험하기 위한 장치에 의해 용접부가 펀치에 의해 가압되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 1c는 도 1a에 도시된 종래의 용접 성능을 시험하기 위한 장치에 의해 용접부가 펀치에 의해 가압된 후의 상태를 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 성능 시험장치의 구성을 개략저긍로 나타내는 사시도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 성능 시험장치에 의해 용접부가 펀치에 의해 가압되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 성능 시험장치에 의해 용접부가 펀치에 의해 가압된 후의 상태를 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 용접 성능 시험장치의 구성을 개략저긍로 나타내는 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 용접 성능 시험장치에 의해 용접부가 펀치에 의해 가압되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3c는 도 3a에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 용접 성능 시험장치에 의해 용접부가 펀치에 의해 가압된 후의 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 용접 성능 시험장치와 본 발명의 실시예들에 따른 용접 성능 시험장치에 의해 시험된 시편의 용접 성능의 비교 그래프를 나타내는 도면이다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 용접 성능 시험장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다.

따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다.

그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 보다 정확한 용접 접합강도의 평가를 가능하도록 펀치에 의해 가해지는 힘에 의해 비드가 돌출된 시편이 기울어지는 것이 방될 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다.

도 2a에 도시된 것과 같이, 용접 성능 시험장치(100)는 시편(1)을 고정시키기 위한 가압력을 제공하는 하부지그(110)와 상부지그(120)가 구비고, 펀치(130)가 하부지그(110) 또는 상부지그(120)를 관통하여 시편(1)에 힘을 가할 수 있도록 구성된다. 그리고, 상기 하부지그(110)와 상부지그(120) 사이에는 시편(1)의 기울어짐을 방지하기위한 시편 고정용 지그(140)가 배치될 수 있다. 도시된 예에서는 상기 시편 고정용 지그(140)가 하부지그(110)와 접하고, 시편 고정용 지그(140)와 상부지그(120) 사이에 시편(1)이 배치되어 고정되는 것을 예로 하였으나, 이와 반대로 배치되게 구성될 수도 있다.

한편, 상기 시편 고정용 지그(140)는 시편(1)의 일 면과 접하게 되는 플레이트 구조의 지그본체(141)가 구비되고, 상기 시편(1)이 접하는 지그본체(141)의 맞은편 위치에는 결합부(142)가 구비될 수 있다. 상기 결합부(142)는 하부지그(110)의 상부에 결합되도록 구성될 수 있는데, 시편 고정용 지그(140)가 하부지그(110)에 탈부착 가능하도록 맞물림, 억지끼움 또는 나사 결합 등과 같은 일반적인 결합방식으로 결합 가능하게 구성될 수 있다.

이와 달리, 상기 시편 고정용 지그(140)는 하부지그(110)의 상부에 일체로 구비되도록 구성될 수도 있다. 한편, 상기 지그본체(141)는 중앙부에 펀치(130)가 관통할 수 있는 구멍(143)이 형성되고, 시편(1)의 하부 용접부(2)의 돌출된 비드가 삽입되는 홈(141a)이 형성된다.

상기 비드가 삽입되도록 형성되는 홈(141a)의 구성에 의해 시편(1)은 상부지그(120)와 하부지그(110)에 의해 고정력이 제공되는 경우 용접부(2)를 기준으로 어느 일방향으로 기울어지는 것을 방지할 수 있게 된다. 한편, 상기 지그본체(141)에 배치된 시편(1)이 고정력 또는 외부의 작용력 등에 의해 움직이게 되는 것을 방지하기 위하여 고정부가 더 구비될 수도 있다.

상기 고정부의 구성을 위하여 지그본체(141)에 자석(141b)을 내장할 수도 있다. 즉, 지그본체(141)에 내장된 자석(141b)에 의해 시편(1)이 배치된 위치가 고정되게 하므로, 펀치(130)에 의하여 힘을 받게 되는 시편(1)의 지점이 고정될 수 있다.

이와 같은 구성에 의해 도 2b에 도시된 것과 같이, 시편(1)이 시편 고정용 지그(140)에 얹혀진 상태에서 상부지그(120)가 하부지그(110)의 위치로 이동하여 시편(1)이 시편 고정용 지그(140)와 상부지그(120) 사이에 물려 고정되게 한다. 그리고, 펀치(130)를 상승시켜 시편(1)의 용접부(2)를 가압하도록 하여 시편(1)의 용접부(2)가 파손되도록 한다.

상기와 같은 작동에 의해 시편(1)의 용접부(2)는 펀치(130)에 의해 파손된 시점의 하중을 확인하고, 이를 통해 용접 성능에 관한 데이터를 얻을 수 있게 된다.

도 2c에는 상기와 같은 작동에 의해 파손된 시편(1)의 용접부(2) 상태를 나타낸다. 용접부(2)의 파손부(3a)는 타격영역(3)의 중앙부에 용접부(2)와 교차하는 방향으로 형성되는 것을 알 수 있다. 이와 같이 용접부(2)가 파손되면, 파손부(3a)에 모재부, 열영향부 및 용접부가 모두 남겨지게 되므로 보다 정확한 용접 성능의 판단이 가능하게 된다.

도 3a에 도시된 것과 같이, 용접 성능 시험장치(100)의 시편 고정용 지그(140)는 지그본체(141)에 배치된 시편(1)이 고정력 또는 외부의 작용력 등에 의해 움직이게 되는 것을 방지하기 위하여 가이드(141c)가 상기 지그본체(141)의 둘 이상의 단부로부터 시편(1)이 놓여지는 방향으로 연장되어 돌출되도록 구성될 수도 있다.

이 경우에도, 도2a의 실시예와 같이 상기 시편 고정용 지그(140)는 상기 비드가 삽입되는 홈(141a)이 지그본체(141)에 형성되고, 상기 지그본체(141)는 중앙부에 펀치(130)가 관통할 수 있는 구멍(143)이 형성된다.

또한, 상기 시편 고정용 지그(140)는 하부지그(110)에 탈부착 가능하게 결합될 수 있는데, 이 경우, 하부지그(110)는 그 본체(111)의 상부에 결합부(112)가 구비되게 하여 상기 시편 고정용 지그(140)가 탈부탁 가능하게 결합될 수도 있다. 이 경우 하부지그 본체(111)에 구비되는 결합부(112)가 상기 지그본체(141)에 형성된 구멍(143)에 맞물리거나 억지끼움 또는 나사 결합 등과 같은 일반적인 결합방식에 의해 결합 가능하도록 구성될 수 있다.

이와 같은 구성에 의해 도 3b에 도시된 것과 같이, 시편(1)이 시편 고정용 지그(140)에 얹혀진 상태에서 상부지그(120)가 하부지그(110)의 위치로 이동하여 시편(1)이 시편 고정용 지그(140)와 상부지그(120) 사이에 물려 고정되게 한다. 그리고, 펀치(130)를 상승시켜 시편(1)의 용접부(2)를 가압하도록 하여 시편(1)의 용접부(2)가 파손되도록 한다.

상기와 같은 작동에 의해 시편(1)의 용접부(2)는 펀치(130)에 의해 파손된 시점의 하중을 확인하고, 이를 통해 용접 성능에 관한 데이터를 얻을 수 있게 된다.

도 3c에는 상기와 같은 작동에 의해 파손된 시편(1)의 용접부(2) 상태를 나타낸다. 용접부(2)의 파손부(3a)는 타격영역(3)의 중앙부에 용접부(2)와 교차하는 방향으로 형성되는 것을 알 수 있다. 이와 같이 용접부(2)가 파손되면, 파손부(3a)에 모재부, 열영향부 및 용접부가 모두 남겨지게 되므로 보다 정확한 용접 성능의 판단이 가능하게 된다.

도 4에 도시된 것과 같이, 종래의 용접 성능 시험장치를 이용하여 에릭슨 실험을 한 경우, 약 4.5톤 정도의 하중에 의해 시편(1)의 용접부(2)가 파손되었으나, 본 발명의 실시예들에 따른 용접 성능 시험장치를 이용하여 에릭슨 실험을 한 경우 약 6톤의 하중에 의해 시편(1)의 용접부(2)가 파손되는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 용접 성능 시험장치에 의해 시편(1)은 기울어지지 않은 상태로 위치가 고정되어 펀치(1)에 의해 용접부(2)가 가압될 수 있게 되므로, 보다 정확한 용접 성능을 확인할 수 있게 됨을 알 수 있다.

본 발명에 따른 용접 성능 시험장치는 상기와 같이 설명된 실시예들로 한정되게 적용되는 것이 아니라, 다양한 변형을 위하여 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 이루어질 수도 있다.

100 ... 용접 성능 시험장치 110 ... 하부지그
112,142 ... 결합부 120 ... 상부지그
130 ... 펀치 140 ... 시편 고정용 지그
141 ... 지그본체 141a ... 홈
142b ... 자석 142c ... 가이드
143 ... 구멍

Claims (4)

1. 시편을 고정하기 위하여 상,하부에 지지력을 제공하는 하부지그 및 상부지그가 구비되며, 하부 지그를 관통하여 시편을 가압하는 펀치가 구비되는 시험장치에 있어서,
   상기 상부지그와 하부지그 사이에는 시편의 기울어짐을 방지하기 위한 시편 고정용 지그가 더 배치되며, 시편 고정용 지그는 지그본체 중앙에 펀치가 관통하는 구멍이 형성되고, 지그본체의 상부에 시편이 기울어지지 않는 상태로 얹혀지도록 시편의 하부 비드가 삽입되는 홈이 형성되며, 얹혀진 시편이 펀치에 의한 가압 지점이 고정될 수 있도록 위치 고정부가 구비되는 용접 성능 시험장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 시편 고정용 지그는 하부지그에 일체로 형성되거나 또는 하부지그에 탈부착 가능하도록 구성되는 용접 성능 시험장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 시편 고정용 지그에 구비되는 위치 고정부는 지그본체에 자석이 내장되어 구성되거나, 또는 가이드가 지그본체의 둘 이상의 단부로부터 시편이 놓여지는 방향으로 연장되어 돌출되게 배치되어 구성되는 용접 성능 시험장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시편 고정용 지그는 시편의 상부와 하부가 각각 접하도록 한쌍으로 배치되는 용접 성능 시험장치.

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