기계공작법 기초 3. 용접

1. 용접법의 종류

(1) 융접

A) 가스용접 : 산소-아세틸렌용접(3430℃), 산소-프로판용접(2820℃), 산소-메탄용접(2700℃)

산소-수소용접(2900℃) 등이 있다.

B) 아크용접

① 피복아크 용접: 직류정극성(모재:+,전극:-) ② 탄소아크 용접

③ 불활성가스 아크용접: MIG(금속 비피복봉 전극,소모식;직류역극성), TIG(텅스텐봉 전극,비소모식)

- 불활성가스 : Ar, He, Ne 등이 있다.

④ CO2 아크용접 : 연강용접에 사용

⑤ 원자수소 아크용접:열원으로 원자수소가스의 반응열을 이용한 용접.

⑥ 서브머지드 아크용접 : 송급된 분말용제속에 용접심선을 공급해 심선과 모재사이에서 아크를

발생시켜 용접(열손실 가장적다) 상품명으로 잠호용접, 유니언 멜트용접, 링컨용접 등이 있다.

⑦ 스터드 용접 : 볼트나 환봉등의 선단과 모재사이에 아크를 발생시켜 가압하여 접합하는 용접

⑧ 프라즈마 아크용접: 기체를 수천도의 높은 온도로 가열하면, 그속의 가스원자가 원자핵과 전자로

유리되어 양음의 이온상태로 된다. 핀치효과가 크며 용입크고 나비좁고, 용접속도가 빠르다.

C) 특수용접

① 테르밋 : 산화철(Fe3O4)과 알루미늄분말을 반응열을 발생시켜 접합. 두꺼운판과 레일접합

② 일렉트로 슬래그 용접 : 와이어와 용융 슬래그 사이에 통전된 전류의 저항열을 이용하여 용접

③ 전자빔 용접 : 높은 진공중에서 고속의 전자빔을 형성시켜 그 전류가 가지고 있는 에너지를

용접열원으로 한 용접

(2) 압접

A) 전기저항용접

① 겹치기 이음 : 점(spot)용접 또는 프로젝션 용접 : 판금 공작물 접합에 사용.

심 용접 : 얇은 용접관을 연속적으로 제작.

- 심용접의 종류 : 메시․포일․맞대기 시임 용접

② 맞대기(butt)이음 : 업셋맞대기 용접, 플래시 버트용접, 방전충격(퍼커션)용접

B) 특수압접

① 가스 압접

② 단접 : 용접물을 가열하여 해머등으로 타격을 가하여 압접하는 방법.

③ 마찰용접 : 선반과 유사한 구조의 용접기로 접합면에 압력을 가한 상태로 회전시켜 마찰열로 접합

④ 초음파 용접, ⑤ 폭발 압접, ⑥ 유도가열 용접

(3) 납땜

① 연납(soft solder) : Sn +Pb의 합금. ② 경납(hard solder)

 

2. 용접이음의 장점 및 단점

① 장점 ② 단점

- 기밀,수밀성 및 효율 향상 - 용접부의 결함검사 곤란

- 공수절감 및 작업속도가 빠르다 - 응력집중 발생

- 제품의 성능과 수명 향상 - 용접의 기술 및 용접 모재의 재질에 따라 용접성 좌우

- 자재 절약, 작업의 자동화가 가능

 

3. 가스용접법

(1) 불꽃의 종류(산소-아세틸렌 용접)

① 표준불꽃(중성불꽃) : 연강,주철,구리,알루미늄의 용접 (C2H2 +O2 = 2CO +H2)

② 탄화불꽃(아세틸렌과잉불꽃) : 경강,스테인레스강판,스텔라이트,모넬메탈

③ 산화불꽃(산소과잉불꽃) : 황동용접

- 불꽃심에서 2~3mm 떨어져 용접

(2) 가스절단이 가장 잘 되는 재료는 연강 및 주강이다.

(3) 팁의 능력

① 프랑스식: 1시간동안 표준불꽃으로 용접하는 경우 아세틸렌의 소비량(ℓ)으로 표시

(예: 100번,200번,300번 : 100ℓ,200ℓ,300ℓ인 것을 의미한다.)

 

4. 피복제의 역할

① 대기중의 산소 및 질소의 침입을 방지하고 용융금속을 보호

② 용착 금속의 기계적 성질 개선 및 탈탄,정련작용

③ 아크 안정, 용착 효율을 높인다.

④ 슬래그 제거, 비드를 깨끗이 한다.

⑤ 용융금속의 응고와 냉각속도를 지연시켜 준다.

* 용제(flux) : 용접중 고온에서 공기와 접촉하기 때문에 산화가 일어나는데 산화물을 제거시 사용.

* 슬래그(slag): 비드 표면을 덮어서 용착금속의 산화와 질화를 방지하고, 용접 금속을 보호한다.

 

6. 용접의 구조상 결함

① 언더컷 : 전류가 너무 높고, 아크 길이가 너무 길 때, 운봉속도가 너무 빠를 때 발생.

② 오버랩 : 전류가 너무 낮고, 아크 길이가 너무 짧을 때, 운봉속도가 너무 느릴 때 발생.

③ 슬래그 섞임 : 녹은 피복제가 융착금속 표면에 떠 있거나 용착금속 속에 남아 있는 것.

④ 기공 : 용착금속 속에 남아 있는 가스(H2,O2,CO)로 인한 구멍으로 습기가 많고 기름,녹,페인트등이

부착, 용접부 급랭, 과대 전류 사용시에 발생.

⑤ 용입불량 ⑥ 균열 ⑦ 선상조직, 은점 ⑧ 잔류응력의 과대