빈번한 전극 본딩 이슈에 대한 효과적 솔루션

왜 본딩 문제가 발생하는가 — 그리고 어떻게 예방할 수 있을까?

최근 우리는 저항 점용접 전극에 사용될 수 있는 다양한 재료 — 단독으로 또는 조합으로 높은 전류와 큰 압착 힘을 견뎌야 하는 재료 — 에 대해 많이 이야기했습니다. 하지만 물론 그게 전체 이야기는 아닙니다. 예를 들어 30% 구리와 70% 텅스텐 비율의 100% 침투된 구리-텅스텐 전극이 있어 두 재료의 장점을 모두 제공한다고 해도 — 즉 고온에서 텅스텐의 뛰어난 안정성과 강도, 구리의 훌륭한 열적 및 전기적 전도성 ... 그래도 문제는 생길 수 있습니다.

스팟 용접 전극의 재료를 선택하는 것 외에도, 일관되고 고품질의 용접을 얻으려면 좋은 전극 설계와 제작이 필요합니다 — 전극 투자에서 최대한의 수명을 얻는 건 말할 것도 없습니다. 올바른 재료와 팁 및 생크 프로파일뿐만 아니라 전극 자체 제조 시 적절한 본딩도 필요합니다.

전극 본딩이 중요한 이유

전극 설계와 본딩의 결함은 약한 용접이나 실패한 용접을 포함하여 최종 제품의 용접 품질에 변동을 일으킬 수 있습니다. 이는 전극 자체의 결함 있는 결합이 열전도도를 감소시키고 전극의 전기 저항을 변동시키기 때문입니다. 이러한 결함은 또한 전극 수명을 단축시켜 더 빈번한 수리나 교체를 요구하게 만듭니다.

예를 들어 텅스텐이나 몰리브덴 합금을 구리 생크로 만든 전극은 많은 저항 점용접 애플리케이션에 훌륭합니다. 결국 텅스텐과 몰리브덴은 높은 융점과 고온에서의 안정성을 가지며, 구리 전극 생크는 열을 빠르게 발산시킵니다. 그러나 제조사가 브레이징 공정을 사용하여 이 합금들을 구리 생크에 결합할 때 문제가 발생합니다.

브레이징 필러가 전극 재료와 전극 홀더 사이의 결합부에 고르게 분포되지 않으면, 전기 저항에 영향을 주고 열전도도를 감소시키는 공동(cavities)이 발생합니다. 최종 결과는 일관되지 않은 본딩 품질로, 공동이 전극의 효과적인 본딩 영역을 감소시킵니다. 또한 브레이징 공정 중 부적절한 모세관 작용이나 부품의 부정확한 정렬로 인한 보이드도 전극 본딩 강도를 낮출 수 있습니다.

전극 팁 발열 이슈도 전극 본딩 결함으로 인해 발생할 수 있는 또 다른 문제입니다. 용접 전류가 전극을 통과할 때 생성되는 열은 광범위합니다 — 전극 본체 내부, 전극 팁, 팁-부품 인터페이스, 용접되는 부품, 부품-부품 인터페이스 내에 있습니다. 이후 각 용접마다 전극 팁의 잔열이 평균값으로 안정화되기 전에 축적되며, 이는 용접 속도와 용접 에너지에 따라 달라집니다.

잔여 팁 열은 보통 수동 용접 — 따라서 느린 속도 — 을 할 때는 큰 문제가 아닙니다. 하지만 용접 속도가 초당 1회 이상에 달할 수 있는 자동화 용접 환경에서는 큰 문제가 될 수 있습니다. 여기서 잔여 전극 팁 열은 다음과 같은 용접 문제를 일으킬 수 있습니다:

• 부품 변형 증가
• 부품 균열
• 빠른 팁 산화
• 팁에 부품 재료/도금 급속 축적
• 용접 강도 감소
• 심각한 팁-부품 스틱킹
• 심각한 팁 형상 마모
• 팁 수명 단축

과도한 용접 전류 밀도도 심각한 전극 스틱킹, 팁 영역 변형, 팁 길이 휨 — 이 모든 것이 차례로 전극의 본딩 능력을 감소시킵니다. 또한 오일, 그리스, 녹/산화물, 스케일, 먼지 같은 표면 오염물질은 전극 제조 시 적절한 브레이징을 방해하는 장벽을 형성할 수 있습니다 — 그 결과 전극 재료가 생크에서 실제 탈락하게 됩니다.

결함 있는 전극 본딩을 피하는 방법

다행히 우리는 전극과 생크 사이의 심리스 결합을 생성하여 위에 언급된 많은 문제들을 도울 수 있습니다. 전극을 홀더에 본딩하는 더 나은 방법으로, 더 일관된 전기 저항과 열전도도, 더 재현 가능한 용접 성능, 더 긴 전극 수명을 얻을 수 있습니다. 그런 심리스 결합 방법 중 하나는 텅스텐, 몰리브덴 및 그 합금(구리-텅스텐, 은-텅스텐, 은-텅스텐 카바이드 포함)으로 만든 전극 어셈블리의 무결점 본딩(NDB)입니다.

심리스 본딩된 전극은 생크와 전극 팁 사이에 필러가 없어 거의 100%에 가까운 결합을 가지며, 이는 더 효과적인 본딩 영역을 생성하여 결과적으로 공작물 간 더 강하고 일관된 용접을 생성합니다. 또한 심리스 본딩된 전극은 열 사이클링을 최적화하여 열 부하와 전극 소모를 줄입니다.

NDB의 경우, 이 방법은 전극 재료 구성 요소의 특성을 유지하면서 재료를 몰드에서 융합하여 단 몇 마이크로미터의 본딩을 형성합니다. 브레이징된 전극과 달리 NDB 전극은 전극과 생크 사이의 심리스 결합으로 인해 일정한 열전도도와 전기 저항을 제공합니다.

전극 본딩을 재료 선택만큼 중요하게 여기세요

올바른 용접 전극 설계와 제작 없이는 최종 제품이 공정 비효율, 전극 고장, 약한 용접으로 인한 생산 지연에 시달릴 수 있습니다. NDB 같은 공정을 사용한 전극의 적절한 본딩은 재료 선택만큼 일관된 용접 품질, 최소 전극 스틱킹, 최대 전극 수명을 보장하는 데 중요합니다.

간단히 말해, 전극을 구성하는 재료 간의 결합이 더 좋을수록 용접 결과는 더 좋고 재현 가능해집니다. NDB 방법과 저항 점용접 전극 제조에서의 이점에 대해 더 알고 싶다면, 저항 점용접 전극의 무결점 본딩에 대한 무료 백서를 다운로드하세요.