스프레이 용접은 열분사 형태의 여러 용접 공정을 지칭합니다. 분말이나 와이어를 압축 가스로 고속 분무하여 금속 표면에 분사하는 산업 활동입니다.
스프레이 용접에는 산업용 플라즈마, 화염, 데토네이션 건, 아크 분사, 고속 산소-연료(HVOF)가 사용됩니다. 스패터 용접으로 인한 상당한 열 발생으로 인해 사람과 환경에 해를 끼치지 않도록 절차와 규정을 신중하고 일관되게 따라야 합니다.
관련: 용접이란?
열분사는 여러 코팅 공정을 대표하는 일반 용어입니다. 전체 용접은 코팅 재료(봉, 분말, 와이어 등)를 다양한 에너지원으로 녹이는 과정을 포함합니다.
간단히 말해, 열원과 용융된 코팅 재료가 고속으로 분사되는 액적 형태로 되어 산업 코팅 공정으로 정의할 수 있습니다. 분사는 원자화 제트나 가스에 의해 기재로 추진됩니다.
열분사는 매우 다재다능하고 고효율 공정으로 알려져 있습니다. 열처리나 질화 처리, 크롬/니켈 도금, 아노다이징 등 여러 표면 처리 공정의 좋은 대안이 될 수 있습니다.
코팅 두께는 개별 선호도에 따라 다릅니다. 코팅은 마모된 부품과 기본 기계 부품을 수리합니다. 또한 요소의 성능과 내구성을 향상시키는 데 적용할 수 있습니다. 잘 관리하면 수명을 최대 70% 연장할 수 있습니다.
관련: 열분사란?
스프레이 아크 용접은 전극 또는 와이어에서 용착 금속으로 금속을 이송하는 공정 중 하나입니다. 미세한 용융 금속 액적이 아크를 통해 모재 또는 작업 중인 이음부로 이동합니다.
스프레이 전이는 두꺼운 금속의 맞대기 이음이나 필렛 이음에 이상적입니다. 날아가는 금속 액적과 중력 때문에 위치 용접(positional welding)에는 적합하지 않습니다.
기술적으로 스프레이 아크 용접은 제한된 구멍이 있는 호스에서 물이 빠져나가는 것처럼 아크를 가로질러 용융 금속이 분사되는 현상입니다. 스프레이 아크 용접은 용접 스패터를 줄이고 더 미세한 용접 비드를 만듭니다.
고전류와 고전압을 사용합니다. 와이어가 모재에 가까워지면 접촉 전 전류가 발생합니다. 전류가 와이어를 매우 빠르게 가열해 녹입니다. 용융 금속이 생성된 아크를 가로질러 미세한 액적 형태로 이동하므로 스프레이 아크 용접이라 부릅니다.
스프레이 아크 용접은 이상적인 차폐 가스, 금속, 와이어 게이지, 팁-투-워크 거리 조합을 갖추면 높은 금속 증착률을 달성할 수 있습니다. 완벽한 조합으로 매우 높은 과도 전류를 생성할 수 있습니다. 축방향 분사(axial spraying)라고도 합니다.
이 공정의 전류 레벨은 과도 전류보다 높아야 합니다. 그래야 금속이 단순히 녹는 게 아니라 액적 형태로 이송됩니다. 스패터 없는 용접을 위해 충분한 전압과 함께 높은 전류 레벨이 필요합니다.
스프레이 아크 용접은 매우 효율적인 공정입니다. 주요 이점은 다음과 같습니다:
이러한 광범위한 장점에도 불구하고 스프레이 아크 전이 방식에는 상당한 제약이 있습니다.
스프레이 아크 전이의 제한 사항은 다음을 포함하되 이에 국한되지 않습니다:
화염 분사는 산소/아세틸렌 연소 분사라고도 하며, 약 100년 전 개발된 최초의 열분사 기술입니다. 용접 토치의 기본 원리에 고속 공기 흐름을 추가해 용융 입자를 기재로 추진합니다.
코팅 재료는 와이어 또는 분말 형태일 수 있습니다. 화염 분사 코팅은 시공 후 용융시켜 부착력과 코팅 밀도를 개선하는 경우가 많습니다.
HVOF(고속 산소-연료) 공정은 산소와 프로판, 프로필렌, 수소 등 가연성 가스 그룹을 연소시킵니다. HVOF 시스템은 연소 기본 원리를 사용하지만, 분사 건은 표준 산소-연료 분사 건과 다르게 설계되었습니다.
HVOF 건 차이로 더 높은 화염 온도와 속도를 냅니다. 결과적으로 분말이 더 완전히 녹고, 코팅 재료의 용융 입자를 '평탄화'할 운동 에너지가 더 많아집니다. HVOF 공정은 우수한 결합 강도와 코팅 밀도를 생성합니다.
HVOF 공정은 텅스텐 카바이드, 크롬 카바이드 등 고융점 금속과 합금 증착에 가장 흔히 쓰입니다.
플라즈마 분사 공정(비전이 아크)은 불활성 가스를 전극 옆으로 통과시켜 가스의 '플라즈마' 상태를 유도합니다. 가스가 건 장치 노즐을 빠져나가 정상 상태로 돌아가면 엄청난 열이 방출됩니다.
분말 코팅 재료를 플라즈마 '화염'에 주입해 기재로 추진합니다.
세라믹 코팅은 높은 융점(종종 >3500℉)으로 인해 플라즈마 분사로 가장 많이 시공됩니다. 여러 종류의 세라믹 코팅을 플라즈마 분사로 시공할 수 있습니다.
데토네이션 분사는 초음속 속도로 보호 코팅을 소재에 도포해 표면 특성을 변경하는 열분사 기술 중 하나로, 주로 부품 내구성 향상을 목적으로 합니다.
1955년 H.B. 사전트, R.M. 푸어만, H. 램프리가 처음 발명했으며, 전용 데토네이션 건(D-gun)으로 시공합니다. 피분사 부품은 표면 오일, 그리스, 이물질 제거 및 거칠기 부여로 올바르게 준비되어야 강한 데토네이션 분사 코팅 접합이 가능합니다.
이 공정은 모든 열분사 기술 중 가장 높은 속도(≈3500 m/s 충격파로 코팅 재료 추진)와 온도(≈4000℃)를 가집니다.
따라서 데토네이션 분사는 낮은 기공률(1% 미만)과 낮은 산소 함량(0.1~0.5%)의 보호 코팅을 도포해 저하중에서 부식, 마모, 부착을 방지합니다.
매우 단단하고 치밀한 표면 코팅 형성이 가능해 내마모 코팅으로 유용합니다. 따라서 항공기 엔진, 플러그/링 게이지, 절삭 날(스키빙 나이프), 튜블러 드릴, 로터/스테이터 블레이드, 가이드 레일, 고마모 환경의 금속 소재에 보호 코팅으로 흔히 쓰입니다.
데토네이션 분사 시 공통으로 사용되는 재료는 금속, 금속 합금, 서멧 및 그 산화물(알루미늄, 구리, 철 등) 분말입니다.
데토네이션 분사는 올바르고 안전하게 수행하지 않으면 위험할 수 있는 산업 공정입니다. 따라서 이 열분사 기술 사용 시 많은 안전 예방 조치를 준수해야 합니다.
콜드 스프레이(CS)는 코팅 증착 방법입니다. 고체 분말(직경 1~50μm)을 초음속 가스 제트로 가속해 최대 약 1200 m/s 속도로 만듭니다. 기재와 충돌 시 입자는 소성 변형되어 표면에 부착됩니다.
균일한 두께를 위해 분사 노즐을 기재를 따라 스캔합니다. 금속, 폴리머, 세라믹, 복합재, 나노결정 분말을 콜드 스프레이로 증착할 수 있습니다.
가스 팽창으로 공급되는 입자의 운동 에너지가 결합 시 소성 변형 에너지로 전환됩니다. 플라즈마 분사, 아크 분사, 화염 분사, HVOF 등 열분사 기술과 달리 분말이 분사 과정에서 녹지 않습니다.
스프레이 용접은 열분사 형태의 여러 용접 공정을 분류하는 용어입니다. 압축 가스로 분말이나 와이어를 고속으로 원자화하여 금속 표면에 분사하는 산업 활동입니다.
스프레이 아크 용접이란?스프레이 아크 용접은 전극 또는 와이어에서 용착부로 금속을 이송하는 공정 중 하나입니다. 미세한 용융 금속 액적이 아크를 통해 모재나 작업 중인 이음부로 이동합니다. 스프레이 전이는 두꺼운 금속의 맞대기 또는 필렛 이음에 이상적입니다.
스프레이 아크 어떻게 설정하나요?고속 생산을 위해 스프레이 전이 사용. 80% 이상 아르곤 혼합, 전압 23~24V로 시작. 와이어 피드 속도 300~400 ipm으로 전류 설정. 다시 와이어 피드 속도 조절해 150A 도달.
스프레이 용접 최대 두께는?열분사는 약 20μm~수 mm 두께의 코팅을 제공(공정과 피드스톡에 따라 다름). 전기도금, PVD, CVD 등 다른 코팅 공정에 비해 넓은 면적에 높은 증착률로 가능.
스프레이 용접 강도는?고속 산소-연료 스프레이 용접. 가스가 초음속에 도달하는 동시에 분말이 화염에 주입됨. 기공률 1% 미만의 치밀한 열분사 코팅 제공. 결과는 높은 결합 강도와 우수한 시공 표면 마감.
산업기술
티타늄은 경량, 고강도, 내식성으로 특수 금속(Exotic Metal)이라 불립니다. 과거엔 밀폐 챔버에서만 제대로 된 티타늄 용접이 가능하다고 알려졌지만, 실제론 그렇게 어렵지 않습니다. 대기 가스에 의한 오염만 철저히 차단하면(적절한 가스 차폐 유지), 나머지는 타 금속 용접과 매우 유사합니다. 티타늄 용접(Welding Titanium) 티타늄과 합금은 주로 가스 텅스텐 아크(GTA/TIG)와 가스 메탈 아크(GMA/MIG)로 용접. 저항, 플라즈마 아크, 전자빔, 마찰 용접도 제한적 적용. 각 공정별 장점 존재. 티타늄과
스프레이 용접이란? 스프레이 용접은 열분사 형태의 여러 용접 공정을 지칭합니다. 분말 또는 와이어를 압축 가스로 고속 분무하여 금속 표면에 분사하는 산업 활동입니다. 스프레이 용접에는 산업용 플라즈마, 화염, 폭발 건, 아크 분사, 고속 산소연료가 사용됩니다. 스패터 용접으로 인한 상당한 열 발생으로 인해 사람과 환경에 해를 끼치지 않도록 절차와 규정을 신중하고 일관되게 따라야 합니다. 관련: 용접이란? 스프레이 용접 작동 원리 열분사는 여러 코팅 공정을 나타내는 일반적인 용어입니다. 전체 용접은 코팅 재료(봉, 분말, 와이어 등)
