용접의 종류와 특징 장단점

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용접의 종류와 특징 장단점에 대한 보고서 자료입니다.

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땜에서는 모재 표면의 산화물이 대단히 견고하기 때문에 용제는 산화물을 용해하여 슬랙으로 제거하기 위해서는 강력한 산화물의 제거 작용이 필요하다. 대표적인 용제의 성분에는 염화리튬, 염화 나트륨, 염화칼륨, 불화리튬, 염화아연 등이 있으며, 이것을 적절히 배합하여 사용한다.
¨ 납땜 부위의 차폐 분위기: 가스 시일드(shielding atmosphere)
적절한 가스 시일드에서 납땜을 하게 되면 산화방지 또는 산화물의 환원 작용에 의해 땜납의 흐름이 좋아져서 용제를 사용하지 않아도 납땜을 할 수 있다. 이것은 부품의 형상이나 성질상 용제를 사용할 수 없을 때 또는 땜납 후에 잔류 용제의 제거 처리를 할 수 없을 때 이용된다. 가스 시일드로는 불활성 가스, 질소 가스, 도시 가스, 해리 암모니아 가스, 수소 가스, 및 진공 등이 사용된다. 도시 가스는 고온에서 산화물의 환원이 불충분하므로 산화물이 그다지 문제가 되지 않는 연강, 저합금강의 납땜에만 이용된다. 해리 암모니아가스(75 % H2 ＋25 % N2) 및 수소가스는 환원 작용이 강하고, 용제가 필요 없는 스텐레스강의 납땜에도 가능하다. 티타늄, 지르코늄 등과 같은 활성 금속의 납땜에는 진공 납땜이 이용된다.
¨ 납땜 방법
납땜 작업은 이음면의 청정, 조립, 가열 및 후처리로 이루어진다. 이음면은 미리 탈지, 솔질, 약품 청정 등으로 전처리를 하여 깨끗이 하고 적당한 용제를 도포한 후, 미리 선정된 가열 방법을 이용하여 소정 온도로 일정 시간 유지하여 납땜을 한다. 또, 부식성 용제를 사용하였을 때는 납땜 후에 잔류 슬랙을 제거하여야 한다. 그리고, 납땜용 가열 장치를 선택할 때는 납땜하는 이음의 형상, 치수, 수량, 신뢰성 등에 대해서 종합적 견지에서 검토할 필요가 있다. 납땜 작업은 그 가열 방법에 따라서 분류된다.
⑴ 인두납땜(soldering iron brazing)
일반적으로 저온의 연납땜에 널리 사용되는 가장 간단한 장치며, 가열된 인두에서의 열전도에 의해 모재를 가열하고 땜납을 용융하여 납땜하는 방법이다. 납땜 온도가 높은 경납땜이나 열용량이 너무 큰 피용접물 등에는 부적당하다.
땜인두는 대부분 순동을 사용하며, 특수한 것은 소량의 티타늄(Ti), 규소(Si)를 함유한 동합금 또는 니켈(Ni)나 철(Fe) 등으로 도금하여 내식성 내구성을 좋게 한 것도 사용된다.
⑵ 가스 납땜(gas brazing)
토치 램프, 산소-아세틸렌 불꽃, 산소-프로판 불꽃 등으로 가열하여 납땜하는 방법이다. 일반적으로 가스 불꽃은 약간 환원성의 것이 좋으며, 용제는 이음면과 땜납의 양쪽에 도포하여 사용된다. 이음에는 불꽃의 외측을 대고 속불꽃은 닿지 않게 한다.
또 부품의 치수, 형상 및 열용량에 따라서 예열도 한다. 너무 과열하면 납땜의 확산 및 산화를 초래하기 쉬우며, 용제의 녹는 정도를 보고 이음의 온도를 추정할 수 있다.
⑶ 저항 납땜(resistance brazing)
납땜할 이음부에 용제를 바르고, 납땜재를 삽입하여 저항열로 가열하는 방법이다. 구조상 두 종류가 있으며 하나는 전극에 탄소 또는 흑연을 사용하여, 전극에 발생한 저항열로 납땜부를 가열하는 간접가열법과 전극에 텅스텐, 동합금 등을 사용하여 납땜부의 저항열을 이용하여 납땜하는 직접가열법이 있다. 이 방법에서는 스폿 용접이 곤란한 금속의 납땜에 적당하다.
⑷ 로내 납땜(Furnace brazing)
로내 납땜은 전열이나 가스 불꽃 등으로 가열된 로내에서 납땜하는 방법이다. 이 방법은 온도 조절이 균일하므로, 정밀 이음이 가능하며, 납땜재는 미리 이음면에 삽입하여 로내에 넣는다. 비교적 작은 부품의 대량 생산에 적합하며, 또 분위기는 수소와 해리 암모니아 가스를 사용할 때가 많다.
⑸ 침지 납땜(dip brazing)
침지 납땜은 이음면에 땜납을 삽입하여, 미리 가열된 염욕(salt bath)에 침지하여 가열하는 방법과 납땜부를 용제가 들어 있는 용융땜 조에 침지하여 납땜하는 두 방법이 있다.
⑹ 고주파 납땜
땜납과 용제를 삽입한 틈을 고주파 전류를 이용하여 가열하는 납땜법이다. 자성이 있는 금속에서는 유도전류에 의한 가열이 주가 되며, 비자성의 금속에서는 과전류에 의한 가열이 주가 된다. 가열 코일은 부품에 따라서 적당한 형상과 용량이 사용된다. 이 방법은 가열 시간이 짧고 작업이 용이하나, 국부 가열에 의한 변형이 다르기 쉽다.
(참고) 용어설명
용가재(filler metal): 용착부를 만들기 위하여 녹여서 첨가하는 금속, 따라서 용접봉은 용가재에 속한다.
용극(consumable electrode) : 각종 아크 용접 및 아크 절단에서 아크중에서 아크 중에서 용융하여 소모되는 전극
용접금속(weld metal) : 용접부의 일부이며, 용접하는 동안 용융되었다가 응고된 금속
용접부(weld zone) : 용접 금속 및 그 근처를 포함한 부분의 총칭
용착부(weld metal zone) : 용접부 안에서 용접하는 동안에 용융 응고한 부분
용착금속(deposited metal) : 용접 작업에 의하여 용가재로부터 모재에 용착한 금속
용착비드(weld bead) : 용접을 할 때 1회의 패스(지나감)에 의하여 나타난 용착금속
용융(fusion) : 두 개의 금속을 용융하여 완전히 하나게 되게 하는 것
용융지(molten weld pool, puddle) : 아크 또는 불꽃 등의 열원 부근에서 금속의 일부가 용해하여 만들어진, 용융 금속이 고여 있는 곳으로 용가재(즉 용접봉)의 금속과 용접하고자 하는 모재가 같이 녹아 용융지를 형성한다.
용제(welding flux) : 용접을 할 때 산화물, 기타 해로운 물질을 용융 금속에서 분리하고 제거하기 위하여 쓰이는 것
용제 함유 와이어 전극(flux cored wire electrode) : 용접용 와이어나 파이프 모양으로 되어 있어 그내부에 아크의 안정화, 탈산등의 목적으로 용제가 가득차 있는 것
스페터(spatter)현상 : 아크용접에서 용접봉 또는 용융지에서 작은 입자의 용적들이 비산되는 현상으로 이것이 지나치면 용착손실과 용접상태 불량, 청소작업이 필요하다.
슬랙(slag) :용착부에 나타난 비금속 물질

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