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티타늄은 가벼운 무게, 우수한 강도 및 내식성으로 인해 이국적인 금속으로 간주됩니다. 그러나 과거에는 적절한 티타늄 용접이 밀폐된 챔버에서만 수행될 수 있다고 믿었습니다.
대기 가스에 의해 오염될 수 있는 반응성 금속입니다. 그러나 티타늄 용접은 실제로 많은 용접공이 생각하는 것만큼 어렵지 않습니다. 용접하는 동안 적절한 가스 차폐를 유지하기만 하면 나머지는 다른 유형의 금속을 용접하는 것과 매우 유사합니다.
티타늄과 그 합금은 가스 텅스텐 아크(GTA 또는 TIG) 및 가스 금속 아크(GMA 또는 MIG) 용접 공정으로 가장 자주 용접됩니다. 저항, 플라즈마 아크, 전자빔 및 마찰 용접도 제한된 범위에서 티타늄에 사용됩니다. 이러한 모든 프로세스는 특정 상황에 이점을 제공합니다.
티타늄 및 대부분의 티타늄 합금은 여러 용접 공정을 사용하여 쉽게 용접할 수 있습니다. 용접된 상태에서 적절하게 만들어진 용접부는 연성이고 대부분의 환경에서 모재만큼 내식성이 있습니다. 반면에 부적절한 용접은 모재에 비해 부서지기 쉽고 내식성이 떨어질 수 있습니다.
티타늄 용접에 사용되는 기술 및 장비는 스테인리스 스틸 또는 니켈 기반 합금과 같은 다른 고성능 재료에 필요한 것과 유사합니다. 그러나 티타늄은 이러한 재료보다 청결과 보조 불활성 가스 차폐의 사용에 더 많은 주의를 요구합니다.
용융된 티타늄 용접 금속은 공기에 의한 오염으로부터 완전히 보호되어야 합니다. 또한 뜨거운 열 영향 영역과 티타늄 용접의 루트 측면은 온도가 427°C(800°F) 아래로 떨어질 때까지 차폐되어야 합니다.
티타늄은 공기, 습기, 그리스, 먼지, 내화물 및 대부분의 기타 금속과 쉽게 반응하여 취성 화합물을 형성합니다. 티타늄과 가스 및 플럭스의 반응은 가스 용접, 차폐 금속 아크, 플럭스 코어드 아크 및 서브머지드 아크 용접과 같은 일반적인 용접 공정을 부적합하게 만듭니다.
마찬가지로 티타늄을 대부분의 이종 금속에 용접하는 것은 실현 가능하지 않습니다. 티타늄은 대부분의 다른 금속과 깨지기 쉬운 화합물을 형성하기 때문입니다. 그러나 티타늄은 지르코늄, 탄탈륨 및 니오븀에 용접될 수 있습니다.
취해야 할 예방 조치에도 불구하고 많은 제작자들이 일상적이고 경제적으로 티타늄을 용접하여 다른 많은 고성능 재료와 비슷한 속도로 건전하고 연성 용접을 합니다.
상업적으로 순수한 티타늄 등급 용접의 중요한 이점 중 하나는 순도가 99% 이상인 티타늄이며 분리에 대한 우려가 없다는 것입니다. 상업적으로 순수한 등급의 용접 와이어 또는 로드도 마찬가지입니다.
오늘날 대부분의 티타늄 용접은 개방형 제조 공장에서 이루어지지만 챔버 용접은 여전히 제한적으로 수행됩니다. 현장 용접이 일반적입니다. 용접이 이루어지는 곳마다 티타늄을 용접할 수 있는 깨끗한 환경이 필요합니다.
티타늄 용접을 위해 특별히 마련된 별도의 영역은 고품질 용접을 만드는 데 도움이 됩니다. 이 영역은 깨끗하게 유지되어야 하며 연삭, 토치 절단 및 페인팅과 같은 먼지 생성 작업으로부터 격리되어야 합니다. 또한 용접 부위는 통풍이 안되고 습도가 조절되어야 합니다.
고품질 티타늄 용접을 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나는 용접의 적절한 준비입니다.
티타늄은 공기, 기름, 먼지, 습기 및 기타 금속과 쉽게 반응하여 취성 화합물을 형성하므로 강력한 용접을 위해서는 올바른 차폐 가스를 사용하는 것이 필수적입니다. 일반적으로 대부분의 용접공은 공정에 99.999% 순수 아르곤을 사용합니다. 정말 순수한 아르곤과 헬륨만이 대기로부터 최적의 보호 기능을 제공합니다.
용접 프로젝트를 위한 쉴드 가스를 구입할 때 신뢰할 수 있는 공급업체에서만 이 가스를 구입해야 합니다. 아르곤이 필요한 것보다 약간 덜 순수하더라도 변색될 수 있습니다. 당신은 당신이 원하지 않는 황색을 띤 용접으로 끝날 것입니다. 불순한 가스 또는 불완전한 적용은 또한 푸른 색조와 반점을 유발할 수 있습니다.
티타늄의 경우 앞면뿐만 아니라 뒷면도 대기로부터 보호되는지 확인해야 합니다. 열 영향을 받는 모든 영역은 산소와 접촉하면 역반응을 일으킬 것입니다.
더 작은 부품의 경우 차폐 가스로 채워진 글로브 박스로 만든 밀폐된 구획을 사용할 수 있습니다. 퍼지 모니터와 결합된 특수 제작된 폴리에틸렌 퍼지 가스 챔버를 사용할 수도 있습니다. 이를 통해 챔버에 최적의 보호 기능을 제공하기에 충분한 아르곤이 있는지 확인할 수 있습니다.
용접하는 동안 이상적인 수준의 적용 범위를 원하는 경우 따라야 할 세 단계는 다음과 같습니다.
티타늄 및 그 합금을 용접하기 위해 용가재를 선택할 때 기본 재료와 동일한 특성을 주로 유지하는 용가 와이어를 선택하는 것이 좋습니다. 모재보다 한 등급 낮은 강도 수준으로 분류된 와이어를 선택할 수도 있습니다. 어떤 상황에서는 용접공이 다른 범주의 필러 와이어를 함께 사용할 수도 있습니다.
필러 와이어의 선택은 조인트의 속성과 조합에 따라 달라집니다. 관절 연성을 개선하려면:
티타늄 및 티타늄 합금을 용접할 때 다음 용접 절차 중 하나를 사용할 수 있습니다.
이것은 두 금속을 함께 결합하기 위해 고속 전자빔을 사용하는 융합 공정입니다. 빔이 금속 조각에 닿으면 강한 열이 발생합니다. 두 개의 판이 녹아서 단단한 접합부를 형성합니다. 항공우주 및 항공기 생산 산업은 생산된 조인트의 내구성 때문에 전자빔 용접을 사용합니다.
6mm에서 76mm 이상 범위의 판에 전자빔 용접 절차를 사용할 수 있습니다. 이 공정은 공정이 고진공 분위기에서 진행되기 때문에 오염 수준이 낮은 고품질 용접을 생성합니다.
TIG 또는 GTA 용접 공정은 전류를 용접 아크로 전달하는 비소모성 텅스텐 전극을 사용합니다. 차폐 가스는 용접 웅덩이를 외부 오염으로부터 보호하는 데 사용되며, 이로 인해 용접이 약하고 품질이 저하될 수 있습니다. 이 과정에서 용접 조인트를 위한 용가재 또는 와이어가 필요합니다.
티타늄 및 그 합금을 용접하는 데 널리 사용되는 공정입니다. 두께가 최대 2.5mm인 모재의 정사각형 맞대기 홈 조인트에 필러 재료 없이 TIG를 사용할 수 있습니다. 두꺼운 시트의 경우 용접 조인트의 내구성을 보장하기 위해 용가재를 사용해야 합니다.
저항 용접은 열전기 절차입니다. 제어된 시간 동안 판을 통해 제어된 전류를 통과시켜 두 개의 금속 조각을 함께 연결합니다. 절차에도 상당한 압력을 가하는 것이 일반적입니다. 이 방법에서 열은 결합해야 하는 영역으로 엄격하게 제한됩니다.
저항 용접을 사용하여 스폿 또는 연속 용접을 위해 티타늄과 그 합금을 접합할 수 있습니다. 티타늄을 탄소강 또는 스테인리스 강판과 같은 다른 금속과 용접할 때 특히 유용합니다.
이것은 레이저를 통해 두 개의 금속 조각을 결합하는 또 다른 융합 용접 프로세스입니다. 그것은 녹고 합쳐지는 두 판 사이의 교차점을 가열하여 접합부를 형성합니다. 녹은 용접 웅덩이가 식고 굳으면 견고하고 내구성 있는 용접이 됩니다.
용접기들은 이제 진공 챔버가 필요하지 않기 때문에 티타늄용 레이저 빔 용접을 점점 더 선호합니다. 그러나 오염의 위험이 남아 있기 때문에 차폐 가스의 사용은 여전히 필수입니다.
레이저빔과 전자빔은 모두 융합 용접 절차이지만 전자의 범위는 더 제한적입니다. 두께가 13mm를 초과하는 티타늄 판에는 공정을 효율적으로 사용할 수 없습니다.
플라즈마 아크 용접은 텅스텐 전극과 공작물 사이에 아크를 사용한다는 점에서 TIG와 유사합니다. 거의 모든 티타늄 분류에 사용하기에 적합하며 더 두꺼운 금속 시트에서도 잘 작동합니다. 키홀 기법을 사용하면 최대 13mm 두께의 원패스 플레이트에도 사용할 수 있습니다.
MIG 용접은 용접 건을 통해 지속적으로 가열되고 공급되는 솔리드 필러 금속 와이어를 사용합니다. 이 공정은 오염으로부터 용접 웅덩이를 보호하기 위해 차폐 가스의 사용을 보증합니다. 많은 용접공이 높은 금속 증착 및 생산성을 위해 GMAW를 선호합니다.
두께가 3mm 이상인 판에 티타늄 용접 공정을 사용할 수도 있습니다. 펄스 전류 기술을 사용하여 고품질 용접을 생성할 수 있습니다. 이 방법은 특히 두께가 13mm 이상인 티타늄 판에 사용하는 경우 다른 방법보다 비용이 적게 듭니다.
이름에서 알 수 있듯이 이 방법은 마찰을 사용하여 두 개의 금속 조각을 결합합니다. 접합부가 베이스만큼 강해지는 솔리드 스테이트 용접 공정입니다. 다양한 산업 분야에서 널리 사용되며 파이프, 튜브 또는 봉의 접합에 유용합니다. 추가 보호 조치를 사용하지 않고 조인트를 청결하게 유지할 수 있는 상황에서 특히 잘 작동합니다. 자세한 내용은 마찰 용접이란 무엇입니까?
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smut이라는 단어를 생각할 때 용접이 가장 먼저 떠오르는 것은 아닐 수 있습니다. 그러나 깜부기의 문자적 정의는 그을음 또는 기타 먼지의 작은 조각입니다. 이 정의는 처음부터 용접을 더럽혀온 용접 스머트와 완벽하게 일치합니다. The Fabricator의 기사에 따르면 스머트는 알루미늄과 마그네슘의 끓는점이 아크 용접 중에 도달하는 온도보다 낮기 때문에 발생합니다. 이로 인해 용가재가 용접 공정 중에 실제로 증발합니다. 이로 인해 용접 품질을 저하시키는 흑색 물질인 스머트(smut)가 용접에 결함을 일으킵니다. 용접에 스머
로봇 용접은 금속을 함께 접합하는 효과적인 방법입니다. 로봇은 반복적인 용접 작업에서 매우 안정적이고 효율적입니다. 로봇 용접은 용접 품질을 방해하는 변수를 제거하여 더 높은 품질의 용접을 제공합니다. 로봇 용접은 제품 제조와 관련된 수익을 늘리고 비용을 줄이는 방법입니다. 다음과 같은 잠재적 용접 문제를 제거합니다. 지속적인 로봇 프로그램 변경을 초래하는 일관되지 않은 용접 과도한 용접 번스루 용접 융합 부족 과도한 언더컷 슬래그 포획 적절한 계획, 프로그래밍 및 교육을 통해 로봇 통합은 즉각적인 이점을 제공합니다. Robo