용접은 금속이나 열가소성 플라스틱을 연결하는 제조 또는 조각 과정입니다. 용접 중에 가공소재와 땜납이 녹아 용융 영역 (용융 풀) 을 형성하고 용융 풀이 냉각되어 재질 간 연결을 형성합니다. 이 과정에서, 보통 스트레스가 필요하다. 일반 용접과 납땜, 납땜의 차이점은 납땜은 용융점이 낮은 (가공소재 자체의 용융점보다 낮은) 땜납을 녹여 연결된다는 것입니다. 녹은 가공소재 자체를 가열할 필요가 없습니다.

용접 에너지에는 가스 화염, 아크, 레이저, 전자빔, 마찰, 초음파 등 여러 가지 출처가 있습니다. 공장에서 사용하는 것 외에도 용접은 실외, 수중, 우주와 같은 다양한 환경에서 수행할 수 있습니다. 용접은 어디에 있든 작업자에게 위험을 초래할 수 있으므로 용접 과정에서 적절한 보호 조치를 취해야 합니다. 용접은 화상, 감전, 시력 손상, 유독가스 흡입, 과도한 자외선 조사 등 인체에 해를 끼칠 수 있다.

19 년 말까지 유일한 용접 공정은 대장장이들이 수백 년 동안 금속단조를 사용했다는 것이다. 최초의 현대 용접 기술은 19 말, 아크 용접과 산소 용접, 그리고 저항용접이 나타났다. 20 세기 초에는 제 1 차 세계대전과 제 2 차 세계대전의 군사 장비에 대한 수요가 매우 컸고, 그에 상응하는 값싸고 믿을 만한 금속 연결 기술이 중시되어 용접 기술의 발전을 더욱 촉진시켰다. 전쟁이 끝난 후 가장 인기 있는 수동 아크 용접, 가스 보호 용접, 서브 머지 드 아크 용접, 플럭스 용접 등 자동 또는 반자동 용접 기술을 포함한 몇 가지 현대 용접 기술이 등장했습니다. 20 세기 후반에 용접 기술이 급속히 발전하면서 레이저 용접과 전자빔 용접이 발전했다. 오늘날, 용접 로봇은 이미 공업 생산에 광범위하게 적용되었다. 연구원들은 여전히 용접의 본질을 깊이 연구하고 있으며, 새로운 용접 방법을 계속 개발하여 용접 품질을 더욱 향상시키고 있다.

아크 용접

아크 용접은 용접 전원 공급 장치를 사용하여 전극과 용접 재료 사이에 아크를 생성하고 유지하여 솔더 조인트의 금속을 녹여 용융 풀을 형성합니다. 그들은 DC 나 AC 를 사용할 수 있고, 전력 극이나 비전력 극도 사용할 수 있다. 때때로 용융지 근처에 불활성 또는 반불활성 기체, 즉 보호 가스를 도입하고 용접 보충 재료를 첨가하기도 한다.

아크 용접 프로세스는 다양한 용접 전원 공급 장치에서 제공할 수 있는 대량의 전력을 소비합니다. 가장 일반적인 용접 전원 공급 장치에는 정전류 전원 공급 장치와 정전압 전원 공급 장치가 포함됩니다. 아크 용접 중 적용된 전압은 아크의 길이를 결정하고 입력 전류는 출력의 열을 결정합니다. 정전류 전원 출력 정전류 및 변동 전압은 수동 아크 용접, 텅스텐 가스 보호 용접 등과 같은 수동 용접에 주로 사용됩니다. 수동 용접은 전류가 상대적으로 안정적이어야 하기 때문에 실제 작동에서는 전극의 위치가 변하지 않고 호 길이와 전압도 함께 변할 수 있습니다. 정전압 전원은 일정한 전압과 변동하는 전류를 출력하므로 가스 보호 금속 아크 용접, 플럭스 코어 와이어 아크 용접 및 서브 머지 드 아크 용접과 같은 자동 용접 공정에 자주 사용됩니다. 용접 헤드와 가공소재 사이의 거리 변동이 전류 변화에 의해 보정되기 때문에 이러한 용접 과정에서 호 길이는 변경되지 않습니다. 예를 들어, 용접 헤드가 가공소재에 너무 가까우면 전류가 빠르게 증가하여 솔더 조인트의 발열이 급격히 증가하고 거리가 원래 수준으로 돌아갈 때까지 용접 헤드가 부분적으로 녹습니다.

사용 된 전기의 유형은 용접에 큰 영향을 미칩니다. 수동 아크 용접, 가스 보호 아크 용접과 같은 고전력 용접 공정은 일반적으로 DC 를 사용하며 전극은 양극을 연결하거나 음극을 연결할 수 있습니다. 용접할 때 양극에 연결된 부분은 더 많은 열 집중을 가지므로 전극의 극성을 변경하면 용접 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 가공소재가 양극을 연결하면 가공소재가 더 뜨거워지고 용접 깊이와 용접 속도가 크게 향상됩니다. 반대로 가공소재가 음극에 연결되면 얕은 용접이 용접됩니다. 텅스텐 가스 차폐 아크 용접과 같은 저전력 용접 공정은 DC (커넥터 방법 사용) 또는 AC 로 연결할 수 있습니다. 그러나 이러한 용접 공정에 사용된 전극은 아크만 생성하며 땜납은 제공하지 않으므로 DC 를 사용할 경우 양극을 연결할 때 용접 깊이가 얕고 음극을 연결할 때 더 깊은 용접이 발생할 수 있습니다. AC 는 전극의 극성을 빠르게 변화시켜 중간 용융된 용접을 생성합니다. AC 사용의 단점 중 하나는 변경된 전압이 전압 제로를 통과할 때마다 아크에 다시 불을 붙여야 한다는 것입니다. 이 문제를 해결하기 위해 일부 특수 용접 전원 공급 장치는 일반적인 사인파 대신 구형파 AC 를 생성하여 영점을 통과하는 전압 변화의 부정적인 영향을 최소화합니다.

아크 용접

차폐 금속 아크 용접 (SMAW) 은 가장 일반적인 용접 공정입니다. 용접 재료와 소비 가능한 용접봉 사이에 고전압을 가하여 아크를 형성합니다. 약피 용접봉의 약심은 보통 강철로 만들어졌으며, 외층은 용접제를 덮고 있다. 용접 과정에서 용접제 연소는 이산화탄소를 발생시켜 용접 지역을 산화와 오염으로부터 보호한다. 전극 코어는 충전재로 직접 사용되며 추가 땜납이 필요하지 않습니다.

이 공예는 적용 범위가 넓어 필요한 설비가 비교적 저렴하여 야외와 야외 작업에 매우 적합하다. 운영자는 약간의 교육만으로 숙달할 수 있다. 용접 시간은 매우 느리다. 왜냐하면 전력 극봉은 자주 교체해야 하기 때문이다. 용접 후 용접제에 의해 형성된 용접 찌꺼기를 제거해야 한다. 또한 이 기술은 일반적으로 검은색 금속 용접에만 사용되며 주철, 니켈, 알루미늄, 구리 등의 금속을 용접하려면 특수 용접봉이 필요합니다. 경험이 없는 작업자들은 종종 특수한 위치의 용접을 파악하기가 어렵다는 것을 알게 된다.

금속 불활성 가스 차폐 용접 또는 MIG 용접이라고도 하는 가스 보호 금속 아크 용접 (GMAW) 은 반자동 또는 자동 용접 프로세스입니다. 용접봉의 연속 송사를 전극으로 사용하여 불활성 또는 반 불활성 혼합 가스로 땜납 접합을 보호합니다. 수공 아크 용접과 마찬가지로 조작자는 약간의 훈련을 하면 장악할 수 있다. 용접사의 공급이 연속적이기 때문에 GMAW 의 용접 속도는 수동 아크 용접보다 높습니다. 또한 MIG 아크 용접은 수동 아크 용접보다 작기 때문에 특수 위치의 용접 (예: 백 용접) 에 더 적합합니다.

MIG 아크 용접에 필요한 장비는 수동 아크 용접보다 훨씬 복잡하고 비싸며 설치 과정도 더 복잡합니다. 따라서 MIG 아크 용접의 휴대성과 공통성은 모두 좋지 않습니다. 보호가스를 사용해야 하기 때문에 야외 작업에 특히 적합하지 않습니다. MIG 아크 용접은 용접 속도가 더 빠르며 대규모 산업 용접에 적합합니다. 이 공정은 검은색 금속과 유색 금속을 포함한 다양한 금속에 적용된다.

또 다른 유사한 기술은 MIG 와 유사한 장비를 사용하지만 사용되는 용접봉은 분말 재질로 덮인 강철 용접봉 코어입니다. 이 용접선은 표준 솔리드 용접봉보다 가격이 높고 용접할 때 연기와 용접재를 생성하지만 용접 속도와 용접 깊이가 더 높습니다.

가스 보호 아크 용접 (GTAW) 또는 텅스텐 불활성 가스 보호 용접 (TIG) (헬륨 호 용접이라고도 함) 은 수동 용접 프로세스입니다. 그것은 비 소모 텅스텐 전극, 불활성 또는 반 불활성 보호 가스 및 추가 땜납을 사용합니다. 이 공정은 아크가 안정적이고 용접 품질이 높기 때문에 용접 보드에 특히 적합하지만 작업자에 대한 요구가 높고 용접 속도가 상대적으로 낮습니다.

텅스텐 가스 보호 아크 용접은 거의 모든 용접 가능한 금속에 적용되며 스테인리스강과 경금속을 용접하는 데 가장 많이 사용됩니다. 일반적으로 용접 품질에 대한 요구가 높은 제품 (예: 자전거, 비행기, 해공 도구 등) 을 용접하는 데 사용됩니다. 마찬가지로 플라즈마 호 용접 (PAW) 은 텅스텐 전극과 플라즈마 가스를 사용하여 아크를 생성합니다. 플라즈마 아크 용접의 아크는 텅스텐 가스 보호 용접보다 더 집중되어 있어 플라즈마 아크 용접의 측면 제어가 특히 중요하기 때문에 기계 시스템에 대한 요구가 더 높습니다. 이 방법은 플루토늄 가스 보호 용접보다 전류가 안정적이고 용접 깊이가 더 깊으며 용접 속도가 더 빠릅니다. 거의 모든 플루토늄 가스 보호 용접이 용접할 수 있는 금속을 용접할 수 있지만, 용접할 수 없는 유일한 것은 마그네슘이다. 스테인리스강의 자동 용접은 플라즈마 호 용접의 중요한 응용이다. 이런 공예의 또 다른 형태는 플라즈마 절단으로, 강재를 자르는 데 적합하다.

서브 머지 드 아크 용접은 효율적인 용접 공정입니다. 서브 머지 드 아크 용접의 아크는 플럭스 내부에서 발생하며 플럭스가 대기의 영향을 차단하기 때문에 용접 품질이 크게 향상됩니다. 서브 머지 드 아크 용접의 용접 슬래그는 종종 스스로 떨어져 용접 슬래그를 청소하지 않습니다. 서브 머지 드 아크 용접은 자동 와이어 공급 장치를 사용하여 자동 용접을 수행하고 매우 높은 용접 속도를 얻을 수 있습니다. 아크는 용접제 아래에 숨겨져 있기 때문에 연기가 거의 발생하지 않기 때문에 서브 머지 드 아크 용접은 다른 아크 용접 공정보다 훨씬 잘 작동합니다. 이런 공예는 일반적으로 공업 생산, 특히 대형 제품과 압력 용기의 제조에 쓰인다. 기타 아크 용접 공정에는 원자 수소 용접 (AHW), 탄소 호 용접 (CAW), 전기 찌꺼기 용접 (ESW), 가스 용접 (EGW) 및 스터드 용접이 포함됩니다.

가연성 가스로 금속 부품을 용접하다

가장 일반적인 가스 용접 공정은 산소 연료 용접이며, 산소 아세틸렌 화염 용접이라고도 합니다. 그것은 가장 오래되고 가장 흔한 용접 공정 중 하나이지만, 최근 몇 년 동안 공업 생산에서는 보기 드물다. 파이프 라인 제조 및 수리에 널리 사용되고 있으며 특정 유형의 금속 예술품 제조에도 적용됩니다. 인화성 용접은 용접 철이나 강뿐만 아니라 납땜, 납땜, 가열 금속 (굽힘이 있는 경우), 화염 절단 등에도 사용할 수 있습니다.

가연성 가스 용접에 필요한 장비는 비교적 간단하고 싸다. 일반적으로 온도가 약 365,438+000 도인 화염은 산소와 아세틸렌의 혼합 연소로 인해 발생한다. 화염이 아크보다 더 분산되기 때문에 가연성 가스 용접 시 용접 냉각 속도가 느려 응력 잔여와 용접 변형이 커질 수 있지만 이 기능은 고합금강 용접을 단순화합니다. 파생 응용 프로그램을 화염 절단이라고 합니다. 즉, 가스 화염으로 금속을 자르는 것입니다 [5]. 기타 가스 용접 공정에는 공기 아세틸렌 용접, 산소 수소 용접 및 기압 용접이 포함되며, 그 차이점은 주로 다른 연료 가스를 사용하는 것입니다. 수소산소 용접은 때때로 보석과 같은 작은 물건을 정밀하게 용접하는 데 사용된다. 가스 용접은 플라스틱을 용접하는 데도 사용할 수 있다. 일반적으로 가열 공기로 플라스틱을 용접하는데, 그 작동 온도는 용접 금속보다 훨씬 낮다.

일렉트로슬래그 용접

저항 용접의 원리는 둘 이상의 금속 표면이 접촉할 때 접촉면에 접촉 저항이 발생한다는 것입니다. 고전류 (1 000-100,000a) 가 이러한 금속을 통과하면 주울 법칙에 따라 접촉 저항의 대부분이 열을 발생시켜 접촉점 근처의 금속을 녹여 용융 풀을 형성합니다. 일반적으로 저항 용접은 효율적이고 오염이 없는 용접 공정이지만 장비 비용에 따라 적용이 제한됩니다.

스폿 용접기

스폿 용접 또는 저항 스폿 용접은 금속판의 두께가 3mm 에 도달할 수 있는 적층 금속판을 연결하는 데 사용되는 널리 사용되는 저항 용접 공정입니다. 이 두 전극은 금속판을 고정할 수 있을 뿐만 아니라 강전류도 금속판에 전달할 수 있습니다. 이 방법의 장점으로는 에너지 효율이 높고, 가공소재의 변형이 적고, 용접 속도가 빠르며, 자동 용접이 쉽고, 땜납이 필요 없다는 장점이 있습니다. 저항 스폿 용접의 용접 강도가 현저히 낮기 때문에 이 공정은 특정 제품 제조에만 적용됩니다. 자동차 제조에 널리 사용되고 있으며, 일반 자동차 한 대에 산업용 로봇이 진행하는 용접점은 수천 개이다. 특수 쇼트 피 이닝 용접 공정은 스테인레스 스틸 스폿 용접에 사용할 수 있습니다.

스폿 용접과 유사한 용접 공정을 이음매 용접이라고 하며 전극을 통해 압력과 전류를 가하여 금속판을 접합합니다. 솔기 용접에 사용되는 전극은 점형이 아니라 롤러형이며 전극은 금속판을 전송하기 위해 스크롤이 가능하므로 솔기 용접이 더 긴 용접을 할 수 있습니다. 예전에는 이런 공예가 통조림을 만드는 데 사용되었는데, 지금은 거의 사용되지 않는다. 기타 저항 용접 공정에는 플래시, 볼록 및 맞대기 용접이 포함됩니다.

에너지 빔 용접

에너지 빔 용접 기술에는 레이저 빔 용접 (LBW) 과 전자빔 용접 (EBW) 이 포함됩니다. 그것들은 비교적 새로운 기술이며 하이테크 제조업에서 매우 유행한다. 이 두 과정의 원리는 유사하며, 가장 큰 차이점은 그들의 에너지원이다. 레이저 용접 방법은 고도로 집중된 레이저 빔을 사용하는 반면 전자빔 용접 방법은 진공실에서 방출되는 전자빔을 사용합니다. 두 에너지 빔 모두 에너지 밀도가 높기 때문에 에너지 빔 용접의 용해가 크고 솔더 조인트가 작습니다. 이 두 용접 과정은 속도가 매우 빨라서 자동화가 쉽고 생산 효율이 높다. 주요 단점은 장비 비용이 매우 비싸고 (가격이 계속 하락하고 있지만) 용접이 쉽게 갈라진다는 것이다. 이 분야의 새로운 발전은 레이저 용접과 아크 용접의 장점을 결합하여 더 높은 품질의 용접을 얻을 수 있는 레이저 복합 용접입니다.

솔리드 스테이트 용접

최초의 용접 공정 단조 용접과 마찬가지로 일부 현대 용접 공정에는 연결을 형성하기 위해 용융 재료가 필요하지 않습니다. 가장 인기 있는 것은 고주파 음파와 압력을 적용하여 금속과 열가소성 조각과 실을 연결하는 초음파 용접이다. 초음파 용접의 장비와 원리는 저항 용접과 비슷하지만 입력은 전류가 아니라 고주파 진동입니다. 이 용접 공정은 용융될 때까지 금속을 가열하지 않으며 용접 형성은 수평 진동과 압력에 따라 달라집니다. 플라스틱을 용접할 때는 용융 온도에서 수직 진동을 가해야 한다. 초음파 용접은 일반적으로 구리 또는 알루미늄으로 만든 전기 인터페이스를 만드는 데 사용되며 복합 재질을 용접하는 데도 사용됩니다.

또 다른 일반적인 솔리드 용접 공정은 폭발에서 발생하는 고온 고압에서 재질을 접합하는 원리인 폭발 용접입니다. 폭발의 충격으로 재질이 단시간에 소성을 나타내어 땜납 접합을 형성하는데, 이 과정에서 소량의 열만 발생한다. 이 프로세스는 일반적으로 선체 또는 복합 보드에 알루미늄 부품을 연결하는 것과 같은 다양한 재질을 용접하는 데 사용됩니다. 기타 솔리드 용접 공정에는 공압식 용접, 냉간 용접, 확산 용접, 마찰 용접 (마찰 교반 용접 포함), 고주파 용접, 핫 프레스 용접, 감지 용접 및 롤러 용접이 포함됩니다.

관절 유형

일반 용접 접합 유형: (1) I 형 맞대기 접합; (2)V 버트 조인트; (3) 랩 조인트; (4) t 자형 접합.

가공소재 간의 용접 연결에는 다양한 형태의 조인트가 있을 수 있습니다. 다섯 가지 기본 연결 유형은 맞대기, 겹친 이음, 각도, 끝단 및 t 자형입니다. 이중 v 버트 조인트와 같은 파생 조인트 형태도 있습니다. 이 조인트는 연결할 두 재료를 v 자형으로 자르는 것이 특징입니다. 단일 및 이중 U 버트 조인트로 조인트를 만드는 것도 일반적입니다. 조인트는 구부러진 U 자형으로 가공됩니다. 직선 v 자형과 달리 랩 조인트는 용접 공정 및 재료 두께에 따라 두 개 이상의 재료를 연결하는 데 사용할 수 있으며 하나의 랩 조인트는 여러 가공소재를 용접할 수 있습니다.

일반적으로 일부 용접 프로세스는 특정 유형의 조인트를 가공할 수 없거나 거의 완전히 가공할 수 없습니다. 예를 들어 랩 접합은 저항 스폿 용접, 레이저 용접 및 전자빔 용접에 자주 사용됩니다. 그러나 수동 아크 용접과 같은 일부 용접 공정은 거의 모든 유형의 접합을 사용할 수 있습니다. 흥미롭게도, 일부 용접 공정은 다중 용접을 허용합니다. 즉, 한 번 용접된 용접은 냉각된 후 용접됩니다. 이렇게 하면 두꺼운 가공소재를 v 버트 조인트로 용접할 수 있습니다.

용접 조인트의 횡단면에서 가장 어두운 부분은 용접 영역 또는 용융 영역, 얕은 부분은 열 영향 영역, 가장 가벼운 부분은 모재입니다.

용접 후 용접 근처의 재료는 여러 가지 다른 영역을 표시합니다. 용접은 용융 영역이라고 하며, 특히 용융 후 용접제로 채워진 영역입니다. 용융 영역의 재질 특성은 주로 사용된 용접제와 용접제와 베이스 금속 간의 호환성에 따라 달라집니다. 용융 영역 주위에는 열 영향 영역 (HAZ) 이 있으며, 이 영역의 재질은 열 상태에서 모재의 특성에 따라 용접 중 미세 구조 및 특성 변화를 거칩니다. 열 영향 구역의 금속 성능은 종종 모재와 용융 지역보다 좋지 않으며, 잔류 응력은 이 지역 [28] 에 분포한다.

[편집] 용접 품질

용접 품질을 측정하는 주요 지표는 땜납 접합 및 주변 재질의 강도입니다. 강도에 영향을 미치는 요인으로는 용접 공정, 에너지 주입 형태, 모재, 충전재, 용접제, 접합 설계 형태, 이러한 요소 간의 상호 작용 등이 있습니다. 일반적으로 파괴 또는 비파괴 검사는 용접 품질을 확인하는 데 사용됩니다. 테스트의 주요 대상은 땜납 접합의 결함, 잔류 응력 및 변형의 정도, 열 영향 영역의 특성입니다. 용접 검사에는 운영자가 적절한 용접 공정을 사용하고 용접 품질을 판단하도록 안내하는 일련의 사양과 표준이 있습니다.

[편집] 열 영향 구역

그림의 파란색 부분은 약 600°c 의 용접 과정으로 인한 금속 산화를 보여 줍니다. 용접 온도는 색상으로 매우 정확하지만 색상 영역은 열 영향 영역의 크기를 나타내지 않습니다. 실제 열 영향 영역은 실제로 용접 주위의 매우 좁은 영역입니다.

용접 공정이 용접 근처의 금속 성능에 미치는 영향을 교정할 수 있습니다. 용접 재료와 용접 프로세스에 따라 크기와 피쳐가 다른 열 영향 영역이 형성됩니다. 기저금속의 열 확산 계수는 열 영향 영역의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 열 확산 계수가 클수록 재질이 더 빠른 속도로 냉각되어 상대적으로 작은 열 영향 영역을 형성할 수 있습니다. 반대로, 재질의 열 확산 계수가 작고, 열을 방출하기가 어렵다면 열 영향 영역이 비교적 크다. 용접 공정의 열 입력은 열 영향 영역에서도 중요한 영향을 미칩니다. 예를 들어, 옥시 아세틸렌 용접에서는 열이 중심에서 입력되지 않기 때문에 큰 열 영향 영역이 형성됩니다. 그러나 레이저 용접 등의 공정은 제한된 열 출력을 집중시켜 작은 열 영향 영역을 생성합니다. 아크 용접으로 인한 열 영향 영역은 두 가지 극단적인 상황 사이에 있으며, 작업자의 수준에 따라 열 영향 영역의 크기 [29][30] 가 결정되는 경우가 많습니다.

다음 공식을 사용하여 아크 용접에 대한 열 입력을 계산할 수 있습니다.

Q = \ left (\ frac {v \ timesi \ times60} {s \ times1000} \ right) \ times

여기서 q 는 열 입력 (kJ/mm), v 는 전압 (v), I 는 전류 (a), s 는 용접 속도 (mm/min) 입니다. 효율의 값은 사용된 용접 공정에 따라 달라집니다. 수동 아크 용접은 0.75, 가스 보호 금속 아크 용접과 서브 머지 드 아크 용접은 0.9, 가스 보호 텅스텐 아크 용접은 0.8[3 1] 입니다.

[편집] 비틀기 및 파단

금속은 용접 과정에서 용융 온도로 가열되기 때문에 냉각될 때 수축한다. 수축은 잔류 응력을 발생시켜 세로 및 원주 변형을 일으킵니다. 변형으로 인해 제품 모양이 통제력을 잃을 수 있습니다. 변형을 제거하기 위해 용접 중 일정 오프셋을 도입하여 냉각으로 인한 변형을 상쇄하는 경우가 있습니다 [32]. 변형을 제한하는 다른 방법은 가공소재를 클램핑하는 것이지만 이로 인해 열 영향 영역의 잔류 응력이 증가할 수 있습니다. 잔여 응력은 모재의 기계적 성능을 떨어뜨려 재앙적인 냉균열을 형성한다. 이 문제는 제 2 차 세계 대전 중에 건설된 많은 자유바퀴에서 발생했다 [33][34]. 차가운 균열은 강철 재질에만 존재하며, 강철이 냉각될 때 마르텐 사이트를 형성하는 것과 관련이 있으며, 부러짐은 모재 열 영향 지역에서 많이 발생합니다. 변형 및 잔류 응력을 줄이려면 용접의 열 입력을 제어해야 하며 단일 재질에서의 용접은 한 번에 여러 번 수행할 수 없습니다.

열 균열 및 경화 균열과 같은 다른 유형의 균열은 모든 금속의 용접 용융 영역에서 발생할 수 있습니다. 균열 발생을 줄이기 위해 금속을 용접할 때 외부 힘을 가하지 말고 적절한 용접제 [35] 를 사용해야 합니다.

[편집] 용접성

용접 품질은 사용된 모재와 충전재에도 따라 달라집니다. 모든 금속이 용접할 수 있는 것은 아니며, 서로 다른 모재는 특정 용접제를 배합해야 한다.

[편집] 강철

서로 다른 강철의 용접성은 자체 경화 특성에 반비례합니다. 경화 특성은 용접 후 냉각 과정에서 강철이 마르텐 사이트를 생성하는 능력을 나타냅니다. 강철의 경화 특성은 그것의 화학 성분에 달려 있다. 강철에 높은 비율의 탄소 및 기타 합금 원소가 포함되어 있는 경우 경화 성능 지수가 높기 때문에 용접성이 상대적으로 낮습니다. 서로 다른 합금강의 용접성을 비교하면 일반 탄소강에 비해 서로 다른 합금강의 용접성을 반영하는 당량의 탄소 함량이라는 방법을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 크롬과 바나듐은 구리와 니켈보다 용접성에 더 많은 영향을 미치지만, 위에서 언급한 합금 원소의 영향 요인은 탄소보다 적다. 합금강의 당량 탄소 함량이 높을수록 용접성이 낮아진다. 일반 탄소강과 저합금강을 사용하여 용접성을 높이면 제품의 강도가 상대적으로 낮습니다. 납땜성과 제품 강도 사이에는 미묘한 균형이 있습니다. 1970 년대에 개발된 고강도 저합금강은 강도와 납땜성 사이의 모순을 극복했다. 이 합금강은 강도가 높고 용접성이 뛰어나 용접 응용 프로그램에 이상적인 재질 [36] 이 됩니다.

스테인리스강은 높은 비율의 크롬을 함유하고 있기 때문에 용접성에 대한 분석은 다른 강철과 다르다. 스테인리스강의 오스테 나이트는 납땜성이 좋지만 오스테 나이트는 열팽창 계수가 높기 때문에 비틀림에 매우 민감합니다. 일부 오스테 나이트 스테인리스강 합금은 쉽게 부러져서 내식성을 떨어뜨린다. 용접에서 철소체의 형성을 자세히 제어하지 않으면 열이 끊어질 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 추가 전극 헤드를 사용하여 소량의 철소체를 함유한 용접 금속을 퇴적할 수 있다. 철소체 스테인리스강과 마르텐 사이트 스테인리스강의 용접성이 좋지 않아 용접할 때 반드시 예열하고 전용 용접봉으로 용접해야 한다 [37].

[편집] 알루미늄

알루미늄 합금의 용접성은 포함된 합금 원소에 따라 크게 다릅니다. 알루미늄 합금은 열 파열 높이에 민감하므로 용접 시 일반적으로 높은 용접 속도와 낮은 열 입력을 사용합니다. 예열은 용접 영역의 온도 그라데이션을 줄여 열 균열을 줄입니다. 그러나 예열은 기재의 기계적 성능도 저하시켜 기재가 고정된 경우에는 적용할 수 없습니다. 적절한 커넥터 형태와 호환성이 좋은 충전 합금을 사용하면 열 파열의 발생을 줄일 수 있습니다. 알루미늄 표면은 용접 전에 깨끗이 씻어서 산화물, 기름, 느슨한 불순물을 제거해야 한다. 표면 청결은 매우 중요하다. 알루미늄 합금이 용접될 때 수소가 너무 많으면 거품이 생기고 산소가 너무 많으면 부스러기가 생기기 때문이다 [38].

[편집] 극한 환경에서의 용접

수중 용접

일부 용접 공정은 공장, 수리점 등 통제된 환경뿐만 아니라 실외, 수중, 진공 (예: 우주) 등 다양한 환경에서도 수행할 수 있다. 수동 아크 용접은 건축 공사 및 수리 작업과 같은 야외 작업에 자주 사용됩니다. 가스 보호가 필요한 용접 프로세스는 일반적으로 실외에서 수행할 수 없습니다. 공기의 무질서한 흐름으로 인해 용접 실패가 발생할 수 있기 때문입니다. 수동 아크 용접은 용접 선체, 수중 파이프, 해상 플랫폼 등과 같은 수중 용접에도 사용할 수 있습니다. 플럭스 코어 와이어 아크 용접은 일반적으로 수중 용접에도 사용됩니다. 우주 용접도 가능하다: 1969 년 소련 우주비행사는 처음으로 진공 환경에서 수공 아크 용접, 플라즈마 아크 용접 및 전자빔 용접을 시험했다. 그 후 수십 년 동안 공간 용접 기술이 크게 발전하였다. 오늘날 연구원들은 레이저 용접, 저항 용접 및 마찰 용접과 같은 다양한 용접 기술을 진공으로 옮기려고 노력하고 있습니다. 이러한 용접 기술은 국제 우주 정거장 건설에서 큰 역할을 했다. 진공 용접 기술을 통해 지면에 구축된 우주 정거장 하위 모듈을 우주에서 조립할 수 있습니다 [39].

[편집] 보호 조치

용접공은 방호헬멧, 장갑, 방호복 등을 착용하고 아크 용접을 한다.

보호되지 않은 용접 작업은 매우 위험하고 건강에 해롭다. 신기술과 적절한 보호 조치를 채택함으로써 용접 중 사고와 사망 위험을 크게 줄일 수 있다. 일반적으로 사용되는 용접 기술은 밝은 호나 화염을 자주 사용하여 화상을 입히기 쉽다. 용접공은 고온과 화염을 피하기 위해 고무장갑과 긴팔 방호 재킷과 같은 개인 방호 장비를 착용한다. 또한 용접 영역의 강한 빛은 전광성 안염 등의 질병을 일으킬 수 있는데, 용접 시 발생하는 대량의 자외선은 각막과 망막을 자극하고 파괴하기 때문이다. 아크 용접 과정에서 눈을 보호하기 위해 방호안경 또는 보호 헬멧을 착용해야합니다. 최근 개발된 새로운 보호 헬멧은 입사 자외선의 강도에 따라 방호안경 투과율을 바꿀 수 있다. 용접 현장 근처의 용접공 이외의 사람들을 보호하기 위해 용접 작업 현장은 종종 반투명 보호 커튼으로 둘러싸여 있습니다. 이 커튼은 일반적으로 PVC 로 만든 플라스틱 커튼으로, 아크로 인한 고강도 자외선으로부터 인근 관련없는 사람들을 보호할 수 있지만 방호안경 및 헬멧 [40] 을 완전히 대체할 수는 없습니다.

용접공도 위험한 기체와 스플래시의 위협을 받는다. 플럭스 코어 와이어 아크 용접, 수동 아크 용접 및 기타 용접 공정은 다양한 산화물을 함유 한 연기를 발생시켜 금속 연기 열과 같은 직업병을 일으킬 수 있습니다. 용접 그을음의 작은 입자도 근로자의 건강에 영향을 줄 수 있다. 입자 크기가 작을수록 피해가 커진다. 또한 많은 용접 과정은 이산화탄소, 오존, 중금속 산화물과 같은 유해 가스와 연기를 발생시킵니다. 이 기체들은 경험과 효과적인 통풍 조치가 없는 운영자에게 매우 해롭다. 또 한 가지 주목할 만한 점은 많은 용접 과정에서 사용되는 보호 가스와 원자재가 모두 가연성과 폭발성이 높기 때문에 공기 중의 산소 함량을 제어하고 가연성 및 폭발성 물질을 분리해 쌓는 것과 같은 적절한 보호 조치를 취해야 한다는 점이다 [4 1]. 용접 연기 배출 설비는 유해 가스를 분산시키고 칸막이가 있는 고효율 공기 필터를 통해 필터링하는 데 자주 사용됩니다.

[편집자] 경제 및 발전 추세

용접의 경제 비용은 그 공업 응용에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 용접 비용에 영향을 미치는 요인은 장비, 인력, 원자재, 에너지 비용 등 다양하다. 공예에 따라 용접 설비의 비용이 크게 다르다. 수동 아크 용접과 가연성 가스 용접은 상대적으로 낮고 레이저 용접과 전자빔 용접은 상대적으로 높습니다. 일부 용접 공정은 비용이 많이 들기 때문에 일반적으로 중요한 부품을 제조하는 데만 사용됩니다. 자동 용접 장비 및 용접 로봇의 장비 비용도 높기 때문에 그에 따라 사용이 제한됩니다. 인건비는 용접 속도, 시간당 임금 및 총 근무 시간 (용접 및 사후 처리 포함) 에 따라 달라집니다. 원자재 비용에는 모재 구입, 용접 충전재 및 가스 보호 비용이 포함됩니다. 에너지 비용은 아크의 작동 시간과 용접의 에너지 수요에 따라 달라집니다.

수동 용접의 경우 인건비는 종종 총 비용의 상당 부분을 차지합니다. 따라서 수동 용접 비용 절감은 용접 작업 시간을 줄이는 데 중점을 두는 경우가 많으며, 효과적인 방법에는 용접 속도 향상 및 용접 매개변수 최적화가 포함됩니다. 용접 후 찌꺼기를 제거하는 것도 시간이 많이 걸리고 힘든 일이다. 따라서 용접 찌꺼기를 줄이면 안전 환경 보호, 비용 절감, 용접 품질 향상 [42] 이 가능합니다. 기계화, 자동화도 인건비를 효과적으로 낮출 수 있지만, 다른 한편으로는 장비 비용을 증가시켜 장비 설치 디버깅에 추가 시간이 필요하다. 제품에 특별한 수요가 있을 때, 원자재 비용은 왕왕 그에 따라 상승한다. 에너지 비용은 일반적으로 총 비용의 몇% [43] 에 불과하므로 일반적으로 중요하지 않습니다.

최근 몇 년 동안 고급 제품 용접의 인건비를 줄이기 위해 자동 용접 장비는 산업 생산 (특히 자동차 산업) 의 저항 스폿 용접 및 아크 용접에 널리 사용되었습니다. 용접 로봇은 용접, 특히 스폿 용접을 효과적으로 완성할 수 있다. 기술이 발전함에 따라 용접 로봇도 아크 용접에도 적용된다. 용접 기술의 최전선 개발 분야는 이종재료 간 용접 (예: 철알루미늄 부품의 용접 연결), 새로운 용접 기술 (예: 마찰 교반 용접, 자기 펄스 용접, 전도성 열 봉합 용접, 레이저 복합 용접 등) 입니다. 기타 연구는 항공 및 자동차 산업에서 레이저 용접의 적용과 같은 기존 용접 기술의 적용 범위를 확대하는 데 중점을 두고 있습니다. 연구원들은 용접 품질, 특히 용접의 미세 조직 및 잔류 응력을 제어하여 용접의 변형과 파손을 줄이고자 합니다.