용접기술/ 알기쉬운 용접의 종류와 용어설명(월간 웰딩코리아)



용접기술/ 알기쉬운 용접의 종류와 용어설명
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제2회부산국제용접&절단&레이저설비산업전시회
알기쉬운 용접의 종류와 용어설명
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  • 용접 [鎔(熔)接, welding] : 서로 분리된 금속재료를 열.압력 또는 열과 압력을 동시에 가해서 접합하는 기술의 총칭. 각종 전자부품에서 대형 항공기.유조선.발전시설 등에 이르기까지 1차 가공 상태의 재료로부터 높은 부가가치를 창출하는 제품의 제조.수리.보수에까지 필수적으로 요구되는 기술로, 서로 나누어진 금속재료에 열이나 압력, 또는 열과 압력을 동시에 가해서 접합하는 모든 기술을 총칭한다.

  • 가스용접 (gas welding) : 연료가스와 산소의 혼합물의 연소열을 이용해서 금속을 접합하는 방법. 용접을 할 때 용접부를 가압하는 경우도 있고, 용접되는 물건의 종류, 판(板)의 두께, 이음매의 형상(形狀)에 따라서 용접봉을 사용하는 경우와 사용치 않는 경우가 있다. 각종 가스불꽃을 써서 금속을 용접하는 방법을 가스용접이라고 총칭하는데, 산소아세틸렌불꽃을 이용하여 피용접물을 용융시켜서 용접하는 경우가 가장 많다. 따라서 가스용접이라고 하면 대체로 산소아세틸렌용접을 말한다.
    산수소용접(酸水素鎔接)은 전자에 비해서 불꽃온도가 낮기 때문에 녹는점이 낮은 금속에 쓰이며, 산소프로판용접은 값이 싸고 안정성도 높으나 불꽃의 온도가 낮기 때문에 용접으로서는 많이 쓰이지 않고 납땜할 때에 쓰인다. 가압접합(加壓接合)은 방법을 오픈법이라 한다. 이 경우 가열에는 일반적으로 산소아세틸렌불꽃을 사용한다

  • 가스압용접 (gas pressure welding) : 용접법 중의 하나. 이음부분에 아세틸렌 버너로 용접온도로 가열한 다음 압력을 접합시키는 방법으로 1942년 키르에 의해 개발되었다. 2000∼3000℃의 불꽃을 발생시키는 용접기로 금속의 재료나 조건에 구애받지 않고 단시간에 접합시킬 수 있다는 이점을 가지고 있다. 용접기는 아세틸렌과 산소를 혼합하여 사용한다. 소규모의 공장에서 지름이 작은전선관(電線管)?자전거관을 용접하는 데 많이 사용된다

  • 고주파용접(high frequency welding) : 고주파용접은 450kHz 정도까지의 높은 주파수를 이용한다는 것 외에는 전기저항용접의 seam 용접과 같다. 관의 맞대기 용접을 위하여 개발된 것으로 2개의 접촉자(contacts)를 통하여 성형된 관의 가장자리에 전류를 보내어 저항열로 가열시키고 roller로 압착함으로써 용접을 완료하는 고주파저항용접법과 성형된 관의 가장자리를 고주파유도열로 가열한 후 roller로 가압하여 용접을 완료하는 고주파유도용접법이 있다.

  • 겹치기저항용접 : 겹치기저항용접의 대표적인 것으로 점용접(spot welding)이 있다. 이는 2장의 금속판을 겹쳐서, 이를 둥근막대모양의 전극으로 누르고 전류를 흘려서 저항열로 금속을 가열하여 용융상태로 만든 뒤, 압력을 가해 점상태로 압접(壓接)한다.

  • Laser beam 용접 : laser는 빛의 증폭기(增幅器; light amplifier)를 말하며, 정확한 어원은 유도방사(誘導放射)에 의한 빛의 증폭기(light amplification by stimulated emission of radiation)이다. 그림과 같이 크세논 섬광관(xenon flash tube)에서 발생하는 섬광(flash)이 rubby 결정(結晶, Al2O3+15% Cr) 중의 Cr 원자에 의하여 자려발진(自勵發振)이 일어나고, 결정을 지나는 중에 증폭되어져 아주 격렬한 빛으로 된다. 이 빛을 lens를 통하여 집중시킨 열 energy를 이용한 용접을 laser 용접이라 한다

  • 마찰용접(friction welding) : 접합면을 맞 대고 압력을 가한 상태에서 회전을 시켜접합부가 적당한 온도에 달했을 때 회전을 멈추고 가압력을 증가시켜 압접하며, 일명 마찰압접(摩擦壓接)이라고도 한다. 마찰용접의 특징은 용접부에 있는 산화물 등의 불순물이 마찰 중 밀려 나가기 때문에 접합강도가 크며 강과 동, 강과 aluminum, 강과 plastics, 동과 aluminum 등 이종금속(異種金屬)의 용접도 가능하다. 이 용접법은 자동차 valve, drill 등과 같이 고급 소재를 절약하거나 별도로 제작하여 용접하는 것이 편리할 때 이용한다

  • 마그용접(MAG) : 볼활성 가스에 활성가스를 첨가한 실드 분위기에서 용접용 와이어를 전극으로 해서 용접하는 방법의 통칭

  • 미그용접(MIG arc welding;소모전극식) : 미그용접은 전극선을 이용해 그 앞 끝과 모재 사이에 아크를 발생시켜, 이 둘을 동시에 용융시켜 용접하는 방법이다. 비활성기체아크용접은 플럭스가 불필요하므로 어따한 자세에서도 효율높은 용접이 가능하다. 용접부의 품질이 우수하고 알루미늄?티탄?지르코늄 등 대기의 영향을 받기 쉬운 금속의 용접에 적당하다.

  • 맞대기저항용접 : 맞대기저항용접은 피용접재를 맞대어, 가압해서 저항열 또는 아크열로 접합면의 온도를 상승시켜 가압하여 접합하는 방법으로서 플래시 버트 용접(flash butt welding)과 업셋 용접(upset welding)이 있다. 저항용접은 용도에 따라 작업방법을 선택하는데, 일반적으로 신뢰성이 높고 작업속도가 빠르므로 대량생산에 적합하다.

  • 비활성기체아크용접 : 비활성기체아크용접으로는 티그용접(TIG arc welding;비소모전극식)과 미그용접(MIG arc welding;소모전극식)이 있다. 모두 용접부에 아르곤이나 헬륨 등의 비활성 기체를 내뿜어 용접함

  • 불활성 가스 아크 용접 : 특수 용접부를 공기와 차단한 상태에서 용접하기 위하여 특수 토오치에서 불활성 가스를 전극봉 지지기를 통하여 용접부에 공급하면서 용접하는 방법이다. 불활성 가스에는 아르곤이나 헬륨이 사용되면 전극으로서는 텅스텐봉 또느 금속봉이 사용된다. 불활성 가스 아크 용접법은 시일디드 아크 용접이라고도 하고 불활성 가스 분위기에서 텅스텐아크에 의한 열원을 사용하는 방법과 금속 아크에 의한 열원을 사용하는 두가지의 방식으로 분류된다.

  • 산소용접 : 산소와 아세틸렌 혼합물의 연소열을 이용하여 용접하는 방법. 산소용접이라고도 하며, 일반적으로 가스용접이라고 하면 이 방법을 가리킨다. 산소아세틸렌 불꽃의 온도는 약 3000℃로 전기아크의 온도인 약 6000℃에 비해 훨씬 낮고, 또 열이 집중되지 않아서 비능률적이지만 설비비가 싸고 간편하다. 가열원을 조정하는 것이 비교적 자유로우므로 아크용접이 곤란한 두께 1㎜ 이하의 얇은 강판의 용접에 적당하다.

  • 산소아세틸렌용접 (oxyacetylene welding) : 산소와 아세틸렌 혼합물의 연소열을 이용하여 용접하는 방법. 산소용접이라고도 하며, 일반적으로 가스용접이라고 하면 이 방법을 가리킨다. 산소아세틸렌 불꽃의 온도는 약 3000℃로 전기아크의 온도인 약 6000℃에 비해 훨씬 낮고, 또 열이 집중되지 않아서 비능률적이지만 설비비가 싸고 간편하다. 가열원을 조정하는 것이 비교적 자유로우므로 아크용접이 곤란한 두께 1㎜ 이하의 얇은 강판의 용접에 적당하다.

  • 시임 용접(seam welding) : 시임 용접은 스포트 용접을 연속적으로 하는 것이라 생각할 수 있다. 스포트용접의 전극 대신 회전 로울러 형상을 한 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는 방법이다. 주로 공기의 밀폐성을 필요로 하는 용기, 긴 파이프 등 연속적인 작업에 쓰인다. 시임 용접용 로울러가 회전할 때 공급 전류의 일부는 먼저 용접된 부분에 흐르고 일부는 로울러 전극 사이에 흐르므로 공급 전류가 큰 것이 필요하다. 그러나 연속적으로 많은 전류가 통하면 용접 판재에 너무 많은 열이 생겨 용접부 전체가 용융되므로 통전을 단속적으로하여 냉각시간을 주는 방식이 사용되고 있다. 때로는 엷은 판재에 연속적을 전류를 통하여도 좋은 결과를 줄 때가 있다

  • 스터드용접(stud welding) : 스터드용접(stud welding)도 아크용접의 하나인데, 스터드(구리?황동으로 만든 지름 10㎜의 금속봉재) 접촉시켰다가 조금 떨어뜨려 전기아크를 발생시킨다. 스터드 앞끝과 모재가 적당히 용융했을 때 스터드를 눌러 붙여 용접시킨다. 특히 피복제나 비활성기체는 사용하지 않는데, 도기제(陶器製)의 아크실드로 스터드의 끝을 에워싸 그 내부에서 아크를 발생시킨다. 이 방법은 철골건축에 많이 사용된다.

  • 스포트 용접 : 점 용접이라고도 하며 주로 판재의 용접에 사용된다. 리벳 이음은 판재에 구멍을 뚫고 리벳으로 접합시키나 스포트 용접은 구멍을 뚫지 않고 접합할 수 있는 장점이 있다. 이 방법은 전극 사이에 용접물을 넣고 가압하면서 전류를 통하여 그 접촉 부분의 저항열로 가압 부분을 융합시킨다. 이 융합 부분을 너겟 이라고 한다. 스포트 용접을 잘 하려면 가압력 , 통전시간 , 전류밀도 등을 잘 조절하는 것이 필요하다

  • 서브머지드 아크용접(submerged arc welding) : 서브머지드 아크용접(submerged arc welding;潛弧鎔接)은 용접 이음쇠의 표면에 쌓아올린 피복제인 입자상태 플럭스 속으로 비피복전극선을 넣고, 이 앞 끝과 모재 사이에 아크를 발생시켜 연속적으로 용접하는 자동용접법이다. 이름은 아크가 플럭스로 덮여 밖에서 보이지 않는 것에서 비롯된 것이다. 이 방법은 대전류에서 용접이 가능하기 때문에 매우 효율적이므로 피복아크에 비해 용접속도를 3∼6배 이상으로 할 수 있다. 주로 조선?강관?저장탱크?교량 등 대형구조물의 용접에 이용된다. 그러나 이음쇠에 입자상태의 플럭스를 산포하므로 용접자세가 한정된다.

  • 아크용접 (arc welding) : 전기 아크의 열을 이용하여 금속재료를 국부적으로 융해시켜 용접하는 방법. 전기 아크는 온도가 5000∼6000K로서, 금속을 융해시키는 데 매우 효과적인 열원(熱源)이다. 금속을 대기 중에서 용접하면 대기 중의 산소나 질소가 융해 금속 속으로 녹아 들어가기 때문에 응고 후 용접된 금속의 기계적 성질이 나빠지는 경우가 많이 있다. 이 때문에 일반적으로 피복제나 비활성기체를 이용해 융해 금속을 대기로부터 차단하여 용접하는 각종 방법이 이용된다.

  • 저항용접 (resistance welding) : 용접부에 큰 전류를 보내면 접합부의 접촉저항으로 열이 발생하는데 이 접합부를 용융상태로 가열한 뒤 기계적 압력으로 눌러 용접하는 방법. 일반적으로 겹치기저항용접과 맞대기저항용접으로 대별된다.

  • 전자빔용접 (electron beam welding) : 고진공(高眞空) 속에서 음극으로부터 방출된 전자를 고압력으로 가속하여 피용접물에 충돌시켜 그 에너지로 용접하는 방법. 이 용접은 일반적으로 고진공 속에서 하기 때문에 공기와 반응하기 쉬운 금속도 쉽게 용접할 수 있고, 또한 전자빔을 렌즈로 가늘게 좁혀서 에너지를 집중시킬 수 있으므로 지르코늄?텅스텐?몰리브덴 등의 녹는점이 높은 재료의 용접도 가능하다. 다른 용접법에 비해 열을 받는 부위가 좁기 때문에 일그러짐 및 변형이 적고 또한 용접부의 나비가 좁기 때문에 정밀용접이 가능하며, 깊이 녹여서 용접할 수 있어 후판의 고속용접도 가능하다. 결점으로는 설비비용이 많이 든다는 것, 일반적으로 진공 속에서 용접하기 때문에 피용접물의 크기에 제한이 있다는 것, X선에 유의할 필요가 있다는 것 등을 들 수 있다. 최근에는 용접할 부분만을 부분적으로 진공으로 하는 전자빔용접기 등이 개발되어 대형구조물의 용접도 가능해졌다

  • 초음파 용접 : 모재를 초음파를 발생하는 두 진동 음극 사이에 지지하고 압력을 가하여 초음파를 보내고 초음파의 진동을 이용하여 접합시키는 용접

  • 티그용접(TIG arc welding;비소모전극식) : 티그용접은 텅스텐전극과 모재 사이에 아크를 발생시킨다. 이 경우 텅스텐전극의 앞끝은 용융하지 않고 옆면에서 삽입된 막대모양 용가재(鎔加材)의 앞 끝과 모재가 용융하여 용접이 이루어진다. 박판(薄板)을 용접할 경우에는 용가재를 이용하지 않아도 된다.

  • 탄산가스 아크용접 : 탄산가스아크용접은 미그용접의 비활성기체 대신 값싼 탄산가스를 이용해 강철을 용접하는 방법이다. 탄산가스는 고온에서 산화성을 나타내므로 미리 전극선에 탈산성 성분을 첨가해 놓는다. 이 방법은 자동 또는 반자동용접으로 실시하는데 최근 자동차?조선?교량 등 연강?저합금강의 용접에 피복아크용접을 대신하여 이용이 확대되고 있다.

  • 피복 아크용접 : 피복 아크용접은 피복용접봉(被覆鎔接俸)과 피용접물(母材) 사이에 아크를 발생시켜 용접봉과 모재를 용융시켜 용접하는 방법이다. 피복용접봉은 비피복금속심선 주위를 유기물?무기물?탈산제 등으로 이루어진 피복제로 도포한 것이다. 이러한 피복제는 아크를 안정시키고, 피복제에서 발생한 기체 및 피복제 자체가 용융되어 생성하는 용융산화물(슬래그)층은 용접금속을 대기로부터 보호한다. 이 방법은 오랜 옛날부터 발달한 것으로, 설비도 간단하고 구조용강(構造用鋼)을 비롯해 각종 강재를 여러 자세에서 용접하는 데 널리 이용된다. 이 방법은 일반적으로 손으로 조작하기 때문에 손용접이라고도 한다.

  • 프로젝션용접 : 금속부재의 접합장소에 형성된 돌기부를 접속시켜서 압력을 가하고 여기에 전류를 통하여 저항열의 발생을 비교적 작은 특정된 부분에 한정시키면서 접합하는 일종의 저항용접

  • 플래시 용접 : 저항용접의 맞대기 용접의 일종이며 전류를 처음 통할때는 센 압력을 가하지 않고 접촉부는 불꽃으로 용융 비산 시키도록 하여 그동안 접합부 전체를 충분히 가열한 다음에 센 압력을 가하여 맞댄면을 접합시키는 용접

  • Plasma arc 용접(plasma arc welding) : 기체를 고온으로 가열하면 기체원자는 격심한 운동을 하며, 마침내는 전자와 ion으로 분리된다. 이 때 기체는 도전성(導電性)을 띠며, 이와 같이 전자와 ion이 혼합되어 도전성을 띤 gas체를 plasma라 한다. plasma 용접에는 tungsten 전극과 모재 사이에 arc를 발생시키면서 plasma용 gas를 공급하는 plasma arc 용접(移行形 arc 용접), tungsten 전극과 nozzle 사이에 arc를 발생시키고 plasma용 gas를 공급하는 plasma jet 용접(非移行形 arc 용접)이 있는데, 전자에서는 모재가 도전성 재료이어야 하고, 후자에서는 비도전성 용접재도 용접이 가능하다
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