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산업 제조
구리 및 구리 합금은 다양한 제조 환경에 이상적인 재료 특성의 고유한 조합을 제공합니다. 전기 및 열전도율이 우수하고 내부식성이 우수하며 가공이 용이하고 강도 및 내피로성이 우수하여 널리 사용됩니다. 다른 유용한 특성으로는 스파크 저항성, 금속 대 금속 내마모성, 저투과성 특성 및 독특한 색상이 있습니다.
구리는 종종 용접으로 연결됩니다. 아크 용접 프로세스가 주요 관심사입니다. 아크 용접은 차폐 금속 아크 용접(SMAW), 가스-텅스텐 아크 용접(GTAW), 가스-금속 아크 용접(GMAW), 플라즈마 아크 용접(PAW) 및 서브머지드 아크 용접(SAW)을 사용하여 수행할 수 있습니다.
SMAW가 중요하지 않은 많은 응용 분야에 사용될 수 있지만 가스 차폐를 사용하는 용접 공정이 일반적으로 선호됩니다. 아르곤, 헬륨 또는 이 둘의 혼합물은 GTAW, PAW 및 GMAW의 차폐 가스로 사용됩니다. 일반적으로 아르곤은 수동 용접 재료의 두께가 3mm 미만이거나 열전도율이 낮거나 둘 다인 경우에 사용됩니다. 헬륨 또는 75% 헬륨과 25% 아르곤의 혼합물은 얇은 섹션의 기계 용접과 열전도율이 높은 합금의 두꺼운 섹션 수동 용접에 권장됩니다. 아르곤 차폐 가스에 소량의 질소를 추가하여 효과적인 열 입력을 증가시킬 수 있습니다. 차폐 금속 아크 용접은 광범위한 구리 합금 두께를 용접하는 데 사용할 수 있습니다. 구리 합금의 서브머지드 아크 용접(SAW)용 피복 전극은 2.4~4.8mm 범위의 표준 크기로 제공됩니다.
가스-텅스텐 아크 용접은 접합부에서 극도로 높은 온도를 생성하고 좁은 열 영향부(HAZ)를 생성하는 강렬한 아크 때문에 구리 및 구리 합금에 매우 적합합니다.
구리 용접 시 열 전도성이 더 높은 구리 합금일수록 아크 강도는 주변의 전도성이 높은 기본 금속을 최소한으로 가열하여 융합을 완료하는 데 중요합니다. 좁은 HAZ는 석출 경화된 구리 합금의 용접에 특히 바람직합니다.
많은 표준 텅스텐 또는 합금 텅스텐 전극을 구리 및 구리 합금의 GTAW에 사용할 수 있습니다. 일반적으로 텅스텐 전극에 대해 고려되는 선택 요소는 일반적으로 구리 및 구리 합금에 적용됩니다. 특정 등급의 구리 합금을 제외하고 토륨 텅스텐(일반적으로 EWTh-2)은 더 나은 성능, 더 긴 수명 및 오염에 대한 더 큰 저항성 때문에 선호됩니다.
가스-금속 아크 용접은 두께가 3mm 미만인 구리와 구리 합금을 접합하는 데 사용되는 반면, GMAW는 단면 두께가 3mm를 초과하고 알루미늄 청동, 실리콘 청동 및 구리-니켈 합금을 접합하는 데 선호됩니다.
PAW를 사용하는 구리 및 구리 합금의 용접은 이러한 합금의 GTAW와 비슷합니다. 아르곤, 헬륨 또는 이들의 혼합물은 모든 합금의 용접에 사용됩니다. 구리를 용접할 때 수소 가스를 절대 사용해서는 안 됩니다.
플라즈마 아크 용접은 GTAW에 비해 두 가지 뚜렷한 이점이 있습니다.
구리 및 구리 합금의 플라즈마 아크 용접은 자생적으로 또는 용가재로 수행할 수 있습니다. 용가재 선택은 GTAW에 대해 설명된 것과 동일합니다. 이 프로세스의 자동화 및 기계화는 쉽게 수행되며 오염으로 인해 생산 효율성이 제한될 수 있는 GTAW보다 선호됩니다. PAW의 용접 위치는 GTAW의 용접 위치와 동일합니다. 그러나 플라스마 키홀 모드는 수직 위치에서 더 두꺼운 섹션에 대해 평가되었습니다. 일반적으로 GTAW에 대해 제시된 모든 정보는 PAW에 적용됩니다.
후판으로 만든 파이프와 같은 두꺼운 게이지 재료의 용접은 세분화된 플럭스 하에서 연속적인 금속 아크 작동으로 달성할 수 있습니다. 필요한 용접 금속 구성을 형성하기 위한 효과적인 탈산소 및 슬래그 금속 반응이 중요하며 SAW 공정은 구리 기반 재료에 대해 아직 개발 중입니다. 용접 클래딩 또는 하드페이싱에 이 프로세스의 변형을 사용할 수 있습니다. 구리-니켈 합금에는 상업적으로 이용 가능한 플럭스를 사용해야 합니다.
많은 일반적인 금속은 다양한 구리 합금을 생산하기 위해 구리와 합금됩니다. 가장 일반적인 합금 원소는 알루미늄, 니켈, 실리콘, 주석 및 아연입니다. 다른 원소와 금속은 내식성이나 기계 가공성과 같은 특정 재료 특성을 개선하기 위해 소량으로 합금됩니다.
많은 구리 합금은 무산소 구리(99.95% Cu min), 베릴륨 구리(0.02 ~ 0.2% Be), Muntz 금속(Cu40Zn), 해군 황동(Cu-39.5Zn-0.75Sn) 및 상업용과 같은 일반적인 이름을 가지고 있습니다. 청동(Cu-10Zn).
용융 온도, 열팽창 계수, 전기 및 열 전도성을 포함하여 구리 합금의 많은 물리적 특성이 용접 공정에 중요합니다. 특정 합금 원소는 구리 및 구리 합금의 전기 및 열 전도성을 감소시킵니다.
몇몇 합금 원소는 구리 및 구리 합금의 용접성에 현저한 영향을 미칩니다. 소량의 휘발성 독성 합금 원소가 종종 구리 및 그 합금에 존재합니다. 따라서 철금속을 용접할 때보다 용접공 및/또는 용접기 작업자를 보호하기 위한 효과적인 환기 시스템의 요구 사항이 더 중요합니다.
아연은 합금의 아연 비율에 비례하여 모든 황동의 용접성을 감소시킵니다. 아연은 끓는점이 낮기 때문에 구리-아연 합금을 용접할 때 유독성 증기가 생성됩니다.
실리콘은 탈산 및 플럭싱 작용으로 인해 구리-실리콘 합금의 용접성에 유익한 영향을 미칩니다.
주석은 1~10%의 양으로 존재하는 경우 용접 중 고온 균열 취약성을 증가시킵니다. 주석은 아연과 비교할 때 휘발성과 독성이 훨씬 적습니다. 용접하는 동안 주석은 구리보다 우선적으로 산화될 수 있습니다. 그 결과 산화물 포획이 발생하여 용접물의 강도가 감소할 수 있습니다.
베릴륨, 알루미늄 및 니켈은 용접 전에 제거해야 하는 끈질긴 산화물을 형성합니다. 용접 공정 중 이러한 산화물의 형성은 적절한 용접 전류의 사용과 함께 차폐 가스 또는 플럭싱으로 방지해야 합니다. 니켈 산화물은 베릴륨이나 알루미늄보다 아크 용접을 덜 방해합니다. 결과적으로 양백 및 구리-니켈 합금은 공정 중에 사용되는 용접 전류 유형에 덜 민감합니다. 베릴륨 함유 합금도 용접 중에 유독 가스를 생성합니다.
산소는 충분한 양의 인 또는 기타 탈산화물을 포함하지 않는 특정 구리 합금에서 만들어진 용접부의 기공을 유발하고 강도를 감소시킬 수 있습니다. 산소는 자유 기체 또는 아산화구리로 발견될 수 있습니다. 가장 일반적으로 용접되는 구리 합금에는 일반적으로 인, 규소, 알루미늄, 철 또는 망간과 같은 탈산소 원소가 포함되어 있습니다.
철과 망간은 이를 포함하는 합금의 용접성에 큰 영향을 미치지 않습니다. 철은 일반적으로 일부 특수 황동, 알루미늄 청동 및 구리-니켈 합금에 1.4~3.5%의 양으로 존재합니다. 망간은 일반적으로 이러한 동일한 합금에 사용되지만 철보다 농도가 낮습니다.
납, 셀레늄, 텔루륨 및 황은 가공성을 향상시키기 위해 구리 합금에 첨가됩니다. 비스무트는 무연 합금이 필요할 때에도 이러한 목적으로 사용되기 시작했습니다. 이러한 미량 합금제는 기계 가공성을 개선하는 동시에 합금을 열간 균열에 취약하게 만들어 구리 합금의 용접성에 상당한 영향을 미칩니다. 용접성에 대한 악영향은 약 0.05%의 첨가제에서 분명하며 농도가 높을수록 더 심각합니다. 납은 열간 균열 민감성과 관련하여 가장 유해한 합금입니다.
특정 구리 합금을 구성하는 합금 원소 외에 몇 가지 다른 요소가 용접성에 영향을 미칩니다. 이러한 요소는 용접되는 합금의 열전도도, 차폐 가스, 용접 중에 사용되는 전류 유형, 조인트 디자인, 용접 위치, 표면 상태 및 청결도입니다.
용접 중 구리 및 구리 합금의 거동은 합금의 열전도율에 크게 영향을 받습니다. 상업용 구리 및 열전도율이 높은 경합금 구리 재료를 용접할 때 접합부에 최대 열 입력을 제공할 수 있도록 전류 및 차폐 가스 유형을 선택해야 합니다. 이 높은 열 입력은 국부적인 용접 영역에서 급속한 헤드 소산을 상쇄합니다.
단면 두께에 따라 열전도율이 낮은 구리 합금의 경우 예열이 필요할 수 있습니다. 층간 온도는 예열과 동일해야 합니다. 구리 합금은 강철만큼 빈번하게 용접 후 헤드 처리되지 않지만 일부 합금은 잔류 응력과 열간 수축을 최소화하기 위해 제어된 냉각 속도가 필요할 수 있습니다.
구리와 그 합금의 유동성이 높기 때문에 가능할 때마다 평평한 위치가 용접에 사용됩니다. 수평 위치는 코너 조인트 및 T-조인트의 일부 필렛 용접에 사용됩니다.
가장 중요한 석출 경화 반응은 베릴륨, 크롬, 붕소, 니켈, 규소 및 지르코늄에서 얻어진다. 석출 경화성 구리 합금을 용접할 때는 산화 및 불완전 용융을 방지하기 위해 주의를 기울여야 합니다. 가능하면 어닐링된 상태에서 부품을 용접한 다음 용접물에 석출 경화 열처리를 해야 합니다.
구리-주석 및 구리-니켈과 같은 구리 합금은 응고 온도에서 고온 균열에 취약합니다. 이 특성은 넓은 액상선-고상선 온도 범위를 가진 모든 구리 합금에서 나타납니다. 심한 수축 응력은 금속 응고 중에 수지상간 분리를 생성합니다. 고온 균열은 용접 중 구속을 줄이고 예열을 통해 냉각 속도를 늦추고 용접 응력의 크기를 줄이며 루트 개구부 크기를 줄이고 루트 패스 크기를 늘려 최소화할 수 있습니다.
특정 원소(예:아연, 카드뮴, 인)는 끓는점이 낮습니다. 용접 중 이러한 요소의 기화로 인해 다공성이 발생할 수 있습니다. 이러한 원소가 포함된 구리 합금을 용접할 때 용접 속도를 높이고 이러한 원소가 적은 용가재를 사용하여 다공성을 최소화할 수 있습니다.
작업 표면의 그리스와 산화물은 용접 전에 제거해야 합니다. 와이어 브러싱 또는 브라이트 디핑을 사용할 수 있습니다. 알루미늄 청동과 규소 청동 표면의 밀리스케일은 일반적으로 기계적인 방법으로 용접 영역에서 최소 13mm의 거리만큼 제거됩니다. 구리-니켈 합금의 그리스, 페인트, 크레용 자국, 공장 먼지 및 유사한 오염 물질은 취성을 유발할 수 있으므로 용접 전에 제거해야 합니다. 구리-니켈 합금의 밀리스케일은 그라인딩 또는 산세척으로 제거해야 합니다. 와이어 브러싱은 효과적이지 않습니다.
이상적인 전극 재료는 공구강의 압축 강도와 은의 전도성을 가질 것입니다. 불행히도 그러한 자료는 존재하지 않습니다. 따라서 여러 가지 구리 합금이 개발되었습니다. 모든 RWMA 권장 재료는 향상된 압축 강도 및 내마모성과 함께 순수 구리보다 어닐링 또는 연화 온도가 더 높습니다. 구리는 더 높은 강도와 마모 특성을 달성하기 위해 합금되었기 때문에 전도성이 약간 희생됩니다.
클래스 1:이 클래스는 알루미늄 및 기타 전도성이 높은 재료를 용접하는 데 가장 자주 지정됩니다. 이것은 RWMA 합금 중에서 가장 전도성이 높습니다. 또한 가장 부드럽습니다(강도와 마모 특성이 가장 낮음).
클래스 2:이 클래스의 구리 합금은 가장 널리 사용되고 권장되는 구리 합금입니다. 다양한 강철 합금에 권장됩니다. 이 재료는 스폿, 심, 프로젝션 용접 및 크로스 와이어 용접에 권장됩니다. 1급보다 전도성이 약간 낮고 강도와 마모 특성이 더 높습니다.
클래스 3:이것은 전도성이 가장 낮지만 구리 전극 재료의 주요 3개 등급 중에서 강도 특성이 가장 높습니다. 고강도 및 내마모성이 필수적인 대부분의 응용 분야에 권장됩니다.
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용접 마그네슘은 1차 제조 또는 수리를 위해 수행됩니다. 속성 밀도가 입방 센티미터당 약 1.74g(0.063lb. per cu in.)인 마그네슘 합금은 알루미늄, 망간, 희토류, 토륨, 아연 또는 지르코늄과 합금된 주조 형태일 때 중량 대비 강도 비율이 높아 재료가 됩니다. 중량 감소가 중요하거나 관성력을 줄이는 것이 필수적일 때 선택합니다(빠르게 움직이는 기계 부품의 경우). 마그네슘은 강철 중량의 약 20%, 알루미늄 중량의 67%입니다. 마그네슘 주물은 놀라운 감쇠 능력을 보여줍니다. 순수 마그네슘은 섭씨 650도(화씨
로보틱스 산업 자동화는 생산의 양상을 변화시키고 있습니다. 전 세계의 제조업체는 보다 효율적이고 안전하며 궁극적으로 수익을 늘리기 위해 어떤 형태의 자동화를 구현하고 있습니다. 몇 가지 이점은 분명하지만 생각보다 많을 수 있습니다. 이들을 모두 합치면 많은 산업이 산업용 로봇에 투자하는 이유를 알 수 있습니다. 산업 자동화의 8가지 이점: 품질 관리 - 아무도 물건 구입을 좋아하지 않고 품질이 좋지 않아 실망할 뿐입니다. 로봇은 고품질 생산을 위한 훌륭한 솔루션입니다. 품질은 귀사가 가치 있는 무언가에 기여하고 있다는 자부