저항 돌기 용접 이해: 공정, 장점 및 응용 분야

용접은 두 금속 조각의 제한된 영역을 녹여서 결합하는 공정입니다. 저항 용접 공정은 두 금속 조각을 결합하는 데 추가 재료가 필요하지 않기 때문에 예산이 중요한 경우에 흔히 사용됩니다. 저항 돌기 용접(RPW), 스폿 용접 등 저항 용접에는 여러 하위 유형이 있습니다.

용접 작동 원리

용접은 두 금속 조각을 결합하는 공정으로, 금속 재료에만 수행할 수 있습니다. 용접 공정은 흔히 제작(fabrication)이라고도 합니다. 두 금속 조각을 제작하려면 두 조각의 표면을 부분적으로 가열하여 녹입니다. 용접 부위가 소성 상태에 도달하면 두 조각을 밀착시키고, 녹은 용접 부위가 점차 냉각되어 경화되면서 두 조각이 하나로 결합됩니다.

용접 공정에는 때때로 제3의 재료가 개입되기도 합니다. 그러나 저항 용접 공정에서는 두 금속 조각 외에 추가 재료가 필요하지 않습니다. 중간 재료는 용접 공정을 최적화하거나 두 용접 부위 사이의 간격을 채우기 위해 사용되기도 하지만, 이것이 주된 목적은 아닙니다.

저항 용접이란?

저항 용접 공정은 열뿐만 아니라 압력을 가하여 두 금속 조각을 제작하는 방식입니다. 저항 용접에서 용접 열은 두 용접 부위 사이의 전류 저항에 의해 얻으며, 이 때문에 '저항' 용접이라 부릅니다. 금속 조각을 녹일 만큼 충분한 열을 얻기 위해 금속 조각은 제어된 시간 동안 열과 압력에 노출됩니다.

용접 부위에 전류를 전달하기 위해 용접 전극이 필요합니다. 전류 방출의 핵심 부품인 전극은 일반적으로 구리 기반 합금으로 만들어지는데, 이는 우수한 전도성을 가지기 때문입니다. 중간 재료가 필요하지 않으므로 저항 용접은 비용 효율적입니다.

저항 돌기 용접(RPW)의 작동 원리

양질의 저항 돌기 용접을 달성하기 위한 세 가지 주요 요소는 힘(Force), 전력(Power), 시간(Time)입니다. 힘은 돌기 끝단인 용접 부위에 작은 들여쓰기를 만드는 압력을 의미합니다. RPW 공정 동안 일정한 힘이 필요하지만, 용접 공정 막바지에 단조 작용을 강화하기 위해 힘을 증가시키기도 합니다.

대부분의 경우 RPW로 두 금속 조각을 결합하는 데 걸리는 시간은 밀리초에서 1초 사이입니다. 시간은 용접을 완료하는 데 필요한 전력을 기반으로 설정됩니다. 전력이 낮고 시간이 짧으면 용접이 약해지고, 반대로 전력이 너무 높고 시간이 너무 길면 돌기 주변 영역까지 녹게 되어 RPW 공정에서는 바람직하지 않습니다.

저항 돌기 용접의 장점 중 하나는 가열, 시간, 용접 부위가 정밀하게 제어되어 금속 조각의 다른 영역이 불필요한 열적 손상을 입지 않는다는 점입니다. 과도한 에너지는 금속 조각의 물성과 강성에 영향을 줄 수 있습니다.

저항 돌기 용접의 과제

열 균형 (Heat Balance)

저항 돌기 용접의 과제 중 하나는 열 균형입니다. 열 균형은 용접 부위 양쪽에 동일한 양의 열을 전달하는 능력을 말합니다. 양쪽의 열이 불균형하면 열 질량, 융점, 전도도의 차이로 인해 저항 용접이 어려워집니다. 열을 균형 있게 하려면 두 재료의 물성과 용접 부위 크기를 고려해야 합니다.

도금 제거

도금 제거는 저항 돌기 용접 결과에 영향을 미치는 또 다른 중요한 요소입니다. 금속 도금은 금, 은 또는 다른 금속의 얇은 코팅으로, 용접할 금속 조각 표면에 입혀집니다. RPW를 성공적으로 수행하려면 금속 조각의 도금을 제거하는 것이 필수적입니다. 코팅이 용접 공정을 방해하기 때문입니다. 예를 들어 강철 표면의 아연 코팅은 용접에 적합하지 않으며, 공정 중 균열이 발생하여 용접 부위의 구조적 강도를 약화시킬 수 있습니다. 따라서 코팅된 재료를 용접하기 전에 코팅을 제거해야 합니다.