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아크용접 정의와 유형 작동 원리

 

안녕하세요. 오늘은 모든 산업의 기반시설을 건설하는데 꼭 필요한 아크 용접(arc welding)에 대해 간략하게 살펴보고 정의해 보는 시간을 가져보도록 하겠습니다. 

 

아크용접 작동 원리, 유형, 정의
아크용접 정의와 유형 작동 원리

 

아크 용접(arc welding)은 금속을 녹일 만큼 충분한 열(약 6000℃)을 발생시키기 위해 전기를 사용하여 금속과 금속을 접합하는 데 사용되는 용접 공정입니다. 이러한 절차 속에서 서로 녹은 금속이 냉각되면서 금속이 결합되는 것이죠.

 

여기에서 기술적인 용어인 아크용접이란 단어를 다르게 이해하시는 분들이 꽤 있습니다. 약간의 오해의 소지가 있는 듯합니다. 플랜트 현장, 교랑 건설, 해외 구조물, 석유시추선, 해양 플랜트 등 현업에서 종사하시는 분들조차도 잘못 사용하고 계시는 분들이 꽤 있습니다.

 

용접을 잘하기 위해 먼저 알아야 하는 아크용접
아크용접 정의와 유형 작동 원리

 

아크 용접이라는 용어는 포괄적이면서 상징적인 용어입니다. 예를 들어 아크(arc)를 발생시켜 양쪽 금속을 녹이면서 접합이 이루어지는 모든 용접 유형이 여기에 속합니다. 하지만 우리는 아크 용접이라고 부르면 일반적으로 용가재인 용접봉을 끼워 두 개의 금속을 녹이는(일명 피복 아크 전기용접) 방법으로 이해를 하죠.

 

아크(arc)를 발생시켜 두 모재를 접합하는 방법을 모두 아크 용접이라고 하는데 말이죠. 이는 올바르지 못한 표기방식입니다. 그래서 용접의 정의와 작동원리, 유형들을 좀 더 자세히 알아보겠습니다.

 

 

아크용접

 

아크 용접(arc welding)은 직류 또는 교류 전압을 사용하여 용접봉과 모재 사이에 전류를 통과시켜 아크(arc)를 발생시키고, 이때 발생되는 아크열(약 6000℃)로 용접봉과 모재(base metal)를 녹여 접합하는 야금학적 접합 방식입니다.

 

접지선을 +극(모재 or 전극봉) 또는 - 극(모재 or 전극봉)에 부착합니다. 극성이 바뀌면 정극성과 역극성으로 분류됩니다. 용접이 진행되는 방식은 똑같으나 +극이 결합되어 있는 부분이 빨리 녹기 때문에 이러한 성질을 이용하여 다양하게 이용할 수 있습니다. 따라서 용접 재료 또는 기타 금속 표면에 부착해야 전기적인 흐름의 영향으로 아크가 생성되고 용접이 이루어집니다. 자동차 배터리에서 점퍼 케이블을 뽑을 때 볼 수 있는 불꽃과 약간 비슷한 원리라고 보면 됩니다. 용접이 필요한 부분에 계속해서 용가재를 녹여 용융풀을 만들고 비드를 쌓아가며 용접을 합니다.

 

 

아크 용접 유형에 따른 종류

 

소모성 전극방식 비소모성 전극방식
차폐 금속 아크 용접(SMAW) 불활성 가스 텅스텐 아크용접(GTAW)
MAG용접 플라즈마 용접(PAW)
MIG용접
서브머지드 아크 용접(SAW)

 

아크 용접의 유형에는 크게 두 가지로 분류됩니다. 소모성 전극 방식(용가재)과 비소모성 전극 방식으로 나눌 수 있습니다. 소모성 전극 방식에는 차폐 금속 아크 용접(SMAW), MAG용접, MIG 용접, EGW라고 불리는 전기가스 아크 용접법이 있습니다. 보호가스가 Ar(아르곤)과 탄산가스(CO2)와 같은 불활성 가스를 사용하는 것을 MIG(Metal Inert Gas) 용접이라 합니다. 탄산가스와 Ar가스가 혼합된 가스를 사용하면 MAG(Metal Active Gas) 용접이라고 합니다.

 

아래 문서는 용접의 기술에 관해 함께 읽으면 좋은 문서입니다.

 

용접 종류별 학원 선택 방법 !

용접 종류별 학원 선택 방법 용접이란 무엇일까? 용접이란 《금속과 금속을 녹여 서로 붙이는 형태의 행위≫를 일컫는 용어라고 다들 알고 있을 거예요. 모든 분들이 대부분 #용접이라고 하면

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비소모성 전극 방식에는 불활성 가스를 사용하는 TIG용접과 플라즈마를 이용한 플라즈마 용접법으로 분류할 수 있습니다.

 

소모성 전극 방식

 

차폐 금속 아크 용접(SMAW)

 

 

아크용접 작동 원리, 유형, 정의
아크용접 정의와 유형 작동 원리

 

차폐 금속 아크용접의 다른 말은 피복 아크 용접이라고 합니다. 보통 널리 쓰이죠. 차폐 금속 아크용접은 가장 쉽고 오래되고 적응력이 뛰어난 아크 용접 방법 중 하나이므로 매우 인기가 있습니다. 코팅된 전극봉 끝이 용접 모재와 접촉할 때 아크가 생성되고 아크를 유지합니다. 피복으로 이루어진 전극봉이 녹으면서 용접이 이루어집니다. 전극봉을 소모시켜 용접한다고해서 소모성 전극방식이라고 합니다. 이 기술은 일반적으로 배관 파이프라인 작업, 조선 및 건설, 플랜트에서 사용됩니다.

 

MIG(Metal Inert Gas) 용접

 

우리 산업체 주위에서 흔히 볼 수 있는 용접 방식입니다. 일명 co2용접이라고 하죠. 조선소 및 대형 파이프 설비 구조물, 건설, 플랜트, 다양하게 널리 쓰이는 기법입니다. 이것은 소모성 와이어 전극과 모재와의 접촉에서 아크를 생성하여 불활성 가스인 아르곤 또는 co2 가스가 같이 공급되면서 용접이 이루어집니다. 불활성 가스는 공기 중의 오염으로부터 모재를 보호하며 모재의 산화를 막는 역할을 합니다. 플럭스 코드 와이어 용접(FCAW)인 용접기법과도 일맥상통합니다.

 

아크용접 정의와 유형 작동 원리

 

MAG용접

 

MIG 용접과 같은 기법입니다. 하지만 공기 중의 오염으로부터 금속을 보호해주는 가스를 어떤 것을 사용하느냐에 따라 달라집니다. MIG 용접은 불활성 가스인 알곤 및 co2를 사용하지만 MAG용접에서는 알곤, 질소, 헬륨, co2등 혼합한 가스를 사용하는 것이 다른 점입니다.

 

서브머지드 아크 용접(SAW)

 

주로 두꺼운 철판과 같은 후판 용접을 위해 이용되는 용접법입니다. 서브머지드 아크 용접법은 용접되는 모재 위에 일정한 분말형태의 플럭스를 살포하면서 그 플럭스 내부에 전극 와이어를 연속적으로 공급하고 용가재와 모재 사이에 아크를 발생시켜 와이어와 모재 및 플럭스를 용융시켜 금속을 접합하는 방법입니다. 플럭스는 아크열에 용융되어 슬러그를 형성하고 용접비드를 보호해줍니다. 아크가 플럭스 내부에서 발생되어 외부로 노출되지 않지 때문에 잠호 용접이라고도 합니다.

 

아크용접 정의와 유형 작동 원리

 

비소모성 전극 방식

 

불활성 가스 텅스텐 아크용접(GTAW)

 

가장 많이 사용되는 용접 기법 중 하나이기도 합니다. 피복 아크 전기 용접과 달리 스태터 발생이 적어 산업체와 건설현장에 중요한 고가 제품의 화재에 따른 손실에 대비할 수 있는 장점이 있기 때문에 널리 이용됩니다.

 

재료에 따라 제작된 용가재를 연속적으로 침투시켜 용융풀을 만들며 용접합니다. 이때 첨가되는 아르곤, 헬륨 또는 이 둘의 혼합물과 같은 불활성 가스는 용접부위의 이물질 침투와 산화를 막는 데 사용됩니다. 이 용접 방법은 슬래그를 생성하지 않기 때문에 훨씬 깨끗한 비드를 만들며 얇은 재료뿐만 아니라 외관이 중요한 용접 작업에 매우 이상적입니다.

 

불활성 가스 텅스텐 아크용접(GTAW)에 대해 좀 더 자세하게 알고 싶으면 아래 문서를 참고하시기 바랍니다.

 

GTAW, 알곤 용접의 구성과 원리 ! tig

GTAW, 일명 티그(Tig) 용접이라고 하는 이 용접법의 정확한 명칭은 불활성 가스 텅스텐 아크 #용접이라고 합니다. 또는 tungsten inert gas (텅스텐 불활성 가스)의 약자를 줄여 tig라고 불리죠. 현업에 종

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플라즈마(PAW) 용접

 

TIG와 유사하게 플라즈마 용접은 비소모성 전극과 토치 본체 내부에 위치한 양극 사이에서 발생하는 아크를 사용합니다. 플라즈마 아크 용접은 플라즈마의 에너지빔을 용접 열원으로 사용하는 용접 기법입니다. 박판 및 박스 재료 용접에 적합합니다. 특히 다양한 내화물, 산화하기 쉽고 열에 민감한 금속 재료에 적합합니다. 가스는 아크의 가열에 의해 해리되고, 수냉식 노즐을 고속으로 통과 할 때 압축되어 에너지 밀도와 해리 정도를 증가시켜 플라즈마 아크를 형성합니다. 안정성, 발열량 및 온도가 일반 아크보다 높기 때문에 침투력과 용접 속도가 아주 빠릅니다. 플라즈마 아크를 형성하는 가스와 그 주변의 보호 가스는 일반적으로 순수한 아르곤 가스를 사용합니다. 재료 특성에 따라 헬륨, 질소, 아르곤 또는이 둘의 혼합 가스도 사용되기도 합니다.

 

아크용접 정의와 유형 작동 원리

 

지금까지 아크 용접의 원리와 정의 유형에 따른 종류를 알아보았습니다.

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