판금 용접: 기술, 이점 및 전문가 팁

금속 조각을 원하는 크기로 절단한 후 원하는 모양과 사양에 맞게 결합해야 합니다. 따라서 판금 용접은 금속 가공의 중요한 측면입니다.

판금 용접 기술에는 여러 가지가 있지만, 귀사의 산업 적용 분야에 가장 적합한 것이 무엇인지 아시나요?

이 기사는 판금 용접에 사용되는 다양한 방법과 그 장점 및 적용 분야에 대한 자세한 시각을 제공합니다. 또한 최상의 결과를 얻기 위해 얇은 금속 시트 용접 시 유의해야 할 중요한 팁을 제공합니다.

판금 용접의 6가지 방법

이제 금속 시트 결합을 위한 몇 가지 방법을 종합적으로 살펴보겠습니다.

1. MIG 용접

금속 불활성 가스 용접(MIG), 가스 금속 아크 용접이라고도 합니다. 용접 건을 통해 연속적인 고체 와이어 전극을 용융 풀에 공급하는 방식입니다. 풀 안의 녹은 와이어가 금속 조각의 결합을 유발합니다. 용접 건의 차폐 가스는 용융 풀의 대기 오염을 방지합니다.

MIG 용접은 최고 품질의 용접을 만들며 알루미늄, 강철, 스테인리스 강철 등 대부분의 판금에 적합합니다.

이 용접 방법은 자동차 및 주택 개조 산업에서 가장 많이 사용되는 기술입니다. 또한 정교한 기계가 필요하지 않으므로 비용 효율적인 기술입니다.

TIG 용접

텅스텐 불활성 가스(TIG)는 DC 또는 AC 하에서 소모되지 않는 텅스텐 전극을 사용하여 용접을 생성하는 아크 용접입니다. MIG 용접과 마찬가지로 불활성 차폐 가스(아르곤 또는 헬륨)를 사용하여 전극과 풀의 대기 오염 및 산화를 방지합니다.

TIG 용접은 알루미늄, 티타늄, 구리, 니켈, 마그네슘, 크로뮴 등 비철 금속 용접에 적합합니다. 항공 및 우주 산업에 귀중한 기술입니다. 또한 오토바이 프레임, 문, 피더 제작에 이상적입니다.

이 용접 방법은 용접자에게 더 나은 제어력을 제공하여 깔끔하고 강한 용접을 만듭니다. 하지만 시간이 많이 걸리고 용접자의 전문성이 필요할 수 있습니다.

[추가 읽기: MIG 용접과 TIG 용접 선택 가이드]

스틱 용접

스틱 용접은 피복 아크 용접이라고 합니다. 플럭스로 덮인 봉을 전극으로 사용하는 수동 아크 용접 공정입니다. 용접 전원에서 나오는 전류가 결합할 금속 조각과 전극 사이에 아크를 형성합니다. 철, 강철 같은 강한 금속에 적합합니다.

이 공정은 차폐 가스를 사용하지 않습니다. 열이 발생하면 전극을 덮고 있는 플럭스가 분해되어 슬래그를 형성하고 용접 풀을 오염으로부터 보호합니다.

이 용접 기술은 장비가 콤팩트하고 휴대 가능하여 쉽게 운반할 수 있어 아마도 가장 편리합니다. 건설, 조선, 강철 가공 산업에서 흔히 사용되는 기술입니다.

플라즈마 아크 용접

플라즈마 아크 용접은 텅스텐 전극을 사용한다는 점에서 TIG 용접과 유사합니다. 하지만 작은 아크를 사용하고 전극을 용접 토치 본체에 배치할 수 있습니다. 가압 가스가 뜨거운 플라즈마를 형성하여 금속을 함께 녹여 단단한 용접을 만듭니다.

이 용접 기술은 낮은 전력을 필요로 하고 고속으로 작동합니다. 또한 정밀한 용접을 생성하여 항공 및 해양 산업에서 널리 받아들여집니다.

TIG 용접과 마찬가지로 플라즈마 아크 용접은 충전재가 필요하지 않습니다. 또한 마무리 작업의 필요성이 적은 고품질 용접을 생성합니다.

전자 빔 및 레이저 용접

이름에서 알 수 있듯이 레이저 및 전자 빔 용접은 레이저와 전자 빔을 열원으로 사용하여 금속 조각을 융합하고 결합합니다. 대부분의 다른 방법과 달리 이 용접 기술은 정교한 기계나 자동화 로봇이 필요합니다.

고정밀 용접 기술로 복잡한 디테일이 필요한 작업에 적합합니다. 레이저 빔은 극한의 정확도 용접을 위해 가장 작은 물질에 초점을 맞출 수 있습니다.

또한 탄소강, 티타늄, 스테인리스 강철, 알루미늄 같은 강한 금속 용접에 적합합니다. 이 기술은 열가소성 수지에도 적합합니다. 이 방법은 뛰어난 미적 매력의 제품을 산출하여 후처리 필요성을 줄입니다.

가스 용접

가스 용접은 열에 의한 용접의 전통적인 형태 중 하나입니다. 연료(가솔린), 산소, 또는 아세틸렌 산소 연소로 생성된 열을 사용하여 금속 조각을 결합합니다. 이 연료들의 연소는 결합 중 금속 표면을 녹이는 매우 뜨거운 화염을 생성합니다.

이 기술은 산업에서 가장 많이 사용되는 용접 방법 중 하나로 남아 있습니다. 철금속과 비철금속 모두에 적합한 광범위한 적용 범위를 가집니다. 또한 파이프 및 튜브 용접, 환기 및 공조 시스템 수리 등에 효과적이고 효율적입니다.

다른 많은 용접 기술과 달리 전기가 필요하지 않습니다. 또한 휴대 가능하고 매우 경제적이며 전문가의 서비스가 필요하지 않습니다.

판금 부품을 용접이나 리벳 기술로 결합할지 확신이 없으신가요? 그렇다면 용접과 리벳 선택 가이드가 있습니다.

판금 용접 방법 선택 시 표면 고려

아래는 금속 시트 용접 시 마주칠 수 있는 표면과 그에 가장 적합한 방법입니다.

평면

평면 용접을 평면 용접이라고 합니다. 용접자는 조인트 상단에서 이 표면에 접근하여 중력이 용융 흐름을 돕도록 합니다.

평면에서 좋은 용접을 얻으려면 용접자는 팁 각도를 금속 표면에 45도로 위치시키고 화염을 결합 지점을 향해 조심스럽게 향하게 해야 합니다.

MIG와 TIG 용접 방법이 평면에 가장 적합합니다. 와이어 공급과 가스 흐름이 평면 설정에서 훌륭하게 작동합니다.

수평면

수평 구성에서 금속 시트는 용접자에게 수평으로 보입니다. 하지만 두 가지 형태로 존재할 수 있습니다.

• 필렛 용접: 용접이 수평 표면의 상단에서 수직 표면을 향해 이루어집니다. 조인트 영역은 'L'자 형태로 서로 수직인 두 금속 조각의 접합점처럼 보입니다.
• 그루브 용접: 용접 표면이 수직 평면에 있습니다. 결합할 두 금속 조각이 같은 평면에 있습니다.

TIG와 MIG 용접의 완벽한 균형을 맞추기 어려운 수평 표면 작업에는 스틱 용접이 가장 적합합니다.

수직면

용접 샤프트의 수직 위치는 기본적으로 용접자를 향한 직립 표면입니다. 용접 시 용융 금속은 아래로 흐르고 쌓이는 경향이 있습니다. 따라서 용접자는 금속 흐름을 제어해야 합니다. 이는 용접 건을 플레이트에 45도 각도로 향하게 하고 전극을 화염과 용접 풀 사이에 고정하는 것을 포함합니다.

수직 표면에 가장 좋은 방법은 스틱 용접입니다. 종종 용접자는 편의를 위해 용접 축을 평면이나 수평으로 조정하려고 시도합니다.

천장면

천장 표면에서 재료를 용접하는 것은 가장 어렵습니다. 이름에서 알 수 있듯이 머리 위에 놓인 작업물을 용접하는 것입니다. 용접을 시도할 때 용융 금속이 떨어지는 경향이 있습니다.

천장 용접의 어려움을 완화하려면 용융 풀을 최소화하세요. 또한 좋은 용접을 위해 충분한 충전재를 사용해야 합니다.

스틱 용접이 이 구성에 가장 적절한 방법입니다. 맞춤형 판금 가공 시설에서는 천장 표면 용접이 비교적 드뭅니다.

판금 용접을 위한 8가지 팁

금속 시트를 용접할 때 목표는 용접된 부품이 적용 분야에 충분한 기계적 특성을 유지하도록 하는 것입니다. 용접을 수행할 때 염두에 두어야 할 팁은 다음과 같습니다.

1. 충전 금속 선택

제작의 기계적 특성에 맞는 적절한 충전 금속을 사용하는 것이 필수적입니다. 충전재는 판금보다 얇아야 합니다. 예를 들어 1mm 두께의 얇은 금속을 용접할 때 0.6mm 충전재가 최적의 선택입니다.

와이어가 얇을수록 녹이는 데 필요한 열이 적습니다. 따라서 과도한 열 축적 위험이 적고 용접에서 최상의 결과를 얻을 가능성이 높습니다.

또한 올바른 충전 금속 선택은 녹, 균열 및 기타 가능한 결함의 위험을 줄입니다.

2. 스킵 용접 기술 사용

스킵 용접 기술은 중요 지점에서 일련의 스티치 또는 짧은 용접을 사용하여 얇은 판금을 제자리에 고정하는 것입니다. 몇 분간 식힌 후 용접자는 이전에 건너뛴 곳을 계속 용접할 수 있습니다.

스킵 용접은 고르지 않은 열 분포로 인한 금속 변형과 휨을 방지하는 데 도움이 됩니다.

또한 용접 시 용접 토치를 위빙(weaving)하지 마세요. 이것도 과도한 열을 유발할 수 있습니다. 대신 토치를 직선 경로를 따라 빠르게 이동시키세요.

3. 태킹 용접 기술 사용

태킹 용접은 과도한 열 축적과 번스루(burn-through) 위험을 줄이는 또 다른 훌륭한 기술입니다.

태크는 최종 용접까지 금속 부품을 함께 고정하는 작고 일시적인 용접입니다. 구멍이 타는 것을 피하려면 금속 조각을 1mm 간격으로 밀착하여 맞대세요. 그런 다음 조인트가 완전히 덮일 때까지 작은 태크 용접을 만드세요.

4. 작은 와이어 직경 사용

MIG 용접처럼 고체 와이어 전극으로 용접할 때 사용 가능한 가장 작은 직경의 와이어를 사용해야 합니다. 작은 와이어는 용접자에게 더 나은 제어력과 실수 수정의 더 높은 기회를 제공합니다. 더 적은 침전물을 생성하기 때문입니다.

또한 와이어가 작을수록 녹이는 데 필요한 열이 적습니다. 따라서 과도한 열 문제가 적습니다.

일반적으로 얇은 게이지 판금 작업 시 0.023 또는 0.024인치가 권장됩니다. 하지만 18게이지 또는 더 두꺼운 금속 용접 시 0.030인치 와이어가 이상적일 수 있습니다.

5. 작은 전극 사용

금속보다 얇은 봉을 사용해야 합니다. ⅛인치보다 작은 전극을 사용하세요. 더 작은 전극은 낮은 열과 전류에서 훌륭하게 작동하여 번스루를 줄이고 전극을 작은 영역으로 연마하여 타이트한 아크를 실행할 수 있게 합니다.

6. 백킹 바 클램핑

작업 금속에 백킹 바를 클램핑하면 그냥 식히는 것보다 더 빠른 열 방출이 가능합니다. 백킹 바는 금속에서 열을 빼내어 휨이나 번스루 위험을 줄입니다.

금속 바는 일반적으로 구리나 알루미늄 소재입니다. 높은 열전도성 덕분에 열을 가장 잘 방출하기 때문입니다. 백킹 바가 적절한 열 전달을 위해 작업물에 단단히 클램핑되었는지 확인하세요.

7. 고농도 아르곤 기반 차폐 가스 사용

용접 시 아르곤 비율이 높은 차폐 가스를 사용하세요. 일반적인 조합은 아르곤과 이산화탄소를 각각 75:25 비율로 혼합한 것입니다.

아르곤 함량이 높은 차폐 가스가 선호되는 이유는 아르곤이 더 적은 열을 방출하기 때문입니다. 알루미늄 금속의 TIG 또는 MIG 용접 시 순수 아르곤을 차폐 가스로 사용해야 할 수 있습니다.

8. 피팅 및 조인트 설계

얇은 판금 용접은 까다로울 수 있습니다. 오차 범위가 작기 때문에 단단하고 견고한 피팅이 필요합니다. 두 결합 금속 사이의 간격이 최소화되어 구멍이 열을 흡수하여 번스루를 방지하도록 하세요.

경험 법칙으로 용접자는 두 번 측정하고 한 번 자르야 합니다. 경우에 따라 더 높은 내열성을 위해 조인트를 재설계해야 할 수도 있습니다.

버트 조인트

버트 조인트는 두 금속 조각을 나란히 놓아 용접하는 것을 말합니다.

페이싱 표면은 용접 중 녹는 영역입니다. 표면에서 에지 준비를 수행하여 용접 강도를 높이는 것이 중요합니다. 용접자는 강한 용접을 위해 한 쪽을 구부려 서로 잘 맞물리게 할 필요가 있을 수 있습니다.

버트 용접은 상대적으로 준비하기 쉽고 다른 용접 조인트보다 응력을 더 잘 견딥니다. 그래서 구조물 제작에서 가장 일반적인 용접 조인트입니다. 하지만 다른 유형의 용접 조인트도 있습니다.

랩 조인트

랩 조인트는 버트 조인트의 전형적인 변형입니다. 두께가 다른 판금 용접에 가장 적합한 조인트입니다.

랩 조인트에서 두 금속 조각은 겹쳐서 결합합니다. 하나는 다른 하나 위에 놓입니다. 랩 조인트의 주요 단점은 두 금속의 접합부가 녹에 취약하다는 것입니다.

T-조인트

이름에서 알 수 있듯이 T-조인트는 두 금속 조각이 수직으로 교차하여 'T' 모양으로 직각을 형성하는 지점에서 발생합니다. 필렛 용접의 한 형태로 간주됩니다.

이 조인트를 사용할 때 용접 루프에 적절한 관통이 있는지 확인하세요. 연결 지점에서 자주 경험하는 조인트 제한을 줄이기 위해 스토퍼를 추가해야 할 수도 있습니다. T-조인트는 배관 및 튜빙 시스템이 있는 구조물에서 흔합니다.

코너 조인트

코너 조인트는 둘 다 수직 각도를 형성한다는 점에서 T-조인트와 다소 유사합니다. 하지만 결합 금속의 방향이 다릅니다. 코너 조인트에서 금속은 모서리에서 만나 'L'자 형태의 단일 직각을 만듭니다. 코너 조인트는 프레임과 박스 등 부품 제작의 표준 부품입니다.

에지 조인트

에지 조인트에서 판금은 나란히 놓여 같은 에지에서 용접됩니다. 플랜지 에지가 있는 작업물에서 발생합니다. 용접자는 두 금속 조각 중 하나의 에지를 적절한 각도로 구부려 다른 쪽에 잘 맞물리게 하여 단단한 용접을 만들 수 있습니다.

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자주 묻는 질문

얇은 금속에 적합한 용접은 무엇인가요?

TIG 용접이 얇은 금속 시트 용접에 가장 적합합니다. TIG 용접 공정은 매우 정밀하여 용접해야 할 부분에서 벗어나지 않습니다. 결과적으로 용접 부품에 매끄럽고 섬세한 마감을 얻을 수 있습니다.

알루미늄 MIG 용접에 AC 또는 DC를 사용할 수 있나요?

교류와 직류 MIG 용접 모두 알루미늄에 적합합니다. 하지만 일반적인 MIG 용접 형태인 직류 용접이 AC/DC 사양 기계가 필요하지 않기 때문에 훨씬 빠릅니다.

용접 가능한 가장 얇은 판금 두께는 얼마인가요?

매우 얇은 금속 용접에는 금속에 가해지는 열을 최적으로 제어할 수 있는 전문가가 필요합니다. 좋은 열 제어하에 MIG 용접으로 0.8mm 두께까지 용접 가능합니다. 게다가 TIG는 0.6mm 두께 또는 그 이하까지 용접할 수 있습니다.