TIG 용접과 A-TIG 용접의 차이점

용접은 두 개 이상의 구조 부재를 영구적으로 효율적이고 경제적으로 조립할 수 있는 오래된 결합 프로세스입니다. 다양한 방법으로 다양한 재료의 구조를 결합할 수 있는 다양한 용접 프로세스가 있습니다. TIG(Tungsten Inert Gas) 용접으로 널리 알려진 GTAW(Gas Tungsten Arc Welding)는 모체 부품의 접합 표면이 융합되어 금속이 유착 또는 용접 비드 형성에 의해 결합될 수 있는 융합 용접 공정 중 하나입니다. 전극과 전도성 모금속 사이에 구성된 전기 아크는 가열 및 용융 목적으로 사용됩니다.

지난 수십 년 동안 광범위한 개발의 결과로 TIG 용접은 둘 이상의 금속 구성요소를 영구적으로 접합하기 위한 유망하고 신뢰할 수 있는 용접 기술 중 하나로 부상했습니다. 자동 모드에서 수행할 수 있습니다. 그러나 충전재는 의도한 대로 적용할 수도 있습니다(균질 및 불균일 모드 모두 가능). 용접 비드의 화려한 외관, 높은 아크 효율, 낮은 결함 가능성 및 최소 스패터 수준으로 인해 이 공정은 건설, 자동차 및 항공 우주 분야를 포함한 광범위한 산업 응용 분야에서 유리한 제조 기술이 되었습니다.

TIG 용접에서 , 전기 아크가 비소모성 전극(작은 합금 원소가 포함된 텅스텐으로 만들어짐)과 전도성 공작물 사이에 끼어 있습니다. 이 아크 열은 상위 구성 요소의 접합 표면을 녹여 궁극적으로 유착을 생성합니다. 용가재는 적용되는 경우 아크 가열로 인해 용융 상태의 루트 갭에도 침착됩니다. 판두께가 4~5mm 이상인 경우 모서리 가공도 가능합니다. 많은 장점에도 불구하고 TIG 용접은 많은 관련 매개변수를 기준으로 약 3 - 3.5mm인 달성 가능한 침투에 의해 제한됩니다. 단일 패스에서 3.5mm 이상의 침투 깊이를 달성하는 것은 불가능하지는 않더라도 TIG 용접으로 실질적으로 어렵습니다.

이러한 제한은 명백한 연구 관심을 유발하고 결과적으로 기존의 TIG 용접 공정에 비해 고유한 이점을 제공하는 많은 변형이 등장했습니다. 활성 및 플럭스 결합 TIG 용접은 두 가지 주목할만한 변형입니다. 활성 텅스텐 불활성 가스(A-TIG) 용접에서 활성화 플럭스의 얇은 층은 용접 전에 모 부품의 접합 표면과 주변 영역에 적용됩니다. 이는 유사한 공정 매개변수를 사용하는 기존 TIG 용접에 비해 침투 깊이를 3배 이상 향상시켜 유망한 결과를 보여줍니다. 따라서 A-TIG 용접으로 7~11mm의 용입을 달성할 수 있어 궁극적으로 전체 제조에서 생산성이 크게 향상됩니다. TIG(Tungsten Inert Gas) 용접과 A-TIG(Activated Tungsten Inert Gas) 용접의 다양한 차이점이 아래 표 형식으로 나와 있습니다. 두 공정 모두 A-TIG 용접에서 플럭스를 적용하는 것을 제외하고 동일한 설정 및 방식으로 수행된다는 점을 언급할 가치가 있습니다.

표:TIG 용접과 A-TIG 용접의 차이점

플럭스 활성화 사용: 이것이 TIG 용접과 A-TIG 용접의 가장 큰 차이점입니다. 활성화 플럭스는 후기 용접에서만 사용되기 때문입니다. 이러한 활성화 플럭스는 산화티타늄(TiO₂)과 같은 금속의 많은 산화물 및 할로겐화물을 포함합니다. ), 실리카(SiO₂ ), 산화크롬(Cr₂ O₃ ), 탄산마그네슘(MgCO₃ ), 산화마그네슘(MgO), 이산화망간(MnO₂ ), 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al₂ O₃ ), 이산화지르코늄(ZrO₂ ) 등. 다른 비율의 이러한 플럭스의 균질한 혼합물도 사용됩니다. 이러한 플럭스는 먼저 반고체 페이스트를 제조하기 위해 적절한 용매와 혼합되고 동일한 것이 모 구성요소의 접합 표면 및 주변 영역에 적용됩니다. 그것은 용접 전에 적용되어야 하고 아크를 형성하기 전에 건조되어야 합니다. Flux는 수동으로 적용하거나 기계화 시스템의 도움을 받아 적용할 수 있습니다. 그러나 이 플럭스 층의 두께는 결함 없는 접합을 달성하기 위해 균일해야 합니다. 일반적으로 이 두께는 여러 관련 매개변수에 따라 30 – 75µm로 다양합니다.

침투 깊이, 용접 비드 너비 및 HAZ: 다양한 연구에 따르면 가장자리 준비 없이 적절한 플럭스를 사용하면 단일 패스에서 7 – 11mm의 깊이를 얻을 수 있습니다. 유사한 조건에서 최대 3.5mm 침투를 제공할 수 있는 일반적인 TIG 용접과 비교됩니다. 이러한 현저한 침투력 향상은 플럭스가 적용될 때 마랑고니 효과가 역전되기 때문입니다. 활성화 플럭스의 사용은 또한 아크 수축을 유발하여 결과적으로 전기 아크의 열 밀도를 증가시킵니다. 수축된 호는 특정 영역에서 더 낮은 열 입력 비율이 요구되기 때문에 더 좁은 용접 비드와 더 좁은 열 영향 영역(HAZ)을 초래합니다.

전극 사이에 아크 설정: 모든 아크 용접 공정에는 전극과 전도성 작업 재료 사이에 전기 아크가 형성되어야 합니다. 사실, 이 아크는 모재의 표면을 녹이기 위한 주요 열원입니다. TIG 용접에서 뾰족한 텅스텐 전극과 전도성 모재 사이에 아크를 구성하는 것은 문제가 되지 않습니다. 그러나 A-TIG 용접은 작업 금속 표면에 절연층이 존재하기 때문에 전자의 흐름이 제한되어 아크 형성이 다소 어렵습니다. 종종 이 목적을 용이하게 하기 위해 조인트 입구에 추가적인 플럭스가 없는 지지 플레이트가 사용됩니다. 또한 프로세스 전반에 걸쳐 아크를 유지하기 위해 약간 더 큰 폐쇄 회로 전압이 필요합니다.

얇은 시트와 눈금 시트 결합: A-TIG 용접은 본질적으로 더 깊은 용입을 제공하므로 얇은 판이나 두께가 4mm 미만인 판재 접합에 사용하는 것은 경제적이지 않습니다. 이러한 경우에 사용하더라도 과도한 침투, 치수 부정확 및 높은 변형이 관찰됩니다. 그러나 더 두꺼운 구성 요소를 결합하는 경우 A-TIG가 단일 패스에서 7 – 11mm의 관통을 제공할 수 있고 모서리 준비 없이도 통과할 수 있기 때문에 선호됩니다. 반대로 TIG 용접은 필요한 기술에 따라 얇은 부품과 두꺼운 부품 접합 모두에 유리하게 사용할 수 있습니다.

가장자리 준비, 다중 패스 및 생산성: TIG 용접으로 두꺼운 판(두께>3.5mm)을 결합하려면 전체 루트 간격을 적절하게 채우기 위해 적절한 모서리 준비와 여러 번 통과해야 합니다. 다중 패스 용접은 또한 특정 영역의 열 입력 수준을 증가시키므로 HAZ 폭, 변형 등이 증가하는데 일반적으로 바람직하지 않습니다. 이것은 많은 양의 값비싼 용가재와 상당한 시간을 필요로 합니다. 사실, TIG 용접은 용가재를 증착하기 위해 많은 양의 용가재가 필요한 경우 적합하지 않습니다. 이러한 시나리오에서는 가스 금속 아크 용접(GMAW)이 선호됩니다. 그러나 A-TIG 용접도 모서리 준비 또는 다중 패스 용접 없이 이러한 목적으로 유리하게 사용할 수 있습니다.

이 기사에서는 TIG 용접과 A-TIG 용접을 과학적으로 비교합니다. 저자는 또한 주제에 대한 더 나은 이해를 위해 다음 참조를 검토할 것을 제안합니다.

• Babu ​​et al. (2016); 알루미늄 합금을 접합하기 위한 플럭스 경계 텅스텐 불활성 가스 용접 공정의 개발; 미국 기계 및 산업 공학 저널; 권. 1(3); 58-63페이지.
• Saha et al. (2018); 교류 극성을 사용하는 오스테나이트계 스테인리스강의 텅스텐 불활성 가스 용접에 대한 활성화 플럭스의 영향에 대한 조사; 인도 용접 저널; 권. 51 (2).