가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)은 텅스텐 인ерт 가스(TIG) 용접으로도 알려져 있으며, 소모되지 않는 텅스텐 전극을 사용해 용접을 만드는 아크 용접 공정입니다. 용접 부위와 전극은 불활성 차폐 가스(아르곤 또는 헬륨)로 보호되어 산화나 기타 대기 오염을 방지합니다.
필러 메탈이 보통 사용되지만, 일부 용접(자체 용융 용접 또는 퓨전 용접)은 필러 메탈이 필요하지 않습니다. 헬륨을 사용할 때는 헬리아크 용접이라고 부릅니다. 정전류 용접 전원이 전기 에너지를 생성하며, 이는 고도로 이온화된 기체와 금속 증기 기둥인 플라즈마를 통해 아크를 가로질러 전도됩니다.
GTAW는 스테인리스강 박판과 알루미늄, 마그네슘, 구리 합금 같은 비철 금속 용접에 가장 흔히 사용됩니다. 이 공정은 피복 아크 용접이나 가스 금속 아크 용접 같은 경쟁 공정보다 작업자가 용접을 더 잘 제어할 수 있게 해 더 강하고 높은 품질의 용접을 가능하게 합니다.
하지만 GTAW는 상대적으로 더 복잡하고 숙달하기 어려우며, 대부분의 다른 용접 기술보다 현저히 느립니다. 관련 공정인 플라즈마 아크 용접은 약간 다른 용접 토치를 사용해 더 집중된 용접 아크를 만들며, 그 결과 종종 자동화됩니다.
수동 가스 텅스텐 아크 용접은 용접사가 필요로 하는 협응 때문에 비교적 어려운 용접 방법입니다. 토치 용접과 유사하게 GTAW는 보통 두 손을 필요로 합니다. 대부분의 용도에서 용접사가 한 손으로 필러 메탈을 용접 부위에 수동으로 공급하면서 다른 손으로 용접 토치를 조작해야 하기 때문입니다.
짧은 아크 길이를 유지하면서 전극과 공작물 간 접촉을 방지하는 것도 중요합니다.
용접 아크를 시작하려면 고주파 발생기(테슬라 코일과 유사)가 전기 스파크를 제공합니다. 이 스파크는 차폐 가스를 통해 용접 전류가 흐를 수 있는 전도 경로가 되어 전극과 공작물이 분리된 상태(보통 1.5~3mm 간격)에서 아크가 시작되게 합니다.
아크가 시작되면 용접사는 토치를 작은 원으로 움직여 용융 풀을 만드는데, 그 크기는 전극 크기와 전류량에 따라 달라집니다.
전극과 공작물 간 일정한 간격을 유지하면서 토치를 약간 뒤로 물리고 수직에서 10~15도 정도 기울입니다. 필러 메탈은 필요에 따라 용융 풀 전단에 수동으로 공급됩니다.
용접사들은 토치를 앞으로 이동해(용융 풀 전진) 필러 메탈을 공급하는 동작을 빠르게 번갈아 하는 테크닉을 개발합니다. 필러 로드는 전극이 전진할 때마다 용융 풀에서 빼내지만, 항상 가스 실드 안에 두어 표면 산화와 용접 오염을 방지합니다.
알루미늄처럼 녹는점이 낮은 금속으로 된 필러 로드는 작업자가 아크에서 어느 정도 거리를 유지하면서 가스 실드 안에 머물도록 요구합니다. 아크에 너무 가까이 대면 필러 로드가 용융 풀에 닿기 전에 녹을 수 있습니다.
용접이 완성에 가까워지면 아크 전류를 점진적으로 줄여 용융 크레이터가 응고되게 하고 용접 끝단에서 크레이터 크랙 형성을 방지합니다.
차폐 가스는 용접되는 소재에 따라 선택됩니다. 다음 가이드라인이 도움이 될 수 있습니다:
텅스텐 인ert 가스 용접기는 다음 장비로 구성됩니다:
TIG 용접에는 정전류 전원이 필요합니다. 전류 변동이 있으면 용접사가 조인트를 제대로 용접하기 어렵기 때문입니다.
전원은 두 가지 타입이 있습니다:
DC 전원으로는 강철, 니켈, 티타늄 등을 용접할 수 있습니다. AC 전원으로는 마그네슘, 알루미늄 등을 용접할 수 있습니다.
TIG 용접에서는 용접 부위를 대기 가스(산소, 질소, 수소 등)로부터 보호하기 위해 불활성 가스 공급이 필요합니다.
일반적으로 TIG 용접에서 아르곤을 불활성 가스로 사용합니다. 차폐 가스 섹션에서 자세히 다루겠습니다.
TIG 용접에서 용접 토치는 자동 및 수동 작업 모두용으로 설계됩니다. 구조 면에서는 둘 다 동일하지만, 수동 토치에는 손잡이가 있고 자동 토치는 자동 기계에 장착되도록 설계됩니다.
토치는 물 또는 공기 냉각 시스템을 갖춥니다.
전류가 보통 200A 미만이면 공랭식을, 200A를 초과하면 수냉식을 사용해 용접 토치 온도를 낮춥니다.
용접 토치 내부는 열전도율을 높이기 위해 일반적으로 구리로 만듭니다.
토치에는 텅스텐 전극을 단단히 고정하는 홀더(포트)가 있습니다.
TIG 용접에서는 텅스텐 또는 텅스텐 합금으로 된 소모되지 않는 전극을 사용합니다.
텅스텐의 높은 내열성(녹는점 3,422°C) 때문에 다른 금속보다 텅스텐 전극을 사용합니다.
전극 직경은 보통 0.5~0.65mm, 길이는 75~610mm 범위입니다.
차폐 가스는 질소, 산소 같은 대기 가스로부터 용융 풀을 보호합니다. 그렇지 않으면 기공, 블로홀 등으로 용접 표면이 손상될 수 있습니다.
차폐 가스 선택은 용접 종류, 대기 조건, 사용 금속 종류 등 여러 요소에 따라 달라집니다.
하지만 일반적으로 TIG 용접에서는 아르곤을 차폐 가스로 사용합니다. 때로는 아르곤-헬륨 혼합가스도 사용됩니다.
이미 아시다시피 TIG 용접에서는 소모되지 않는 텅스텐 전극을 사용하므로, 두 조인트 사이 간격을 메우기 위해 별도 소재가 필요할 수 있습니다.
필러 로드 소재는 탄소강, 알루미늄 등 어떤 것이든 될 수 있습니다. 보통 조인트 종류, 공작물 소재, 두께, 공작물 물성에 따라 결정됩니다.
텅스텐 인ert 가스 용접의 장점은 다음과 같습니다:
TIG 용접의 단점은 다음과 같습니다:
가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 즉 텅스텐 인ert 가스(TIG) 용접은 소모되지 않는 텅스텐 전극으로 용접을 만드는 아크 용접 공정입니다. 용접 부위와 전극은 불활성 차폐 가스(아르곤 또는 헬륨)로 보호되어 산화나 기타 대기 오염을 방지합니다.
가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)은 단일 텅스텐(소모되지 않음) 전극과 공작물 사이의 아크로 가열해 만든 용접입니다. 차폐는 불활성 가스 혼합으로 얻습니다. 용접 스패터나 슬래그가 발생하지 않습니다. 이 공정을 텅스텐 인ert 가스(TIG) 용접이라고도 합니다.
텅스텐 인ert 가스(TIG) 용접, 즉 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)은 소모되지 않는 텅스텐 전극으로 용접을 만드는 아크 용접 공정입니다.
가스 텅스텐 아크 용접은 스테인리스강과 알루미늄, 마그네슘 같은 비철 소재 용접에 가장 흔히 쓰이지만, 아연과 그 합금을 제외하고 거의 모든 금속에 적용 가능합니다.
가스 텅스텐 아크 용접, 즉 텅스텐 인ert 가스(TIG) 용접은 소모되지 않는 텅스텐 전극으로 용접을 만드는 아크 용접 공정입니다. 필러 메탈은 보통 베어 메탈 필러 로드 형태로 외부에서 공급됩니다.
GTAW의 단점:
미국 캘리포니아 기준 가스 텅스텐 아크 용접사 평균 연봉은 $33,163, 시급 $16입니다. 평균 연봉 범위는 $31,199~$39,001 사이입니다.
TIG 용접은 MIG 용접이나 다른 아크 용접보다 더 깨끗하고 정밀한 용접을 만들어 가장 강합니다. 다만 용접 작업마다 다른 방식이 필요할 수 있으니, TIG가 일반적으로 더 강하고 품질이 높지만 작업이 요구하면 MIG나 다른 방식을 사용하세요.
TIG 용접 공정 중 '콜드 용접'으로 알려진 것도 있습니다. 직류와 교류가 모두 있는 TIG 머신에는 '콜드' 설정이 있는 경우가 있습니다. TIG 건으로 아크가 시작될 때마다 '자핑(zapping)' 효과가 있는 수동 공정입니다.
아르곤은 TIG 용접 프로젝트에 가장 흔히 사용되는 불활성 가스입니다. TIG 용접에 사용할 수 있는 가스가 몇 가지 안 되는데, 아르곤은 연강, 스테인리스강, 알루미늄 등 다양한 금속에 쓸 수 있는 다재다능한 가스라 가장 인기 있는 선택입니다.
TIG 용접(GTAW 또는 가스 텅스텐)은 6,000°F(약 3,300°C) 이상의 고온에서 작동하는 아크 용접 공정으로 금속을 녹이고 가열합니다. 스틱 용접보다 비싸지만 더 깨끗하고 다재다능합니다(강철, 알루미늄, 황동 등 다양한 금속에 작동).
TIG 용접 장점: 정밀한 디테일, 다양한 용도와 자세, 극도로 복잡한 금속 용접, 소모되지 않는 전극. TIG 용접 단점: 시간 소요, 복잡한 장비, 안전 문제, 불활성 가스 비용.
용접사가 아크로부터 눈을 제대로 보호하지 않으면 흔히 용접사 플래시(광각막염)를 겪습니다. 강한 자외선 노출로 인한 일시적 실명과 극심한 불편함이 생깁니다. 더 심각한 눈 부상은 영구 실명으로 이어질 수 있습니다.
텅스텐을 제대로 연마하고 오염을 방지하려면 텅스텐 연마 전용으로 설계된 연마 휠(텅스텐 경도에 견딤)을 사용하는 것이 좋습니다. 전극을 휠 방향과 직각(90°)으로 연마하고 연마 자국이 길이 방향으로 나도록 하세요.
SMAW: 전극 플럭스 피복이 용접 중 분해되어 차폐 가스 생성. 별도 차폐 가스 불필요. GMAW: 차폐 가스(불활성/활성)를 가스 실린더에서 공급. GTAW: 불활성 차폐 가스를 가스 실린더에서 공급.
GMAW는 소모성 전극을 사용합니다. 전극 소재가 녹아 용접 비드에 퇴적됩니다. GTAW 또는 TIG 용접은 소모되지 않는 전극을 사용하므로 전극 소재가 용접 비드에 퇴적되지 않습니다.
| GTAW 장점 | GTAW 단점 |
| 깨끗하고 고품질 용접 | 낮은 증착률 |
| 다양한 금속 용접 가능 | 높은 작업자 숙련도 필요 |
| 스패터/슬래그/스파크/연기 없음 | 높은 자외선 |
| 모든 자세 용접 가능 | 고품질 용접을 위해 우수한 눈-손 협응 필요 |
알루미늄은 녹는점, 열전도율, 연성 때문에 용접이 매우 어려운 금속입니다.
아니요, 가스 없이 TIG 용접은 불가능합니다! 가스는 텅스텐 전극과 용융 풀을 산소로부터 보호하기 위해 필수입니다. 대부분 TIG 토치는 가스로 냉각되기도 해 가스를 안 쓰면 토치가 타버릴 위험이 있습니다.
진공 시멘팅 또는 진공 용접은 경질 진공에서 작은 물체가 자연적으로 고체화되는 현상. 가장 유명한 예는 달 표면의 먼지. 초기 미국/소련 위성에서 작은 움직이는 부품이 서로 달라붙어 문제로 보고되었습니다.
아르곤 가스 실린더가 가장 비싼 편으로, 새 실린더 기준 최대 $350까지 합니다.
아니요, TIG 용접은 불활성 가스만 엄격히 요구합니다. 순수 아르곤이 압도적으로 흔합니다. 때로는 알루미늄 두꺼운 판 용접 시 추가 열 입력이 필요해 아르곤/헬륨 혼합가스를 쓰기도 합니다.
가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 즉 TIG는 엄격한 미관, 구조, 코드/표준 요구사항을 충족하기 위해 지정되는 경우가 많습니다. TIG 공정은 복잡하며 배우기 가장 어려운 공정임이 분명합니다.
TIG 용접은 필러 소재를 필요로 하지 않으며, 대신 텅스텐 팁으로 금속 표면을 직접 가열해 접합합니다.
TIG 용접기로 강철, 스테인리스강, 크로몰리, 알루미늄, 니켈 합금, 마그네슘, 구리, 황동, 청동, 심지어 금도 용접 가능합니다. TIG는 웨건, 자전거 프레임, 잔디 깎이, 문손잡이, 펜더 등 용접에 유용한 공정입니다.
산업기술
용접에 관심이 있어 SMAW가 무엇인가? 궁금하셨다면 제대로 오셨습니다. SMAW는 Shielded Metal Arc Welding(피복 금속 아크 용접)의 약자입니다. 보수·수리, 건설, 산업 제작 등 다양한 분야에서 쓰이는 가장 오래되고 대중적인 용접법 중 하나입니다. SMAW(피복 금속 아크 용접)란? SMAW는 수동 금속 아크 용접(MMA/MMAW), 플럭스 실드 아크 용접, 통칭 스틱 용접으로도 불립니다. 플럭스 피복된 소모성 전극을 사용하는 수동 아크 용접 프로세스입니다. 금속 심선이 든 플럭스 피복 전극을 사용하며, 교
이름은 비슷하지만 TIG와 MIG 용접에는 꽤 몇 가지 차이가 있습니다. 어느 것이 귀사에 적합한지는 요구되는 용접 정밀도, 설정 시간, 활용도, 초기 비용에 따라 다릅니다. 귀사 시설의 니즈에 따라 TIG와 MIG 용접 사용에는 여러 이점과 단점이 있습니다. MIG 용접 MIG 용접(금속 불활성 가스 용접)은 전극 전류에 연결된 소모성 와이어로 두 금속 조각을 결합합니다. 와이어가 용접 건을 통과하는 동시에 불활성 가스도 통과합니다. 불활성 가스는 전극을 오염 물질로부터 보호합니다. TIG 용접 TIG 용접(텅스텐 불활성 가
