서브머지드 아크 용접(SAW): 공정, 장비 및 핵심 이점

서브머지드 아크 용접(SAW)이란?

서브머지드 아크 용접은 연속 공급되는 소모성 관형 전극을 사용하는 또 다른 아크 용접 공정입니다. 자동 또는 기계화 모드로 작동 가능하며, 가압 또는 중력 플럭스 공급 방식의 반자동(핸드헬드) SAW 건으로도 작동 가능합니다. 이 공정은 평면 또는 수평 필러 용접 자세에는 적합하지 않으나, 특수 장치로 플럭스를 지지하면 수평 자세도 가능합니다.

이 용접 공정에서 아크 구역과 용융 풀은 석회, 실리콘, 산화망간, 플루오르화칼슘 및 기타 화합물로 구성된 입상 플럭스 담요로 인해 대기 오염으로부터 보호됩니다. 용융 플럭스는 전도성이 되어 전극과 모재 사이에 전류를 생성합니다. 두꺼운 플럭스 층이 금속을 완전히 덮어 스파크와 스패터를 방지하고, 용접 공정의 일부인 강렬한 자외선 복사와 흄을 차단합니다.

SAW는 1935년 최초로 특허를 받았으며 입상 플럭스 아래의 전극 아크를 다뤘습니다. 존스(Jones), 케네디(Kennedy), 로더문트(Rothermund)에 의해 처음 개발되었습니다.

용도

SAW 공정은 탄소강(구조물 및 용기 제작) 용접에 적합합니다. 저합금강, 스테인리스강, 니켈 기반 합금, 표면 처리에도 사용됩니다.

• 보일러 등 압력 용기 용접
• 구조물, 파이프, 토공 장비, 조선, 철도 건설, 기관차
• 기계 부품 수리

다른 아크 용접 공정과 차별화되는 특징:

• 용접 헤드: 플럭스와 필러 금속을 용접 이음부에 공급
• 플럭스 호퍼: 플럭스 저장 및 용접 이음부 플럭스 증착 속도 제어
• 플럭스: 입상 플럭스가 용접부를 대기 오염으로부터 보호. 용접 금속 세정 및 화학적 조성 변경. MIG, SMAW 등 다른 공정도 유사 기능 제공
• 전극: 필러 재료는 표준 와이어 및 기타 특수 형태. 와이어 두께는 보통 1.6mm~6mm

SAW 기계 부품

용접 헤드, 플럭스 호퍼, 플럭스, 전극 와이어 피드 장치, 전극, 플럭스 회수 장치 등 주요 부품으로 구성. 용접 헤드는 필러와 플럭스 금속을 이음부에 공급. 기타 일반적인 부품:

1. 소모성 전극
2. 전원 장치
3. 입상 플럭스
4. 모재
5. 전극 홀더

작동 원리

다른 아크 용접 공정과 마찬가지로 SAW도 AC 또는 DC 용접기에서 전극으로 전류를 전달합니다. 접합 전 용접 구역에 별도로 플럭스를 증착합니다. 이 플럭스는 차가울 땐 비전도체지만 아크 열로 녹으면 양호한 전도체가 되어 전극과 공작물 사이에 전류 흐름을 허용합니다. 대기에 노출된 플럭스는 입상 상태(변화 없음)로 남아 재사용 가능합니다. 하부 녹은 플럭스는 슬래그가 되어 폐기물로 용접 후 제거해야 합니다.

예정된 속도로 전극이 지속적으로 이음부에 공급됩니다. 반자동 용접 세트에서는 용접사가 이음부를 따라 수동으로 용접합니다. 자동 모드에서는 별도 구동 장치가 용접 헤드를 고정 작업물 위로 이동시키거나 작업물이 고정된 용접 헤드 아래에서 회전합니다.

장단점

장점

• 높은 증착률
• 공정 자동화
• 적은 연기 발생
• 에지 트레이닝 불필요
• 실내/실외 모두 가능
• 플럭스 담요 속에 잠겨 있어 산화 스파크 발생 없음

단점

• 특정 금속에만 적용 가능
• 직선 심 용기 및 파이프에 불완전할 수 있음
• 플럭스 사용이 번거로움
• 플럭스로 인한 건강 문제 발생 가능
• 용접 후 슬래그 제거 필요

이상으로 서브머지드 아크 용접의 정의, 용도, 다이어그램, 장비, 작동 원리, 장단점을 살펴보았습니다.