TIG 용접과 A-TIG 용접: 핵심 차이점 완벽 설명

용접은 오랜 역사의 접합 공정으로 두 개 이상 구조 부재 영구 조립 효율적·경제적 수행. 다양한 재료 구조물 다종다양한 방식으로 접합할 수많은 용접 공정 존재. 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 통칭 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접은 모재 계면 융합에 의한 합일 또는 용접 비드 형성으로 금속 영구 접합하는 융합 용접 공정 중 하나. 전극과 전도성 모재 사이 성립된 전기 아크가 가열/용융 목적 사용.

지난 몇십 년 광범위 발전 결과 TIG 용접은 두 개 이상 금속 부품 영구 접합 위한 유망하고 신뢰성 있는 용접 기술로 부상. 자율 모드 수행 가능; 필요 시 필러 재료도 의도대로 적용 가능(동질/이질 모드 모두 가능). 훌륭한 용접 비드 외관, 높은 아크 효율, 낮은 결함 확률, 최소 스패터 수준으로 건설, 자동차, 항공우주 등 광범위 산업 응용에서 선호 제작 기술.

기존 TIG 용접의 한계

TIG 용접에서 비소모성 전극(소량 합금 원소 포함 텅스텐 제작)과 전도성 공작물 사이 전기 아크 성립. 아크 열 모재 계면 용융시켜 궁극적 합일 생성. 필러 금속 적용 시 아크 가열로 용융 상태 루트 갭 퇴적. 판 두께 4~5mm 초과 시 모서리 준비 가능. 많은 장점에도 TIG 용접은 달성 가능한 관통 깊이 제한: 관련 매개변수 기반 약 3~3.5mm. 단일 패스에서 3.5mm 초과 관통 깊이 달성 사실상 불가능.

A-TIG 용접의 등장

이 한계가 가시적 연구 관심 촉발, 결과로 기존 TIG 용접 공정 대비 독특한 장점 제공하는 여러 변형 등장. 활성화 TIG 용접과 플럭스 결합 TIG 용접이 두 주목할 변형. 활성화 텅스텐 불활성 가스(A-TIG) 용접에서 활성화 플럭스 얇은 층 모재 계면과 주변 영역에 용접 전 도포. 기존 TIG 용접 대비 유사 공정 매개변수에서 관통 깊이 3배 이상 향상 유망 결과. A-TIG 용접으로 7~11mm 관통 달성 가능, 제조 전체 생산성 현저 개선.

상세 비교표

핵심 차이점 심층 분석

활성화 플럭스 사용

TIG와 A-TIG 용접 차이 핵심은 후자만 활성화 플럭스 사용. 활성화 플럭스: 티타늄 산화물(TiO₂), 실리카(SiO₂), 크롬 산화물(Cr₂O₃), 탄산마그네슘(MgCO₃), 산화마그네슘(MgO), 이산화망간(MnO₂), 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al₂O₃), 이산화지르코늄(ZrO₂) 등 금속 산화물/할라이드 다수 포함. 그런 플럭스 다양한 비율 균질 혼합도 사용. 플럭스 먼저 적합 용매와 혼합해 반고체 페이스트 만들고 모재 계면과 주변 영역 도포. 용접 전 도포돼 건조 후 아크 성립해야. 플럭스 수동 또는 기계화 시스템 도움 도포 가능; 단, 결함 없는 접합 위해 플럭스 코팅 두께 균일해야. 보통 두께 30~75µm 범위 관련 매개변수 기반.

관통 깊이, 용접 비드 폭, HAZ

여러 연구 명확히 적합 플럭스 사용 시 모서리 준비 없이 단일 패스 7~11mm 깊이 달성 가능 입증. 유사 조건 일반 TIG 최대 3.5mm 관통 대비. 관통 현저 개선은 플럭스 도포 시 마랑고니 효과 역전 기인. 활성화 플럭스 사용→아크 수축→전기 아크 열 밀도 증가. 수축 아크→좁은 용접 비드, 좁은 열영향부(HAZ)→특정 영역 낮은 열 입력률 바람직.

전극 간 아크 성립

모든 아크 용접 공정 전극과 전도성 공작물 사이 전기 아크 성립 필수. 이 아크 모재 계면 용융위한 열 주 공급원. TIG 용접 뾰족 텅스텐 전극과 전도성 모재 사이 아크 구성 문제없음. 하지만 A-TIG 용접 공작물 표면 절연 층 존재로 전자 흐름 제한돼 아크 성립 다소 어려움. 추가 플럭스 없는 지지 판 조인트 진입부에 써 이 목적 촉진. 공정 전반 아크 유지 위해 약간 더 큰 폐회로 전압 필요.

박판/후판 접합

A-TIG 용접 본질적 깊은 관통 제공해 4mm 미만 얇은 시트/판 접합에 경제적이지 않음. 그런 경우 써도 과도 관통, 치수 부정확, 높은 변형 관찰. 그러나 두꺼운 부품 접합엔 A-TIG 선호. 모서리 준비 없이 단일 패스 7~11mm 관통 가능. 반대로 TIG 용접 필요 기술 따라 얇은/두꺼운 부품 접합 유리하게 적용 가능.

모서리 준비, 다중 패스, 생산성

두꺼운 판(두께>3.5mm) TIG 용접 접합 위해 적절 모서리 준비와 다중 패스 필요해 전체 루트 갭 제대로 채움. 다중 패스 용접 특정 영역 열 입력 수준 증가→HAZ 폭, 변형 등 증가(보통 바람직하지 않음). 대량 고가 필러 금속과 상당한 시간 필요. 사실 대량 필러 금속 퇴적 필요 시 TIG 부적합. 가스 금속 아크 용접(GMAW) 그런 시나리오 선호. 하지만 A-TIG 용접도 모서리 준비/다중 패스 없이 그런 목적 유리하게 사용 가능.

이상으로 TIG 용접과 A-TIG 용접 과학적 비교 마칩니다. 더 깊은 이해 위해 다음 참고자료 권장.

• Babu et al. (2016); Development of flux bounded tungsten inert gas welding process to join aluminum alloys; American Journal of Mechanical and Industrial Engineering; Vol. 1 (3); pp. 58-63.
• Saha et al. (2018); Investigation on the effect of activating flux on tungsten inert gas welding of austenitic stainless steel using ac polarity; Indian Welding Journal; Vol. 51 (2).