KR20200119012A - Tig 용접용 텅스텐 전극봉 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아크 발생을 위한 첨단부의 기능은 유지하면서 첨단부 끝부분의 강성을 증대시켜 첨단부의 끝부분이 용접시 고열에 의해 쉽게 녹거나 변형되는 것을 방지할 수 있도록 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉에 관한 것으로서, 그 구조는 선단부에 원뿔 형태의 첨단부를 갖는 텅스텐 재질의 전극봉체로 형성된 TIG 용접용 텅스텐 전극봉에 있어서, 상기 전극봉의 첨단부 끝부분에 0.3 ~ 0.4mm의 원형 단면을 갖는 포인트 다이아로 이루어진 절두부를 형성하여서 된 것으로서, 아크 발생을 위한 첨단부의 기능은 유지하면서 강성이 증대되어 첨단부의 끝부분이 용접시 고열에 의해 쉽게 녹거나 변형되지 않아 전극봉의 수명 연장은 물론 아크의 균일성 유지로 용접 효율이 상승되어 용접의 정밀성 및 견고성을 도모할 수 있게 되고, 전극봉의 녹은 용해물의 낙하로 인한 용접 불량을 최소할 수 있게 된다.

Description

TIG 용접용 텅스텐 전극봉{Tungsten electrode for TIG welding}

본 발명은 TIG 용접용 텅스텐 전극봉에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아크 발생을 위한 첨단부의 기능은 유지하면서 첨단부 끝부분의 강성을 증대시켜 첨단부의 끝부분이 용접시 고열에 의해 쉽게 녹거나 변형되는 것을 방지할 수 있도록 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 용접(鎔接)은 금속 재료를 접합시키는 것으로서, 아크 용접, 가스 용접, 저항 용접, 특수 용접 등으로 구분되고, 아크 용접은 방전을 시켜 전극 사이에 발생하는 아크열을 이용하며, 가스 용접은 산소와 아세틸렌의 혼합 가스를 이용하고, 저항 용접은 전압을 가해 발생하는 저항열을 이용한다.

또한, 재료 자체를 녹여 붙이는 융접과 녹는점이 낮은 다른 재료를 녹여 합금 형태로 붙이는 솔더링, 브레이징 같은 납땜, 압력을 가해 붙이는 압접 등으로 구분한다.

특수용접은 CO2용접(이산화탄소 아크용접: Flux Cored Arc Welding:FCAW)과 TIG용접(가스텅스텐 아크용접: Gas Tungsten Arc Welding:GTAW)이 있는데, CO2용접은 주로 구조물의 대량 용접시 사용하는 것으로서, 탄산가스가 용융금속을 보호하는 역할을 하고, 자동용접으로 용제를 사용하지 않으며, 용접강도가 우수하고, 용접비용이 저렴하며, 용접기에서 와이어가 자동으로 송출되고, 솔드와이어와 플럭스코어드와이어 두종류가 있다.

TIG용접은 주로 배관용접이나 반도체 등의 고정밀 용접을 자동으로 수행하는데 사용되는 것으로서, Ar, He 등과 같은 불활성가스를 실드가스로 사용하면서 비소모성 전극인 텅스텐 전극봉과 모재사이에서 발생시킨 아크열로 모재와 용가재를 용융시켜 접합하는 용접법으로서, 기계적 성질, 기밀성과 내열성이 우수하고, 연강, 스테인레스강, 알루미늄, 구리,합금등을 용접한다.

도 1은 종래 가스텅스텐 아크 용접장치를 나타낸 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 가스텅스텐 아크 용접토치(3) 내부의 텅스텐 전극봉(4)과 모재(2)에 용접전원(1)을 접속하고 텅스텐 전극봉(4)과 모재(2) 사이에 용접아크(5)를 형성한다.

그리고, 용접용 첨가와이어(8)는 용접와이어 자동송급장치(6)로부터 도관 및 이와 연결된 콘택트팁(7)을 통하여 아크 발생부에 유도되어 아크 열에 의해 녹아 용접이 일어난다.

한편, 상기 텅스텐 전극봉(4)은 적당한 저항을 거친 직류전원이나 교류전원을 2개의 전극에 접속시켜 고열을 발생시키는 아크 용접에 주로 사용되고, 이러한 텅스텐 전극봉이 하나의 전극이 되고 용접되는 모재가 하나의 전극이 되어 아크에 의한 고열을 발생시켜 용접이 가능하게 되는 것이다.

도 2는 자동핀으로 사용되는 종래의 텅스텐 전극봉 구조를 나타낸 것으로서, 상기 텅스텐 전극봉(4)은 직경이 작고 길이가 긴 원형 단면의 전극봉체(41)로 형성되고, 모재 측을 향하는 전극봉체(41)의 선단부에는 아크의 집중성 및 저항성을 높이기 위해 끝이 날카롭게 연마된 원뿔 형태로 첨단부(42)가 형성되며, 첨단부(42)는 외측 주면이 헬리컬 형태로 면처리된 헬리컬 가공면(43)을 포함한다.

그러나, 이러한 종래의 텅스텐 전극봉은 원뿔 형태를 이루는 첨단부의 날카로운 끝부분이 용접 중 고열에 의해 녹아 변형 및 손상되고, 이러한 첨단부의 변형 및 손상은 아크의 불균일성을 초래함은 물론 텅스텐 전극봉의 수명 단축을 야기시키게 되는 문제점이 있었다.

이러한 아크의 불균일성은 용접의 정밀성 및 견고성을 저해하고, 녹은 용해물이 모재에 떨어져 빈번한 용접 불량을 초래하게 됨으로써 이또한 용접의 비효율성을 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 텅스텐 전극봉은 첨단부의 외측 주면이 헬리컬 형태로 면처리되어 있어 용접시 발생하는 가스 배출이 원활하게 이루어지지 않고, 이로 인해 아크 내의 기포 발생으로 용접 불량을 초래하는 문제점이 있었다.

1. 한국 공개특허 제10-2000-0009424호 (2000.02.15.공개.) 2. 한국 공개실용 제20-1998-015371호 (1998.06.25.공개.) 3. 한국 등록실용 제20-0389523호 (2005.07.14.공고.) 4. 한국 공개실용 제20-2010-0002899호 (2010.03.11.공개.)

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 아크 발생을 위한 첨단부의 기능은 유지하면서 첨단부 끝부분의 강성을 증대시켜 첨단부의 끝부분이 용접시 고열에 의해 쉽게 녹거나 변형되는 것을 방지할 수 있도록 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 첨단부의 외측면을 통해 용접시 발생하는 아크 내의 가스 배출이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 용접토치에 물려 고정되는 부분, 즉 전극봉체의 전체 길이의 1/4에 해당하는 후단 부분을 통해 통전이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 용도에 따라 길이와 직경을 달리하는 전극봉에 있어, 가공시 전체길이를 미세 가공오차로 고정밀 가공이 이루어질 수 있도록 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉을 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉의 한 형태는, 선단부에 원뿔 형태의 첨단부를 갖는 텅스텐 재질의 전극봉체로 형성된 TIG 용접용 텅스텐 전극봉에 있어서, 상기 전극봉의 첨단부 끝부분에 0.3 ~ 0.4mm의 원형 단면을 갖는 포인트 다이아로 이루어진 절두부를 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절두부를 갖는 전극봉체는 첨단부 외측 주면을 스트레이트로 면처리한 스트레이트 가공면을 포함하는 것을 특징으로 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉.

또한 상기 절두부 및 스트레이트 가공면을 포함하는 전극봉체는 전체 길이의 1/4에 해당하는 후단 부분의 외측 주면에 형성된 전도체 코팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉.

또한, 상기 절두부 및 스트레이트 가공며느 전도체 코팅부를 더 포함하는 전극봉체의 길이는 치수 ± 0.01의 가공오차로 고정밀 가공된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 포인트 다이아를 이루는 전극봉의 첨단부에 0.3 ~ 0.4mm의 원형 단면을 갖는 절두부를 형성함으로써 아크 발생을 위한 첨단부의 기능은 유지하면서 강성이 증대되어 첨단부의 끝부분이 용접시 고열에 의해 쉽게 녹거나 변형되지 않아 전극봉의 수명 연장은 물론 아크의 균일성 유지로 용접 효율이 상승되어 용접의 정밀성 및 견고성을 도모할 수 있게 되고, 전극봉의 녹은 용해물의 낙하로 인한 용접 불량을 최소할 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한, 본 발명은 첨단부의 외측면을 스트레이트로 면처리함으로써 용접시 발생하는 아크 내의 가스 배출이 보다 원활하게 이루어질 수 있게 되고, 이로 인해 기존에 첨단부를 헬리컬로 면처리함에 따른 가스 배출의 비원활성 및, 이에 따른 기포 발생으로 인한 용접불량을 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 용도에 따라 길이와 직경을 달리하는 전극봉에 있어, 가공시 전체길이에 대하여 ± 0.01의 가공오차로 고정밀 가공이 이루어지도록 함으로써 전극봉과 모재 간의 거리 균일성을 확보할 수 있게 되고, 이로 인하여 용접 횟수의 제한성없이 용접의 정밀성을 향상시켜 제품의 불량률을 최소화할 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한, 본 발명은 용접토치에 물려 고정되는 부분, 즉 전극봉체의 전체 길이의 1/4에 해당하는 후단 부분의 외측 주면에 전도체 코팅부를 형성함으로써 방전을 막아주고 통전이 원활하게 이루어져 용접 효율을 한증 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 가스텅스텐 아크 용접장치를 나타낸 구성도.
도 2는 종래의 TIG 용접용 텅스텐 전극봉 구조를 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명에 의한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉 구조를 나타낸 정면도.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉 구조를 나타낸 정면도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 직경이 작고 길이가 긴 원형 단면 형태의 전극봉체(110)로 형성된다.

또한, 전극봉체(110)는 모재 측을 향하는 전극봉체(110)의 선단부에 원뿔 형태로 첨단부(120)가 형성되어 아크의 집중성 및 저항성을 높이고, 전극봉체(110)와 모재가 각각의 전극이 되어 전원의 인가로 전극봉체(110)와 모재의 사이에 아크를 형성하도록 되어 있다.

이러한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉에 있어, 본 발명은 용접시 아크에 의한 고열로 첨단부(120)의 끝부분이 쉽게 녹거나 변형되지 않도록 하고, 아크 내의 가스가 보다 원활하게 아크 외부로 배출될 수 있도록 하여 기포 발생에 의한 용접 불량을 해소하는데 그 특징이 있다.

이를 위해 본 발명은 전극봉체(110)의 첨단부(120) 끝부분에 절두부(130)를 형성하고, 첨단부(120)의 외측면에 스트레이트 가공면(140)를 형성한 것으로서, 절두부(130)는 기존에 원뿔형으로 날카롭게 가공된 끝부분을 절단하여 포인트 경(Point Dia)를 형성하여서 된 것이다.

포인트 경, 즉 절두부(130)의 직경(D)은 0.3 ~ 0.4mm의 원형 단면으로 형성된 것으로서, 용도에 따라 전극봉체(110)의 길이 및 직경에 차이가 있을 수 있으나, 그 차이에 무관하게 첨단부(120)에 절두부(130)를 형성하고, 절두부(130)의 직경(D)을 0.3 ~ 0.4mm의 원형 단면으로 형성해야만 아크 형성을 위한 전극봉(100)의 저항성을 유지하면서 첨단부(120) 끝부분의 강성을 증대시킬 수 있다.

여기서 사용되는 전극봉은 전극봉체(110)의 전체 길이(L)는 21.3mm이고, 전극봉체(110)의 직경(d)은 Φ1.0 ~ 1.6으로 형성된 통상의 수동핀을 사용한 것으로서, 이러한 수동핀에 0.3 ~ 0.4mm의 직경을 갖는 절두부(130)를 형성하여서 된 것이다.

전극봉 길이의 정밀도는 용접의 정확성과 효율에 있어 중요한 요소로 작용하게 되는 것으로서, 용접 토치에 물리 고정되는 부분은 전극봉체(110)의 전체 길이의 1/4에 해당하는 길이의 후단부 부분으로 전극봉의 길이 차이는 용접시 전극봉과 모재 사이의 거리 균일성 유지에 치명적인 저해요소로 작용한다.

이러한 거리의 차이는 반도체 등과 같이 반복적인 고정밀 용접을 요하는 작업에 있어, 제품의 불량을 초래하고, 결국에는 용접 횟수가 제한될 수 밖에 없는 것으로서, 이를 위해 본 발명은 전극봉체(110)를 Φ1.0 ~ 1.6의 직경 및, 전체 길이를 21.3mm로 가공할 때 치수(21.3mm) ± 0.01의 가공오차를 갖도록 정밀 가공한 것이다.

이와 함께 본 발명은 전극봉체(110)의 첨단부(120) 외측면에 형성된 스트레이트 가공면(140)는 아크 내외측으로 수직의 직선 형태로 연통되어 있기 때문에 용접시 아크 내에 발생하는 가스의 배출이 원활하게 이루어지고, 이로 인해 기존에 첨단부(120)의 외측면이 헬리컬 형태로 면처리 됨에 따른 가스 배출의 비원활성으로 아크 내에 기포가 발생함으로써 용접 불량을 초래하는 것을 미연에 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 용접에 있어 관건이 되는 것은 용접토치에 물려 고정된 전극봉에 대한 전류의 원활한 공급에 있는 것으로서, 기존에는 용접토치에 물려 고정되는 부분에서 방전이 일어나 통전 불량을 야기시킴으로써 용접 효율이 저하되었다.

이를 해소하기 위해서 본 발명은 용접토치에 물려 고정되는 부분, 즉 전극봉체(110)의 전체 길이의 1/4에 해당하는 후단 부분의 외측 주면에 전도체 코팅부(150)를 형성하여 방전을 막아주고 통전이 원활하게 이루어지게 함으로써 용접 효율을 상승시켰다.

이같이 본 발명은 포인트 다이아, 즉 전극봉의 첨단부에 0.3 ~ 0.4mm의 원형 단면을 갖는 절두부를 형성함으로써 아크 발생을 위한 첨단부의 기능은 유지하면서 강성이 증대되어 첨단부의 끝부분이 용접시 고열에 의해 쉽게 녹거나 변형되지 않아 전극봉의 수명 연장은 물론 아크의 균일성 유지로 용접 효율이 상승되어 용접의 정밀성 및 견고성을 도모할 수 있게 되고, 전극봉의 녹은 용해물의 낙하로 인한 용접 불량을 최소할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 첨단부의 외측면을 스트레이트로 면처리함으로써 용접시 발생하는 아크 내의 가스 배출이 보다 원활하게 이루어질 수 있게 되고, 이로 인해 기존에 첨단부를 헬리컬로 면처리함에 따른 가스 배출의 비원활성 및, 이에 따른 기포 발생으로 인한 용접불량을 현저하게 줄일 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 용도에 따라 길이와 직경을 달리하는 전극봉에 있어, 가공시 전체길이에 대하여 ± 0.01의 가공오차로 고정밀 가공이 이루어지도록 함으로써 전극봉과 모재 간의 거리 균일성을 확보할 수 있게 되고, 이로 인하여 용접 횟수의 제한성없이 용접의 정밀성을 향상시켜 제품의 불량률을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 용접토치에 물려 고정되는 부분, 즉 전극봉체의 전체 길이의 1/4에 해당하는 후단 부분의 외측 주면에 전도체 코팅부를 형성함으로써 방전을 막아주고 통전이 원활하게 이루어져 용접 효율을 한증 증대시킬 수 있게 된 것이다.

이상에서 본 발명에 의한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉을 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의한 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

100: 텅스텐 전극봉 110: 전극봉체
120: 첨단부 130: 절두부
140: 스트레이트 가공면 150: 전도체 코팅부

Claims (4)

1. 선단부에 원뿔 형태의 첨단부(120)를 갖는 텅스텐 재질의 전극봉체(110)로 형성된 TIG 용접용 텅스텐 전극봉에 있어서,
   상기 전극봉(100)의 첨단부(120) 끝부분에 0.3 ~ 0.4mm의 원형 단면을 갖는 포인트 다이아로 이루어진 절두부(130)를 형성한 것을 특징으로 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전극봉체(110)는 첨단부(120) 외측 주면을 스트레이트로 면처리한 스트레이트 가공면(140)을 포함하는 것을 특징으로 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전극봉체(110)는 전체 길이의 1/4에 해당하는 후단 부분의 외측 주면에 형성된 전도체 코팅부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전극봉체(110)의 길이는 치수 ± 0.01의 가공오차로 고정밀 가공된 것을 특징으로 한 TIG 용접용 텅스텐 전극봉.

Images