특수 용접 학습내용 학습목표 ▐ 이번 차시의 주요 학습내용과 학습목표입니다. 1. 불활성 가스 아크 용접 2. 이산화 탄소 아크 용접 3. 서브머지드 아크 용접 학습목표 불활성 가스 아크 용접, 이산화 탄소 아크 용접, 서브머지드 아크 용접의 원리 및 특징을 설명할 수 있습니다.

1. 불활성 가스 아크 용접 1) 티그 용접의 원리 비용극식 불활성 가스 텅스텐 아크 용접 (Gas Tungsten Arc Welding) 티그 용접이라 부름. 모재와 텅스텐 전극 사이에서 아크를 발생 아르곤 가스를 보호가스로 함. 용가재를 첨가하여 용접 비용극식 아르곤 가스 용가재 첨가 아크 발생

1. 불활성 가스 아크 용접 1) 티그 용접의 원리 고 능률적이며, 전 자세 용접에 적합하다. 피복제 또는 용제가 필요 없다. → 슬래그 제거가 불필요 산화가 쉬운 금속의 용접에 적합하다. 얇은 판의 용접에 특히 능률이 우수하다. 용착부의 제반 성질이 우수하다. 장 점 불활성 가스와 TIG 용접기의 가격이 비싸다. 두꺼운 판의 용접에서는 능률이 떨어진다. 바람의 영향을 받기가 쉽다. → 방풍 대책이 필요 단 점 메모하기

1. 불활성 가스 아크 용접 1) 티그 용접의 원리 티그 용접의 전원 및 특성 TIG 용접은 교류(AC)와 직류(DC)를 사용하는데 전원의 선택은 모재와 용가재의 재질에 따라서 정해진다. 용입과 용접 속도가 큼. 보호 가스가 절약 비드가 아름답고 외관이 우수 정극성과 역극성으로 구분 극성에 따라서 용접의 성질이 달라지므로 주의! 직류 전원 교류 전원 알루미늄 스테인레스

1. 불활성 가스 아크 용접 1) 티그 용접의 원리 직류 정극성 - 전극이 (-)이고 모재가 (+)로 전원을 연결   - 비드폭이 좁고 용입이 깊어짐. 직류 역극성 - 전극이 (+)이고 모재가 (-)로 전원을 연결 - 비드폭이 넓고 용입이 얕아짐. 메모하기

1. 불활성 가스 아크 용접 2) 티그 용접 장치 수동 용접, 박판용으로 많이 쓰임 토치의 크기는 사용 전류에 따라 80A~500A 까지 사용 되며 낮은 소 전류에서는 공냉식이 사용되며 200A 이상에서는 수냉식이 사용된다. 고주파 발생 장치는 고압 콘덴서와 불꽃 방전 간극으로 구성된 고주파 진동 발생 회로로서, 출력 전압은 2,000~3,000V, 주파수는 1~3MHz 정도로 사용한다. 극과 모재 사이에 고주파를 가해 불꽃 방전을 일으켜 이것으로 용접 아크를 유발한다.

1. 불활성 가스 아크 용접 3) 미그 용접의 원리 전극으로 용접 와이어를 사용하여 모재와의 사이에서 Arc를 발생 전극이 녹는 용극식, 소모식 에어코우메틱, 시그마, 필터 아크, 아르고노오트 용접법 이라고도 함. 전류 밀도가 티그 용접의 2배, 일반 용접의 4~6배로 매우 크고 용적 이행은 스프레이형 후판에 주로 사용 보호가스로는 He가스를 사용하면 Ar가스를 사용할 때보다 용입 및 속도를 증가시킬 수 있음.

1. 불활성 가스 아크 용접 3) 미그 용접의 원리 용접기 조작이 간단하여 손쉽게 용접할 수 있다. 용접 속도가 빠르다 슬래그가 없고 스팩터가 최소로 되기 때문에 용접 후 처리가 불필요하다. 용착 효율이 좋다. (수동 피복 아크 용접 60% MIG는 95%) 전 자세 용접이 가능하며, 용입이 크며, 전류 밀도도 높다. 장 점 장비가 고가이고, 이동해서 사용하기 곤란하다 토치가 용접 부에 접근하기 곤란한 경우 용접하기 어렵다. 슬래그가 없기 때문에 취성이 발생할 우려가 있다. 옥외에서 사용하기 힘들다. 단 점 메모하기

1. 불활성 가스 아크 용접 3) 미그 용접의 원리 미그 용접의 전원 및 특성 MIG 용접의 용입은 극성에 따라 달라지게 되는데, TIG 용접법의 용입 상태와 반대의 현상임. 깊은 용입 얇고 평평한 모양 스프레이 형(spray type)의 금속 이행을 하고, 용융 금속의 미세 입자(부전하)에 충돌하여 모재를 격렬히 가열하므로 유두상의 깊은 용입이 생김. 아르곤의 양이온과 모재에서 방사 하는 금속 양이온이 전극의 선단 아래쪽에서 충돌하여 용적을 들어 올려 낙하를 방해하므로, 전극의 선단이 편평한 머리부를 만들게 됨. 입상형(globular type)의 금속 이행이 일어나므로 모재의 용입은 비교적 얇고 평평한 모양이 됨. MIG 용접은 직류 용접의 역극성을 주로 사용

1. 불활성 가스 아크 용접 3) 미그 용접의 원리 단락 이행(short circuiting transfer) - CO2 아크 용접, MIG 용접과 같이 저 전류에서 발생(200A 이하) - 안정된 단락 이행 용접을 하기 위해서는 0.8~1.2mm의 가는 지름의 와이어를 사용하고, 1초에 50~130회 정도의 단락을 일으킬 수 있도록 아크 길이를 짧게 유지(전압 조절 범위는 20V 이하) 모재에 대한 입열이 적고, 용입도 얕기 때문에 얇은 판이나 이면 비드 용접에 응용 입상 이행(globular transfer) - 비교적 대전류(200A 이상)에서 큰 용적이 단락되지 않고 옮겨감. (전압 조절 범위는 20V 이상) - CO2, 아르곤, 헬륨을 이용한 보호 가스 분위기에서 일어남. - 깊고 양호한 용입을 얻을 수 있으나, 스패터가 과다하게 발생함. 분무 이행(spray transfer) - 아르곤 가스를 보호 가스로 하여 전류가 어느 값(임계 전류) 이상이 되면 일어남. (전압 조절 범위는 25V 이상) 용적이 작은 입자로 되어(매초 100~300회) 스패터의 발생이 적고 깨끗한 파형의 비드 외관이 얻어짐. - 필릿 용접이나 맞대기 이음의 중간 층, 표면 비드 용접에 적합

1. 불활성 가스 아크 용접 4) 미그 용접 장치 <미그 용접의 이행 > 반자동 및 자동 용접으로 사용 메모하기

2. 이산화 탄소 아크 용접 1) 이산화 탄소 아크 용접의 원리 CO2 가스를 사용하여 용접부를 보호하고 용가제인 전극 와이어를 연속적으로 공급하여 용접하는 용극식 용접법 송급 롤러에 의해 용접 전류는 전극 와이어가 팁을 통과할 때 전도 되고, 와이어와 모재 사이에 아크가 발생되어 용접 MIG 용접과 같이 와이어의 지름에 비하여 대 전류를 사용하므로 용입이 깊고 경제적 이산화 탄소 아크 용접이란? CO2 아크 용접은 산화나 질화가 없고 수소 함유량이 적어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중에 수소 함유량이 적어 은점이나 수소 결함이 거의 없음. 이산화탄소 아크 용접은 비드 표면이 거칠어지기 쉽고, 또 CO2 가스를 사용하므로 환기에 주의하지 않으면 건강에 해로움.(3~4% 두통, 15%이상 위험, 30%이상 치명적이다.) 연강 용접시 이산화탄소 아크 용접에서는 산화철을 제거하기 위하여 용가제에 적합한 탈산제인 망간과 규소를 첨가하는데, 첨가량의 조정이 쉬워 탈산 효과가 강력함.

2. 이산화 탄소 아크 용접 2) 이산화 탄소 아크 용접 장치 미그 용접과 그 원리가 같음. 이산화 탄소를 사용하고 있어 환기에 항상 신경 써야 됨. 주로 연강에 많이 사용되고 있으며, 현장에서 가장 많이 사용하고 있는 용접법 메모하기

3. 서브머지드 아크 용접 1) 서브머지드 아크 용접의 원리 용제 속에서 아크를 발생시켜 용접 서브머지드 아크 용접 장치 (Submerged Arc Welding) 용제 속에서 아크를 발생시켜 용접 상품명으로는 유니언 멜트 용접, 링컨 용접법이라고도 함. 전원으로는 직류(400A이하에 역극성을 사용하여 박판에 사용), 교류(설비비가 싸고 쏠림이 없다)가 모두 쓰임.

3. 서브머지드 아크 용접 1) 서브머지드 아크 용접의 원리 용접 속도가 수동 용접에 비해 10~20배, 용입은 2~3배 정도가 커서 능률적이다. 용접 홈의 크기가 작아도 되며 용접 재료의 소비 및 용접 변형이 적다. 용접 조건만 일정하다면 용접공의 기술 차이에 의한 품질의  격차가 거의 없어 이음의 신뢰도를 높일 수 있다. 한 번 용접으로 75㎜까지 가능하다. 장 점 설비비가 고가이며 와이어 및 용제의 선정이 어렵다. 아래 보기 수평 필렛 자세에 한정한다. 홈의 정밀도가 높아야 한다. (루트 간격 0.8㎜이하, 홈 각도 오차 ±5°, 루트 오차 ±1㎜) 용접부가 보이지 않아 용접부를 확인 할 수 없다. 시공 조건을 잘못 잡으면 제품의 불량률이 커진다. 입열 량이 커서 용접 금속의 결정립의 조대화로 충격 값이 커진다. 단 점 메모하기

3. 서브머지드 아크 용접 1) 서브머지드 아크 용접의 원리 <서브머지드 아크 용접의 종류> 텐덤식 2개의 전극을 독립 전원에 접속하여 비드 폭이 좁고 용입이 깊은 용접이 가능하며 용접 속도가 빠르다. 파이프 라인에 용접에 많이 사용된다. 횡 병렬식 2개 이상의 용접봉을 나란히 옆으로 배열한 것 용입은 중간 정도이며 비드 폭이 넓어짐. 횡 직렬식 2개의 용접봉 중심이 한곳에 만나도록 배치하고 아크 복사열에 의해 용접하는 방법 용입이 매우 얕고 아크 쏠림이 생길 수 있음. 주로 육성 용접에 사용하고 있음.

3. 서브머지드 아크 용접 2) 서브머지드 아크 용접 장치 용접기 용량에 따른 분류 4000A (M형) 2000A (UE형,USW형) 1200A (DS형, SW형), 900A (UMW형, FSW형)