아크 용접은 공작물(또는 모재)과 전극 사이의 전기 아크에서 용접 열을 얻는 융접 공정입니다.
전기 회로의 두 도체가 접촉했다가 짧은 거리로 떨어지면, 회로가 공기를 통해 전류 흐름을 유지할 충분한 전압을 가질 때 전기 아크가 발생합니다.
전기 아크로 발생하는 열의 온도는 6000°~7000° 정도입니다.
가장 일반적인 아크 용접 방법은 필러 금속을 공급하는 금속 전극을 사용하는 것입니다. 용접은 전극을 공작물에 접촉시킨 다음 적절한 거리로 떨어뜨려 아크를 발생시키는 것으로 시작합니다.
다양한 아크 용접 공정은 다음과 같습니다:
수동 금속 아크 용접(Manual metal arc welding), 플럭스 실드 아크 용접(Flux shielded arc welding) 또는 봉 용접(Stick welding)이라고도 합니다. 이 용접에서는 금속봉 또는 전극(플럭스 피복)과 공작물 사이에 아크를 발생시키고, 봉과 공작물 표면이 모두 녹아 용접 풀을 형성합니다.
봉의 플럭스 피복이 동시에 녹아 가스와 슬래그를 생성하여 용접부를 주변 환경으로부터 보호합니다. 피복 아크 용접은 모든 위치에서 철강 및 비철 재료를 접합하는 데 이상적인 다양한 공정입니다.
이 아크 용접 공정은 연속 공급되는 플럭스 코어 전극과 일정한 아크 길이를 제공하는 정전압 전원을 사용합니다. 이 공정은 차폐 가스 또는 플럭스에서 발생하는 가스만을 사용하여 오염으로부터 보호합니다.
서브머지드 아크 용접에서는 연속 공급 전극과 용융 시 도전성이 되어 공작물과 전극 사이에 전류 경로를 제공하는 용융성 플럭스 담요를 사용합니다. 이 플럭스는 스패터와 스파크를 방지하고 흄과 자외선 복사를 억제하는 데도 도움이 됩니다.
일렉트로슬래그 용접은 수직 공정으로 적용되어 두꺼운 판(25mm 이상)을 한 패스로 용접합니다. ESW는 추가 전류가 아크를 소멸시키기 전에 전기 아크에 의존합니다. 와이어 소모품이 용융 풀에 공급되면서 플럭스가 녹아 풀 위에 용융 슬래그를 형성합니다.
와이어와 판 끝을 녹이는 열은 용융 슬래그의 전기 전류 통과 저항을 통해 생성됩니다. 두 개의 수냉식 구리 슈가 공정 진행을 따라가며 용융 슬래그가 흘러내리는 것을 방지합니다.
아크 스터드 용접은 플래시 용접과 유사하며, 스터드 용접은 너트나 패스너(보통 녹아 다른 금속 조각에 부착되는 넙이 있는 플랜지)를 연결합니다.
아크가 발생하면 생성된 강한 열 침투로 공작물이 아크 아래에서 빠르게 녹아 용융 금속 풀이 형성되고, 아크에서 나오는 폭발에 의해 풀로부터 빠져나간 것처럼 보입니다.
공작물에 작은 함몰이 생기고 용융 금속이 이 함몰 가장자리에 퇴적되는데, 이를 아크 크레이터라고 합니다. 접합부가 냉각된 후 슬래그를 제거합니다.
한 번 시작되면 원하는 용접선을 따라 균일한 속도로 전진해야 합니다. 용융이 결합될 금속 조각의 원래 표면 아래 충분히 깊은 곳까지 도달하여 원하는 용접을 얻어야 합니다. 이를 적절한 관입(penetration) 확보라고 합니다.
직류 또는 교류를 아크 용접에 사용할 수 있지만, 대부분의 목적으로는 직류가 선호됩니다. 공작물을 DC 용접기의 +극에 연결하고 전극 홀더를 -극에 연결하면 직선 극성이라고 합니다. 그러나 공작물을 -극, 전극을 +극에 연결하면 역극성이라고 합니다. 직선 극성이 일부 용접에 더 유용하고, 다른 용접에는 역극성을 사용해야 합니다.
적절한 예방 조치를 준수하면 용접은 본질적으로 위험한 직업이 아닙니다. 이는 위험 가능성에 대한 지속적인 인식과 용접사의 습관적 안전 예방을 요구합니다.
아크 용접에 사용되는 다양한 장비:
아크 용접 공정이 널리 받아들여지는 이유 중 하나는 필요한 장비의 단순성입니다. 장비는 다음 항목으로 구성됩니다:
이 용접은 AC 또는 DC를 사용하지만, 어느 경우든 전원 소스는 정전류 타입이어야 합니다. 이 유형의 전원은 작업자의 아크 길이 변화에 관계없이 비교적 일정한 전류 또는 용접 전류를 공급합니다.
전극 홀더는 용접 케이블에 연결되어 전극을 켭니다. 절연 손잡이를 사용하여 전극을 용접 조인트로 안내합니다. 전극을 용접 조인트 위에 공급하고 용접 풀에 전극을 공급합니다. 전극 홀더는 다양한 크기로 제공되며 전류 용량으로 정격됩니다.
접지 클램프는 접지 케이블을 공작물에 연결하는 데 사용되며, 공작물에 직접 연결하거나 공작물이 위치한 테이블이나 고정구에 연결됩니다.
용접 회로의 일부로서, 접지 클램프는 전기 저항으로 인한 과열 없이 용접 전류를 전도할 수 있어야 합니다.
전극 케이블과 접지 케이블은 용접 회로의 필수 부분입니다. 매우 유연하고 내열성 절연이 되어 있어야 합니다.
전극 홀더, 접지 클램프, 전원의 연결부는 납땜하거나 잘 압착하여 낮은 전기 저항을 보장해야 합니다.
케이블의 단면적은 최소 전압 강하로 용접 전류를 허용할 만큼 충분히 커야 합니다. 케이블 길이가 길어지면 저항과 전압 강하를 줄이기 위해 케이블 직경을 늘려야 합니다.
대부분의 용접사는 용접 금속에서 슬래그를 제거해야 한다는 데 동의합니다. 슬래그 제거 방법을 궁금해하실 수 있습니다. 이 과정은 매우 쉽고 몇 초면 충분합니다.
슬래그는 용접에 강하게 결합되도록 설계되지 않았으므로, 치핑 해머나 와이어 브러시 같은 것만 있으면 됩니다. 용접이 좋을수록 슬래그 결합이 적습니다. 따라서 용접이 좋으면 가볍게 두드리기만 하면 됩니다.
금속 아크에서 나오는 광선은 적외선과 자외선 복사가 높습니다. 이는 용접사의 눈, 얼굴, 피부에 매우 위험합니다. 아크의 밝기와 이 광선으로부터 보호되어야 합니다.
핸드 스크린과 헬멧은 작업자의 얼굴과 눈을 아크 광선으로부터 보호합니다. 가벼운 재질로 만들어지며, 무게는 600g을 넘지 않아야 합니다. 반사광으로부터 얼굴과 눈 전체를 보호할 만큼 충분히 커야 합니다.
아크 용접에는 비소모성 및 소모성 전극이 모두 사용됩니다. 비소모성 전극은 탄소, 흑연, 텅스텐으로 만들어지며 용접 작업 중 소모되지 않습니다.
소모성 전극은 목적과 용접할 금속의 화학 조성에 따라 다양한 금속으로 만들어질 수 있습니다. 이러한 소모성 전극은 베어(bare)와 코팅(coated)으로 분류될 수 있습니다.
이제 아크 용접 공정에 대한 모든 의문점이 해소되었기를 바랍니다. 여전히 '아크 용접 종류'에 대한 궁금한 점이 있다면 문의하거나 댓글로 질문해 주세요. 기사 공유와 뉴스레터 구독도 환영합니다.
산업기술
용접이란? 용접은 열, 압력, 또는 둘 다를 이용해 두 개 이상의 부품을 융합해 냉각되면서 접합부(이음)를 형성하는 제조 공정입니다. 금속과 열가소성 수지에 주로 쓰이며 목재에도 적용 가능합니다. 완성된 용접 이음을 용접부(weldment)라 부릅니다. 특수 공정·기술이 필요한 재료도 있으며, 비용접성(non-weldable)이라 불리는 재료도 있습니다(공학 용어). 접합 대상 모재(base material)와 이음 형성을 위해 첨가되는 필러/소모재(fillers/consumables)로 구성되며, 형상에 따라 기재, 튜브, 플럭스
아크 용접이란? 아크 용접은 전기를 사용하여 금속을 녹일 만큼 충분한 열을 발생시키고, 냉각된 용융 금속이 금속의 접합을 생성하도록 하여 금속을 금속에 접합하는 데 사용되는 용접 공정입니다. 금속 막대(전극)와 모재 사이에 아크를 생성하기 위해 용접 전원 장치를 사용하는 용접 유형으로, 접촉점에서 금속을 녹입니다. 아크 용접기는 직류(DC) 또는 교류(AC)를 사용할 수 있으며 소모성 또는 비소모성 전극을 사용할 수 있습니다. 용접 영역은 일반적으로 어떤 유형의 차폐 가스, 증기 또는 슬래그로 보호됩니다. 아크 용접 공정은 수동,
