절 단 학습내용 학습목표 ▐ 이번 차시의 주요 학습내용과 학습목표입니다. 1. 가스 절단 2. 아크 절단 3. 기타 절단 아크 절단 및 기타 가스 절단의 원리 및 종류에 대해 설명할 수 있습니다.

1. 가스 절단 1) 가스 절단의 원리 산소와 금속과의 산화 반응을 이용하여 금속을 절단하는 방법으로 강(steel)이나 합금강의 절단에 주로 이용 절단팁의 중심에서 고압의 절단 산소를 불어냄. 약 800~900℃ 정도가 될 때까지 예열 가스 절단에서의 열 화학 반응식 Fe + ½O2 → FeO + 63.8[kcal] 2Fe + 1½ O2 → Fe2O3 + 196.8[kcal] 3Fe + 2O2 → Fe3O4 + 267.8[kcal] 용융과 동시에 절단 고 합금강은 절단 곤란 산화철 생성

가스 절단의 좋고 나쁨은 절단 효율, 절단면의 상태, 절단 정밀도 등으로 판정 1. 가스 절단 2) 가스 절단에 영향을 주는 요소 가스 절단의 좋고 나쁨은 절단 효율, 절단면의 상태, 절단 정밀도 등으로  판정 절단용 산소 산소의 순도는 절단 속도에 많은 영향을 미치게 되므로 99.5% 이상의 높은 순도를 유지 • 절단 산소의 순도가 99.5%보다 낮으면 절단 속도가 느리고, 절단면이 거칠게 됨.                             ※ 절단 산소의 순도가 떨어지면   • 절단면이 거칠어지고, 절단속도가 늦어진다.   • 절단산소의 소비량이 많아지고, 절단개시 시간이 길어진다.   • 슬래그의 박리성이 떨어지고, 절단면 홈의 폭이 넓어진다.

1. 가스 절단 2) 가스 절단에 영향을 주는 요소 예열용 가스 예열용 가스로는 아세틸렌 가스, LPG, 수소 가스, 천연 가스 등 절단에서는 아세틸렌 가스와 발열량이 높고 가격이 저렴한 LPG 등이 사용 • 수소 가스로는 고압에서도 액화하지 않고 완전히 연소하므로 수중 절단 시 예열용 가스로 사용 아세틸렌 프로판 혼합비 1 : 1 점화 및 불꽃 조절이 쉽다. 예열 시간이 짧다. 표면의 녹 및 이물질 등에 영향을 덜 받는다. 박판의 경우 절단 속도가 빠르다. 혼합비 1 : 4.5 절단면이 곱고 슬랙이 잘 떨어진다. 중첩 절단 및 후판에서 속도가 빠르다. 분출 공이 크고 많다. 산소 소비량이 많아 전체적인 경비는 비슷하다. 메모하기

1. 가스 절단 2) 가스 절단에 영향을 주는 요소 절단 속도 절단 속도는 절단 산소의 분출 상태에 따라 크게 좌우되며, 절단 속도에 영향을 주는 요소로는 산소의 압력, 모재의 온도, 산소의 순도, 절단 팁의 모양 등   - 산소의 압력: 절단 산소의 압력이 높으면 산소의 소비량이 증가하게 되어  절단 속도는 비례적으로 증가   - 모재의 온도: 절단 모재의 온도가 높을수록 절단 속도가 증가하여 고속 절단이 가능하게 됨.   - 산소의 순도: 절단 산소의 순도가 99.5% 이하가 되면 절단 작업의 능률이 급격히 저하하게 됨.      ※ 예열 불꽃이 너무 약하면    ① 절단속도가 느려지며, 절단이 중단되기 쉽다.           ② 드래그(drag)가 커지게 된다.    ③ 역화를 일으키기 쉽다.

1. 가스 절단 2) 가스 절단에 영향을 주는 요소 절단팁 가스 절단 팁은 팁의 오염, 노즐의 구멍 형상 등도 절단 결과에 많은 영향을 끼치게 됨. • 절단 팁에 스패터가 부착되면 팁의 성능 저하의 원인이 되므로 절단 팁을 주의하여 취급하여야 함. • 팁 끝 예열 불꽃의 백심 끝에서 모재 표면까지의 거리가 약 1.5~2.0mm 정도를 유지하여야 하나, 이보다 가까우면 절단면의 위 모서리가 녹게 되므로 주의함.  • 가스 절단 팁의 종류에는 아세틸렌용 팁과 LPG용 팁으로 구분되며, 사용하는 연료 가스의 종류에 따라 절단 팁을 교체하여 사용

1. 가스 절단 2) 가스 절단에 영향을 주는 요소 드 랙 절단을 일정한 속도로 진행하면 절단 홈의 밑면에 가까워질수록 슬래그의 방해, 산소의 오염, 고압 산소의 분출 속도 저하 등이 일어남. 절단부의 밑면에 일정한 간격으로 평행한 곡선이 진행 방향으로 나타나 있는데 이것을 드랙 라인 (drag line)이라 함.  하나의 드랙 라인이 시작점에서 끝점까지의 수평 거리를 드랙 또는 드랙 길이라 함. 드래그의 길이는 판 두께의 약 20% 정도가 적당

1. 가스 절단 3) 가스 절단의 종류 사람이 토치를 잡고 움직이면서 절단하는 것으로 가스 용접과 같은 토치에 고압 가스를 열어 줄 수 있는 밸브가 하나 더 달려 있음. 저압식 가스 절단기 수동 절단 중압식 가스 절단기 반자동 가스 절단기 전자동 가스 절단기 자동 절단 모형 자동 가스 절단기 기타 자동 가스 절단기 절단선에 맞추어 놓은 레일을 따라 주행대차가 움직이면서 절단하는 것

1. 가스 절단 3) 가스 절단의 종류 반자동 가스 절단기 주로 소형의 공작물이나 직선, 곡선, 베벨각 등의 절단에 사용되는 것 • 주행 대차 대신에 사람의 손에 의하여 이동 전자동 가스 절단기   • 자동 가스 절단기는 절단선에 맞추어 놓은 레일을 따라 이동 속도와 불꽃을 조정해 놓으면 주행 대차가 스스로 이동하면서 절단 • 보통 수동 절단의 경우 절단 거칠기가 3/100~5/100mm 정도이나, 자  절단기의 경우 절단 거칠기는 1/100mm 정도로 수동의 수배 내지 10배에 가까운 정밀도를 낼 수 있음.

1. 가스 절단 3) 가스 절단의 종류 모형 자동 가스 절단기 준비된 원형을 따라서 원형과 같은 제품 형상을 동일하게 절단할 때 사용 절단팁과 수직으로 설치된 마그네트가 모형을 따라 이동하는 형식 원형을 정확하게 제작하여야 하며 대형의 제품에는 사용하기 어려운 단점이 있음.      기타 자동 가스 절단기 특수한 모양의 재료를 절단하기 위하여 용도에 맞게 제작한 것으로 파이프 자동 가스 절단기, 형강 자동 가스 절단기 등 여러 가지가 있음. 메모하기

1. 가스 절단 3) 가스 절단의 종류 용접 부분의 뒷면을 따내든지, 용접 홈을 가공하든지 하는 가공법을 말함. 가우징 장치는 가스 절단용 장치를 그대로 이용할 수 있으며, 대용량의 산소를 방출할 수 있도록 슬로우 다이버전트로 설계되어 있음. 가우징(gouging) 얇고 타원형 모양으로 깎아내는 방법 토치는 가우징 토치에 비하여 능력이 큰 것을 사용 작업 방법은 스카핑 토치를 공작물의 표면과 75˚ 정도 경사지게 하고 예열 불꽃의 끝이 표면에 접촉하도록 하면, 예열 불꽃이 점화온도에 도달하여 표면의 불순물이 떨어져 깨끗한 금속면이 나타날 때까지 가열 스카핑(scarfing)

2. 아크 절단 1) 아크 절단의 원리 및 종류 아크 절단이란? 피 절단재와 전극과의 사이에 아크를 발생시켜 그 아크의 열에너지를 이용하여 피절단재를 국부적으로 용융시켜 절단하는 방법 절단면의 아름다움이나 정밀도의 면에서는 가스 절단에 비하여 떨어지나, 가스 절단이 곤란한 주철과 같은 금속에 적용 금속 아크 절단 금속의 심선을 전극봉으로 하여 피절단재 사이에 아크를 발생시켜 절단하는 방법 직류 정극성이 적당하나 경우에 따라서는 교류가 사용되기도 함. 피복제는 발열량이 많고 산화성이 풍부한 것이 적당 탄소 아크 절단 탄소 또는 흑연 전극봉과 피절단재 사이에 아크를 발생시켜 절단하는 방법 전원은 직류 정극성이 주로 사용되며, 때에 따라 교류가 사용되기도 함. 흑연 전극봉은 탄소 전극봉보다 전기저항이 적기 때문에 많이 사용 주로 아래보기 절단에 사용 산소 아크 절단 중공의 피복 용접봉과 모재 사이에 아크를 발생시켜 아크열에 예열된 모재 절단부에 중공으로 된 전극 구멍에 고압 산소를 분출하여 그 산화열로 절단하는 방법 전원은 직류 정극성이 사용되나 교류가 사용되기도 함. 절단 속도가 빠르다는 장점이 있어 수중 해체 작업 등에 널리 쓰이고 있음.

2. 아크 절단 1) 아크 절단의 원리 및 종류 불활성 가스 아크 절단 전극의 주위에 아르곤이나 헬륨 등과 같이 금속과 반응하지 않는 불활성 가스를 유출시켜 절단하는 방법 아크 절단의 종류 티그 절단 티그 용접과 같이 텅스텐 전극과 모재 사이에 아크를 발생시켜 모재를 용융하여 절단하는 방법 전원은 직류 정극성을 사용하며, 아크 냉각용 가스에는 주로 아르곤과 수소의 혼합가스가 사용 미그 절단 모재의 절단부를 불활성 가스로 보호하고 금속 전극에 대전류를 흐르게 하여 절단하는 방법 알루미늄과 같이 산화에 강한 금속의 절단에 이용

2. 아크 절단 1) 아크 절단의 원리 및 종류 플라즈마 절단 바깥 둘레를 강제로 냉각하여 발생하는 고온 고속의 플라즈마를 이용한 절단법 기체를 가열하여 온도가 상승되면 기체 원자의 운동은 대단히 활발하게 되어 마침내는 기계적 원자가 원자핵과 전자로 분리되어 (+),(-)의 이온 상태로 된 것을 플라즈마라 부르며 제 4의 상이라 부름. 플라즈마 절단의 종류 이행형 아크 절단 텅스텐 전극과 모재 사이에서 아크 플라즈마를 발생 비이행형 아크 절단 텅스텐 전극과 수냉 노즐과의 사이에서 아크를 발생

압축공기가 5㎏f/㎠이 안될 경우에는 사용이 곤란 2. 아크 절단 2) 가우징 아크 에어 가우징 탄소 아크 절단에 압축 공기를 병요한 방법으로 용융부에 전극 홀더의 구멍에서 탄소 전극봉에 나란히 분출하는 고속의 공기 제트를 붙여서 용융 금속을 불어 내어 홈을 파는 방법 작업 능률이 2~3배 압축공기가 5㎏f/㎠이 안될 경우에는 사용이 곤란 전원은 직류 역극성이 사용 용접홈의 준비 및 가공 현장에서 결함부의 제거 일반적으로 5~7 ㎏f/㎠이 좋음

3. 기타 절단 1) 분말 절단 분말 절단이란? 주철, 비철금속, 스테인리스강 등은 가스 절단이 용이하지 않으므로 절단부에 철분 또는 용제의 미세한 분말을 압축공기나 또는 압축질소를 자동적으로 또는 연속적으로 팁을 통해서 분출하며 예열 불꽃 중에서 이들과의 연소 반응을 이용하여 절단하는 방법 철분 절단 용제 절단 주로 융점이 높은 크롬 산화물을 제거한 약품을 절단 산소와 함께 공급하여 스테인레스강 절단에 사용 용제 절단에 비하여 절단 산소의 소비가 적으며, 모든 금속에 폭 넓게 사용 가능

3. 기타 절단 2) 수중 절단 수중 절단이란? 교량의 개조, 침몰선의 해체, 항만과 방파제 공사 등에 사용되는 것으로 토치는 일반적으로 사용되는 구조와 큰 차이는 없으나 예열 불꽃이 안정하게 착화하고 연소시키기 위해 절단 팁의 외측에 압축 공기를 보내서 물을 배제하고 이 공간에서 절단이 행해지도록 하는 커버가 붙어 있음. 수중에서 점화를 할 수 없게 때문에 토치를 물 속에 넣기 전에 점화용 보조텝에 점화하며 연료 가스로는 수소, 아세틸렌, 프로판, 벤젠 등을 사용 예열 가스의 양은 공기 중에서 보다 4~8배, 절단 산소의 압력은 1.5~2배로 함. 일반적으로 깊은 곳은 수압이 높으므로 수소 가스 사용

3. 기타 절단 3) 산소창 절단 산소창 절단이란? 소모식 관을 통해 공급되는 산소를 사용하여 금속을 절단하는 산소 절단법의 일종 긴 파이프 관 보통 안지름 3.2~6㎜, 길이 1.5~3m 정도의 관을 개폐 밸브가 있는 핸들에 연결하고 절단 중에 이 강관이 타면서 그 발생열에 의해 절단되는 철분말 절단법과 같은 원리 파이프 형태의 창은 알루미늄 강 또는 마그네슘과 강으로 된 선재가 가득 채워져 산화가 급격히 이루어져 반응을 증가시켜 절단 산소창의 주 사용 목적은 강의 압연 공정에서 열간 재료를 절단 산소창의 끝은 고온이며 철이 공급되어 반응을 일으키면서 고온이 계속 유지 이 산소창 절단은 강괴의 절단이나 두꺼운 판의 절단 또는 암석의 천공 등에 사용