여러가지 용접법의 종류 및 특징 - 아크 용접(Arc Welding), 용극식 용접법, 비 용극식 용접법

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여러가지 용접법의 종류 및 특징 - 아크 용접(Arc Welding), 용극식 용접법, 비 용극식 용접법에 대한 보고서 자료입니다.

목차

<각 용접법의 특징 및 종류>


1. 아크 용접(Arc Welding)

< 용극식 용접법 >
1. 피복 아크 용접(Shielded Metal Arc Welding)
2. 플라즈마 아크 용접(Plasma Arc Welding, PAW)
3. 가스 아크 용접(Gas Metal Arc Welding, GMAW, MIG)
4. 서브머지드 아크 용접(Submerged Arc Welding, SAW)
5. 탄산 가스 아크 용접(CO2 Gas Shielded Arc Welding)

< 비 용극식 용접법 >

1. 가스-텅스텐 아크 용접(Gas Tungsten Arc Welding, GTAW, TIG)
2. 세미-아크 용접(Semi-Arc Welding)
　일렉트로-슬래그 용접(Electro-slag Welding, ESW)
3. 가스 용접
　산소 아세틸렌 용접(Oxygen-acetylene welding)
4. 고에너지 용접(High Energy Welding)
　1. 전자 빔 용접(Electron Beam Welding)
　2. 레이저 빔 용접(Laser Beam Welding)

본문내용

서 아크 용접법이라 하기도 애매하여 Semi-Arc 용접법이라 분류하였다.
일렉트로 슬래그 용접은 용융한 슬래그 속에 솔리드 와이어 또는 플럭스 충전 와이어를 연속적으로 밀어 넣고, 용접봉을 슬래그와 용융금속 내를 흐르는 전류의 매초당의 줄 발열
Q=0.24EI (E는 노즐과 모재 사이의 전압, I는 용접 전류)FMF 사용하여 전극을 용융 시키는 것이 특징이다. 용접의 개시 때에는 입상 플럭스 중에서 아크가 순간적으로 발생하지만, 충분히 플러스가 용융하면 아크는 소멸되고 심선은 주로 용융 슬래그의 저항열로 녹는다. 또 용융금속이 홈에서 흘러나오지 못하도록 모재의 양쪽에 있는 수냉식 동벽을 천천히 위쪽으로 습동시키면서 연속 주조식으로 입향 용접을 한다. 필요한 추가 플럭스는 가끔 위쪽 홈에서 보충한다. 그림 6에 일렉트로 슬래그 용접의 개략도를 나타내었다.
일렉트로-슬래그 용접은 보일러 후판 드럼 및 기타의 압력용기의 세로이음과 원주용접, 중기계의 대형부품의 용접에 이용한다. 이는 거대한 공작기계, 수천 수만톤의 대형 프레스, 대형 롤러, 수력 터빈용 대형 축 등의 제작 방법을 근본적으로 변화시켰다. 일렉트로 슬래그 용접법 덕분에 대형의 주단강품은 소형의 주단강품 또는 압연품을 용접하여 조립하는 것이 쉽게 되었다. 소련에서는 화력 발전용 중공 대형 터빈의 축은 후판을 굽혀서 세로 일렉트로 슬래그 용접하여 중공 관을 만들고, 이것을 단조한 플랜지에 일렉트로 슬래그 용접하여 만든다. 이 경우 일렉트로 슬래그 용접의 이용으로서 생산비는 일체 단조의 경우보다도 거의 반감된다.
3. 가스 용접
산소 아세틸렌 용접
(Oxygen-acetylene welding)
가스 용접은 연료 가스와 산소 혼합물의 연소 열을 이용하여 용접하는 방법이다. 일반적으로 가장 많이 사용하는 방법이 산소-아세틸렌(Oxygen-acetylene welding)이다. 산소 아세틸렌 불꽃의 성질은 토치 내의 아세틸렌과 산소의 혼합비에 따라서 아세틸렌 과잉 불꽃(탄화불꽃 또는 환원불꽃), 산소 과잉불꽃(산화불꽃) 및 중성불꽃이 있다.
보통의 용접에서는 그림 7과 같은 중성불꽃이 사용된다. 중성불꽃 중의 반응은 C2H2 + O2 → 2CO +H2 (백심)
이 O2는 산소 용기에서 공급된 것이고, 다음에 2차 불꽃 중에서는 공기중의 산소에 의하여 다음 반응이 일어나서, 탄산가스와 물로 된다.
2CO + O2 → 2CO2
2H2+O2 → 2H2O
가스 융점의 불꽃온도는 약 3000℃이며, 아크 용접의 아크 온도 약 6000℃에 비하여 훨씬 낮고, 또 열 집중이 나쁘므로 비능률적이지만, 토치와 용접물과의 거리를 조절하여 가열을 손으로 가감할 수 있으므로 아크 용접에서 곤란한 두께 1mm이하의 박판용접에 적합하다. 또 불꽃이 넓게 퍼지므로 용융금속을 공기로부터 보호하는 작용이 있다.
가스 용접은 설비비가 싸고 가벼우므로 널리 보급되어 있으며, 적당한 재료로 올바르게 행하면 아크 용접과 같은 정도로 양질의 용접부를 얻을 수 있다.
그림8에 산소-아세틸렌 용접의 개략도를 나타내었다.
4. 고에너지 용접
(High Energy Welding)
1. 전자 빔 용접(Electron Beam Welding)
진공 중에서 금속의 용해나 주조를 하는 것이 유해 가스의 제거 및 용융금속의 순도를 향상시키는 점에서 대단히 중요한 야금기술로 되어 있으며, 진공 중에서 용접을 하는 이점이 최근에 확인되어, 특히 고진공 중에서 고속의 전자빔을 이음부에 충격시켜 그 발열로서 용접하는 전자 빔 용접(Electron Beam Welding)이 실용화 되고 있다. 특히 원자로의 용접에 필요한 지르코늄, 니오븀 등의 활성금속의 용점에 이용되고 있으며 이외의 합금강, 스테인리스강, 알루미늄, 동 등에도 널리 사용되고 있다. 또, 고속 전자 빔에 의한 금속 및 비금속의 천공작업도 발달하고 있다.
전자 빔 용접장치는 그림9와 같이 10-5mmHg의 고진공 내에서 텅스텐 필라멘트를 가열하여 전자를 방출시켜 이것을 10~150KV의 고전압으로 가속한 전자 빔을 피용접물에 충격시켜서 그 발열에 의해 용접한다, 용접전류(전자전류)는 10~2000mA 정도이므로 전자 빔 에너지는 15000V X (10~2000) X 10-3A = 150W ~ 30KW 정도의 것이, 용접면적 6~8mm2의 작은 면적에 집중할 수 있다. 고전압을 사용하면 50KW의 에너지도 가능하다. 작은 에너지를 사용하면 두께 0.07~0,15mm의 스테인리스강 상자도 용접이 가능하고, 더욱이 초점을 1mm2이하의 작은 면적으로 할 수 있는 것이 특징이다.
전자 빔 용접의 특징은 폭이 좁고 깊은 용입이다. 전자 빔은 감압한 저압에서도 용접할 수 있고, 대기 중에 전자빔을 꺼내서 비진공 용접도 할 수 있지만, 그 경우는 빔 폭이 넓어져서 용입은 수분의 1로 감소한다.
전자 빔 용접은 여러 가지 이음에 이용할 수 있다. 용입이 깊으므로 비교적 작은 입열로서 두꺼운 물건의 용접을 할 수가 있고, 더욱 용접비가 싸게 들므로 앞으로는 연강이나 저합금강의 용접, 특히 용접기를 고정하고 피용접물을 이동할 수 있는 것의 용도(용접 형강, 용접 관)에 이용될 가능성이 크다.
2. 레이저 빔 용접(Laser Beam Welding)
레이저 용접은 전자 빔 용접과 마찬가지로 고 에너지 용접에 속한다. 레이저 빔 용접에 사용되는 레이저의 발생 원리는 그림 10에 보여지는 것처럼 크세논 섬광관(Xenon Flash Tube)에서 발생하는 섬광이 루비 결정(Al2O3+15%Cr) 중의 Cr 원자에 의하여 자려발진이 일어나고, 결정을 지나는 중에 증폭되어져 아주 격렬한 빛으로 된 후에 이 빛을 렌즈를 통과시켜 집중시켜서 얻는다. 이를 이용한 용접이 레이저 빔 용접이다. 용접 레이저 빔 용접은 에너지 밀도가 높으므로 용접물에 깊이 침투할 수 있으며, 용접물을 정확하게 초점을 맞출수 있다. 또한 좁고 깊은 접합부도 용접할 수 있으며 수축과 뒤틀림이 최소화되어 용접 품질 또한 좋다. 게다가 용접부는 강도와 연성이 양호하고 미세기공이 없으며 공정시 진공 또한 필요 없다. 용가재도 필요없으며 이종재료의 용접도 수행 가능하다.

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