피복 아크 용접 [1] 학습내용 학습목표 ▐ 이번 차시의 주요 학습내용과 학습목표입니다. 1. 피복 아크 용접의 원리 2. 피복 아크 용접기 학습목표 피복 아크 용접의 원리 및 피복 아크 용접기의 종류를 설명할 수 있습니다.

1. 피복 아크 용접의 원리 1) 피복 아크 용접이란? = 전기 용접법 피복 금속 아크 용접은 피복제를 바른 용접봉과 모재 사이에 발생하는 전기 아크의 열을 이용하여(약 3,000~5,000℃) 모재의 일부와 용접봉을 녹여서 용접하는 용극식(consumable electrode method) 용접법 = 전기 용접법

1. 피복 아크 용접의 원리 2) 용접 회로(Welding Circuit) 시작과 끝을 어느 곳으로 해도 무방! 메모하기

1. 피복 아크 용접의 원리 3) 아크 중의 전압 분포 아크의 구분 아크 코어 (arc core) 아크 흐름 ※ 아크 중의 전압 분포에 관한 자세한 내용은 강의를 참조하여 작성해 보세요. 아크 코어의 길이를 아크 길이라 하며 이 부분을 중심으로 한 부분의 온도가 가장 높게 나타남 아크의 구분 아크 코어 (arc core) 아크 흐름 (arc stream) 아크 불꽃 (arc flame) 아크 전압 (Va) = + + 아크 길이에 비례하여 증가

1. 피복 아크 용접의 원리 4) 극성 (Polarity) 70~80%의 열이 나오므로 모재의 (+)을 연결하면 잘 녹음. 전원 연결 상태 실제 연결 그림 특징 정극성 (DCSP) 용접봉(-) 모재(+) 모재의 용입이 깊다 봉의 용융이 늦다 비드 폭이 좁다 후판에 적합 역극성 (DCRP) 용접봉(+) 모재(-) 모재의 용입이 얕다 봉의 용융이 빠르다 비드 폭이 넓다 박판에 적합

1. 피복 아크 용접의 원리 5) 앙페르의 오른나사 법칙 도선 둘레의 어느 점에 있어서의 자계의 세기는 전류에 비례 앙페르의 오른나사의 법칙 도선 둘레의 어느 점에 있어서의 자계의 세기는 전류에 비례 전류에서 그 점까지의 거리에 반비례 전류가 흐르면 싫든 좋든 반드시 자계가 생기는데, 이러한 현상은 전기의 가장 기본적인 성질 중의 하나임

모재의 시종단에는 엔드탭(end tap)을 설치한다. 1. 피복 아크 용접의 원리 6) 아크 쏠림(Arc blow) 방지 대책 ※ 아크 쏠립 방지 대책에 관한 자세한 내용은 강의를 참조하여 작성해 보세요. 아크 쏠림 (Arc blow) = = 방지하려면? 직류 대신 교류를 사용한다. 모재의 시종단에는 엔드탭(end tap)을 설치한다. 아크 길이는 짧게 사용한다. 용접선이 긴 경우에는 후퇴법을 사용한다. 접지를 용접부로부터 멀리한다.

1. 피복 아크 용접의 원리 7) 용접봉의 용융 속도(melting rate) × 용접 전압과 무관 전류에만 비례 ※ 용접봉의 용융 속도에 관한 자세한 내용은 강의를 참조하여 작성해 보세요. 단위시간 당 소비되는 용접봉의 길이 단위시간 당 소비되는 용접봉의 무게 용융 속도 구하는 법 × 용접 전압과 무관 전류에만 비례 용접봉의 용융 속도를 빠르게 하려면?

1. 피복 아크 용접의 원리 8) 용접 입열(weld heat input) 용접부에 주어지는 열량 일반적으로 모재에 흡수되는 열량은 입열의 75~85%정도에 해당 용융 인열 구하는 법 60 E I H = (Joule/㎝) V 용접 입열(H)은 용접 속도에는 반비례 H ∝ 1/V 용접 전압, 용접 전류에는 비례 H ∝ E, I 메모하기

1. 피복 아크 용접의 원리 9) 용융 금속의 이행 형태 단락형 (short circuiting transfer) 용접봉과 모재의 용융 금속이 서로 기계적으로 용융 단락하여 표면장력의 작용으로 모재에 옮겨가서 용착 즉 용적이 용융지에 접촉 단락되어 표면 장력 작용에 의해 이행되어 용착되는 형식으로 비피복봉이나 피복이 얇은 경우에 발생 글로뷸러형 (pinch effect transfer) 원주 도체에 전류가 흐르면 흡인력이 작용하여 원주의 지름이 가늘게 조여짐. 즉, 비교적 큰 용적이 단락되지 않고 모재로 옮겨가는 형식으로 미그용접, 서브머지드 용접 등 비교적 큰 전류를 사용하는 경우에 발생 스프레이형 (spray transfer) 피복제의 일부가 가스화하여 뿜어 냄으로써 미세한 용적이 스프레이와 같이 날려서 모재에 옮겨가서 용착되는 현상 고산화 티탄계 용접봉에서 볼 수 있음.

2. 피복 아크 용접기 1) 전원에 의한 분류 엔진 구동식 발전기형 모터 구동식 직류 아크 용접기 정류기형 전지식 용접기 교류 아크 용접기 발전기형 정류기형 전지식 탭 전환형 가동 철심형 가포화 리액터형 가동 코일형 엔진 구동식 모터 구동식 메모하기

실리콘, 셀렌(특히 먼지에 주의),게르마늄 등을 이용하여 정류 2. 피복 아크 용접기 1) 전원에 의한 분류 발전기형 전기가 없는 곳에서 사용가능 정류기형 실리콘, 셀렌(특히 먼지에 주의),게르마늄 등을 이용하여 정류 전지식 활용도가 매우 낮음 탭 전환형 미세한 전류 조정이 불가능 주로 소형에 쓰이고 있으며 전격(전기충격)의 위험이 있음.

2. 피복 아크 용접기 1) 전원에 의한 분류 기동 코일형 1차 코일의 거리 조정으로 전류를 조절 하지만 가격이 고가여서 현재는 거의 사용되지 않음. 메모하기

2. 피복 아크 용접기 1) 전원에 의한 분류 기동 철심형 우리나라에서 가장 많이 사용되는 용접기 미세한 전류 조정이 가능 가포화 리액터형 가변 저항의 변화로 용접 전류 조정 원격 조정이 가능한 용접기

2. 피복 아크 용접기 2) 직류 아크 용접기와 교류 아크 용접기의 비교 직 류(DC) 비교 내용 교 류(AC) 우수 아크의 안정 떨어짐 가능(역극성, 정극성) 극성 변화 불가능 쏠림 방지 가능 40~60 무부하 전압 70~80 적음. 전격 위험 큼. 복잡하며 많음. 구조 및 고장 간단하고 적음. 비 피복봉 고가 가격 및 수리비 저가 좋다 역률 불량 발전형은 심하고 정류기형은 조용함. 소음 조용함. 박판 및 특수 용도 용도 후판 및 일반 용접

2. 피복 아크 용접기 3) 교류 아크 용접기의 일반 사항 특 징 전원의 무부하 전압이 항상 재점호 전압보다 높아야 아크가 안정된다. 용접기의 용량은 AW(Arc Welder)로 나타내며 이는 정격 2차 전류를 의미한 (예 AW200 정격 2차 전류가 200A임을 의미) 정격 2차 전류의 조정의 최대 값은 20~110%이다. 취급상 주의 사항 정격 사용률 이상 사용할 때 과열되어 소손이 생김 가동부분, 냉각 팬을 점검하고 주유할 것 탭 전환은 아크 발생 중지 후 행할 것 2차측 단자의 한쪽과 용접기 케이스는 반드시 접지 할 것 습한 장소, 직사광선이 드는 곳에서 용접기를 설치하지 말 것

2. 피복 아크 용접기 3) 교류 아크 용접기의 일반 사항 특 징 감전의 위험으로부터 작업자를 보호하기 위하여 감전의 위험으로부터 작업자를 보호하기 위하여  2차 무부하 전압을 25V로 유지하는 장치 전격 방지기 아크의 안정을 확보하기 위하여 상용 주파수의 아크 전류 외에, 고전압(2000~3000V)의 고주파 전류(300~1000Kc)를 중첩시키는 방식 고주파 발생 장치 처음 모재에 접촉한 순간의 0.2~0.25초 정도의 순간적인 대전류를 흘려서 아크의 초기 안정을 도모하는 장치로 일명 아크 부스터라 함. 원격 제어 장치 용접기에서 멀리 떨어진 장소에서 전류와 전압을 조절할 수 있는 장치 핫 스타트 장치

2. 피복 아크 용접기 4) 아크 용접기의 특성 아크 발생이 용이하고 안정하게 유지할 것 아크 길이가 변화여도 전류 변동이 적을 것 아크 용접기 전류가 감소할 때 전압이 신속히 상승하여 아크의 소멸을 방지할 것 무부하 전압이 너무 크지 않을 것 부하 저류가 변화하여도 단자 전압이 변화하지 말 것 메모하기

2. 피복 아크 용접기 4) 아크 용접기의 특성 부하 전류가 증가하면 단자 전압이 저하하는 ※ 관계 있는 것끼리 줄긋기를 해 보세요. 부하 전류가 증가하면 단자 전압이 저하하는 특성으로 식으로 표현하면 다음과 같음. V = E - IR ( V : 단자 전압, E : 전원 전압 ) 오옴 법칙과는 반대로 전류가 증가함에 따라 저항이 작아져 전압도 작게 되는 특성으로 전류값이 100A 이하에서 나타나는 특징 수하 특성 중에서도 전원 특성 곡선에서의 작동점 부근의 경사가 상당히 급격한 것을 정전류 특성이라 하며, 아크 길이에 따라 전압이 변동하여도 전류는 거의 변하지 않는 특성 수하 특성과는 반대의 성질을 갖는 것으로서 부하 전압이 변화하여도 단자 전압이 거의 변화지 않는 특성으로 CP(constant potential) 특성이라고도 함 직류 용접기에서 사용되는 것으로 아크의 자기 제어 능력이 있다는 점에서 정전압 특성과 같음. 부 저항 특성 (부특성) 수하 특성 정전류 특성 상승 특성 정전압 특성

실제 용접 전류에 따른 용접기의 허용 사용률을 구하기 위한 것 2. 피복 아크 용접기 5) 사용률, 허용 사용률, 역률, 효율 ※ 사용률, 허용 사용류르 역률, 효율에 관한 자세한 내용은 강의를 참조하여 작성해 보세요. 사 용 률 전체 작업 시간에서 아크가 발생된 시간 즉 용접기를 얼마나 사용했는가를 알기 위한 것 허용 사용률 실제 용접 전류에 따른 용접기의 허용 사용률을 구하기 위한 것 역 률 전체 입력되는 전력분 중 실제로 일을 하는 전력의 비 효 율 용접구조물에 있어 각종 응력을 받을 조건에 있어 견딜 수 있는 효율을 나타내는 것