구리 용접은 어렵지 않습니다. 이 용접에 필요한 열은 유사한 두께의 강철에 필요한 열의 약 2배입니다. 구리는 높은 열전도율을 가집니다. 이 열 손실을 보상하기 위해 강철에 필요한 것보다 한두 크기 큰 팁을 사용하는 것이 권장됩니다.
두꺼운 대형 단면 용접 시 보조 가열이 권장됩니다. 이 공정은 기공이 적은 용접을 생성합니다.
구리는 화염에 의해 형성된 산화물에 의해 용융 금속이 보호되므로 약간 산화성 화염으로 용접할 수 있습니다. 플럭스를 사용하여 용융 금속을 보호하는 경우 화염은 중성이어야 합니다. 산소 자유 구리(탈산 구리봉)는 가스 용접 조립 시 산소 함유 구리보다 사용해야 합니다. 봉은 모재와 동일한 조성이어야 합니다.
구리는 쉽게 구부리고, 자르고, 성형하고, 여러 용접 공정으로 접합할 수 있는 부드러운 비철 금속입니다. 장식용 가정용품 및 건축 자재 제작에 자주 사용되지만, 전기와 열의 우수한 전도체이므로 전기 산업에서 널리 사용되며, 구리 파이프, 밸브, 기타 피팅은 배관에 흔히 사용됩니다.
연성이 높고 매우 가단성이 있어 구리는 황동, 청동, 니켈-구리 등 수백 가지 다양한 합금의 주요 원소로 사용됩니다. 구리 합금에 가장 일반적으로 사용되는 합금 원소는 알루미늄, 니켈, 아연, 주석, 실리콘입니다.
순수 구리는 너무 연성이 있어 성공적으로 가공하기 어렵기 때문에, 다양한 합금에 소량의 다른 원소를 첨가하여 가공성을 개선하고, 탈산하며, 내식성을 높이고, 기계적 특성을 개선하고, 열처리 반응을 개선합니다. 총 300개 이상의 구리 합금이 상업적으로 이용 가능합니다.
구리는 여러 방법으로 용접할 수 있습니다. 그러나 이 글에서는 구리 용접 방법을 가르치는 데 가장 일반적인 기술만 논의하겠습니다. 여기에는 가스 금속 아크 용접(GMAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 수동 금속 아크 용접(MMAW)이 포함됩니다. 각각에 대한 설명은 다음과 같습니다.
MIG 용접이라고도 하는 가스 금속 아크 용접(GMAW)은 용접에 SMAW 시스템을 따릅니다. 이는 이 용접 기술에 사용되는 필러 재료가 전극임을 의미합니다.
그러나 두 방법에는 차이가 있습니다. SMAW가 소모성 전극으로 일련의 짧은 봉을 사용하는 반면, GMAW 방법은 사용자 정의 속도로 연속 '와이어'를 용접 토치에 자동 공급합니다. 또한 보호 가스 공급을 위한 조절된 설정이 있습니다.
GMAW 방법으로 구리를 용접할 때 ERCu 구리 전극 사용이 권장됩니다. Aufhauser 탈산 구리(순도 98.5%의 구리 합금 또는 필러 재료) 사용도 권장됩니다.
용접해야 할 구리 단면 두께가 필요한 가스 혼합물을 결정합니다. 일반적으로 6mm 이하 두께에는 아르곤이 사용됩니다. 이를 초과하는 두께에는 헬륨과 아르곤 혼합물이 사용됩니다. 구리 용접을 위한 GMAW 방법에서는 좁은 위빙(Weave) 또는 스트링거 비드(Stringer beads)로 필러 금속을 증착해야 하며, 이는 스프레이 전송(Spray transfer)을 사용하여 수행할 수 있습니다.
TIG 용접이라고도 하는 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)은 대부분의 아크 용접 공정과 유사하게 구리를 용접합니다. 즉, GTAW는 전기 아크를 사용하여 구리 조각과 필러 재료를 모두 가열하고 녹입니다.
용융 용접 풀이 냉각되고 응고됨에 따라 토치 팁에서 아르곤이나 헬륨 같은 보호 가스를 도입하여 대기 영향으로부터 보호됩니다. GTAW는 많은 아크 용접 공정과 유사하지만, 소모성 전극을 사용하여 전기 아크를 용접 중인 구리에 전달하는 아크 용접 방법처럼 용접하지는 않습니다.
대신 GTAW는 비소모성 전극을 사용하여 필러 재료 유무에 관계없이 공작물 사이에 용접 조인트를 생성합니다. 또한 많은 다른 아크 용접 방법에서 필러 재료는 용접 중인 구리에 전기 아크를 전달하는 전극으로 사용됩니다.
그러나 가스 텅스텐 아크 용접 방법에서는 별도의 필러 와이어가 사용됩니다. 또한 GTAW 방법으로 구리를 용접할 때 필러 재료를 도입할 필요는 전혀 없습니다.
GTAW 방법은 최대 16mm 두께의 구리 조각을 성공적으로 용접할 수 있습니다. 이 방법에 권장되는 필러 와이어는 모재와 조성이 유사한 모든 금속입니다. 1.6mm 이하 두께 구리 단면에는 아르곤 보호 가스가 선호됩니다. 이 두께를 초과하는 공작물에는 헬륨과 아르곤 혼합물이 사용됩니다.
아르곤과 비교할 때 헬륨과 아르곤 혼합물은 유사한 용접 전류에서 더 높은 이동 속도와 더 깊은 관통을 허용합니다. 헬륨의 좋은 관통 특성과 아르곤의 아크 안정성 특성을 용접 중인 구리 조각에 제공하기 위해 일반적으로 25%Ar/75%He 혼합물이 사용됩니다. 마지막으로, 좁은 위빙 또는 스트링거 비드로 구리 조각에 이 방법을 수행할 때 포어핸드 용접(Forehand welding)이 권장됩니다.
이 방법은 주로 구리 및 구리 합금의 수리 또는 유지보수 용접에 사용됩니다. 이 방법에 권장되는 필러 재료는 ECuSn-C 전극입니다. 또 다른 권장 사항은 스트링거 비드 기법으로 직류 전극 양극(DC+) 사용입니다. 이 필러 재료를 사용할 때 MMAW 방법은 다음에 도움이 될 수 있습니다.
이것이 구리를 용접하는 데 사용되는 세 가지 가장 일반적인 방법입니다. 이제 각 방법에 대한 기본 정보를 알았으므로 필요와 수행 중인 작업에 가장 적합한 기술/방법을 선택할 수 있습니다. 그러나 구리 용접에 어떤 방법을 선택하든 효과적인 용접을 생성하기 위해 따라야 할 몇 가지 기본 단계가 있습니다. 다음 섹션에서 이 단계들을 논의합니다.
직접 구리를 용접할 때 효과적으로 구리를 용접하는 데 관련된 중요한 단계를 알아야 합니다. DIY 구리 용접에는 11단계가 있습니다. 다음 순서로 이 단계들을 수행하면 매우 내구성 있는 구리 용접을 생성할 수 있습니다.
직접 구리를 용접하려 할 때 가장 먼저 해야 할 일은 안전을 확보하는 것입니다. 어떤 금속을 용접하든 용접을 시작하기 전에 적절한 예방 조치를 취해야 합니다. 그렇게 하지 않으면 부상 위험에 처할 수 있습니다.
구리 용접 전 취할 수 있는 예방 조치는 무엇인가요? 안전 장비를 착용하고, 주변에 인화성 물질이 없는지 확인하고, 깨끗한 구역이나 이물질 없는 구역에서 작업하십시오.
안전 예방 조치는 구리 용접 시 특히 중요합니다. 구리는 전기의 매우 좋은 전도체이기 때문에 맨손으로 금속을 다루면 감전될 수 있습니다.
감전 위험 외에도 구리 용접은 유독 가스에 노출될 수 있습니다. 따라서 구리 용접 시 안전을 위해 가죽 장갑과 안전 의복에서 멈추지 마십시오. 대신 안전 장비에 방독 마스크와 눈 보호구도 포함시키십시오.
구리 용접을 위한 표면 준비는 용접 구역을 그리스, 오일, 페인트, 먼지 및 기타 이물질로부터 자유롭게 유지하는 것을 의미합니다. 왜 용접 구역을 이러한 입자로부터 자유롭게 유지해야 하나요? 이들이 금속과 혼합되면 용접이 균열될 수 있기 때문입니다. 또한 황, 인, 납 같은 유해 화학 물질을 포함할 수 있습니다.
용접 구역 외에도 용접을 시작하기 전에 구리 자체도 세척해야 합니다. 용접 구역과 구리를 어떻게 세척할 수 있나요? 청동 와이어 브러시와 적절한 세척제로. 먼저 와이어 브러시로 문지른 후 세척제로 탈지하십시오. 또한 각 용접 런 증착 후 와이어 브러시로 용접 중 형성된 산화막을 제거하십시오.
왜 용접을 시작하기 전에 구리를 예열하는 것이 중요한가요? 이 금속은 높은 열전도율을 가지기 때문입니다. 이는 구리 금속 두께가 0.01인치 이상인 경우 특히 중요합니다. 용접이 필요한 모든 구간을 균일하게 예열해야 합니다.
구리는 용접 조인트에서 열을 주변 모재로 빠르게 전도할 수 있으므로 두꺼운 구리 단면 용접에는 높은 예열이 필요합니다. 온도는 금속 두께에 따라 달라지며 50°F~752°F(10°C~400°C) 범위일 수 있습니다.
그러나 구리 합금을 용접하는 경우 열확산율이 구리에 비해 훨씬 낮으므로 이 섹션을 건너뛸 수 있습니다. 구리 합금이 아닌 구리를 용접하는 경우 애플리케이션에 적절한 예열을 선택해야 합니다. 용접 중인 구리, 모재 두께, 용접 공정, 심지어 용접물의 전체 질량에 특별한 주의를 기울여야 합니다.
위와 더불어 또 하나 중요한 것은 열을 가능한 한 국부적인 영역으로 제한하는 것입니다. 이는 너무 많은 재료가 연성 손실로 이어지는 온도 범위에 있지 않도록 보장하는 데 도움이 됩니다.
또한 조인트가 용접될 때까지 예열 온도를 유지해야 합니다. 용접을 시작하면 예열된 구리의 열이 소산되기 시작하여 균열 위험이 낮아집니다.
구리를 효과적으로 용접하는 또 다른 중요한 단계는 조인트 설계 고려입니다. 이는 무엇을 수반하나요? 첫째, 조인트 간 거리를 고려해야 합니다. 이상적으로는 모재와 사용된 브레이징 합금에 기반한 특정 공차 내에서 이 거리를 제어해야 합니다. 그러나 조인트 최적 간격은 0.04~0.20mm 사이입니다.
또 다른 중요한 고려 사항은 조인트 오버랩(Overlap)입니다. 이상적인 조인트 오버랩은 접합해야 할 가장 얇은 부분 두께의 최소 3배입니다. 원하는 강도를 달성하는 데 도움이 되므로 가능한 한 적은 재료를 사용해야 합니다.
효과적인 구리 용접을 생성하려면 화염을 적절히 조절해야 합니다. 여기서 가장 좋은 방법은 중성 화염을 사용하는 것입니다. 중성 화염이란? 중성 화염은 아세틸렌과 산소가 같은 비율로 같은 속도로 혼합되도록 조절된 화염입니다. 또 다른 중요한 것은 백색 내부 콘을 명확히 정의하고 헤이즈(Haze)가 없도록 하는 것입니다.
플럭스가 사용된 경우 다음 방법 중 하나로 잔여물을 제거해야 합니다.
플럭스를 완전히 제거하지 못하면 조인트가 약해지고 심지어 실패할 수 있습니다.
올바른 필러 재료 선택은 구리를 효과적으로 용접하는 가장 중요한 단계 중 하나입니다. 올바른 필러 재료 선택은 모재보다 더 강한 구리 조각을 용접하는 데 도움이 됩니다. 구리 용접에 가장 적합한 필러 재료는 금속의 내식성, 조인트에 필요한 강도, 작동 온도, 관련 비용에 따라 달라집니다.
최상의 결과를 위해 GMAW, GTAW, MMAW 중 어떤 방법을 사용하든 실리콘(Si) 또는 망간(Mn) 함량이 탈산제 역할을 하는 필러 금속을 선택해야 합니다.
구리 용접용 필러 재료로 가장 권장되고 일반적으로 사용되는 재료는 ErCu와 ErCuSi-A입니다. 전자는 주석(Sn)과 함께 Si와 Mn을 함유하여 유동성을 촉진합니다. 반면 P-탈산 구리를 용접하려면 ErCuSi-A 필러 재료를 선택해야 하며, Si와 Mn을 탈산제로 함유한 고피치 구리 용접에도 좋은 옵션입니다.
금속을 접합하는 가장 초기 방법 중 하나인 납땜은 필러 금속(필러 와이어 형태)을 가열하여 녹여 조인트를 채우는 과정입니다. 연납땜(Soft soldering)은 가장 간단한 공정으로 가정에서 작은 금속 물품 수리에 흔히 사용됩니다. 배관공이 구리 파이프와 피팅을 접합하고 수리하는 데 사용하는 방법이기도 합니다.
저렴한 납땜 인두나 적절한 플럭스가 있는 블로토치로 연납땜을 할 수 있습니다. 경납땜(Hard soldering)은 필러 재료를 훨씬 더 높은 온도로 가열하므로 조인트가 다른 납땜 조인트보다 훨씬 강해집니다.
필러 재료가 다르며 보통 은을 함유하므로 이 기술은 종종 은 브레이징(Silver brazing)이라고 불립니다. 그러나 진정한 브레이징은 더 높은 온도에서 실행됩니다.
브레이징은 본질적으로 납땜과 유사한 기술이며, 납땜에 사용되는 동일한 종류의 필러 재료(와이어 또는 브레이징봉)를 사용합니다. 조인트는 모세관 작용이 구리 조각 사이로 필러 금속을 끌어당길 수 있도록 매우 밀착되어야 합니다.
사용되는 온도는 납땜에 필요한 온도보다 상당히 높아야 하지만, 모재가 융점까지 가열되어서는 안 됩니다.
배관 작업에 광범위하게 사용되며, 브레이징은 서로 다른 유형의 금속을 접합하거나 두께가 다른 금속 공작물을 접합하는 데에도 사용될 수 있습니다.
제조공정
스머트(smut)의 사전적 정의는 그을음이나 먼지의 작은 조각입니다. 이는 용접 스머트, 즉 용접 품질을 떨어뜨리는 검은 물질의 정체를 정확히 설명합니다. 발생 원인 The Fabricator 기사에 따르면, 알루미늄과 마그네슘의 비등점이 아크 용접 중 도달하는 온도보다 낮아 필러 메탈이 용접 중 증발하면서 용접부에 결함(스머트)이 생깁니다. 방지 대책 실딩 가스 유량 관리: 실딩 가스가 부족해지면 알루미늄·마그네슘이 산화돼 스머트 발생 토치 각도 프로그래밍: 푸시 각도가 정확해야 스머트 방지 가능 공정별 차이 MIG 용접이 T
로봇 용접은 금속을 접합하는 효과적인 방법입니다. 로봇은 반복적인 용접 작업에서 극도로 신뢰성 있고 효율적입니다. 로봇 용접은 용접 품질을 저해하는 변수들을 제거함으로써 더 높은 품질의 용접을 구현합니다. 로봇 용접은 제조 제품 관련 수익 증대와 비용 절감의 길입니다. 다음과 같은 잠재적 용접 문제 제거: 지속적인 로봇 프로그램 변경을 초래하는 일관성 없는 용접 과도한 용접 번스루 용접 융합 부족 과도한 언더컷 슬래그 포집 적절한 계획, 프로그래밍, 교육을 통해 로봇 통합은 즉각적인 효과를 가져옵니다. RobotWorx는
