KR20240064271A - 키홀을 이용한 클래드재의 아크 용접방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모재와 상기 모재의 상면에 상기 모재와 다른 소재의 클래드가 접합된 클래드재의 맞대기 이음부를 용접하는 방법에 관한 것으로서, 용접토치 내에 설치된 냉각수단에 의해 냉각되는 텅스텐 전극에 500~650A의 고전류를 인가하여 중심부에 압력이 집중된 아크를 상기 맞대기 이음부에 인가함으로써, 상기 맞대기 이음부에 상기 아크에 의한 용융에 의해 상하를 관통하는 상광하협의 키홀 구조를 갖는 용접부를 형성함과 동시에 상기 용접부로 실드가스를 공급하여 상기 아크를 중심방향으로 가이드하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 아크를 발생시키는 텅스텐 전극이 미리 설정된 각도를 갖는 첨단부를 구비함과 아울러 수냉노즐에 의해 냉각되는 구조로 형성됨에 따라 500~650A의 고전류를 인가할 수 있으므로 클래드재의 맞대기 이음부에 중심부에 압력이 집중된 아크를 발생시켜 1회의 완전용입으로 상하를 관통하는 상광하협의 키홀 구조를 갖는 용접부를 형성함에 따라 신속한 용접작업이 이루어져 제품의 생산성이 크게 향상된다.
또한, 본 발명은 아크에 의해 용융되는 용접부가 상광하협의 키홀 구조로 형성되어 클래드재의 하부로 갈수록 모재의 용융면적이 감소되므로 용융된 용접부의 모재를 구성하는 화학성분이 클래드로 침투하여 희석되는 것을 최소화할 수 있으므로 용접부의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명은 용접부로 공급되는 용접와이어의 송급속도를 적절하게 제어함으로써, 1회의 완전용입이 가능한 입열량을 충족시키면서도 용융된 용접부의 클래드를 구성하는 화학성분을 충족시킬 수 있으므로 용접부의 품질을 클래드재와 동일하게 유지하면서도 신속한 용접작업이 가능하다.

Description

키홀을 이용한 클래드재의 아크 용접방법{Arc welding method of cladding material using keyhole}

본 발명은 클래드재의 아크 용접방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아크를 발생시키는 텅스텐 전극이 미리 설정된 각도를 갖는 첨단부를 구비함과 아울러 수냉노즐에 의해 냉각되는 구조로 형성됨에 따라 500~650A의 고전류를 인가할 수 있으므로 클래드재의 맞대기 이음부에 중심부에 압력이 집중된 아크를 발생시켜 1회의 완전용입으로 상하를 관통하는 상광하협의 키홀 구조를 갖는 용접부를 형성할 수 있도록 한 키홀을 이용한 클래드재의 아크 용접방법에 관한 것이다.

일반적으로 모재와 모재의 상면에 모재와 다른 소재의 클래드가 접합된 클래드재(접합판재)의 맞대기 이음부를 용접하는 용접방식 중 가스 텅스텐 아크용접(Gas Tungsten Arc Welding, GTAW) 방식은 낮은 설비 가격으로 제품을 제조할 수 있는 장점 때문에 가장 일반적으로 적용되고 있는 방식이다.

그러나, 상기한 가스 텡스텐 아크용접 방식은 느린 용접속도로 인한 낮은 생산성이 가장 큰 단점으로 지적되고 있어 용접속도를 높이는 것이 제품의 생산성을 높이기 위해 우선적으로 해결해야 할 문제이다.

도 1은 종래 텅스텐 아크 용접방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 용접대상물인 클래드재(200)는 모재(201)와 모재(201)의 상면에 모재(201)와 다른 소재의 클래드(202)가 접합된 형태로 이루어진다.

그리고, 클래드재(200)의 맞대기 이음부를 용접하기 위한 종래 용접토치(100)가 일정길이를 갖고 상하방향으로 배치되되 하단부에 원추형상의 첨단부(101a)가 형성된 텅스텐 전극(101)과, 상기 텅스텐 전극(101)의 외주를 감싸도록 설치되고 상기 텅스텐 전극(101)을 지지하는 콜릿(102)과, 상기 콜릿(102)의 외주 둘레를 따라 설치되고 상기 콜릿(102)의 외측에 실드가스 공급로(S')를 형성하며 하단이 개방된 실드가스 노즐(103)을 포함하여 구성된다.

여기서, 텅스텐 전극(101)은 클래드재(200)의 맞대기 이음부에 아크를 발생시켜 클래드재(200)의 용융에 의한 용접부를 형성하고, 실드가스 노즐은(103) 클래드재(200)의 맞대기 이음부에 형성된 용접부의 산화를 방지하기 위한 실드가스를 분사하는 역할을 한다.

상기한 종래 텅스텐 아크 용접장치는 도 1의 확대도에 도시된 바와 같이, 텅스텐 전극(101)을 냉각시키기 위한 별도의 냉각구조가 구비되어 있지 않아, 텡스텐 전극에 500~650A의 고전류를 인가하는 경우, 텅스텐 전극(101)의 과열로 인한 열화로 텅스텐 전극(101)이 손상되는 문제가 발생한다.

이에 따라, 종래 텅스텐 아크 용접장치는 통상 200~300A 범위의 비교적 저전류를 텅스텐 전극(101)에 인가하여 용접 작업을 하게 되는데, 텅스텐 전극(101)에 저전류를 인가하는 용접 방식은 텅스텐 전극(101)에서 발생되는 아크의 열전자 방출이 첨단부(101a)에 형성된 경사면을 통해 측방으로 분산되는 문제가 있다.

이러한 이유로 종래 텅스텐 아크 용접장치는 용입 깊이를 증가시키기 위해 텅스텐 전극(101)의 첨단부 각도(R')를 45°이상으로 형성하여 텅스텐 전극(101)의 첨단부(101a) 경사면을 통해 방출되는 아크가 최대한 하방으로 집중되도록 함으로써, 클래드재(200)의 맞대기 이음부에 높은 입열량이 인가될 수 있도록 하고 있다.

그러나, 위와 같은 종래 텅스텐 아크 용접장치는 텅스텐 전극(101)의 첨단부(101a) 각도를 조절하여 발생되는 아크를 최대한 하방으로 집중시킨다 하더라도 인가되는 저전류에 의해 발생되는 아크로는 클래드재(200)의 맞대기 이음부에 충분한 입열량을 인가하기에 한계가 있어 클래드재(200)의 맞대기 이음부에 상하를 관통하는 용입 깊이를 갖는 용접부를 형성하기 위해 용접 횟수를 필연적으로 증가시킬 수 밖에 없는데 이는 결국 제품의 생산성을 저하시키는 결과를 초래하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 아크를 발생시키는 텅스텐 전극이 미리 설정된 각도를 갖는 첨단부를 구비함과 아울러 수냉노즐에 의해 냉각되는 구조로 형성됨에 따라 500~650A의 고전류를 인가할 수 있으므로 클래드재의 맞대기 이음부에 중심부에 압력이 집중된 아크를 발생시켜 1회의 완전용입으로 상하를 관통하는 상광하협의 키홀 구조를 갖는 용접부를 형성할 수 있도록 한 키홀을 이용한 클래드재의 아크 용접방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 모재와 상기 모재의 상면에 상기 모재와 다른 소재의 클래드가 접합된 클래드재의 맞대기 이음부를 용접하는 방법에 있어서, 용접토치 내에 설치된 냉각수단에 의해 냉각되는 텅스텐 전극에 500~650A의 고전류를 인가하여 중심부에 압력이 집중된 아크를 상기 맞대기 이음부에 인가함으로써, 상기 맞대기 이음부에 상기 아크에 의한 용융에 의해 상하를 관통하는 상광하협의 키홀 구조를 갖는 용접부를 형성함과 동시에 상기 용접부로 실드가스를 공급하여 상기 아크를 중심방향으로 가이드하는 것을 특징으로 하는 키홀을 이용한 클래드재의 아크 용접방법이 제공된다.

여기서, 상기 실드가스의 공급량이 2L/min 이상인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 용접부로 상기 클래드와 상기 모재가 미리 설정된 비율로 혼합된 소재의 용접와이어를 더 공급하되, 상기 용접와이어는 직경 1.2φ이고, 송급속도가 2~4.5m/min인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 텅스텐 전극은 하단부에 원추형상의 첨단부가 형성되되, 상기 첨단부는 상기 텅스텐 전극의 축 중심을 기준으로 25~35°경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 용접부는 1회의 완전용입에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 용접토치는 일정길이를 갖고 상하방향으로 배치되는 텅스텐 전극 및 상기 텅스텐 전극의 외주를 감싸도록 설치되고, 상기 텅스텐 전극을 지지하는 콜릿 및 상기 콜릿의 외주를 감싸도록 설치되고 내부에 냉각수가 이동하는 통로가 형성된 수냉노즐 및 상기 수냉노즐의 외주 둘레를 따라 설치되고 상기 수냉노즐의 외측에 실드가스 공급로를 형성하며, 하단이 개방된 실드가스 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 아크를 발생시키는 텅스텐 전극이 미리 설정된 각도를 갖는 첨단부를 구비함과 아울러 수냉노즐에 의해 냉각되는 구조로 형성됨에 따라 500~650A의 고전류를 인가할 수 있으므로 클래드재의 맞대기 이음부에 중심부에 압력이 집중된 아크를 발생시켜 1회의 완전용입으로 상하를 관통하는 상광하협의 키홀 구조를 갖는 용접부를 형성함에 따라 신속한 용접작업이 이루어져 제품의 생산성이 크게 향상된다.

또한, 본 발명은 아크에 의해 용융되는 용접부가 상광하협의 키홀 구조로 형성되어 클래드재의 하부로 갈수록 모재의 용융면적이 감소되므로 용융된 용접부의 모재를 구성하는 화학성분이 클래드로 침투하여 희석되는 것을 최소화할 수 있으므로 용접부의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명은 용접부로 공급되는 용접와이어의 송급속도를 적절하게 제어함으로써, 1회의 완전용입이 가능한 입열량을 충족시키면서도 용융된 용접부의 클래드를 구성하는 화학성분을 충족시킬 수 있으므로 용접부의 품질을 클래드재와 동일하게 유지하면서도 신속한 용접작업이 가능하다.

도 1은 종래 텅스텐 아크 용접방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법에 사용되는 용접토치를 개략적으로 도시한 것.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법의 전류에 따른 용입깊이 및 용접부 특성을 도시한 것.
도 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법의 용접 와이어 송급량에 따른 용입깊이 및 용접부 특성을 도시한 것.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법에 사용되는 용접토치를 개략적으로 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법은 도 3에서 보는 바와 같이, 탄소강으로 이루어진 모재(21)와 모재(21)의 상면에 스테인리스강 소재의 클래드(22)가 접합된 클래드재(20)의 맞대기 이음부를 용접하기 위한 방법에 관한 것으로서, 먼저 도 2를 참조하여 이를 용접하기 위한 용접토치의 구성을 설명하도록 한다.

먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법에 사용되는 용접토치(10)는 텅스텐 전극(11), 콜릿(12), 수냉노즐(13), 실드가스 노즐(14)을 포함한다.

텅스텐 전극(11)은 일정길이를 갖는 원통형상으로 형성되고, 용접토치(10) 내에 상하방향으로 배치된다. 이러한 텅스텐 전극(11)은 외부전원으로부터 전류를 공급받아 클래드재의 맞대기 이음부에 아크를 발생시키는 역할을 한다.

여기서, 텅스텐 전극(11)은 하단부에 원추형상의 첨단부(11a)가 형성되는데, 이러한 첨단부(11a)는 하부에 발생되는 아크 중심부에 압력이 집중되도록 하는 역할을 한다.

이러한 첨단부(11a)는 확대도에 도시된 바와 같이, 축 중심으로부터 측방으로 경사지게 형성되는데, 경사각도 R이 25°미만이면 아크 중심부에 충분한 압력은 제공되나 전극의 열화에 취약해져 용접 중 전극의 열화로 인한 용접불량이 발생될 수 있고, 35°를 초과하면 아크 중심부에 충분한 압력이 집중되지 않으므로 25°~ 35°범위로 형성되는 것이 바람직하다.

위와 같이, 본 발명은 위와 같은 첨단부(11a)가 형성된 텅스텐 전극(11)의 구조를 통해 클래드재(20)의 맞대기 이음부에 중심부의 압력이 집중된 아크를 제공할 수 있으므로 클래드재(20)의 맞대기 이음부에 용융에 의해 상하를 관통하는 상광하협의 키홀 구조를 갖는 용접부(20a)를 형성할 수 있게 된다.

콜릿(12)은 텅스텐 전극(11)의 외주를 감싸도록 설치되고, 텅스텐 전극(11)을 지지하는 역할을 한다.

수냉노즐(13)은 콜릿(12)의 외주를 감싸도록 설치되고, 내부에 냉각수가 이동하는 통로가 형성되어 통로를 순환하는 냉각수를 통해 텅스텐 전극(11)을 냉각시켜 텅스텐 전극(11)이 일정 온도 이상으로 과열되어 열화되는 것을 방지하는 역할을 한다.

본 발명은 위와 같은 수냉노즐(13)에 의해 텅스텐 전극(11)의 냉각이 지속적으로 이루어짐에 따라 텅스텐 전극(11)에 500~650A의 고전류를 인가하더라도 텅스텐 전극이 열화되는 문제가 발생되지 않는다.

실드가스 노즐(14)은 수냉노즐(13)의 외주 둘레를 따라 설치되고, 수냉노즐(13)의 외측에 실드가스 공급로(S)를 형성하며, 실드가스가 하부로 공급될 수 있도록 하단이 개방된다.

여기서, 실드가스는 텅스텐 전극(11)에서 발생되는 아크가 중심방향으로 집중되도록 가이드함과 아울로, 아크에 의해 용융되는 용접부가 산화되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 아르곤 가스가 사용될 수 있으며, 이러한 아르곤 가스는 입열량에 비해 아크력이 강하여 용접속도가 빠르면 언더컷과 같은 결함이 발생할 수 있으므로, 2L/min 이상의 공급량이 공급되는 것이 바람직하다.

전술한 용접토치를 이용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법은 도 3에서 보는 바와 같이, 용접토치(10) 내에 설치된 텅스텐 전극(11)에 500~650A의 고전류를 인가하면, 클래드재(20)의 맞대기 이음부에 아크가 발생된다.

이 때, 본 발명은 수냉노즐(13)을 순환하는 냉각수를 통해 용접과정에서 텅스텐 전극(11)이 과열되지 않도록 냉각시킴에 따라 텅스텐 전극(11)에 500~650A의 고전류를 인가할 수 있으며, 텅스텐 전극(11)에 고전류를 인가하는 방식의 경우, 텅스텐 전극(11)에서 발생되는 아크의 열전자가 첨단부(11a)의 중심방향으로 집중되어 방출되게 된다.

이러한 이유로 본 발명은 텅스텐 전극(11)의 첨단부(11a) 각도 R을 25~35°범위로 형성하여 텅스텐 전극(11)의 첨단부(11a)를 보다 예리하게 형성함으로써, 인가되는 고전류에 의해 발생되는 아크가 텅스텐 전극(11)의 첨단부(11a) 중심방향으로 보다 집중되도록 하여 클래드재(20)의 맞대기 이음부에 중심부에 충분한 압력이 집중된 아크를 인가할 수 있도록 하고 있다.

이에 따라, 본 발명은 클래드재(20)의 중심부에 충분한 압력이 집중된 아크를 클래드재(20)의 맞대기 이음부에 인가하여 클래드재(20)의 맞대기 이음부에 1회의 완전용입에 의한 상광하협의 키홀 구조를 갖는 용접부(20a)를 형성할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명은 용접 과정에서 용접토치(10)의 실드가스 공급로(S)로부터 용접부(20a)로 실드가스가 공급되는데, 이러한 실드가스는 텅스텐 전극(11)에서 발생되는 아크가 중심방향으로 집중되도록 가이드하면서 용융된 용접부(20a)가 산화되는 것을 방지하게 된다.

또한, 본 발명은 용융되는 용접부(20a)가 상광하협의 키홀 구조로 형성됨에 따라 하부로 갈수록 모재(21)의 용융면적이 감소되므로 용접부(20a)의 모재(21)를 구성하는 화학성분이 클래드(22)로 침투하여 희석되는 것을 최소화할 수 있으므로 용접부(20a)의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 이를 보다 최소화하기 위해 본 발명은 용접 과정에서, 2Φ의 직경을 갖는 용접와이어를 용접부(20a)로 추가적으로 공급하게 된다.

이 때, 용접와이어(W)는 모재(21)와 클래드(22)의 용접이 동시에 이루어지는 이종용접을 고려하여, 모재(21)와 클래드(22)가 적정 비율로 혼합된 소재로 이루어지고, 용접부(20a)의 화학성분을 만족시키며 클래드재(20)의 완전용입을 만족할 수 있도록 2~4.5mm/min로 송급속도(V)로 공급되는 것을 특징으로 한다.

위와 같이, 용접와이어(W)의 송급속도(V)를 2~4.5mm/min로 설정하는 이유는, 용접와이어(W)의 송급속도가 2mm/min 미만이면, 모재(21)와 클래드(22)를 포함하는 용접부(20a)의 화학성분을 만족하기 어렵고, 용접와이어(W)의 송급속도가 4.5mm/min를 초과하면, 아크에 의해 발생되는 입열량의 대부분이 용접와이어(W)의 용융에 사용되어 용접부(20a)의 완전용입을 만족할 수 없기 때문이다.

본 발명에서는 모재(21)로 탄소강(ASTM A516)과 클래드(22)로 스테인리스강(304L)가 용접되는 이종용접을 고려하여 309L의 용접와이어를 사용하였다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법의 전류에 따른 용입깊이 및 용접부 특성을 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법의 용접 와이어 송급량에 따른 용입깊이 및 용접부 특성을 도시한 것이다.

이하에서는 탄소강 소재의 모재 상면에 스테인리스강 소재(Fe+Cr+Ni)의 클래드가 접합된 8~10mm인 클래드재에 대해 실험을 실시하였다.

도 4는 전류에 따른 클래드재의 용입깊이 및 용접부 특성을 도시한 것으로서, (a)를 참조하면, 텅스텐 전극에 인가되는 전류가 500A 미만이면, 클래드재의 용입깊이(Pernetration)가 11mm 미만으로 본 발명의 클래드재의 두께가 8~10mm 인 것을 고려할 때, 클래드재의 용입깊이가 충분하게 형성되지 않을 수 있고, 텅스텐 전극에 인가되는 전류가 650A를 초과하면, 탄소강인 모재의 희석영역(CS Dilution Area)가 40mm²을 초과하여 희석영역이 과도하게 증가하므로 용접부의 품질이 저하될 수 있다.

또한, 도 4의 (b)를 참조하면, 텅스텐 전극에 인가되는 전류가 650A를 초과하면, 탄소강인 모재가 스테인리스강인 클래드로 침투되어 희석되는 Ni(니켈) 및 Cr(크롬)의 양이 과도하게 증가하여 용접부의 품질이 저하될 수 있다.

위와 같은 사정을 감안하여 본 발명은 텅스텐 전극에 500~650A의 전류가 인가되는 것이 가장 효율적이라는 것을 확인할 수 있었다.

도 5는 용접 와이어 송급량에 따른 클래드재의 용입깊이 및 용접부 특성을 도시한 것으로서, (a)를 참조하면, 용접와이어의 송급속도가 2mm/min 미만이면, 용접부의 희석량(Dilution)이 80% 이상으로 과도하여 용접부의 품질이 저하될 수 있고, 용접와이어의 송급속도가 4.5mm/min를 초과하면, 클래드재의 용입깊이가 8mm 미만으로 본 발명의 클래드재의 두께가 8~10mm 인 것을 고려할 때, 클래드재의 용입깊이가 충분하게 형성되지 않을 수 있다.

또한, 도 5의 (b)를 참조하면, 용접와이어의 송급속도가 2mm/min 미만이면, 용접부로 공급되는 Ni(니켈) 및 Cr(크롬)의 양이 충분하지 않아 용접부의 품질이 저하될 수 있고, 용접와이어의 송급속도가 4.5mm/min를 초과하면, 용접부로 공급되는 Ni(니켈) 및 Cr(크롬)의 양이 필요 이상으로 과도하게 증가하여 용접부의 품질에 문제가 발생될 수 있다.

위와 같은 사정을 감안하여 본 발명은 용접와이어의 송급속도가 2~4.5m/min 인 것이 가장 효율적이라는 것을 확인할 수 있었다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드재의 아크 용접방법은 아크를 발생시키는 텅스텐 전극이 미리 설정된 각도를 갖는 첨단부를 구비함과 아울러 수냉노즐에 의해 냉각되는 구조로 형성됨에 따라 500~650A의 고전류를 인가할 수 있으므로 클래드재의 맞대기 이음부에 중심부에 압력이 집중된 아크를 발생시켜 1회의 완전용입으로 상하를 관통하는 상광하협의 키홀 구조를 갖는 용접부를 형성함에 따라 신속한 용접작업이 이루어져 제품의 생산성이 크게 향상된다.

또한, 본 발명은 아크에 의해 용융되는 용접부가 상광하협의 키홀 구조로 형성되어 클래드재의 하부로 갈수록 모재의 용융면적이 감소되므로 용융된 용접부의 모재를 구성하는 화학성분이 클래드로 침투하여 희석되는 것을 최소화할 수 있으므로 용접부의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명은 용접부로 공급되는 용접와이어의 송급속도를 적절하게 제어함으로써, 1회의 완전용입이 가능한 입열량을 충족시키면서도 용융된 용접부의 클래드를 구성하는 화학성분을 충족시킬 수 있으므로 용접부의 품질을 클래드재와 동일하게 유지하면서도 신속한 용접작업이 가능하다.

비록 본 발명이 상기 바람직한 실시 예들과 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허 청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 용접토치 11 : 텅스텐 전극
11a : 첨단부 12 : 콜릿
13 : 수냉노즐 14 : 실드가스 노즐
20 : 클래드재 20a : 용접부
21 : 모재 22 : 클래드
S : 실드가스 공급로 W : 용접와이어

Claims (6)

1. 모재와 상기 모재의 상면에 상기 모재와 다른 소재의 클래드가 접합된 클래드재의 맞대기 이음부를 용접하는 방법에 있어서,
   용접토치 내에 설치된 냉각수단에 의해 냉각되는 텅스텐 전극에 500~650A의 고전류를 인가하여 중심부에 압력이 집중된 아크를 상기 맞대기 이음부에 인가함으로써, 상기 맞대기 이음부에 상기 아크에 의한 용융에 의해 상하를 관통하는 상광하협의 키홀 구조를 갖는 용접부를 형성함과 동시에 상기 용접부로 실드가스를 공급하여 상기 아크를 중심방향으로 가이드하는 것을 특징으로 하는 키홀을 이용한 클래드재의 아크 용접방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 실드가스의 공급량이 2L/min 이상인 것을 특징으로 하는 키홀을 이용한 클래드재의 아크 용접방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 용접부로 상기 클래드와 상기 모재가 미리 설정된 비율로 혼합된 소재의 용접와이어를 더 공급하되,
   상기 용접와이어는 직경 1.2φ이고, 송급속도가 2~4.5m/min인 것을 특징으로 하는 키홀을 이용한 클래드재의 아크 용접방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 텅스텐 전극은 하단부에 원추형상의 첨단부가 형성되되,
   상기 첨단부는 상기 텅스텐 전극의 축 중심을 기준으로 25~35°경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 키홀을 이용한 클래드재의 아크 용접방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 용접부는 1회의 완전용입에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 키홀을 이용한 클래드재의 아크 용접방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 용접토치는
   일정길이를 갖고 상하방향으로 배치되는 텅스텐 전극과;
   상기 텅스텐 전극의 외주를 감싸도록 설치되고, 상기 텅스텐 전극을 지지하는 콜릿과;
   상기 콜릿의 외주를 감싸도록 설치되고 내부에 냉각수가 이동하는 통로가 형성된 수냉노즐과;
   상기 수냉노즐의 외주 둘레를 따라 설치되고 상기 수냉노즐의 외측에 실드가스 공급로를 형성하며, 하단이 개방된 실드가스 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 키홀을 이용한 클래드재의 아크 용접방법.