특수 용접과 납땜 — 플라스마·테르밋·전자빔·레이저와 고상 용접 | 기계공작법 6.5-2
기계공작법Chapter 06 용접 및 접합 › Section 05
6.5-2 플라스마·테르밋·납땜·고상 용접
특수 용접법을 열원으로 나누고, 모재를 녹이지 않는 납땜과 고상 용접 및 가스 압접의 접합 원리를 비교합니다.
https://www.youtube.com/watch?v=wU-Dvnv7AfY
영상 목차 · 시간별 바로가기
- 00:00 · 열원을 축으로 모아 둠
- 00:57 · 원자가 양이온과 전자로 갈라짐
- 01:41 · 차가운 가스가 아크 기둥을 조임
- 02:24 · 10,000~30,000 ℃ 의 좁은 제트
- 03:09 · 여섯 가지 특수 용접법의 원리
- 03:36 · 외부 열원 없이 화학 반응열로
- 04:24 · 무거운 용융 철이 먼저 흘러듦
- 05:09 · 아크가 꺼진 뒤 슬래그가 녹임
- 05:51 · 진공이 갈라 놓는 둘
- 06:44 · 모재는 그대로 두고 땜납만 녹임
- 07:36 · 액상이 생기지 않는 접합
- 08:47 · 압력만 · 충격파 · 불꽃과 가압
- 09:56 · 이 편에서 잡아 둘 것
01플라스마 아크와 핀치 효과교재 125p
앞 편의 보호 가스와 전극 비교에서 이어, 이번에는 열원의 차이로 특수 용접법을 구분함. 아크·화학 반응열·슬래그 저항열·전자·빛을 쓰는 융접과, 납땜 및 고상 용접이 범위임.
- 플라스마는 고온에서 원자가 양이온과 전자로 분리된 전기 전도성 가스 상태. PAW는 이를 고속 제트로 분사하여 모재를 녹이는 방식.
- 수냉식 노즐과 차가운 작동 가스가 아크 기둥을 가늘게 압축하는 현상이 열적 핀치 효과임.
- 압축된 아크는 에너지 밀도가 높아 중심 온도가 10,000~30,000 ℃에 이름. 깊은 용입과 좁은 비드, 작은 열영향부가 특징.
- 두꺼운 판의 I형 홈을 한 번에 맞대기 용접할 수 있으며 용접 속도가 빠름. 아크가 드러나는 TIG와 아크를 조여 쓰는 PAW의 차이에 주목.
02테르밋의 화학 반응열교재 126p
테르밋 용접은 알루미늄과 산화철 분말의 산화·환원 반응열을 쓰는 특수 융접. 교재의 혼합 중량비는 약 1:3이며, 약 3,000 ℃의 열과 용융 철·산화알루미늄 슬래그가 발생함.
Fe₂O₃ + 2Al → 2Fe + Al₂O₃ + 반응열
- 두 모재 끝을 벌려 맞대고 모래 주형으로 감싼 뒤 용융 철을 흘려 틈새를 채움. 모재 끝부분과 함께 응고되어 접합됨.
- 용융 철은 슬래그보다 무거워 먼저 주형으로 흘러듦. 별도 전원 설비가 필요 없어 철도 레일과 큰 주조·단조품의 보수에 유용함.
03슬래그·전자·빛을 쓰는 융접교재 126p
| 방식 | 주된 열원 | 구분할 특징 |
|---|---|---|
| 일렉트로슬래그 ESW | 용융 슬래그의 전기 저항열 | 매우 두꺼운 판의 수직 용접 |
| 전자빔 EBW | 가속된 전자가 충돌하며 내는 열 | 보통 진공에서 수행 |
| 레이저 LBW | 렌즈로 집중한 강력한 빛 | 진공 없이 대기 중 용접 가능 |
ESW는 50 mm 이상의 판재를 수냉식 구리판으로 둘러싸 용접하는 방식. 처음의 아크는 슬래그 풀이 형성되면 꺼지고, 이후 슬래그 저항열이 와이어와 모재를 녹임.
전자빔과 레이저는 에너지 밀도가 높아 용입이 깊고 비드 폭이 좁음. 전자빔은 공기 분자와의 충돌을 줄이기 위해 진공이 유리하며, 레이저는 대기 중 정밀 기기·전자·자동차 부품의 접합에 사용함.
04모재를 녹이지 않는 납땜교재 127p
모재보다 낮은 융점의 땜납만 녹여 틈새에 채우는 접합법. 모세관 현상이나 표면 장력으로 스며든 땜납이 응고하면서 두 재료를 접합함.
- 연납땜 — 땜납의 용융점이 450 ℃ 미만. 교재의 대표 재료는 주석·납 합금이며 전기 회로 연결과 얇은 판재의 기밀 유지에 사용. 기계적 강도는 낮음.
- 경납땜 — 땜납의 용융점이 450 ℃ 이상. 황동납·은납 등을 쓰며 연납땜보다 강도가 높아 힘이나 고온을 견디는 기계 부품에 사용.
05고체 상태로 붙이는 압접교재 127p
- 고상 용접 — 액상을 만들지 않고 압력·마찰열·진동 등으로 원자 사이의 결합을 유도함. 융접보다 열영향부와 재질 변형이 작음.
- 마찰 용접 — 맞댄 단면을 가압·회전시켜 마찰열로 연화한 뒤 회전을 멈추고 강하게 가압. 환봉·파이프·이종 금속에 사용.
- 초음파 용접 — 혼으로 겹친 판을 누르면서 횡진동을 전달해 산화막을 깨고 고체 상태로 결합. 얇은 판과 이종 금속의 정밀 접합에 사용.
초음파 용접의 재료별 차이
- 금속은 고상 접합이지만 열가소성 플라스틱은 진동열로 접합면을 국부적으로 녹이는 방식. 같은 이름이라고 접합 원리까지 같게 보지 않음.
06냉간·폭발·가스 압접교재 128p
- 냉간 압접 — 상온의 강한 압력으로 산화막을 파괴하고 깨끗한 금속면을 접합. 연성이 좋은 알루미늄·구리에 적합하며 철강에는 부적합.
- 폭발 압접 — 폭발 충격파로 모재를 고속 충돌시켜 접합. 넓은 클래드 강판과 접합이 어려운 이종 금속에 사용.
- 가스 압접 — 산소-아세틸렌 불꽃으로 재결정 온도 이상까지 연화한 뒤 축 방향으로 가압. 용접봉·용제·전기 없이 철근과 레일을 접합함.
가스 용접과 가스 압접의 경계
- 가스 압접은 용융점까지 녹이는 방식이 아님. 가열로 연화시킨 뒤 압력으로 소성 변형시키는 것이 접합의 핵심임.
이 절의 핵심 정리
- 플라스마 아크 용접은 열적 핀치 효과로 아크를 좁혀 높은 에너지 밀도를 얻는다.
- 테르밋은 화학 반응열, 일렉트로슬래그는 용융 슬래그의 저항열을 이용한다.
- 전자빔은 보통 진공에서 수행하고 레이저는 대기 중에서도 용접한다.
- 납땜은 모재를 녹이지 않으며 땜납의 용융점 450 ℃를 기준으로 분류한다.
- 고상 용접은 액상을 만들지 않고 붙이며 가스 압접은 가열과 가압을 함께 이용한다.
강의 자료6.5-2 플라스마·테르밋·납땜·고상 용접
1 / 14
1. 6.5-2 플라스마,테르밋,납땜,고상 용접 (표지)
번호를 누르면 해당 장으로 바로 이동합니다 · 방향키 ← → 로도 넘길 수 있습니다
댓글
댓글 쓰기