시고르 남자

1. 레이저의 원리
• LASER(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)는 복사의 유도방사에 의한 빛의 증폭이라고 하는 의미.
• 일종의 빛이라고 할 수 있음.
• 레이저는 그 파장에 따라 다양하게 구분할 수 있고, 크게 적외선레이저, 가시광선레이저, 자외선레이저로 나뉜다.

2. 레이저빔의 공통적인 특징
• 단색광으로서 파장이 일정하고 광의 주파수가 일정함.
• 직진성이 뛰어나고 가간섭성이 뛰어남.
• 증폭이 용이하며 에너지밀도를 매우 높게할 수 있음.

3. CO2 레이저용접기의 원리
• CO2 레이저는 파장10.6㎛의 적외선 레이저빔을 이용.
• 기본적으로는 열선이 빔의 형태로 출력되므로 금속을 용융시키면서 키홀을 형성시켜 두 모재를 용접하기에 적합하다고도 할 수 있음.
• 탄산가스레이저는 전형적인 대출력(수kw에서수백kw)에 많이 이용.
• 기체레이저로서 탄산가스외에 질소가스 및 헬륨가스가 함께 쓰이지만, 역시 탄산가스에서 레이저빔이 얻어짐.
• 질소가스는 방전을 위하여 쓰이고, 헬륨은 냉각을 위해 적용.
• 탄산가스 레이저에서는 가압한 레이저가스(CO2+N2+He)중에서의 연속 글로방전(glow discharge)에 의해 여기.
• 주로 연속적으로 레이저출력을 얻음.

4. YAG 레이저용접기의 원리
• YAG는 Yttrium Aluminum Garnet의 약자.
• 자연계에는 존재하지 않는 일종의 보석으로서 주로 핑크색을 띄는 막대기 형태로 가공하여 레이저발진기에 활용.
• 파장은 탄산가스레이저의 1/10인 1.06㎛로서 역시 적외선.
• 금속의 가열에 의한 용융과 용접등에는 비교적 우수한 특성을 보임.
• YAG 레이저는 탄산가스레이저와는 달리 지금까지 주로 강력한 순간출력을 비교적 안정적으로 낼 수 있으므로 펄스형레이저로 널리 활용되고 있음.

5. 레이저-아크 하이브리드 용접
• 레이저 와는 별도로 MIG 아크를 일으켜서 와이어 끝에 용융금속, 즉 용적이 용융지로 이행되도록 갭의 공간을 채우도록 한 것.
• 이렇게 용접하면 레이저의 효용성은 극대화할 수 있다고 볼 수 있음.
• MIG용접의 갭브리징 능력은 뛰어나지만, 스패터가 심해서 초기에는 다양한 형태의 문제가 생겼으나 지금은 실용화수준까지 이르고 있음.

6. 레이저용접의 장점
• 좁고 깊은 용입, 용접부의 그루브가 공이 필요없음.
• 소입열용접이 가능하고 변형이 적으며 좁은 HAZ로 연성이 우수함.
• 자동화, 고속대량생산이 가능하고 자장의 영향을 받지 않음.
• 용접이음부가 간단하고, 오버랩이 필요하지 않기 때문에 자동차 중량감소에 유리.
• 한방향 용접이 가능함.
• 형상이 복잡한 용접부의 용접이 가능.
• 이종금속의 용접이 유용함.

7. 레이저용접의 단점
• 용접이음부의 정확한 조준이 필요.
• 이음부의 가공 및 정렬에 있어서 고도의 정밀성이 요구됨.
• 용접부의 급냉으로 경도가 높고 인성값이 저하되는 경우가 있음.
• 구리와 같이 LASER를 반사하는 재질의 용접은 어려움.
• 장치가 비싸고 자동용접만 가능.

1. 저항용접 3대 요소
• 가압력과 전기저항 발열을 이용하여 피용접재를 용접하는 용접법이 저항용접이며, 그 3대 요소는 다음과 같음.
1) 전류: 전체적인 전류도 중요하지만, 특히 전류밀도가 중요므로 최적조건이 결정되면 항상 일정한 전류밀도로 되도록 관리하는 것이 요구됨.
2) 가압력: 너무 낮으면 작은 전류에서도 너깃이 형성되는 수가 있지만 너깃크기가 불안정하고, 날림도 심하게 생기기도 하지만 생기지 않으면서 강도부족이 되기도 하므로 적절한 가압력을 적용하는 것이 중요함.
3) 통전시간: 통전시간이 길어지면 낮은 전류에서도 너깃이 얻어지지만, 통전중에 전도열 손실이 증가하여 용접후 변형이 크게 되며, 통전시간이 너무 짧으면 날림이 잘 생기지만, 최근에는 생산성 향상을 위해서 가압력을 크게 하면서 통전시간을 짧게 하는 현장기술쪽을 발전하고 있음.

• 저항발열의 원리: 저항발열의 원리는 저항을 가진 금속에 전류가 흐를 때 발생하는 열량을 기준으로 산출함.

※ 저항점용접을 하면 보통은 오목자국이 남지만, 자동차용 아연도금강판이 차츰 두꺼워지고 오목자국이 없는 것이 요구되고 있기 때문에, 금형과 프레스 기술이 발달함에 따라 프로젝션용접을 적용하게 되면 오목자국이 거의 생기지 않게 할 수 있다.

2. 저항용접 너깃

• 저항용접에는 너깃형성을 시키는 방법에 따라 저항점용접, 저항프로젝션용접, 저항심용접 등으로 크게 구분.
• 저항발열에 의해 피용접재 사이에 형성되는 너깃은 그 크기(직경)와 형상에 의해 용접품질을 판단할 수 있는 중요한 지표로 이용됨.
• 너깃 크기는 판두께에 따라 다르지만 보통은 4√t 전후의 직경을 요구하지만 용접부의 요구 품질에 따라 3√t~5√t 사이의 크기를 요구하기도 함.

3. 저항용접 가압장치
• 자동차의 바디조립에 활용되는 저항용접용 가압장치는 크게 에어실린더형과 서보모터형이 있음.

1) 에어실린더 가압장치: 실린더의 직경이 클수록 큰 가압력을 출력할 수 있지만, 통상은 입력공기압력에 비례하여 큰 가압력을 출력한다. 옛날부터오랫동안 사용되어 왔고 가격이 싸다.

2) 서보모터 가압장치: 피드백 제어특성이 우수한 서보모터를 적용하여 가압력을 제어하기 때문에 높은 생산성, 정숙성, 정교한 가압력 제어, 편리성및 경량화 등의 장점이 있어서 최근에는 로봇용 가압장치에 특히 다양하게 적용되고 있으나 비싸다.

4. 저항용접 전원

1) 단상AC 전원
• 오래전부터 사용되고 있는 전통적인 용접전원으로서 제어 용이
• 기술이 일반화되어 있으며, 가격이 쌈.

2) 직류인버터 전원
• 고주파 인버터를 써서 출력제어를 하기 때문에 출력의 고속제어 가능
• 직류전원이기 때문에 안정적인 너깃생성이 가능하여 날림이 없이 용접하기가 쉬움.
• 변압기가 가벼우므로 바디조립라인의 로봇용으로 많이 활용
• 최근에는 가격이 쌈.

3) 교류인버터 전원
• 기본적으로는 교류전류를 쓰게 되지만, 용접기 출력주파수를 수Hz에서 수십Hz까지 다양하게 바꿀수가 있어서 편리
• 때로는 직류전원처럼 활용 가능
• 특히 기존의 단상AC 전원을 쓰던 장치에서 변압기를 교체하지 않고 전원장치만 교체하여 인버터형으로 개선할 수 있음.
• 가격은 단상AC와 직류인버터사이에서 형성되어 있음.

5. 저항용접용 전극팁
• 저항점용접은 전류밀도를 높이기 위해 전극팁을 둥글고 뾰족한 형태로 가공하여 적절하게 통전면적이 작게 되도록 함.

• 프로젝션용접에서는 돌기를 가공하여 통전면적이 작게 되도록 함.
• 통전면적이 가공초기와 달라져서 점차 증가하면 같은 크기의 전류를 흘려주어도 전류밀도가 감소하여 발열부족으로 인하여 강도부족이 됨.
• 전극팁의 소재, 형상을 일정하게 관리하는 것이 중요하며, 용접생산을 하면서도 드레싱을 적절하게 주어야 함.

※ 자동차에서 아연도금강판의 저항 용접시 전극의 손상은 매우 중요한 기술적 내용이다. 그 구체적 원인은 다음과 같다.

① 아연도금강판의 표면 아연층과 동 전극과의 합금화로 인한 저항증가

② 오랜 통전 시간

③ 과한 가압력에 의한 전극 마모

④ 높은 통전 전류로 인한 발열량 과대

⑤ 불안정한 전극 접촉상태

1. 알루미늄 MIG용접
• MIG용접을 이용하여 전철이나 철도차량 등을 가장 많이 조립
• 박판: AC전원에 의한 TIG용접도 쓰지만, 역시 생산성이 높고 용입도 깊은 DCEP 극성의 MIG 용접을 많이 활용
• 박판에 대한 저전류 영역의 MIG용접: 펄스MIG용접에 의한 1펄스 1드롭의 스프레이이행 용접
• 중후판에 대한 중대전류 영역의 MIG용접: 프로젝션형 스프레이이행으로 용접하여 스패터를 줄이면서 안정된 아크로 용접
• 대전류 MIG용접: 아르곤에 헬륨을 혼합하여 기공을 줄이면서 용접하는 기술이 중요

• 탄산가스를 사용하지 않고 주로 아르곤이나 헬륨가스를 사용하는 이유는: 알루미늄은 상온에서도 산화가 잘되어 평소에는 늘 산화막(알루미나)에 싸여 있어, 용접할 때 고온이 되면 더욱 산화가 격렬하게 일어나서 심하게 산화되므로 산소가 포함된 탄산가스를 사용하면 곤란함. 탄산가스는 플라즈마를 형성하여 아크로 전환될 때 CO와 O로 해리되어 산화분위기가 강력하게 형성되므로 알루미늄의 산화가 심하게 촉진되어 용접이 곤란하게 됨.

2. 알루미늄 TIG용접
• 알루미늄 합금이라도 두께가 얇고 작은 브라켓 종류나 아주 얇은 박판의 경우: AC TIG용접을 주로 적용
• AC TIG용접: 아크전류가 1/50~1/200초만에 1회정도의 주파수로 반대로 흐르기 때문에 아크가 소멸된 후 다시 발생하는 것을 계속하므로 자칫 아크가 불안정하게 되어 아크가 끊기게 되는 수가 자주 있음.
• 최근에는 이런 문제를 극복하기 위하여 인버터AC TIG용접기가 개발되어 많이 활용
• 인버터AC TIG 용접기: 아크 안정성도 좋게 되지만, 클리닝효과와 용입의 비율을 최적으로 유지할 수 있는 기능이 있어서 더욱 효율적인 용접 품질 관리가 가능

3. 마찰교반용접(FSW)
• 접합할 모재를 고정시킨 후 비소모식 툴을 이음부에 삽입시킨 후 회전하여 마찰열을 발생시켜 접합
• 모재 용융점의 약 80% 이하의 온도에서 접합이 이루어지는 고상접합법으로 용융으로 인한 변형, 결합 등의 문제점이 없음
• FSW용 툴: 모재와의 마찰에도 소모되지 않을 만큼 매우 경한 재질이어야 하며 현재는 경량합금인 Al 및 Mg 합금의 접합에 주로 활용

4. FSW의장점
(1) 용융상태의 용접이 아닌 고상용접으로 용접에 따른 변형이 적음
(2) 경량합금(Al, Mg, Ti 합금)등으로 제조된 주조제품, 금속기지 복합재료 등 기존용접기술의 적용이 거의 불가능 했던 재료의 접합이 가능하여 이종재료의 용접에도 적합
(3) 기존용융용접과 달리 별도의 열원발생장치, 용접봉, 용가재, 분위기가스등을 사용할 필요가 없으며 용접부위의 전처리도 불필요
(4) 용융용접에 비해 변형이 적기 때문에 용접부의 기계적 강도 우수
(5) 용융용접에서 발생하기 쉬운 기공, 균열 등의 결함이 발생하기 어려움
(6) 접합중 유해가스나 유해광선이 발생하지 않아 작업환경이 친환경적임
(7) 작업자의 숙련도나 기량에 크게 의존하지 않고, 표준화와 자동화가 가능

5. FSW의단점
(1) 고강도재료에는 적용이 어려움
(2) 구속용 클램프가 필요
(3) 용접부 끝부분에 툴자국이 생김
(4) 용접 덧살형성 불가
(5) 3차원 용접부 설계등이 어려움
(6) 필릿부 적용이 어려움

6. 가변극성 플라즈마 아크용접
• 경량구조가 요구되는 우주항공분야에서는 알루미늄 합금을 이용한 구조가 많이 사용
• 필연적으로 알루미늄 합금의 신뢰성 높은 용접기술이 필요하게 됨.
• 이러한 요구에 의하여 선진국 우주항공분야에는 가변극성 플라즈마 아크용접(VPPA welding,Variable Polarity Plasma arc welding)이 개발되어 적용
•플라즈마 아크용접: 기본적으로는 AC전원을 써서 클리닝 효과와 용입이라고 하는 두 마리의 토끼를 모두 잡고 있지만, TIG용접이 아니고 플라즈마아크용접을 쓰기 때문에 에너지 밀도가 높아서 용입은 깊고 비드폭은 좁게 형성

7. 가변극성 플라즈마 아크용접의 장점

(1) 키홀 용접방식으로 15mm이상인 알루미늄판을 한 번에 용접가능

(2) 고밀도의 열원을 사용하므로 용접부에 미치는 입열량 또한 TIG용접 보다 작음

(3) 가변극성 중에 포함된 DCEP성분으로 자체 청정효과가 있어서 용접결함률 또한 현저하게 감소함

1. 건설기계의 종류와 용접

• 건설부재의 특성: 강력한 힘이 필요하여 강도 높은 소재와 부재 요구, 토사에 의한 마모로 인해 고경도˙고인성의 표면 특성을 요구함. 큰 힘의 반복 작용으로 피로균열과 피로강도에 대한 고려가 요구되므로 용접부의 결합을 엄격히 관리.

• 건설기계의 종류: 주로 건설용으로 사용되는 굴삭기, 휠로더, 지게차 및 굴착기등이 있음.

• 건설기계의 용접 구조물에 사용되는 철강 소재: 구조 부재엔 대부분이 SM490과 S35C 등의 고장력강이 적용됨, 소형 가공 부품에는 가공성이 좋고 강도가 높은 소재 이용

• 건설기계의 조립 용접에는 주로 GMAW, SMAW, FCAW 등을 적용함.

• 건설기계의 부재는 두께가 대체로 두껍기 때문에 대전류 고용착이 가능한 용접법이 적용되고 있음.

2. 건설기계 조립을 위한 대전류 GMAW(가스메탈아크용접)

• 대전류 GMAW의 현상과 문제점 [솔리드와이어 직경 1.2 사용 및 전류 320A로 건설기계 부품 용접] 

• 가스폭발: 전류가 높으면 아크력이 매우 증가하여 루트갭이 클 때 용량의 위험 증가, 초층용접 때 과대한 기공이 함몰되었다가 두 번째 패스용접 때 상부패스 내부의 기체가 상부비드가 용융하면서 가열 팽창하여 폭발. 단락과 아크끊김 반복.

• 가스폭발현상과 조치: 컨택팁과 와이어는 용융금속으로 뒤범벅, 비드에는 큰 기공 발생함. 작업 중단 및 토치의 컨택팁과 노즐 모두 교체. GMAW에선 전류가 높을 때 루트갭이 커지지 않도록 유의.

• 송급 불안정 방지: 와이어의 송급속도가 매우 빠르므로 와이어 송급 경로의 송급저항이 커지지 않도록 하고 스패터가 컨택팁 구멍을 막아 와이어 송급이 불안정해지지 않도록 주의.

• 400A 이상의 대전류 용접시 와이어 송급 불안정이 우려되면 와이어 직경을 1.2mm 보다는 1.4mm로 하는 것이 유리함.

• 1.4와이어는 와이어 송급 경로의 마찰저항이 변동할 때 송급속도에 영향을 덜 받음.

• 와이어의 좌굴강도 증가로 컨택팁 끝에 스패터 부착시 와이어가 밀고 나가는 힘 증가.

• 같은 400A 전류로 설정하여도 1.2와이어에 비해 송급속도가 낮음.

• 와이어 송급이 불안정하면 아크안정성이 나빠질 수가 있음.

• 플럭스코어드와이어에 의한 FCAW(플럭스코어드아크용접)보다는 솔리드와이어에 의한 GMAW쪽이 더 큰 용입이 얻어짐.

• 반자동용접을 하는 경우에 작업성은 GMAW가 다소 불리함.

1. 주강의 용접
• 주강계 주물은 일반적으로 사용되고 있는 압연강이나 단강품과 거의 동일한 화학조성을 가짐.
• 주철이나 그 외 주물에 비해 강도나 점성이 우수하고 용접성도 매우 좋음.
• 제철, 선박, 철도차량, 발전용기기, 토목건설기계, 공작기계등의 산업기계용 주요 부품에 널리 이용

2. 주강의 종류
• 주강은 크게 탄소강 주강, 저합금강 주강, 고합금강 주강의 세가지로 구분
• 고합금강 주강 중에는 스테인리스강, 내열강, 고Mn강의 세가지 주강 포함.

3. 탄소강의 대표적인 특성
• 유동성이 나쁨.
• 수축성이 큼.
• 고온인장강도가 낮음.
• 표피 및 그 인접부위의 품질이 좋음.

4. 주철의 종류
• 백주철, 회주철, 구상흑연주철, 가단주철등

5. 주철의 일반적인 특성
• 주철의 탄소 함유량은 1.7~6.68%의 강 (실용적 주철은 2.5~4.5%의 강)

• 철강보다 용융점(1150～1350℃)이 낮아 복잡한 것이라도 주조하기 쉽고 값이 싸기 때문에 일반기계 부품과 몸체 등의 재료로 널리 쓰임.
• 연성이 가단성이 없음.
• 주로 주물결함의 보수나 파손된 주물의 수리에 사용
• 비중7.1~7.3으로 흑연이 많아 질수록 낮아짐.
• 담금질, 뜨임은 안되나 주조응력의 제거목적으로 풀림처리 가능
• 자연시효: 주조후 장시간 방치하여 주조응력을 제거하는 것

6. 주철 용접시 주의사항
• 보수용접을 행하는 경우는 본바닥이 나타날 때까지 잘 깎아낸 후 용접
• 균열의 끝에 작은 구멍을 뚫음.
• 용접전류는 필요이상 높이지 말고, 직선비드를 사용하며, 깊은 용입이 되지 않도록 함.
• 될 수 있는 대로 가는 지름의 용접봉 사용
• 1회 비드길이는 짧게 여러번 함.
• 용접아크 직후에 바로 피닝작업을 하여 강제변형을 시켜 균열예방
• 가스용접을 할때는 중성불꽃 및 탄화불꽃을 사용하며, 플럭스를 충분히 사용
• 두꺼운 판에 용접할 경우에는 예열과 후열을 서서히 함.

1. 서브머지드아크용접(SAW) 원리 및 특징
• 서브머지드 아크 용접법은 선행하여 놓여지는 입상플럭스 중에 솔리드와이어를 송급하여 플럭스로 덮여진 상태에서, 아크를 발생시켜 용접하는 자동 용접법 

• 잠호 용접, 유니언멜트 용접법, 링컨 용접법

2. 서브머지드아크용접(SAW)의 장점
• 1500-3000A의 전류까지 통전할 수 있는 고능률 용접법
• 용입이 깊고 결함이 잘생기지 않아서 용접 이음부의 신뢰도가 높음.
• 아크가 보이지 않고 Fume이 작게 발생하여 청정한 환경이 보장됨.

3. 서브머지드아크용접(SAW)의 단점
• Flat position 과 Horizontal fillet position에 대해서만 적용 가능
• 용접 Groove의 정밀도가 우수해야 하며 그 준비에 많은 공수가 요구됨.
• 강종에 따라서는 대입열 용접시 열영향부(Heat affected Zone, HAZ) 또는 본드부(Bond)의 취화가 우려됨.
• 장비의 가격이 고가

4. 서브머지드아크용접(SAW) 용접기의 종류
• 용접기전원: 직류나 교류 모두 사용
• 외부전원 특성은 수하특성 용접기나 정전압 특성의 용접기 등이 사용

5. 전류의 용량에 의한 분류
• 반자동용접기: 최대전류 900A(SMW형, FSW형)
• 경량형용접기: 최대전류 1200A(DS, SW형)
• 표준만능형용접기: 최대전류 2000A(UZ형, USW형)
• 대형용접기: 최대전류 4000A로 판두께75㎜ 정도까지 한번에 용접가능(M형)

6. 다전극에 의한 분류
• 탠덤식: 두 개의 전극 와이어를 각각 독립된 전원에 연결
• 횡병렬식: 같은 종류의 전원에 두 개의 전극을 연결
• 횡직렬식: 두 개의 와이어에 전류를 직렬로 연결

7. 서브머지드아크용접(SAW)용 플럭스의 종류와 특징 

8. 각종 규격의 SAW용접의 분류체계

9. 용접조건의 선정 및 시공시 유의사항
• 용접전류의 작용 - SAW용접 조건에서 가장 큰 영향을 미치는 것으로 전류를 크게 증가시키면 와이어 이용융량과 용입이 증가, 비드높이도 높아짐. 오버랩이 생길 가능성이 높음.
• 전압의 작용 - 전압이 증가하면 아크길이 길어지고 동시에 비드폭이 넓어지면서 평평한 비드가 형성됨. 전압이 낮아지면 이것과 반대현상이 일어남.
• 용접속도의 영향

- 용접속도가 증가하면 비드폭이 감속하고 비드높이도 약간 낮아지고, 용입도 감소됨.

- 지나치게 빠르게 되면 언더컷 및 비드파형이 거칠어짐.

- 반대로 느리게 되면 용입은 다소 증가되고 비드가 높아져 오버랩이 발생
• 와이어 돌출길이의 영향

- 와이어 돌출길이를 길게하면 와이어의 용융량이 증가하지만 용입은 불균일하게 되고 다소 감소함.

- 와이어의 적당한 돌출길이는 와이어 지름의 8배 전후로 해주어야 함.
• 와이어 지름의 영향

- 동일조건에서 지름이 작으면 용입이 깊고, 비드폭이 좁아지고 비드높이는 약간 높아짐.

- 동일조건에서 지름이 크게되면 용입이 감소하고, 비드폭은 넓어지고 비드높이도 약간 감소
• 와이어경사 각도에 따른 영향

- 와이어 각도를 용접진행방향에 따라 변화시키게 되면 아크 바로 아래 용융금속의 유동방향을 바꾸게 되어 비드폭과 용입을 변화시킴.

- 전진법은 용입이 얕고 폭이 넓으면서 평평한비드가 형성됨.

- 후진법은 용입이 깊고, 폭이 좁고, 높은 비드가 형성되어 홈이 깊거나 깊은 용입이 요구되는 곳에 사용함.

10. 일렉트로슬래그 용접기 원리 및 특징
• 양면의 수냉동받침판에 의해 둘러쌓인 용융금속 위에 떠있는 도전성 용융슬래그를 통하여 흐르는 전류의 저항발열을 이용하여 모재와 전극와이어를 용융시킨 후 응고시켜서 접합하는 공법. 두께 30mm이상의 판에 주로 적용
• 용접용전원: 주로 교류정전압특성이 적용(대출력, 저가)
• 용접와이어: 솔리드와이어, 플럭스코어드와이어, 합금성분의 첨가와 플럭스의 자동보급이 용이

11. 일렉트로슬래그 용접의 장점
• Groove 가공 간단(I-Groove채용, 열적절단면그대로적용)
• 용접후의 각변형(Angular distortion) 극소
• 슬래그 혼입, 기공, 스패터등의 결함이 거의 없음.
• 용접금속중 산소, 질소의 함유량이 적음.
• 수직자세의 후판일수록 고능률용접이 됨(전극와이어의수조정).
• SAW에 비해 플럭스의 소비량이 현저히 적게됨.

12. 일렉트로슬래그 용접의 장점
• 아크용접법에 비해 용융풀이 현저히 커져서 냉각속도가 늦어짐.
• 용접금속과 열영향부의 결정립을 조대화시켜 노치인성이 우려됨.
• 저융점 합금원소의 편석과 작은 형상계수로 인해 고온균열발생(두께30mm이상판의수직상진자세에만적용가능)
• 박판에는 적용할 수 없음.
• 장비가 비쌈.

13. 일렉트로슬래그 용접기의 종류
• 안내레일형: 가장 기본적이며 표준형. 구조는 용접전원, 안내레일, 제어상자, 와이어송급장치, 냉각장치등으로 구성
• 무레일형: 수직 또는 경사평면, 곡면등 어느곳에나 맞대기이음이 가능.
• 원둘레이음전용형: 원통의 위쪽에 설치된 보에서 용접기 본체를 매달은 형식과 수직 안내레일로 지지하는 것이 있음.
• 간이경량형: 마그넷 주행형이 있으며 판두께 20~60㎜정도의 용접에 적합.

14.일렉트로슬래그 용접용 용접와이어
• 연강용접에 사용되는 와이어는 SAW용접에 사용하는 것과 같은 것을 사용

15. 일렉트로슬래그 용접용 플럭스
• 플럭스는 가능한 많은 양의 슬래그를 생성하여 수랭동판과 용접금속과의 경계에 슬래그의 얇은 막을 만드는 것이 좋음.
• 주성분은 산화규소(SiO2), 산화망간(MnO), 산화알루미늄(Al2O3)등으로 되어 있음.

16. 현장기술데이터
• 용접시 표준용접조건과 일렉트로슬래그 용접이음의 종류를 나타낸 것

< 일렉트로슬래그 용접이음의 종류>

출처: 한국산업인력공단

1. GMAW(Gas Metal Arc Welding, 가스 금속 아크 용접)의 원리
• 별도의 보호가스(Shield gas)를 사용하면서 소모성 전극 와이어를 연속적으로 송급하고 그 선단에서 아크가 발생하도록 하여 용적이용융지로 이행되도록 하는 용접법.

< GMAW용접원리>

2. GMAW의 분류
• MIG: 보호가스(shield gas)로 불활성가스만을 사용(Ar, He)
• MAG: 보호가스(shield gas)로 Ar+CO2를 사용
• CO2: 보호가스(shield gas)로 CO2 100%를 사용

3. MIG 용접
• MIG 용접은 보호가스 금속 아크용접(Shield gas metal arc welding GMAW)에 속하는 용접
• 불활성가스를 사용하여 용융금속을 보호하고 연속 공급하는 용접와이어와 모재사이의 아크열로 용융접합이 이루어지는 일종의 아크용접법
• 일반적으로 DCEP를 이용한 정전압 특성의 직류 용접기를 사용

4. MIG 용접의 특성
• 통상 직류 역극성을 채용하며 용접용 전원은 정전압 특성을 가짐.
• 모재 표면의 산화막(Al, Mg 등의경합금용접)에 대한 클리닝 작용.
• 전류밀도가 매우 높고 고능률 적임. (아크 용접의4~6배, TIG 용접의2배정도)

• 3mm 이상의 Al에 사용하고 스테인리스강, 구리합금, 연강 등에도 사용됨.
• 아크의 자기제어 특성이 있음. 같은 전류일때 아크전압이 커지면 융융속도가 낮아짐. (MIG 용접에서는 아크전압의 영향을 받음)

5. MAG 용접
• CO2, CO2와 Ar과의 혼합가스 등 산화성의 실드가스를 사용하고 용접와이어를 전극으로하는 아크용접의 총칭
• 흔히 Ar 80% + CO2 20%의 혼합가스를 실드가스로 하는 가스 메탈 아크 용접을 지칭하기도 함.
• 박판용접(얕은용입), 저합금강, 고장력강에 주로 적용
• 아연도금강판에 적용하면 기공(Blow hole)이 방지됨

6. MAG 펄스 용접의 특징
• 스패터 발생이 적음.
• 비드 외관이 양호
• 와이어 용착 효율이 높음.
• 고품질의 용접부를 얻을 수 있음.

7. MAG 펄스 용접의 적용분야
• 스패터 제거가 불필요한 주변 용접을 하는 경우, 예를들어 자동차, 기계부품의 용접에서 특히 기계가공면이 있는 품질
• 용접후 도금, 도장 공정이 요구되는 품질
• 필릿등으로 凸형 비드가 맞지 않는 경우
• 맞대기 용접에서 남아있는 낮고 평평한 비드를 볼록하게 만들 필요가 있는 경우
• 비드 외관을 아름답게하고 상품가치를 높게할 경우
• 용접길이가 길고 용접작업의 능률 향상을 도모할 경우
• 후판다층용접에서 능률향상을 도모할 경우
• 저온 인성이 요구되는 장소 또는 그 재료의 용접
• 고장력강 또는 용접부의 계수강도가 요구되는 고급재료의 용접

8. CO2 용접
• 열적핀치 효과가 크고 전위 경사도가 큰 CO2가스를 보호가스(Shield gas)로 쓰기 때문에 용입이 깊고 스패터가 많이 생기지만, 가격이 쌈.
• 와이어에는 2대 탈산원소(Si, Mn)가 많이 첨가되어 있으며 주로 일반연강, 고장력강 등 주로 t3.2mm이상의 중후판에 적용

9. CO2 용접의 장점
• 전류밀도가 대단히 높으므로 용입이깊고 용접속도를 빠르게 할 수 있음.
• 용착금속의 기계적 성질 및 금속학적 성질이 좋음.
• 용착금속에 포함된 수소함럄은 저수소계 피복아크용접봉의 경우보다 적음.
• 박판용접은 단락이행용접법에 의해 가능하며, 전자세 용접이 가능.
• 용접작업시간을 길게 할 수 있음.
• 용접부에 슬래그 섞임이 없고, 용접 후의 처리가 간단
• 융융지의 상태를 보면서 용접할 수 있어 용접진행의 양·부판단이 가능하고 시공이 편리함.

10. CO2 용접의 단점
• 바람의 영향을 크게 받으므로 풍속 2m/sec이상이면 방풍장치가 필요함.
• 비드외관은 피복아크용접이나 서브머지드아크용접에 비해 약간거침. (복합와이어방식을 채용하면 좋은 비드를 얻을 수 있음.)
• 적용재질이 철계통으로 한정되어 있음.

11. 단락이행
• 단락이행은 CO2 용접, MAG 용접, MIG 용접 등 어느 것의 경우에도 비교적 소전류(약200A 이하)로 용접하는 경우에 발생
• 단락이행에서는 모재에 대한 입열이 적고 용입도 얕기 때문에 박판이나 백비드(Back bead) 용접에 널리 응용되고 있으며 특히 100A 이하의 소전류에서도 안정된 용접을 할 수 있음.

12. 입상이행
• 입상용적이행에는 낙하형(drop) 이행과 반발형(repelled) 이행이 있는데, CO2 용접의 대전류 영역에서는 주로 반발형입상이행이 일어남.
• 반발형입상용적이행은 와이어끝의 용적직경이 와이어직경보다 크며 용접하단부의 좁은 점에 아크가 집중하여 전자기적 반발력이 크기 때문에 중력에 의한 용적이행을 저지하게 됨.
• 따라서 용적에 작용하는 중력과 전자기적 반발력이 비대칭이므로 주로 용적은 옆으로 치우치면서 이행하게 됨.

13. 스프레이이행
• Ar 가스를 주성분으로 하는 보호가스 분위기에서는 용접전류가 증가함에따라 특정전류에서 용적의 크기가 급격히 변화하는 전류를 천이전류라 함.
• 용접전류가 천이전류보다 낮은 경우에는 입상용적이행이 나타나고, 그 이상일때는 와이어의 직경보다 작은 용적들이 초당 수백회 정도의 높은 빈도수로 이행하는 현상이 나타남.
• 이러한 이행형태를 스프레이이행이라고 하는데, 입상용적이행이 스프레이이행으로 바뀌는 천이전류는 용접재료의 화학조성 및 와이어직경에 따라달라짐.

14. 용접용 와이어 종류
• 와이어 선택시 고려사항
• 모재의 화학적 성분
• 모재의 기계적 성질
• 사용할 보호가스
• 용접부 이음 형상
• 사용 또는 적용에 요구되는 규격
• KS D 7025에서는 연강 및 고장력강용 와이어의 종류를 보호가스, 주요 적용강종에 따라 표와 같이 규격화되어 있으며, 와이어 표기방법은 다음과 같음.

< 연강 및 고장력강용 솔리드 와이어 규격>

15. 용접 품질에 영향을 미치는 인자
• 와이어 송급 속도, 용접전압, 팁모재거리, 토치방향 등

16. 아크 스타트 실패 유형
• Sticking에 의한 아크개시 실패 (원인: 높은 Slow down 속도^[각주:1], 짧은 Slow down 시간, 과대한 용구^[각주:2], 용구표면의 심한 산화물, 낮은 아크개시 전류)

• Burn back에 의한 아크개시 실패 (원인: 컨택 팁의 막힘, 늦은 Slow down 속도, 긴 Slow down 시간, 과대한 아크개시 전류)

• Stick burn에 의한 아크개시 실패 (원인: 과대한 용구, 용구표면의 심한 산화물)

1. TIG 용접이란?
• 가스 텅스텐 아크 용접(Gas Tungsten Arc Welding, GTAW)이라고도 함.
• Ar, He 등과 같은 불활성 가스를 보호가스(Shield Gas)로 사용하면서 비소모성 전극인 텅스텐 전극과 모재 사이에서 발생시킨 아크열로 모재를 용융시켜 접하는 용접법
• 용가재를 공급하여 모재와 함께 용융시키기도 함.

2. TIG 용접의 장점
• 용접부의 기계적 성질 우수
• 내부식성 우수
• 플럭스가 불필요하며 비철금속 용접 용이
• 보호 가스가 투명하여 작업자가 용접상황을 잘 파악할 수 있음.
• 용접 스패터를 최소한으로 하여 전 자세 용접이 가능
• 용접부 변형이 적음.

3. TIG 용접의 단점
• 소모성 용접봉을 쓰는 용접 방법보다 용접 속도가 느림.
• 용접 잘못으로 텅스텐 전극봉이 용접부에 녹아 들어가거나 오염될 경우 용접부가 취하되기 쉬움.
• 부적당한 용접 기술로 용가재의 끝 부분이 공기에 노출되면 용접금속이 오염됨.
• 불활성 가스와 텅스텐 전극봉은 다른 용접 방법과 비교해 볼 때 고가
• SMAW와 같은 다른 용접 방법에 비해 용접기의 가격이 비쌈.

4. DCEN, DCEP, AC
• TIG 용접시 용입 특성과 재질을 고려하여 극성을 선택해 사용 

5. 텅스텐 전극의 종류와 보호가스 

6. 보호가스(Shield Gas)의 목적
• 아크를 형성하여 아크와 용융지를 대기로부터 보호
• 주로 아르곤(Ar)과 헬륨(He)을 많이 사용, 가끔 수소가스도 혼합하여 사용됨. 

7. TiG 펄스 용접
• TIG 펄스 용접기: 저주파 펄스 용접기와 고주파 펄스 용접기
• 직류 용접기에 펄스 발생회로를 추가
• 우수한 품질의 용접이 얻어짐.
• 특히 용락의 우려가 되는 경합금 박판용접에서 양호한 용접부를 얻을 수 있음.

8. TIG 펄스 용접기의 장점
• 20A 이하의 저전류에서의 아크의 발생이 안정하고 0.5mm이하의 박판용접에서도 안정된 용접이 이루어짐.
• 전극봉의 소모가 적어 수명이 김.
• 좁은 흠의 용접에서 아크의 교란 상태가 발생되지 않아 안정된 상태의 용융지가 형성됨.

9. 아크길이와 용융효율의 관계
• 아크길이 증가: 겉보기 입열량은 거의 일정, 실제 용융효율은 크게 감소

10. TIG 용접의 생산성 향상을 위한 대책
• Hot wire법의 적용(고온 와이어 공급식 TIG 용접)
• 초고주파 펄스 용접의 적용: 깊은 용입
• 회전아크(전자석) 또는 전향아크의 채용: 고속용접

11. TIG 용접에서 아크개시(Arc Start)를 방해하는 요소

• 텅스텐 전극의 표면이 산화되어 있을 때

• 텅스텐 전극팁의 형상이 덜 뾰족할 때

• 모재와 텅스텐 전극 사이의 거리가 너무 클 때

• 보호가스로 헬륨을 많이 혼합하였을 때

• 텅스텐 전극 소재가 나쁠 때

• TIG 용접기의 아크개시 회로가 고장났거나 나쁠 때

1. 피복 아크 용접의 원리

• 용접봉과 모재간에 직류 또는 교류 전압을 걸고 용접봉 끝을 모재에 접근시켰다가 떼면 용접봉과 모재 사이에 강한 빛과 열을 내는 아크가 발생.

• 아크열(약5000℃)에 의하여 용접봉은 녹아서 금속증기 또는 용적(globule)으로 되어 용융된 모재와 융합하여 용착금속을 만듦.
• 용융지(Molten weld pool): 녹은 쇳물 부분
• 용입(Penetration): 모재가 녹아 들어간 깊이
• 용착: 용접봉이 용융지에 녹아 들어가는 것 

2. 용접기 전원 특성
• 용접 전원의 종류는 수하특성 전원과 정전압 특성전원, 정전류 특성전원으로 구분

3. 직류와 교류 아크용접기의 비교

• 직류 아크 용접기 종류별 특징

- 발전형(모터형, 엔진형): 완전한 직류를 얻음, 옥외나 교류전원이 없는 장소에서 사용, 회전하므로 고장이 쉽고 소음 발생, 구동부와 발전기부로 되어있어 가격이 고가, 보수와 점검이 어려움

- 정류기형: 무소음, 취급이 간단하고 가격 저렴, 교류를 정류하므로 완전한 직류를 얻지 못함, 정류기 파손에 주의(셀렌 80℃, 실리콘 150℃ 이상에서 파손), 보수 점검이 간단

4. 용접전원의 사용률

정격 사용률: 정격전류로 안전하게 사용할 수 있는 사용률

5. 역률과 효율

• 소비전력: 내부손실+아크출력
• 전원입력: 2차정격전류×무부하전압
• 아크출력: 2차정격전류×아크전압

• 역률이 높으면 좋지 않다.

6. 용접봉

• 심선과 피복제로 구성
• 용접봉의 호칭치수(직경)은 심선의 직경(mm)으로 구분
• φ2.2, φ2.6, φ3.2, φ4.0, φ4.5, φ5.0, φ6.0가 있음.
• 용접부의 품질을 좌우하는 주요한 소재
• 아크 용접봉에는 비피복 용접봉과 피복 용접봉이 있으며, 비피복 용접봉은 주로 자동이나 반자동 용접에 쓰이고, 피복 아크용 접봉은 수동 아크 용접에 사용

7. 피복제의 역할
• 보호통을 형성하며 일부 피복제가 연소하여 실드가스를 형성함으로써, 아크의 안정성과 지향성을 향상시킴.
• 대기로부터 아크분위기를 보호하며, 스패터의 억제 작용을 함.
• 용적이행을 용이하게 하고, 각종 용접 자세로의 적용성을 높임.
• 적절한 점성과 표면장력을 가진 슬래그 형성으로 대기에 의한 산화·질화방지 및 표면이 아름다운 비드면을 형성.
• 용접 금속의 탈산 및 정련작용

• 용접 금속에 합금 성분이 첨가되도록 하며, 용접 능률 향상을 위해 철분을 피복제에 첨가하는 수도 있음.
• 용접 금속의 응고와 냉각을 완화시킴.

8. 피복 배합제의 성분

9. 연강용 피복 아크 용접봉의 규격

[뒤의 네자리 숫자중 세번째 숫자는 용접자세를 의미]
0: 용접자세 규정하지 않은 것. F, V, H, OH 모두 가능
1: 전자세용 접용봉. F, V, H, OH 모두 적용
2: F, H-Fil 자세만 적용

10. 연강용 피복 아크 용접봉의 규격

11. 고장력강용 피복 아크 용접봉의 종류 

12. 피복 아크 용접봉의 선택
• 용접봉의 선택은 용접 결과를 좌우하는 중요한 인자
• 모재의 재질, 제품의 모양, 용접 자세 등의 사용 목적에 알맞게 선택
• 피복 아크 용접봉은 사용하기 전에 편심상태를 확인한 후 사용하며, 이때의 편심률은 3% 이내

13. 피복 아크 용접 결함과 대책

• 용접 조건이 좋지 않거나 용접 기술이 미숙함으로써 생김.

• 용접 결함의 종류로는 용입 불량, 언더 컷, 오버 랩, 균열 기공 등이 있음.

• 용입 불량을 방지하기 위한 방법

- 루트 간격 및 치수를 크게 하지 않는다.

- 용접 속도를 빠르지 않게 한다.

- 슬래그가 벗겨지지 않는 한도 내로 전류를 높인다.

- 용접봉의 선택을 잘한다.

- 용입 불량은 외부에서 잘 발견할 수 없기에 이음부의 강도가 약하게 되고 특히 이 부분에 반복하중이 작용하게 되면 균열이 일어날 수도 있다.

1. 용접부 변형의 원인
• 모재의 영향, 용접 형상의 영향, 용접 속도의 영향, 용접 방법의 영향 등이 있음.

2. 용접 변형의 종류
• 면내변형: 횡수축, 길이방향 수축, 회전변형
• 면외변형: 각 변형(횡 굴곡), 각 변형(종 굴곡), 좌굴변형, 비틀림 변형

3. 용접 변형의 특징
• 횡수축
- 용접 각장이 두께의 3/4를 초과하지 않은 필릿 용접부 한 필릿당 0.8㎜ 수축

- 60˚ V 그루브 맞대기 용접부는 한 비드당 1.5~3mm 수축
• 길이 방향 수축
- 필릿 용접부에서는 용접길이 3m 당 0.8㎜(필릿 각장 증가는 수축량 증가)
- 맞대기 용접부에서는 용접길이 3m 당 3mm 수축
• 회전 변형
- 용접의 스타트에서 회전 변형이 일어나기 쉽고 일렉트로슬래그 용접의 경우는 좁아지는 반면 서브머지드 용접은 벌어지는 경향이 있음.
- 용접 입열과 함께 가접이나 Strong back의 위치 및 크기에 따라 달라짐.
- 용접법 중 후퇴법이나 대칭, 비석법 선정 시 상당한 효과가 있음
• 각 변형(종 굴곡)
- 특히 용접길이가 길고 부재의 중립축과 용접열원이 위치가 일치하지 않은 경우 용접굽힘 모멘트에 의해 발생. Built-up계 용접시 주로 발생됨.
• 좌굴변형
- 용접 입열량과 부재의 치수(폭/두께의 비)에 의해 영향을 받으며 주로 박판 용접시 발생

- 용접 중의 과도 변형과 용접에 의한 수축에 의해 발생함.

4. 용접 변형의 방지(대책)
• 이음의 모양이 가능한 한 용접부 단면이 대칭이 되도록 함 → V 보다는 X 그루브를 사용하는 것이 용접부 변형 방지에 유리.
• 용착량이 과다하지 않도록 설계
• 가능한 용접 패스수를 적게 함. → Multil-layer 일수록 용접부 변형은 심해짐.
• 용접 속도를 빠르게 함.
• 예열과 함께 용접을 실시하는 것도 변형 방지에 주요한 수단
• 미리 용접 이음부에 예상 변형의 반대로 변형각을 줌.
• 튼튼한 JIG로 견고하게 고정함.
• 피닝을 실시
• Water 또는 Copper Cooling

5. 용접 변형의 교정
• 용접 변형은 어디까지나 방지하는 것이 제일 좋은 방법이나 여러가지 방지 대책을 수립하여도 허용범위를 넘는 경우가 있음. 이러한 경우 변형교정을 실시해야 함.
• 냉간가압법 - 실온에서 기계적인 힘을 가하여 변형을 교정하는 방법. 타격법, 롤러법, 피닝법이 있음.
• 국부가열냉각법 - 변형이 생긴 용접구조 부재를 국부적으로 가열하여 즉시 냉각시켜 수축에 따르는 인장응력을 발생시켜 굽힘변형을 교정하는 방법.
• 가열가압법 - 변형이 생긴 부분을 가열하여 열간가공 온도로 하여 압력을 가하면서 변형을 교정하는 방법(연강: 500~600℃)

• 박판의 좌굴변형 방지법 - 모재판 만에 인장구속응력을 주어 인장상태 그대로 프레임과 용접함으로써 용접변형을 방지하는 응력법과 모재판만을 가열하여 열팽창을 일으킨 상태에서 프레임과 용접함으로써 용접변형을 방지하는 가열법이 있음.