아크 용접 기초: 초보자를 위한 가이드

아크 용접이란?

아크 용접은 전원 장치를 사용해 토치에 장착된 전극과 금속 사이에 아크를 발생시켜 부품을 영구적으로 융합하는 공정입니다. 이 아크는 이온화된 가스 기둥을 통해 두 전극 사이에 흐르는 전류로, 금속을 녹일 만큼 강한 열(약 6500°F)을 생성합니다.

열은 음극(캐소드)과 양극(애노드) 사이에서 발생합니다. 음이온과 양이온이 플라즈마 기둥에서 가속된 속도로 서로 충돌합니다. 전극은 일반적으로 특수 처리된 봉이나 와이어인데, 전류를 전도할 뿐만 아니라 녹아 용착부에 보충 금속을 공급합니다.

아크는 실제 공작물과 전극(봉 또는 와이어) 사이에 형성되며, 전극은 조인트를 따라 가이드됩니다. 전극과 베이스 메탈, 때로는 전극 끝에서 용융 금속을 공작물로 운반하는 수단까지 녹이는 열을 제공합니다.

이 강한 열이 두 부품 사이의 조인트에 가해지면 중간 용융 보충 금속과 섞이게 됩니다. 이 열로 베이스 메탈과 전극이 녹아 용융 방울이 형성되고, 소모성 전극일 경우 아크 기둥을 통해 공작물로 운반되어 분리됩니다.

카본 또는 TIG 용접에서는 아크 기둥을 통해 용융 방울이 공작물로 강제되지 않으므로 별도의 봉이나 와이어에서 보충 금속을 녹여 조인트에 공급합니다.

어쨌든 이 용융 금속 풀은 때때로 '크레이터'라고 불립니다. 전극이 조인트를 따라 이동하면서 크레이터는 뒤에서 고체화됩니다(아래 '슬래그' 참조). 그 결과는 부품의 금속과 유사한 강도를 가진 용착부를 생성하는 야금학적 융합 결합입니다. 이는 베이스 소재의 기계적·물리적 특성을 조인트에서 재현할 수 없는 비융합 접합 공정과는 다릅니다.

이 금속 전이는 두 가지 방식으로 발생할 수 있습니다: 표면 장력 전이(용융 금속 방울이 용융 풀에 닿아 표면 장력으로 빨려 들어감)와 스프레이 아크(전극 끝의 용융 금속에서 전기적 핀치 효과로 방울이 튀어 용융 풀로 날아감, 오버헤드 용접에 유리).

아크 용접 전원

아래는 전원을 포함한 기본 아크 용접 회로도입니다. 전기를 간극을 통해 전도하기 위한 이온화된 경로와 아크를 시작하기 위한 점화가 필요합니다. 이는 일반적으로 초기 전압을 충분히 높여 방전을 일으키거나, 전극을 공작물에 닿게 한 후 접촉부가 가열되면 빼내는 방식으로 수행됩니다.

용접 시 직류(DC)를 사용해 전극을 양극 또는 음극으로 하거나 교류(AC)를 사용할 수 있습니다. 전류와 극성의 선택은 공정, 전극 유형, 아크 분위기, 용접할 금속에 따라 달라집니다. 필요한 전원은 워크 케이블을 통해 공작물에 연결된 필요한 제어 장치를 갖추고 있습니다.

아크 차폐

아크 차폐는 아크 용접에서 필수 공정입니다. 고온의 금속은 공기 중 화학 원소에 대한 반응성이 더 높기 때문입니다. 따라서 아크와 용융 풀을 보호 가스로 덮는 수단이 필요합니다. 토치가 부품을 결합하는 동안 차폐 가스를 사용해 오염을 방지합니다. 이는 용접 강도를 확인하고 용접 후 부품 정리 작업을 최소화합니다.

로봇 아크 용접

1980년대 이후 용접 자동화는 훨씬 더 견고하고 성숙한 공정이 되었습니다. 빠르게 발전해 지루한 생산 수요를 빠른 속도로 충족하면서 경제적이고 효율적이며 신뢰할 수 있고, 작업자를 위험한 작업에서 보호하는 데 매우 효과적이 되었습니다.

6축 로봇 시스템은 인간 팔의 움직임을 모방하는 것을 넘어 셀 내에서 토치를 가장 효율적이고 반복 가능한 위치에 정확히 배치할 수 있습니다.

거의 모든 산업에서, 규모에 관계없이 용접은 실질적으로 모든 애플리케이션의 제조 및 수리 공정에 주요 수단으로 사용됩니다. 로봇 용접에는 아크 용접, MIG 용접, TIG 용접, 레이저 용접, 스팟 용접 등이 포함됩니다.

이러한 이점 덕분에 용접 로봇 시장은 다른 산업용 로봇보다 빠른 성장률을 보이고 있습니다. 2017년 자동 용접 및 액세서리 부문만 19억 달러 규모에 달할 것으로 추정됩니다.

로봇 용접의 이점

• 속도: 로봇 용접 시스템은 작업을 빠르게 완료하는 달인입니다. 로봇은 점심 시간이나 휴가가 필요 없으며 24/7 중단 없이 연속 작업합니다. 수동 용접 사이클보다 핸들링이 적어 아크 온 타임이 훨씬 높고 일반적으로 출력을 2~4배 높입니다. 결과적으로 처리량과 생산성이 극적으로 증가해 회사 전체 효율이 향상됩니다.
• 정확도: 로봇 시스템은 수동 용접 시스템보다 오류를 줄이는 규정을 갖추고 있어 낭비되는 자재와 시간을 줄입니다. 슬림 로봇 팔 등 좁거나 접근하기 어려운 곳에 도달하는 설계도 있습니다.
• 일관성: 규정과 그에 따른 정확도로 매우 일관된 용착부가 생성됩니다. 이는 매번 제품 품질에 대한 신뢰를 높입니다.
• 안전성: 용접은 섬광, 흄, 스파크, 열을 다루는 매우 위험한 작업일 수 있습니다. 자동화하면 로봇이 이러한 위험을 견디므로 작업자를 보호할 수 있습니다. 위험한 작업 환경에 노출된 직원의 산재 보상 청구 위험도 줄일 수 있습니다.
• 비용 절감: 수동 용접 비용은 시간, 기술, 집중력이 필요해 높을 수 있습니다. 로봇 용접은 시간이 덜 걸리고 직접 인건비 절감, 에너지 절약(시동 횟수 감소), 자재 절약이 가능합니다. 보험 및 사고 관련 비용도 줄어듭니다. 로봇 용접의 비용 절감 효과는 기업이 동유럽이나 중국 같은 저비용 제조 국가와 경쟁하는 데 도움이 됩니다.
• 품질: 로봇은 우수한 경로 추종 정확도를 가지며 용접 건을 정확한 용접 각도, 속도, 거리에서 매우 높은 반복 정밀도(±0.04mm)로 제시합니다. 이를 통해 각 조인트마다 최적의 용접 조건을 적용할 수 있어 24/7 일관된 고품질 출력이 가능하며 재작업, 스크랩, 와이어 소비, 용접 스패터 제거 비용이 줄어듭니다.
• 인력: 수동 용접은 항상 어느 정도 필요하지만 훈련, 채용, 높은 이직률 등 고비용 과제를 안고 있습니다. 로봇 자동화는 회사 용접 작업에 훨씬 더 안정성과 신뢰성을 가져옵니다.
• 유연성: 로봇은 MIG, TIG, SMAW, FCAW, SAW, PAW 등 다양한 제품을 용접하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 기업이 매우 빠른 턴어라운드로 다양한 제품을 생산할 수 있게 합니다.
• 바닥 면적: 수동 용접 베이와 동일한 출력을 낼 때 로봇이 더 적은 바닥 면적을 차지합니다.

오늘 로봇 아크 용접 시작하기

오늘날 아크 용접 자동화 시스템에 대한 수요는 자격을 갖춘 용접사의 낮은 가용성과 글로벌 시장의 경쟁 심화로 인해 점점 증가하고 있습니다. 위의 모든 이점과 예상 ROI를 보면 더 이상 설득이 필요 없을 것입니다.

더 이상 시간 낭비하지 마세요. 로봇웍스가 귀사에 완벽한 아크 용접 자동화 시스템을 찾아드립니다. 25년 이상의 경험, 특히 아크 용접 자동화 분야에서 풍부한 경험을 보유하고 있습니다. 통합 준비가 된 다양한 신품 및 중고 아크 용접 로봇과 워크셀을 보유하고 있습니다.

지금 로봇웍스에 온라인으로 연락하거나 877-762-6881로 전화하세요.