4조 : 김종일, 윤범수, 신상우, 김현수, 이상윤, 김현기, 정지원 용 접 일 반 1 4조 : 김종일, 윤범수, 신상우, 김현수, 이상윤, 김현기, 정지원

1. 용접의 개요 및 원리 용접은 접합하고자 하는 두 개 이상의 금속 재료를 용융 또는 반용융 상태에서 용가재를 첨가하여 접합하거나, 접합하고자 하는 부분을 적당한 온도를 가열한 후 압력을 가하여 서로 접합시키는 기술을 말한다. ※ 금속과 금속의 원자간 거리(1㎝의 1억분의 1정도, Å=10¯8㎝)를 충분히 접근시키면 금속 원자간에 인력이 작용하여 스스로 결합

2. 용접의 분류 및 용도 ■ 융접 1) 아크 용접 - 탄소 전극 : 보호 아크 용접, 맨 아크 용접 - 금속 전극 - 보호 아크 : 피복 금속 아크 용접, 서브머지드 아크 용접, 불화성 가스 아크 용접, 탄산 가스 아크 용접, 스터드 용접 - 맨 아크 : 스터드 용접, 와이어 아크 용접 2) 가스 용접 - 산소 아세틸렌 용접, 공기 아세틸렌 용접, 산소 수소 용접 3) 특수 용접 - 테르밋 용접, 일렉트로 슬래그 용접, 전자 빔 용접

■ 납땜 1) 연납땜 2) 경납땜 : 가스 납땜, 노내 납땜, 저항 납땜, 담금 납땜, 진공 납땜, 유도가열 납땜 ■ 압접 1) 단접 2) 냉간 압접 3) 유도 가열 용접 4) 초음파 용접 5) 마찰 용접 6) 가압 테르밋 용접 7) 가스 압접 8) 저항 용접 - 겹치기 : 스폿 용접, 심 용접, 프로젝션 용접 - 맞대기 : 래시 맞대기 용접, 업셋 맞대기 용접, 방전 충격 용접플 ■ 납땜 1) 연납땜 2) 경납땜 : 가스 납땜, 노내 납땜, 저항 납땜, 담금 납땜, 진공 납땜, 유도가열 납땜

- 모재와 용접기를 케이블로 연결할 때 모재에 접속하는 것으로 접속이 나쁘면 3. 피복아크용접 기구 및 보호구 1) 용접홀더 - A형 : 안전홀더로서 작업 중 전격의 위험이 적어 주로 사용 - B형 : 손잡이 부분 외에는 절여되지 않은 노출된 형태로 전격의 위험이 크다. 2) 용접 케이블 정격 용접 전류 200 300 400 1차 케이블(지름/mm) 5.5 8 14 2차 케이블(단면적/mm) 38 50 60 3) 접지 케이블 - 모재와 용접기를 케이블로 연결할 때 모재에 접속하는 것으로 접속이 나쁘면 전기의 소모가 많고, 아크 전류가 끊어져 불안정하며 용접부의 용입이 불량. 4) 용접 헬멧 및 핸드 실드 - 용접 작업시 아크에서 나오느 유해 광선인 자외선 및 적외선과 스패터로 부터 작업자의 눈이나 얼굴, 머리 들을 보호하기 위하여 사용

5) 보호 장구(장갑, 앞치마 팔, 발덮개) 6) 기타공구 - 용접 작업시 유해한 광선 및 아크열, 스패터 등으로부터 몸을 보호하기 위해서 착용하는 것으로 유연하고 질긴 가죽이나 석면 또는 두꺼운 포목으로 만듬 6) 기타공구 - 치핑해머 : 슬래그 제거 - 와이어 브러시 : 용접 후의 비드 표면의 스케일이나 슬래그 제거와 용접부 솔질 - 집게, 전류계 등

4. 피복아크용접법 1) 용접 작업 준비 - 용접봉 건조 및 모재 청소 - 보호구 착용 - 용접 설비 점검 및 용접 전류 조정 - 환기 장치 확인 2) 용접 작업에 영향을 주는 요소 - 용접봉 각도 - 진행각 : 용접봉과 용접선이 이루는 각도로서 용접봉과 수직선 사이의 각도로 표시 - 작업각 : 용접봉과 이음 방향에 나란히 세워진 수직 평면 (또는 수평 평면)과의 각도   - 아크 길이 : 보통 용접봉 심선의 지름 정도이나 일반적인 아크 길이는 3㎜정도이며, 양호한 용접을 하려면 되도록 짧은 아크를 사용하는 것이 유리하고, 아크 길이가 너무 길면 아크가 불안정하고, 용융 금속이 산화 및 질화되기 쉬우며 열집중의 부족, 용입 불량 및 스패터도 심하게 된다.

3) 아크 발생법 4) 아크 쏠림 - 찍기법 - 긁기법 : 용접봉에 아크가 한쪽으로 쏠리는 현상을 말하며, 용접 전류에 의해 : 용접봉에 아크가 한쪽으로 쏠리는 현상을 말하며, 용접 전류에 의해 아크 주위에 발생하는 자장이 용접에 대해서 비대칭으로 나타나는 현상을 말하며 자기 불림 이라고도 한다. ※ 방지대책 - 교류용접으로 전환 - 용접부가 긴 경우는 후진법 사용 - 접지점을 용접부에서 멀리 할 것 - 짧은 아크를 사용할 것 - 용접봉 끝을 아크 쏠림 반대 방향으로 기울일 것 - 시점과 끝점에 엔드탭을 사용 - 접지점을 2개 연결 5) 용접 결함 : 언더컷, 오버랩, 용입불량, 기공, 슬래그 섞임 등

5. 절단 및 가공 1) 가스절단의 절단조건 ※ 드레그(drag) - 드래그가 가능한 작을 것 - 드래그 홈이 작고 노치 등이 없을 것 - 절단면의 표면의 각이 예리할 것 - 슬래그의 이탈이 양호할 것 - 경제적인 절단이 이루어 질 것 ※ 드레그(drag) 진행방향으로 측정한 하나의 드래그라인의 시종 양끝의 거리 즉, 입구점과 출구점간의 수평거리. 표준 드래그 길이는 보통 판 두께 1/5 정도이다.(판두께의 20%)

2) 가스 절단법 - 절단법 : 예열 불꽃을 중성 불꽃으로 조성하고 절단선의 왼쪽 끝을 가열하여 표면이 약 800～900℃가 되면 절단 산소를 약간 빨리 열면 불꽃이 튀면서 뒷면까지 절단산소가 지나가면서 절단이 시작됨.   - 수동 절단법 : 팁 끝과 강판사이의 거리는 백심의 끝에서 1.5～2.0㎜ 정도 유지하도록 한다. 예열은 팁을 약간 경사지게 하며, 절단시에는 직각으로 세워서 절단한다. - 자동 절단법 : 팁 끝과 강판과의 간격은 예열 불꽃의 백심으로 부터 약 1.5～2.5㎜정도 유지하도록 한다.

3) 아크 절단 가) 탄소 아크 절단 : 탄소 아크 절단법은 탄소 또는 흑연 전극과 모재 사이에 아크를 일으켜 절단하는 방법으로 직류, 교류 모두 사용되지만, 보통은 직류 정극성을 사용한다. 나) 금속 아크 절단 : 특수 피복제를 씌운 전극봉을 써서 절단하는 방법 사용전류는 진류 전극성이 바람직하며, 교류 사용도 가능하다. 절단면은 가스 절단면에 비해 거칠다.

다) 아크 에어 가우징 라) 플라즈마 아크 절단 : 탄소아크 절단장치에다 압축공기를 병용 하여서 아크열로 용융시킨 부분을 압축공기로 불어 날려서 홈을 파내는 작업을말하며, 홈 이외에 절단도 가능하다. *장점 - 작업능률이 2～3배 높다. - 조작법이 간단하다. - 경비가 저렴하며, 응용 범위가 높다. - 용접 결함부의 발견이 쉽다. 라) 플라즈마 아크 절단 - 이행형 아크절단 : 텅스텐 전극과 모재 사이에 아크 발생. 금속에만 사용. - 비이행형 아크절단 : 텅스텐 전극과 수냉 노늘 사이에 접촉시켜 아크 발생. 금속 및 비금속에도 사용.

4) 가우징 5) 스카핑 : 용접 부분의 뒷면을 따내든지 U형, H형이 용접 홈을 가공하기 위해서 깊은 홈을 파내는 가공법. 홈의 깊이와 폭의 비율 1 : 2～3 로 널리쓰임. 산소의 경우 3～7kgf/cm², 아세틸렌의 경우 0.2～03kgf/cm²가 널리 쓰인다. ※ 특징 - 작업이 용이하도록 팁 끝이 구부러져있다. - 스카핑에 비해 나비가 낮은 좁은 홈을 가공한다. - 저압 대용량의 산소를 방출할 수 있도록 슬로우 다이버전트로 설계됨. 5) 스카핑 : 강괴, 강편, 슬래그, 기타 표면의 균열이나 주름, 탈탄층 등의 표면결함을 불꽃가공에 의해서 제거하는 방법이다. 스카핑 속도 냉간재의 경우 5～7m/min, 열간재의 경우에는 20m/min 으로 대단히 빠름.

6. 가스용접 설비 및 기구 1) 가스 용접장치 산소-아세틸렌가스의 주요 용접장치에는 토치, 산소 봄베, 용해 아세틸렌 봄베(또는 아세틸렌가스 발생장치), 압력 조정기, 호스등이 필요하다. 산소는 보통 고압 용기인 산소 봄베에 넣어 두고, 아세틸렌가스는 용해 아세틸렌 봄베에 저장한 것을 사용 한다. 아세틸렌가스와 산소는 감압변을 통하여 토치의 능력에 맞도록 압력을 조절하여 토치 안에 서 혼합하게 된다. 혼합된 가스는 토치의 집을 통하여 나온 것에 점화하여 고온의 열원을 얻게 된다.

● 산소 및 가스 용기 a) 산소 용기 : 산소 용기는 이음이 없는 원통형 공압 용기로서, 정기적 으로 250kg/cm2 의 수압 시험을 하여 그 시험에 합격한 것을 사용 한다. 산소는 용기에 35°C에 서 150기압으로 압축, 충전한 것을 사용한다. 용기 재질 : 산소 용기의 강재는 인장강도 37kg/㎟ 이상, 연신율 18% 이상이며, 화학 성분은 질이 좋은 강재를 사용한다. b) 용해 아세틸렌 용기 : 아세틸렌은 운반 중의 위험을 방지 하기위하여 석면, 규조토, 목탄 등의 다공질 물질을 아세틸렌 봄베에 채운다. 여기에 액체 아세톤(aceton)을 포화(飽和)할 때까지 흡수시키고 아세틸렌을 압입하여 아세톤[(CH3)CO]에 흡수시킨다. 아세틸렌은 아세톤에 용해되는 성질이 있으며, 용해량은 가하는 압력에 비례하는데, 15°C, 15기압에서 아세톤 1ℓ에 대해 아세틸렌 384ℓ를 용해한다. 보통 사용되고 있는 용적은 30ℓ이며, 1기압에서 4500ℓ가 용해된다.

c) 용기 색깔 d) 용기 각인 - □ : 용기제작사명 - O₂: 산소(충전 가스 명칭 및 화학 기호) - XYZ : 제조업자의 기호 및 제조 번호 - V : 내용적(실측) ℓ - W : 용기중량 kgf - 5.2004 : 내압시험 연월 - TP : 내압시험 압력 kgf/㎠ - FP : 최고충전 압력 kgf/㎠ 명칭 산소 수소 탄산 염소 암모니아 아세틸렌 프로판 아르곤 도색 녹색 주황색 청색 갈색 백색 황색 회색

● 아세틸렌가스 발생장치 ● 압력 조정기 아세틸렌가스 발생기는 카바이드에 물을 작용시켜 아세틸렌가스를 발생 시킴과 동시에 아세틸렌가스를 저장하는 장치이다. 아세틸렌가스를 발생 시킬 때에는 화학 반응에 따른 열이 생기는데, 카바이드 1kg에 대하여 약 500kcal나 되는 많은 열이 발생한다. 아세틸렌가스 발생기를 사용할 때에는 청정기와 안전기를 사용한다. ● 압력 조정기 산소나 아세틸렌 봄베의 압력은 고압이므로, 용접할 때에는 필요한 압력 으로 낮추어 적당한 유량으로 조절하여 사용한다. 또, 토치의 크기나 용접 작업의 종류에 따라서도 사용가스의 압력 및 소비량을 다르게 조절하여야 한다. 이와 같이, 높은 압력의 가스를 필요한 사용 압력으로 감압 유지 하기 위한 기기를 압력 조정기라 한다. 보통 용접작업에는 산소 압력을 3∼4kg/cm2이하, 아세틸렌가스 압력을 0.1∼0.3kg/cm2 정도로 한다. 압력 조정기는 용기의 내압을 재는 압력계와 이것을 감압 유지하는 2개의 기능을 한다.

● 용접용 토치 a) 저압식 토치 : 1개의 팁에 1개의 적당한 인젝터로 되어 있는 불변압식 용접용 토치는 아세틸렌가스와 산소 가스를 적당한 비율로 혼합하여, 이것을 팁에서 불출, 연소시켜 용접 화염을 만드는 기구를 용접 토치 또는 가스 용접기라 한다. 용접 토치는 가스 화염을 만드는 동시에 혼합 가스의 유량을 조정하여 화염의 크기를 조정하고, 혼합 가스의 혼합비를 조정하여 화염의 성질을 결정한다. 토치는 사용되는 아세틸렌가스의 압력의 크기에 따라 저압식, 중압식, 고압식 토치로 분류된다. a) 저압식 토치 : 1개의 팁에 1개의 적당한 인젝터로 되어 있는 불변압식 (독일식)과 인젝터 부분에 니들밸브가 있어야 유량과 압력을 조정할 수 있는 가변압식(프랑스식)이 있다.

- 불변압식 토치(독일식 : A형) - 가변압식 토치(프랑스식 : B형) : 분출 구멍의 크기가 일정하고 팁의 능력도 일정하기 때문에 불꽃의 능력을 변경할 수 없다. 팁, 혼합실, 산소 분출 구멍에 따른 흡입 장치가 한 조로 되어 있으며, 이것을 팁이라 한다. 팁이 교환은 가변압식에 비해서 불편하나 한번 바꾸면 계속해서 안정 된 상태로 사용할 수 있다. - 가변압식 토치(프랑스식 : B형) : 중앙의 산소분출 노즐에 니들밸브가 있어 이것을 전후로 이동시킴 으로 인하여 노즐의 단면적이 변화되어 분출하는 산소의 압력이 변하 므로 주변의 부압도가 변화한다. 이것에 의해 아세틸렌 가스는 주변의 부압 부분에 흡입되어 그 양을 변화심킴으러써 불꽃의 세기를 필요에 따라 알맞게 변화시키게 된다.

● 토치 취급시 주의사항 b) 중압식 토치 : 아세틸렌가스의 압력이 0.07∼1.3kg/cm²범위에서 사용 되는 토치를 중압식 토치라 하며, 이를 등압식 토치라 고도 한다. c) 고압식 토치 : 고압식 토치는 아세틸렌 압력이 1.3kg/㎠ 이상에서 사용 되는 것으로 일반적으로 사용하지 않는다. ● 토치 취급시 주의사항 ① 팁 및 토치를 작업장 바닥이나 흙 속에 방치하지 않는다. ② 점화되어 있는 토치를 아무 곳에나 방치하지 않는다. ③ 토치를 망치 등 다른 용도로 사용하지 않는다. ④ 팁의 과열시는 아세틸렌 밸브를 닫고 산소만 조금 열어 물 속에서 냉각 시킨다. ⑤ 팁을 교환시 반드시 밸브를 닫고 행하여야 하며 작업중 발생하기 쉬운 역류, 역화, 인화에 항상 주의 하여야 한다.

● 보호안경 및 보호복 ● 용접용 공구 산소 - 아세틸렌 화염은 강한 빛을 내므로 용접중 화염에서 나오는 자외선과 적외선으로부터 눈을 보호하기위하여 용접 보호 안경을 착용한다. 자외선과 적외선을 막아주는 필터 유리는 차광 능력에 따라 차광 번호로 등급이 정해진다. 이 밖에도 용접할 때 뜨거운 열이나 뛰는 스패터로부터 손, 발, 몸을 보호하기 위하여 석면이나 가죽으로 만든 보호복과 발 커버, 장갑, 모자를 착용해야 한다. ● 용접용 공구 토치에 불을 붙일 때에는 용접용 토치 라이터를 사용하는 것이 안전하다. 또한, 그을음이나 슬래그 등에 인하여 막힌 팁의 구멍을 뚫으려면 팁클리너를 사용한다. 이밖에도 용접 공구로 용접지그, 바이스, 와이어 브러시, 해머 등을 준비 하여야 한다.

7. 가스용접법 1) 전진법과 후진법 항 목 전 진 법 후 진 법 열 이 용 률 나쁘다 좋 다 용 접 속 도 느리다 빠르다 7. 가스용접법 1) 전진법과 후진법 항 목 전 진 법 후 진 법 열 이 용 률 나쁘다 좋 다 용 접 속 도 느리다 빠르다 비 드 모 양 보기좋다 매끈하지 못하다 홈 각 도 크다(80°) 작다(60°) 용 접 변 형 크다 작다 용접가능 판 두께 얇다(5mm까지) 두껍다 용착금속의 냉각도 급 랭 서 냉 산화의 정도 심하다 약하다 용착금속의 조직 거칠어진다 미세하다

2) 역류 3) 역화 4) 인화 : 토치 내부의 청소가 불량할 때 토치 내부의 막힘이 생겨 고압의 산소가 밖으로 배출되지 못하고 산소보다 압력이 낮은 아세틸렌 통로로 밀면서 아세틸렌 호스 쪽으로 흐르는 현상. 3) 역화 : 팁 끝이 모재에 닿아 순간적으로 팁 끝이 막히거나 팁의 과열, 사용 가스의 압력이 부적당할 때 팁 속에서 폭발음이 나며 불꽃이 꺼졌다가 다시 나타나는 현상. 4) 인화 : 팁 끝이 순간적으로 막히면 가스의 분출이 나빠지고 토치의 가스 혼합실까지 불꽃이 그대로 도달되어 토치가 빨갛게 달구어지는 현상.