마그네슘 용접은 많은 용접사들이 시도하려 하지 않는 작업입니다. 마그네슘은 과열 시 발화하기 쉽고, 일단 마그네슘 화재가 시작되면 끄기가 극히 어렵기 때문입니다.
마그네슘의 발화점은 883°F(약 473°C)이고 연소 온도는 4,000°F(약 2,204°C)에 달합니다. 이 정도의 열은 물과 이산화탄소마저 연료로 바꾸므로, 많은 용접사들이 마그네슘 용접을 꺼립니다.
복잡한 문제로 들어가기 전에 먼저 절차를 정리해 보겠습니다. 마그네슘을 제대로 TIG 용접하는 단계별 지침입니다.
모든 금속이 구조적, 시각적으로 비슷해 보여서 어떤 금속인지 파악하기 어렵습니다. 특히 마그네슘과 알루미늄을 구분하는 것은 더 어렵습니다.
이게 큰 문제입니다. 마그네슘 TIG 용접과 알루미늄 TIG 용접 방법은 완전히 다릅니다. 따라서 잘못된 방법을 적용하면 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다.
사실 '대재앙'이라고 생각하는 건 과장일 수 있습니다. 하지만 이 두 금속이 얼마나 가치 있는지 고려하면, 아무런 이유 없이 낭비되는 건 아깝습니다. 가볍지만 강한 구조적 무결성을 가져 대부분의 항공우주 설계에 필수적인 금속들입니다.
헬리콥터와 비행기의 내부 기어와 프레임 핵심 부품이 알루미늄과 마그네슘 합금으로 만들어지는 이유입니다. 그러니 아무런 이유 없이 이런 귀한 금속을 낭비해서야 되겠습니까? 바로 이 때문에 용접 전 베이스 금속을 반드시 확인해야 합니다.
걱정 마세요. 몇 가지 간단한 트릭으로 어떤 금속인지 쉽게 파악할 수 있습니다. 잠시 후 자세히 설명하겠습니다. 먼저 실제 용접 메커니즘을 알아보겠습니다.
단순히 알루미늄인지 마그네슘인지 확인하는 것만으로는 TIG 용접에 충분하지 않습니다. 금속의 합금 조성도 철저히 확인해야 합니다.
마그네슘은 본질적으로 반응성이 높은 금속이라 자연에서 자유 상태로는 거의 발견되지 않습니다. 따라서 알루미늄, 아연, 지르코늄, 토륨 등 다른 금속과 항상 혼합되어 있으며, 이러한 특수 조합을 마그네슘 합금이라고 합니다.
자연에는 여러 종류의 마그네슘 합금이 있습니다. 작업 중인 베이스 피스가 순수 마그네슘일 수도 있습니다. 드문 경우지만 불가능하지는 않습니다.
따라서 용접 피스를 마그네슘으로 식별한 후 다음 작업은 금속의 올바른 합금을 식별하는 것입니다. 이 단계는 매우 중요하며 올바른 합금 식별이 다음 단계를 직접 결정합니다.
알루미늄과 마그네슘에 같은 용접 방법을 쓸 수 없는 것처럼, 합금에도 동일하게 적용됩니다. 합금 조성에서는 나중에 필러 메탈을 사용해야 하기 때문입니다.
결합된 금속에 따라 필러 메탈 선택이 계속 달라집니다. 모든 필러 메탈이 같은 온도를 견딜 수 있는 건 아니니까요. 따라서 예열하기 전에 어떤 합금 조성으로 작업할지 아는 것이 매우 중요합니다.
사실 예열 온도뿐만 아니라 적절한 전압 설정과 전극 유형도 알게 됩니다. 용접과 금속 절단에서 이 두 요소가 얼마나 중요한지는 말할 필요도 없습니다.
하지만 어떻게 올바른 합금 조성 유형을 파악할 수 있을까요? 원래 제조업체에 문의하면 적절한 정보를 얻을 수 있습니다. 그들이 합금을 제공했으니 모든 이력을 가지고 있을 것입니다.
그 이력으로 합금 유형뿐만 아니라 적절한 장비도 파악할 수 있습니다. 모든 용접 재료에는 무엇을 사용하고 무엇을 피해야 할지 지침이 있습니다. 시작하기 전에 이런 지침을 철저히 읽어야 합니다.
그러나 불가피한 이유로 제조업체와 연락이 안 될 수도 있습니다. 그럴 때 합금 조성을 제대로 식별하는 건 훨씬 어렵습니다. 하지만 기술이 있다면 불가능한 일은 아닙니다.
적절한 지침 없이 오는 마그네슘 합금 식별의 주요 걸림돌은 접근 가능한 시편을 찾는 것입니다. 대규모 실험을 하면 용접 피스 대부분을 파괴할 수 있습니다.
그래서 쉽게 작업할 수 있는 소모성 피스를 찾는 게 중요합니다. 메인 덩어리 옆에 스크랩이 있으면 가장 좋습니다. 없으면 실험을 위해 작은 부분을 떼어내야 할 것입니다.
이런 실험에는 강도-중량 비율 파악, 화합물 분자량 차이 확인 등이 포함됩니다. 또한 각 합금이 특정 화합물과 어떻게 반응하는지 확인하기 위해 여러 반응 실험도 할 수 있습니다.
전반적으로 용접사가 갖춰야 할 기초 지식 수준입니다. 하지만 제대로 기억하는 데 도움이 필요하다면 미국 용접 협회(AWS)에 문의하세요.
그들은 용접사가 마주칠 수 있는 모든 상황을 돕기 위한 용접 핸드북 라이브러리 전체를 보유하고 있습니다. 용접 과정에서 막히면 이 핸드북의 도움을 자유롭게 받으세요.
이제 금속과 합금 문제가 해결되었으니 실제 용접으로 넘어갑시다! 마그네슘 용접 준비의 첫 단계는 특정 용접 영역을 확인하는 것입니다.
이렇게 하면 용접 금속 피스를 세척하고 제대로 준비할 수 있습니다. 어느 부분을 작업할지, 어떻게 체계적으로 진행할지 명확히 알 수 있습니다. 간단히 말해 이후 공정 기간을 안내하는 작은 지도 같은 역할을 합니다.
경험이 충분하다면 특정 영역에 대한 마인드 맵을 만들 수 있습니다. 아니면 금속 마커로 나중에 작업할 가장자리를 그려도 됩니다. 일반 보드 마커를 써도 임시 지도니까 괜찮습니다.
단지 영구 마커나 그런 건 쓰지 마세요. 수동적 부식 등 원치 않는 화학 반응을 일으킬 수 있습니다. 그리고 지우기 힘들면 또 골치 아픕니다. 일반적으로 그런 마커는 피하는 게 최선입니다.
작업할 영역을 정했으면 본격적으로 시작합니다. 이제 용접 절차의 중요한 단계인 영역 연마를 시작할 수 있습니다. 영역을 평평하게 다듬거나 베이스 전체에 비드를 깔 수 있게 도와줍니다.
하지만 연마 대신 대담하게 표면을 갈라버리는 용접사도 있습니다. 그런 다음 필러 메탈이나 마그네슘 비드로 균열을 메우거나 덮습니다. 하지만 단순히 갈라버리는 것보다는 연마를 강력히 추천합니다.
많은 이가 반대할 수 있지만 연마가 표면 갈라내기보다 실제로 더 좋습니다. 대담하게 갈라내면 표면 모든 지점에 균등한 힘을 보장할 수 없습니다. 결과적으로 일부는 너무 깊게 부서지고 다른 부분은 그렇지 않습니다.
반면 연마하면 균등한 압력 분배 가능성이 더 높습니다. 모든 표면 지점이 더 균등하게 타격되어 눈에 보이는 불규칙성이 없습니다.
게다가 연마로 시작하면 베이스를 채우기 더 쉽습니다. 위에서 말했듯 갈라내면 부적절한 개구부가 생깁니다. 마그네슘은 가장 가벼운 구조용 금속이라 큰 간극을 제대로 메울 수 없습니다.
위 표면만 채워지고 나머지는 금속이 너무 가벼워서 채워지지 않습니다. 그래서 일종의 구조적 불균형이 생깁니다. 장기적으로 용접 피스에 좋지 않으며 취약해집니다.
반면 연마 후에는 모든 간극이 치수 면에서 거의 균등해져 채우기가 쉽습니다. 필러 메탈이 추가 노력 없이 모든 구석구석에 도달할 수 있습니다. 결과적으로 베이스에 제대로 결합되어 구조적으로 건전해집니다.
용접은 많은 집중력과 시간이 필요합니다. 그래서 모두 절차를 지루하고 시간 덜 들게 하는 방법을 찾습니다. 거기서 큰 실수를 합니다. 빨리 하려다 작업 품질을 타협하게 됩니다.
어떤 이들은 특정 단계를 아예 건너뛰어 완전한 실패로 이어집니다. 그러면 용접 피스가 파괴될 뿐만 아니라 전체 과정을 처음부터 다시 해야 합니다. 결과적으로 실제로는 두 배의 일을 하게 됩니다.
교훈: 100% 확신할 수 없는 꼼수는 쓰지 마세요. 어떤 상황에서도 작업 자체를 타협하지 마세요. 처음 몇 번은 실수할 수 있습니다. 그건 완전히 괜찮습니다.
하지만 용접 품질을 떨어뜨리는 지름길을 의도적으로 쓰는 건 절대 금물입니다. 프레임워크가 얼마나 구조적으로 건전한지는 용접 품질과 직접 연관되어 있습니다. 이제 왜 갈라내기 대신 연마를 추천하는지 아시겠죠?
정확합니다. 갈라내기는 시간과 노력이 덜 들지만 장기적으로 신뢰할 수 없는 방법입니다. 그래서 연마가 훨씬 오래 걸리고 높은 집중력이 필요해도 유일한 길입니다.
그러나 연마 절차 시간을 줄이는 검증된 방법들이 있습니다. 수세대 전문 용접사들이 이 방법들을 복잡하게 시도하고 천천히 완성하여 연마 기간을 줄여왔습니다.
예를 들어 연마 시 조잡한 카바이드 버를 사용할 수 있습니다. 그러면 한 번에 충분한 공간을 커버할 수 있습니다. 더 작은 버를 쓰면 연마-공간 비율이 늘어나 결국 훨씬 더 오래 걸립니다.
또 연마 전 금속을 철저히 세척하는 데 몇 분을 투자할 수 있습니다. 마그네슘은 가벼운 구조로 인해 사실 꽤 다공성입니다. 미리 세척하지 않으면 연마 중 탐색이 곤란할 수 있습니다.
크롬산 용액으로 금속을 철저히 세척할 수 있습니다. 세척 용액에 포함할 성분은 다음과 같습니다:
기본적으로 이 특수 세척 용액 1갤런을 만들 만큼 충분한 물을 사용하세요. 그 정도 양이면 금속을 완전히 담가 철저히 세척하기에 충분합니다. 약 1시간 동안 혼합액에 금속을 담가 효과를 보게 하세요.
반응을 더 빠르게 하고 싶다면 좋은 팁이 있습니다. 용접 금속을 적절한 오븐에서 몇 분간 미리 가열하세요. 높은 온도가 전체 반응 속도를 크게 가속화합니다.
그 결과 예열된 마그네슘 피스에 혼합액을 바르면 훨씬 빠르게 세척됩니다. 하지만 보호 장갑과 보안경을 착용하고 혼합액이 꽤 부식성이니 주의하세요. 가열된 마그네슘을 직접 만지지 마세요.
마지막으로 연마로 생긴 간극을 필러 메탈로 채워야 합니다. 여러 필러 메탈을 쓸 수 있지만 대부분의 용접사가 이 목적으로 AG 92 A 필러 봉을 사용합니다.
이 봉을 쓰는 이유는 일반적으로 만능 필러라 용접할 때 크게 틀릴 일이 없기 때문입니다. 가격도 꽤 합리적입니다.
어쨌든 용접 영역을 가열할 때 마그네슘이 쉽게 가열된다는 걸 기억해야 합니다. 800~830°F(약 427~443°C) 근처에서 녹기 시작해 1,200~1,300°F(약 649~704°C)까지 올라갑니다.
용접 시작 전 온도를 제대로 설정하세요. 반응성 가스나 금속은 이 온도에서 발화하므로 불활성 가스, 바람직하게는 아르곤을 버퍼로 사용하세요. 그리고 마그네슘 용접에는 교류를 사용하는 걸 잊지 마세요.
마그네슘은 작업하기 까다롭고 위험한 금속일 수 있습니다. 이유는 다음과 같습니다:
산업기술
스머트(smut)의 사전적 정의는 그을음이나 먼지의 작은 조각입니다. 이는 용접 스머트, 즉 용접 품질을 떨어뜨리는 검은 물질의 정체를 정확히 설명합니다. 발생 원인 The Fabricator 기사에 따르면, 알루미늄과 마그네슘의 비등점이 아크 용접 중 도달하는 온도보다 낮아 필러 메탈이 용접 중 증발하면서 용접부에 결함(스머트)이 생깁니다. 방지 대책 실딩 가스 유량 관리: 실딩 가스가 부족해지면 알루미늄·마그네슘이 산화돼 스머트 발생 토치 각도 프로그래밍: 푸시 각도가 정확해야 스머트 방지 가능 공정별 차이 MIG 용접이 T
로봇 용접은 금속을 접합하는 효과적인 방법입니다. 로봇은 반복적인 용접 작업에서 극도로 신뢰성 있고 효율적입니다. 로봇 용접은 용접 품질을 저해하는 변수들을 제거함으로써 더 높은 품질의 용접을 구현합니다. 로봇 용접은 제조 제품 관련 수익 증대와 비용 절감의 길입니다. 다음과 같은 잠재적 용접 문제 제거: 지속적인 로봇 프로그램 변경을 초래하는 일관성 없는 용접 과도한 용접 번스루 용접 융합 부족 과도한 언더컷 슬래그 포집 적절한 계획, 프로그래밍, 교육을 통해 로봇 통합은 즉각적인 효과를 가져옵니다. RobotWorx는
