GMAW와 GTAW 용접 공정의 차이점

용접은 열, 압력 및 충전재의 적용 여부에 관계없이 둘 이상의 재료를 영구적으로 결합할 수 있는 널리 사용되는 결합 기술 중 하나입니다. 융착 용접은 모재 부품의 접합면이 가열에 의해 융합되어 유착을 형성하는 용접 공정의 그룹입니다. 아크 용접은 전위차가 충분한 상태에서 두 전극 사이에 구성된 전기 아크를 사용하여 열을 가하는 가장 널리 사용되는 융합 용접 공정입니다. 다양한 방법으로 다양한 재료를 결합하는 다양한 아크 용접 공정이 있습니다. 가스 금속 아크 용접(GMAW) 및 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)은 고유한 이점을 제공하는 두 가지 아크 용접 공정입니다.

가스 금속 아크 용접(GMAW) 소모성 전극과 전도성 모재 사이에 구성된 전기 아크를 통해 접합면과 용가재를 녹여 유착을 형성하는 경제적인 접합 공정입니다. 전극은 소모품이기 때문에 기계화된 와이어 피더를 통해 일정한 속도로 지속적으로 공급됩니다. 따라서 소모성 전극은 프로세스의 필수적인 부분 중 하나이므로 자가 모드에서는 수행할 수 없습니다. 용접 베드를 오염으로부터 보호하기 위해 적절한 차폐 가스(비활성 또는 활성)를 사용할 수 있습니다. 그러나 용가재는 더 빠른 속도로 용접 비드에 증착될 수 있으므로 이 프로세스가 생산적이고 경제적입니다. 최적의 매개변수 세트를 사용하여 올바르게 수행하면 사운드와 안정적인 조인트를 생성할 수 있습니다.

가스 텅스텐 아크 용접(GTAW) TIG(tungsten inert gas) 용접으로 널리 알려진 용접은 접합면의 융합으로 인한 유착 형성에 의해 접합이 실현되는 정교한 융합 용접 공정 중 하나입니다. 여기서 전기 아크는 전도성 모재와 비소모성 텅스텐 전극 사이에 구성됩니다. 전극은 소모품이 아니므로 충분한 뿌리간극이 있을 때 충전재를 별도로 도포해야 합니다. 또한 필러가 적용되지 않는 자동 용접 모드에 유리합니다. 차폐 가스, 바람직하게는 아르곤과 같은 불활성 가스는 용접 중 대기 산소로부터 뜨거운 금속 풀을 보호하기 위해 적용됩니다. 공정은 비교적 느리지만 다양한 금속을 접합하고 강력하고 안정적인 접합을 생성하는 기능으로 인해 많은 응용 분야에서 유리한 공정 중 하나입니다. 멋진 용접 비드 외관과 결함 없는 접합도 두 가지 중요한 이점입니다. GMAW는 여러 면에서 GTAW와 다르며 차이점은 아래 표 형식으로 나와 있습니다.

표:GMAW와 GTAW 용접 공정의 차이점

소모성 및 비소모성 전극: 아크 용접 중에 전극과 전도성 작업 재료 사이에 전기 아크가 형성됩니다. 이 아크의 높은 열 밀도는 적용되는 경우 용가재뿐만 아니라 모 구성요소의 접합 표면을 녹입니다. 용접 중 전극이 융해되어 결과적으로 용접 비드에 침착되는 것을 소모성 전극이라고 합니다. 즉, 충전재를 제공하기 위해 전극이 소모되는 경우를 소모성 전극이라고 한다. 가스 금속 아크 용접(GMAW)에서 전극은 아크 가열로 인해 녹아서 용접 비드에 침착되기 때문에 소모성 유형입니다. 이에 반해 GTAW(Gas Tungsten Arc Welding) 공정에서는 강한 아크 가열에도 전극이 온전한 상태를 유지한다. 녹지 않아 필요한 용가재를 침착시키기 때문에 비소모성 타입입니다. 결과적으로 GTAW 전극의 수명은 GMAW 전극의 수명보다 깁니다.

전극 재료의 구성: GMAW에서 전극(또는 충전제)의 야금학적 구성은 결합될 모 구성요소의 야금학적 구성과 다소 동일합니다. GTAW는 모재의 구성에 관계없이 항상 뾰족한 텅스텐 전극을 사용합니다. 그러나 전자 방사율, 전극 침식 등과 같은 다양한 용접 특성을 개선하기 위해 일부 합금 원소(예:토륨, 란탄 산화물, 세륨 산화물, 지르코니아 등)도 텅스텐과 함께 추가됩니다.

자동 모드에서 수행 가능성: 용가재를 적용하지 않고 자동 용접 모드를 수행합니다. 여기서 루트 간격은 최소로 유지되며 일반적으로 0입니다. 용접하는 동안 전기 아크를 통한 가열로 접합면만 융합되고 냉각됩니다. 두 표면의 융합된 재료가 혼합되고 냉각되면 용접 비드가 생성됩니다. GMAW 공정은 본질적으로 소모성 전극을 사용하므로 용접 비드에 용가재를 증착합니다. 따라서 자동 모드에서는 수행할 수 없습니다. TIG 용접은 비소모성 전극을 사용하므로 자동 모드에서 유리하게 수행할 수 있습니다. 사실, 자동 모드에서 결합하는 데 선호되는 용접 프로세스 중 하나입니다.

외부 용가재 적용: 전극 자체가 용가재 역할을 하기 때문에 GMAW 공정에서 외부 소스로부터 용가재를 적용할 필요가 없습니다. 그러나 TIG 용접에서는 필요에 따라 필러를 별도로 적용할 수 있습니다. TIG는 자동 모드 결합에 선호되지만 동종 모드 또는 이종 모드에서도 수행할 수 있습니다. 직경이 작은 막대 형태의 충전재를 미리 정해진 일정한 속도로 전기 아크 아래의 용접 영역에 공급할 수 있습니다. 이 필러 로드는 아크 가열로 인해 녹아서 필요한 필러를 석출합니다. 이 필러 로드의 구성은 작업 재료의 구성과 유사하거나 다를 수 있습니다. 그러나 모재와 호환되어야 합니다. 그렇지 않으면 결함이 있는 조인트가 생성됩니다.

비활성 및 활성 차폐 가스: 차폐 가스는 전체 용접 영역을 둘러싸는 보호 층을 생성하여 대기 산소로부터 고온 용접 비드를 보호하는 데 사용됩니다. 또한 직간접적으로 스패터 레벨을 줄이고 아크를 안정화하며 용접 비드 특성을 개선하는 데 도움이 됩니다. 이 차폐 가스는 불활성 또는 활성 가스일 수도 있습니다. 활성 차폐 가스는 특정 상황에서 더 나은 성능을 보일 수 있습니다. 이러한 가스는 또한 용접 비드에 화학 원소를 유도하여 접합부의 다양한 기계적 특성을 개선할 수 있습니다. GMAW 공정은 두 가지 유형의 차폐 가스를 모두 사용할 수 있습니다. 따라서 금속 불활성 가스(MIG)와 금속 활성 가스(MAG)의 두 그룹으로 분류할 수 있습니다. MIG는 아르곤, 헬륨 등과 같은 불활성 가스만 사용합니다. MAG는 일반적으로 다른 비율로 불활성 가스와 혼합되는 이산화탄소, 산소 등과 같은 활성 가스를 사용합니다. 반면에 GTAW 또는 TIG 용접 공정은 주로 아르곤인 불활성 가스만 사용합니다.

GMAW는 TIG에 비해 더 빠른 프로세스입니다. GMAW 공정에서는 작은 직경의 와이어 형태로 풀에 감긴 전극이 적절한 기계식 배열에 의해 연속적으로 공급됩니다. 따라서 필러가 더 빠른 속도로 증착될 수 있으며 결과적으로 이 용접 프로세스는 TIG 용접에 비해 생산성이 높습니다.

스패터 레벨 및 모양: 스패터는 아크의 산란으로 인해 발생하는 용융된 필러 금속의 작은 방울로 용접 영역에서 나옵니다. 이 스패터는 용가재의 손실을 유발하여 용가재 침착 속도가 불균일하여 때때로 네거티브 보강 및 치수 부정확성을 비롯한 다양한 용접 결함을 유발합니다. 또한 외관을 방해하고 제거를 위해 용접 후 연마가 필요합니다. 많은 아크 용접 공정에서 GMAW를 비롯한 스패터가 발생합니다. 최적의 공정 매개변수를 사용하고 적절한 용접 기술을 사용하더라도 스패터 없는 방식으로 수행할 수 없습니다. TIG 용접은 일반적으로 피삭재 표면이 깨끗하지 않으면 스패터가 발생하지 않습니다. TIG용접으로 생산된 Weld bead는 매끄럽고 표면적으로 매력적입니다.

용접기의 숙련도: GMAW는 대부분의 동작이 자동화되므로 수행하기가 훨씬 쉽습니다. 토치의 움직임도 적절한 배치를 사용하여 자동화할 수 있습니다. 호 설정도 더 쉽습니다. 이에 비해 TIG 용접은 정교한 공정 중 하나이므로 아크 블로우나 원치 않는 아크 터미네이션 없이 원활하게 용접을 수행하려면 숙련된 용접공이 필요합니다. 텅스텐 전극이 작업 표면에 달라붙어 텅스텐 개재물 결함을 유발할 수 있으므로 아크를 설정하는 것이 매우 중요합니다.

이 기사에서는 가스 금속 아크 용접(GMAW)과 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)을 과학적으로 비교합니다. 저자는 또한 주제에 대한 더 나은 이해를 위해 다음 참조를 검토할 것을 제안합니다.

• TWI-Global.com의 텅스텐 불활성 가스(TIG 또는 GTA) 용접
• W. H. Minnick의 가스 금속 아크 용접 핸드북(2007, Goodheart Willcox).
• I. H. Griffin, E. M. Roden 및 C. W. Briggs의 기본 TIG 및 MIG 용접(GTAW 및 GMAW)(3 ^rd ) 에디션, Delmar Cengage Learning).