티타늄은 낮은 무게, 우수한 강도, 내식성으로 이국적인 금속으로 여겨집니다. 그러나 과거에는 적절한 티타늄 용접이 밀폐 챔버에서만 가능하다고 믿었습니다.
대기 가스에 오염되기 쉬운 반응성 금속입니다. 하지만 티타늄 용접은 많은 용접사가 생각하는 것만큼 어렵지 않습니다. 용접 중 적절한 가스 차폐만 유지하면 나머지는 다른 금속 용접과 매우 유사합니다.
티타늄과 그 합금은 주로 가스 텅스텐 아크(GTA/TIG)와 가스 금속 아크(GMA/MIG) 용접 공정으로 용접합니다. 저항 용접, 플라즈마 아크, 전자빔, 마찰 용접도 제한적으로 사용됩니다. 모든 공정이 특정 상황에 이점을 제공합니다.
티타늄과 대부분 티타늄 합금은 여러 용접 공정으로 쉽게 용접 가능합니다. 적절히 만든 용접부는 용접 상태에서 연성이 있으며, 대부분 환경에서 모재만큼 내식성입니다. 반면 부적절한 용접부는 취화되고 모재 대비 내식성이 떨어질 수 있습니다.
티타늄 용접에 사용되는 기술과 장비는 스테인리스강이나 니켈 기반 합금 같은 다른 고성능 소재에 필요한 것과 유사합니다. 그러나 티타늄은 이 소재들보다 청결도와 보조 불활성 가스 차폐 사용에 더 큰 주의를 요구합니다.
용융 티타늄 용착 금속은 공기 오염으로부터 완전히 보호되어야 합니다. 또한 열영향부와 티타늄 용접 이면(루트 측)은 온도가 427℃(800℉) 이하로 떨어질 때까지 차폐되어야 합니다.
티타늄은 공기, 수분, 그리스, 먼지, 내화물, 대부분 다른 금속과 쉽게 반응해 취성 화합물을 형성합니다. 티타늄의 가스 및 플럭스 반응으로 가스 용접, 피복 아크, 플럭스 코어 아크, 서브머지드 아크 용접 같은 일반 용접 공정은 부적합합니다.
마찬가지로 티타늄을 대부분 이종 금속에 용접하는 것은 불가능합니다. 티타늄이 대부분 다른 금속과 취성 화합물을 형성하기 때문입니다. 그러나 티타늄은 지르코늄, 탄탈룸, 니오븀과는 용접 가능합니다.
주의 사항이 필요함에도 많은 제작업체가 티타늄을 정기적이고 경제적으로 용접하며, 많은 다른 고성능 소재와 비슷한 속도로 건전하고 연성 있는 용접부를 만듭니다.
상업용 순수 티타늄 등급 용접의 중요한 이점 중 하나는 99% 이상 순수 티타늄이라 편석(segregation) 걱정이 없다는 점입니다. 용접 와이어나 로드도 상업용 순수 등급이면 동일합니다.
오늘날 대부분 티타늄 용접은 개방된 제작 현장에서 수행되며, 챔버 용접도 제한적으로 여전히 실시됩니다. 현장 용접도 일반적입니다. 어디서 용접하든 티타늄 용접을 위한 깨끗한 환경이 필요합니다.
티타늄 용접 전용으로 별도 구역을 마련하면 품질 좋은 용접에 도움이 됩니다. 이 구역은 깨끗하게 유지되어야 하며 연삭, 토치 절단, 페인팅 등 먼지 발생 작업과 격리되어야 합니다. 또한 용접 구역은 공기 흐름(드래프트)이 없어야 하고 습도도 제어되어야 합니다.
양질의 티타늄 용접을 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나는 용접부의 적절한 준비입니다.
티타늄은 공기, 오일, 먼지, 수분, 다른 금속과 쉽게 반응해 취성 화합물을 형성하므로, 강한 용접을 위해 올바른 차폐 가스 사용이 필수입니다. 보통 용접사들은 99.999% 순도 아르곤을 사용합니다. 오직 고순도 아르곤과 헬륨만이 대기로부터 최적 보호 제공.
용접 프로젝트용 차폐 가스 구매 시 신뢰할 수 있는 공급업체에서만 구매하세요. 아르곤 순도가 요구치보다 약간만 낮아도 변색 발생. 노란빛 용접부가 되어 바람직하지 않습니다. 불순 가스나 불완전 커버리지는 청색 변색과 얼룩도 유발할 수 있습니다.
티타늄 용접 시 앞면뿐만 아니라 뒷면도 대기로부터 보호되어야 합니다. 열영향을 받은 모든 영역은 산소 접촉 시 악영향을 받습니다.
소형 부품은 차폐 가스로 채워진 글러브 박스 같은 밀폐 칸막이를 사용할 수 있습니다. 특수 제작된 폴리에틸렌 퍼지 가스 챔버와 퍼지 모니터 조합도 사용 가능. 이를 통해 챔버에 최적 보호를 위한 충분한 아르곤이 있는지 검증할 수 있습니다.
용접 중 이상적인 커버리지 수준을 원한다면 따라야 할 3단계:
티타늄과 합금 용접용 필러 금속 선택 시 모재와 본질적으로 같은 특성을 가진 필러 와이어 선택을 권장합니다. 모재보다 한 등급 낮은 강도 등급 와이어 선택도 가능. 상황에 따라 완전히 다른 카테고리 필러 와이어를 쓰기도 합니다.
필러 와이어 선택은 이음부 특성과 조합에 따라 달라집니다. 이음부 연성 향상을 위해:
티타늄과 티타늄 합금 용접 시 다음 용접 공정 사용 가능:
고속 전자빔을 이용해 두 금속을 접합하는 융합 공정. 빔이 금속 조각에 닿으면 강한 열 발생. 두 플레이트 녹아 융합돼 단단한 이음부 형성. 항공우주 및 항공기 생산 산업에서 생성 이음부 내구성 때문에 전자빔 용접 활용.
6mm~76mm 이상 플레이트에 전자빔 용접 공정 사용 가능. 고진공 분위기에서 공정 이뤄져 오염 수준 낮고 고품질 용접 생성.
TIG 또는 GTA 용접 공정은 비소모성 텅스텐 전극으로 용접 아크에 전류 전달. 차폐 가스로 용접 풀 외부 오염 방지. 오염 시 약하고 저품질 용접 초래. 공정 중 이음부용 필러 금속/와이어 필요.
티타늄과 합금 용접에 널리 쓰이는 공정. 2.5mm 이하 모재 각진 맞대기 이음부(square butt groove)에는 필러 없이 TIG 사용 가능. 두꺼운 시트는 필러 금속 사용해 결과 용접 이음부 내구성 보장.
저항 용접은 열전기 공정. 제어된 전류를 제어된 시간 동안 플레이트 통과시켜 두 금속 조각 접합. 상당한 압력 사용도 일반적. 이 방식에서 열은 접합 필요한 영역으로 엄격 제한됨.
티타늄과 합금의 스팟 또는 연속 용접에 저항 용접 사용 가능. 탄소강이나 스테인리스강 플레이트와 티타늄 용접 시 특히 유용.
레이저로 두 금속 조각 접합하는 또 다른 융합 용접 공정. 두 플레이트 교차점 가열해 녹이고 합쳐 이음부 형성. 용융 풀 식고 고체화되면 단단하고 내구성 있는 용접 결과.
용접사들은 진공 챔버 필요 없어 레이저빔 용접을 티타늄에 점점 선호. 하지만 차폐 가스 사용 여전히 필수. 오염 위험 남아있기 때문.
전자빔과 레이저빔 모두 융합 용접 공정이지만 전자빔 범위가 더 제한적. 13mm 초과 티타늄 플레이트에는 공정 효율적 사용 불가.
플라즈마 아크 용접은 텅스텐 전극과 공작물 사이 아크 사용으로 TIG와 유사. 거의 모든 티타늄 분류에 적합하며 두꺼운 금속 시트에서도 우수. 키홀(keyhole) 기법으로 13mm 이하 단일 패스 플레이트에도 사용 가능.
MIG 용접은 고체 필러 금속 와이어를 지속 가열해 용접 건으로 공급. 용접 풀 오염 방지 위해 차폐 가스 필요. 많은 용접사가 높은 금속 증착률과 생산성 위해 GMAW 선호.
3mm 초과 플레이트 티타늄 용접에도 공정 사용 가능. 펄스 전류 기법으로 고품질 용접 생성. 13mm 초과 티타늄 플레이트 사용 시 타 공정 대비 비용 절감 효과.
이름 그대로 마찰로 두 금속 조각 접합. 결과 이음부가 모재만큼 강한 고상 용접 공정. 다양한 산업에서 널리 사용되며 파이프, 튜브, 로드 접합에 유용. 추가 보호 조치 없이 이음부 청결도 확보 가능한 상황에서 특히 우수. 더 많은 정보는 '마찰 용접이란?' 클릭.
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
