기 계 공 작 법 접합과 이음 기 계 공 작 법

용접 (welding) 2개 또는 여러 개의 물체를 원자사이의 결합이 가능하게 하는 방법 100 80 60 40 * 20 1800 1850 1950 2000 1900 PAW FRW USW SAW GMAW OAW RW CAW ESW CW DFW EBW LBW No. of welding Processes 100 80 60 40 20 Year 1

피복아크용접 (Shield Metal Arc Welding, SMAW) 2

역극성 : 모재 (-), 용접봉 (+) (SMAW) 극성 (Polarity) 발생열 : (+)극 2/3, (-)극 1/3 정극성 : 모재 (+), 용접봉 (-) 역극성 : 모재 (-), 용접봉 (+) (SMAW) 용접봉 : filler material 피복 (flux) : shield gas, slag (flux), 합금금속, 아크안정 slag : 대기로부터 용접부 보호, 단열에 의한 서냉, 용접후 제거 요함 연속작업 어려움 3

서브 머지드 아크용접 (Submerged Arc Welding, SAW) wire feed : Reel 전류 : sliding contact  연속 용접  고전류  고 용착률 flux에 의해 아크 잠호 역극성 4

가스 메탈 아크 용접 (Gas Metal Arc Welding, GMAW) (Metal Inert Gas Welding, MIG) 5

CO2 (active gas)  MAG (CO2 용접), spatter Ar + CO2 mixed gas 역극성 소모성 전극 : 자동 공급 보호가스 : Ar, He  용접부 보호 CO2 (active gas)  MAG (CO2 용접), spatter Ar + CO2 mixed gas 역극성 6

플럭스 코어드 아크용접 (Flux Cored Arc Welding, FCAW) 7

일렉트로 가스용접 (Electrogas Welding, EGW) 열원 : 전기 아크 filler metal : flux cored wire, solid wire 두꺼운 판 용접 8

일렉트로 스래그 용접 (Elextroslag Welding,ESW) 열원 : 아크발생  용융 슬래그  용접봉 슬래그에 잠입  아크 꺼짐  저항열 9

가스 텅스턴 아크용접 (Gas Tungsten Arc Welding, GTAW) (Tungsten Inert Gas, TIG) 10

with or without filler metal 보호가스 : Ar, He 정극성 cf) 아르곤용접 비소모성 전극 : tungsten with or without filler metal 보호가스 : Ar, He 정극성 cf) 아르곤용접 Arc gas 해리 (dissociation)  이온화 (ionization) 전기방전  부분적으로 이온화된 가스 형성  Plasma 전자 (e-) : (+)극으로 이동 이온 (A+) : (-)극으로 이동 아크 안정 : 이온화를 위한 가스 공급 아크 시작 : touch start high voltage, high frequency start cf) Al 용접 가열 11

플라즈마 아크용접 (Plasma Arc Welding, PAW) (a) transferred arc (b) non-transferred arc transferred arc 아크 : W electrode 모재 열원 : 아크, plasma stream  깊은 용접 non-transferred arc 아크 : W electrode Cu nozzle 열원 : plasma stream  얇은 용입 비금속 용접가능 12

산소 아세틸렌 용접 (Oxyacetylene Welding,OAW) 13

unburned mixed gas : C2H2 2C + H2 +Q1 1차 연소 : 2C +O2  2CO + Q2 혼합가스 : C2H2 + O2 unburned mixed gas : C2H2 2C + H2 +Q1 1차 연소 : 2C +O2  2CO + Q2 Q2  용접 열원 2차 연소 : 2CO + H2 + 3/2O2  2CO2 + H2O + Q3 3/2O2  대기중 산소 2CO2  보호가스 H2O  수증기 Q3  예열 CO 가스 주의 해리 14

산소 절단 (Oxygen Fuel Cutting,OFC) Fe : above 870oC Fe + O  FeO + 267kJ 3Fe +2O2  Fe3O4 + 1120kJ (main reaction, 1150oC) 2Fe + 3/2O2  Fe2O3 +825kJ Fe3O4 : 용융온도 1527oC 절단 tip 용접 tip 절단 작업 : 산소 불꽃으로 가열  산화  산화물 용융  고압산소 이용 용융산화물 제거  반복과정 수행하면서 이동 C2H2 + O2 O2 15

절단 조건 1) 산화 온도 < 용융온도 ex) 주철 : Tm = 1145oC, Tig = 1150oC 2) 산화물 용융온도 < 모재의 용융온도 ex) Al : Tm = 658oC, (Tm)oxide = 2050oC Cr : Tm = 1550oC, (Tm)oxide = 1990oC 3) 산화반응 발생열 > 열손실  self acting cf) 숫불, 성냥불 16

레이저 빔 용접 (Laser Beam Welding, LBW) CO2 laser : 거울 YAG laser : 거울, optical fiber 17

전자빔 용접 (Electron Beam Welding, EBW) 18

냉간압접 (Cold Pressure Welding, CW) roll bouning 고압력에 의해 표면 산화물 파괴  새로운 표면 접촉  접합 심한 가공경화 19

초음파 용접 (Ultrasonic Welding, USW) high frequency vibration  표면층 파괴  새로운 표면 접촉  접합 not melting 플라스틱, foils, 반도체, …… 20

마찰 용접 (Friction Welding, FRW) 이종 금속 용접 짧은 용접시간  대량생산 21

저항점용접 (Resistance Spot Welding, RSW) 열원 접촉저항 전극봉 : 고전류, 고압, 고온  Cu Car body explosion  고전류 22

심용접 (Resistance Seam Welding, RSEW) shunting effect 23

돌기용접 (Resistance Projection Welding, RPW) 동시에 여러점 용접 : no shunting effect 전극봉에 의한 손상 적음 돌기 제작 어려움 : 두께 제한 24

고주파 저항용접 (High Frequency 고주파 유도전기용접 (High Frequency Resistance Welding, HFRW) 고주파 유도전기용접 (High Frequency Induction Welding, HFIW) No sliding contact  coated materials 25

플래쉬용접 (Flash Welding, FW) flashing : 표면 접촉  적은 접촉면적  고전류  아크발생  용융  가압 26

업셋용접 (Upset Welding, UW) 열원 : 접촉부 전기 저항열 작업순서 : 장착  용접가압  전류가함  업셋 하중가압 27

스터드용접 (Stud Spot Welding, SW) high welding speed : 3parts/sec 퍼커션용접 (Percussion Welding, PEW) Arc from a rapid discharge in condenser 28

폭발용접 (Explosion Welding, EXW) 29

확산용접 (Diffusion Welding, DFW) 표면 깨끗이 가압 상태 (5~50N/mm2)에서 장시간 유지 (고온상태, 0.5Tm) 진공 또는 불황성 가스 분위기 30

테르밋용접 (Thermit Welding) 테르밋 반응 (도가니 내) 2Al + 3FeO  3Fe + A2O3 + 880kJ (열원) 용융금속을 모재 사이에 넣음 주조용접 31

용사 (Thermal Spray) flame spray (화염용사) plasma arc spray 32

연납접과 경납접 (Soldering and Brazing) Brazing : 450oC 이상에서 작업 Soldering : 450oC 이하에서 작업 모세관 현상 33

flux : 퍼짐 현상 양호 표면 산화층 제거 작업중 표면 산화 방지 34

용접부 모재 (base metal), 열영향부 (HAZ), 용융부 (fusion zone) 35

용접 결함 36

열응력 (Thermal Stress) 37

잔류응력 (Residual Stress) 38

균열 (Crack) 39

변형 (distorsion) 340