알루미늄 가스 용접 완벽 가이드: 기술, 팁 및 안전 수칙

산소아세틸렌 및 산소수소 용접 공정이 알루미늄 및 알루미늄 합금 가스 용접에 가장 일반적으로 사용됩니다. 수소는 아세틸렌과 동일한 팁을 사용하여 산소와 연소시킬 수 있습니다. 그러나 온도가 더 낮고 더 큰 팁 크기가 필요합니다.

아세틸렌과 산소가 올바른 비율로 혼합되어 점화되면, 결과적인 화염 온도는 6300°F(3482°C)에 도달합니다. 이는 모든 상용 금속을 완전히 녹일 만큼 강렬하여, 기계적 압력이나 해머링 없이도 결합할 금속이 실제로 서로 흘러 완전한 결합을 형성합니다.

매우 얇은 재료가 아닌 경우, 와이어 봉 형태의 추가 금속을 용융 금속에 공급하여 이음부를 약간 강화합니다. 용접이 올바르게 수행되면 결합이 이루어진 부분이 모재 자체만큼 강해집니다.

산소아세틸렌 화염으로 용접 가능한 금속에는 철, 강철, 주철, 구리, 황동, 알루미늄, 청동 및 많은 합금이 포함됩니다. 산소아세틸렌 화염은 금속 절단, 표면 경화, 풀림에도 사용됩니다.

용접 준비 및 처리

용접 전 모재 청소

알루미늄 용접 시 올바른 청소 관행은 항상 중요합니다. 용접에 필요한 청결도와 금속 준비 수준은 용접에서 원하는 품질 수준에 따라 다릅니다. AWS D1.2와 같은 제조 코드의 용접 품질 요구사항을 충족해야 하는 제작물의 경우, 용접 전 적절한 준비가 중요합니다.

고품질 용접은 강철보다 알루미늄에서 달성하기 훨씬 더 어렵습니다. 알루미늄은 강철보다 미융합, 미용입, 기공 같은 품질 문제가 발생할 가능성이 훨씬 더 큽니다.

알루미늄의 질긴 산화막은 미융합 문제를 일으킬 수 있으므로 제어해야 합니다. 알루미늄의 높은 열전도율은 미용입 문제를 일으킬 수 있습니다. 용융 알루미늄에서 수소의 높은 용해도는 기공 문제를 일으키며, 용접 전 모든 수분과 탄화수소를 제거해야 합니다.

알루미늄 산화막의 두께는 제어되어야 하며, 과도한 수분으로 인한 수화(hydration)를 방지해야 합니다.

금속 보관 및 용접 이음 준비 – 해야 할 것과 하지 말아야 할 것

보관

• 모든 용접 와이어와 모재는 온도 변동이 최소인 건조한 장소에 보관하십시오.
• 용접 와이어는 가급적 건조한 난방 실이나 캐비닛에 보관하십시오.
• 금속을 수직으로 보관하여 층간 수분 응결과 물 오염 흡수를 최소화하십시오.
• 모든 필러와 모재를 용접 24시간 전에 용접 구역으로 가져와 실온에 적응시키십시오.
• 용접 와이어를 항상 덮개로 덮어두십시오.

이음 준비

• 연마되거나 번진 표면을 남기는 방법은 사용하지 마십시오. 예를 들어 원형 톱으로 절단된 표면은 용접 가능하지만, 밴드 톱으로 절단된 표면은 번진 표면을 남겨 미융합을 초래할 수 있으므로 용접 전 줄로 번진 금속을 제거해야 합니다. 굵은 디스크 그라인더 사용이 휠 그라인더보다 낫지만, 가능하면 어떤 그라인더도 사용하지 않는 것이 좋습니다.
• 가능하면 이음 준비 금속 가공 공정에서 윤활제를 사용하지 마십시오.
• 용접 구역에서 염소계 용제를 사용하지 마십시오. 전기 용접 아크 존재 시 유독 가스를 생성할 수 있습니다.
• 산소 연료 가스 절단, 카본 아크 절단 또는 고우징 공정, 산소 연료 화염 예열을 사용하지 마십시오. 이 공정들은 열영향부를 손상시키고 표면에 존재하는 산화막의 성장과 수화를 촉진합니다.
• 플라즈마 아크 절단 및 고우징, 레이저 절단을 사용하십시오.
• 2xxx, 6xxx, 7xxx 시리즈 합금의 플라즈마 아크 및 레이저 절단 가장자리를 기계적으로 제거하십시오. 이 합금들의 용융 가장자리에는 유해한 응고 균열과 열영향부 조건이 포함됩니다. 절단 가장자리에서 최소 1/8인치(약 3.2mm) 이상의 금속을 제거하십시오. 금속 칩을 절단하고 제거하는 기계적 금속 제거 방법을 사용하십시오.
• 조립 전 이음을 준비하고 청소하십시오. 용제로 표면을 탈지하십시오.
• 치즈 클로스나 종이 타월 같은 깨끗한 천으로 용접 이음을 용제 세척하고 건조하십시오.
• 작업용 걸레로 용접 이음을 청소하지 말고 압축 공기로 이음을 불어내지 마십시오. 압축 공기에는 수분과 오일 오염 물질이 포함되어 있습니다.
• 용제 세척 후 스테인리스 강 와이어 브러시로 이음을 닦으십시오. 세척 전 와이어 브러싱은 탄화수소와 기타 오염 물질을 금속 표면에 박히게 합니다.
• 에칭된 모든 금속을 스테인리스 강 와이어 브러시로 닦으십시오. 에칭의 부산물 잔여물은 용접 전 제거해야 합니다.
• 모든 와이어 브러시와 절단 도구를 자주 청소하십시오.

용접 백킹(Weld Backing)

임시 백킹 스트립은 일반적으로 구리, 양극 산화 알루미늄, 스테인리스 강, 다양한 세라믹 재료로 만듭니다. 용입을 제어하는 데 사용되며 용접 후 제거합니다. 백킹 재료가 용융 풀에 녹아 들어가지 않도록 주의해야 합니다.

영구 백킹 스트립은 항상 용접되는 모재와 동일한 합금으로 만듭니다. AWS D1.2의 백킹 스트립 제거 요구사항을 참조하십시오. 일반적으로 임시 백킹 재료 사용 시 루트 개방은 없습니다. 영구 백킹 재료 사용 시 일반적으로 루트 개방을 사용합니다.

예열 및 층간 온도

예열은 서로 다른 두께의 모재를 용접할 때 단면 크기의 열적 영향을 줄이는 데 사용할 수 있습니다. 열처리형 모재와 3% 이상의 Mg을 함유한 5xxx 모재는 250°F(121°C) 이상의 예열 및 층간 온도에 15분 이상 노출되어서는 안 됩니다. AWS D1.2를 참조하십시오.

용접 후 열처리 및 에이징

열처리형 알루미늄 합금을 용접하면 열영향부에서 기계적 특성이 크게 손실됩니다. 용접되는 모재가 -T4 템퍼인 경우, 용접 후 에이징을 통해 원래 강도의 많은 부분을 회복할 수 있습니다.

모재가 -T6 템퍼로 용접된 경우, 용접 후 고용체 열처리와 에이징을 통해 -T6 템퍼로 복원할 수 있습니다. 어떤 필러 금속을 사용하느냐에 따라 용접 후 열처리와 에이징이 문제를 일으킬 수 있습니다.

필러 금속이 모재와 같은 방식으로 열처리와 에이징에 반응하지 않으면, 용접 이음은 모재보다 낮은 기계적 특성을 나타낼 수 있습니다. 용접 자체의 응력 집중에 비추어 볼 때 이는 바람직하지 않은 상태입니다.

따라서 용접 후 열처리와 에이징을 수행하는 경우 필러 금속 선정이 중요합니다. Hobart에 문의하여 귀하의 용도에 가장 적합한 필러 금속에 대한 야금학적 조언을 구하십시오.

알루미늄 가스 용접 공정

용접할 재료가 적절히 준비되고, 플럭스 처리되고, 예열된 후, 화염을 시작점에서 작은 원을 그리며 통과시켜 플럭스를 녹입니다. 필러는 3~4초 간격으로 토 표면을 가로질러 긁어주며, 필러 봉이 매번 화염 밖으로 나오도록 합니다.

이 긁는 동작은 알루미늄을 과열하지 않고 언제 용접을 시작해야 하는지 알려줍니다. 필러 봉을 적용하기 전에 모재가 녹아 있어야 합니다. 포어핸드 용접(Forehand Welding)은 화염이 용접할 부위를 예열하므로 알루미늄 용접에 일반적으로 가장 좋은 것으로 간주됩니다. 얇은 알루미늄을 용접할 때는 전진 외에 토치 움직임이 거의 필요하지 않습니다.

두께 3/16인치(4.8mm) 이상의 재료에는 토치에 부드러운 측면 운동을 주어야 합니다. 이는 용접 금속을 용접 전체 폭에 걸쳐 분배합니다. 부드러운 앞뒤 동작은 플럭스가 산화물을 제거하는 것을 돕습니다.

용접 봉은 주기적으로 용융 풀에 담갔다가 전진 동작으로 풀에서 빼내야 합니다. 이 스트리핑 공정은 풀을 닫고, 기공을 방지하며, 플럭스의 산화막 제거를 돕습니다.

용접 규칙

참고: 수소의 더 기술적인 성격과 다양한 가용성 때문에 산소아세틸렌 용접 절차입니다.

규칙은 간단합니다. 따르지 않으면 실패합니다!

• 산소 병을 완전히 열어 상부 패킹을 고정시킨 후, 아세틸렌은 살짝만 여십시오. 레귤레이터를 동일 압력(2~5파운드)으로 설정하되, 작은 팁은 더 낮은 압력이 필요합니다.
• 강철에 사용할 것보다 한 크기 큰 토치 팁을 선택하십시오. 예: .040 강판에 00(더블 오트) 팁을 선택했다면, .040 알루미늄 판에는 0 팁으로 한 단계 올리십시오.
• 기름기가 있다면 용제, 래커 신너, 알코올로 청소하십시오. 용접 직전 양면에 스테인리스 브러시로 문지르십시오.
• 봉(또는 와이어)이나 부품에 플럭스 처리하십시오. 극한의 경우 둘 다 하십시오. 플럭스는 백색 분말이며, 물이나 알코올과 1/3 : 2/3 비율로 혼합합니다.
• 눈 보호, 적절한 환기, 흄을 피하기 위한 머리 위치 등 안전 예방 조치를 준수하십시오.
• 용접할 합금에 적합한 필러 금속을 선택하십시오. 일반적인 용접 가능 항공기 합금 판금.

중공 플럭스 충전 봉은 수년 전 출시되었으나, 의심스러운 합금 문제 외에 이음 가장자리를 결합하지 않고 단순히 쌓아 올리는 나쁜 습관이 지속되었습니다.