[A+신소재공학과 실험]GTAW 용접 사전&결과보고서

문서 내 토픽

1. GTAW 용접

GTAW 용접은 용접을 생성하기 위해 비소모성 텅스텐 전극을 사용하는 아크 용접 공정이다. 전극봉이 용융점이 매우 높은 텅스텐으로 되어 있어 아크만 발생시키고 그 아크에 Filler metal을 따로 공급하여 용접하는 방식이다. 용접 영역과 전극은 불활성 차폐 가스(아르곤 or 헬륨)에 의해 산화 또는 기타 대기 오염으로부터 보호된다. GTAW는 알루미늄, 마그네슘 및 구리 합금과 같은 비철금속 및 스테인리스 강의 얇은 부분을 용접하는데 가장 일반적으로 사용된다.
2. 알루미늄 용접

알루미늄은 부식성이 없고 가벼워 다양한 용접에 이상적인 재료이지만, 부드럽고 매우 민감하며 단단한 산화층으로 전열되어 있고 용융 상태에 있는 동안 불순물에 취약하여 다공성의 약한 용접을 유발할 수 있다. 따라서 알루미늄 용접 시, 100% 아르곤을 차폐 가스로 하여 교류 전류를 사용하게 된다. 교류를 사용하면 텅스텐 용접봉의 전극이 양극에서 음극으로 계속 변화하니 양극일 때 음극 전자가 모재에서 텅스텐 용접봉으로 이동하여 산화피막을 제거하게 되는 청정 작용이 일어난다.
3. 용접 극성

용접의 극성은 전극봉과 모재가 용접기의 (+), (-)와 연결하는 방식을 말한다. 종류에는 정극성(DCEN), 역극성(DCEP), AC가 있다. 정극성은 모재가 (+), 전극봉이 (-)이므로 전자가 전극봉에서 모재로 향해 움직이며, 역극성은 정극성과 반대로 전자가 모재에서 전극봉을 향해 움직인다. AC는 정극성과 역극성이 번갈아 발생하는 것을 말한다.
4. 용접 열입력

용접 열입력(Heat input)은 용접 전류, 전압, 속도에 따라 달라지며, 열입력이 증가할수록 용접부의 bead가 더 넓고 깊어진다. 열입력이 증가하면 용접부의 미세조직이 더 조대해지고 열영향부와의 차이가 더 뚜렷해진다. 이는 충분한 핵생성과 재결정이 이루어졌기 때문이다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. GTAW 용접

GTAW(Gas Tungsten Arc Welding) 용접은 고품질의 용접 결과를 얻을 수 있는 용접 방법입니다. 이 방법은 텅스텐 전극을 사용하여 아르곤 가스 보호 하에 아크를 발생시켜 모재를 용융시키는 방식입니다. GTAW 용접은 정밀한 제어가 가능하고 용접 품질이 우수하여 항공, 자동차, 조선 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 특히 스테인리스강, 알루미늄, 티타늄 등의 용접에 적합하며 용접 후 표면 품질이 우수하다는 장점이 있습니다. 그러나 용접 속도가 느리고 숙련된 기술이 필요하다는 단점도 있습니다. 따라서 GTAW 용접은 고품질의 용접 결과가 필요한 분야에서 널리 활용되고 있습니다.
2. 알루미늄 용접

알루미늄 용접은 일반 철강 용접과는 다른 특성을 가지고 있어 별도의 기술과 장비가 필요합니다. 알루미늄은 철강에 비해 열전도율이 높고 용융점이 낮아 용접 시 주의가 필요합니다. 또한 알루미늄 표면에 형성되는 산화막이 용접을 방해하므로 이를 제거하는 전처리 과정이 필수적입니다. 일반적으로 GTAW 또는 GMAW 용접 방식이 많이 사용되며, 용접 전류와 속도, 보호 가스 등을 철저히 관리해야 합니다. 알루미늄 용접은 철강 용접에 비해 기술적 난이도가 높지만, 경량성과 내식성 등의 장점으로 인해 항공, 자동차, 선박 등 다양한 산업 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 따라서 알루미늄 용접 기술의 발전은 관련 산업의 발전에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
3. 용접 극성

용접 극성은 용접 전류의 흐름 방향을 결정하는 중요한 요소입니다. 일반적으로 직류 용접에서 사용되는 극성에는 직류 정극성(DCSP)과 직류 역극성(DCEN)이 있습니다. 직류 정극성은 전극이 양극, 모재가 음극이 되는 방식으로 전자가 모재에서 전극으로 이동하여 모재 용융이 잘 되는 특징이 있습니다. 반면 직류 역극성은 전극이 음극, 모재가 양극이 되어 전자가 모재에서 전극으로 이동하므로 전극 용융이 잘 되는 특징이 있습니다. 이처럼 용접 극성에 따라 용접 결과가 달라지므로 용접 목적과 재료에 맞는 적절한 극성 선택이 중요합니다. 또한 교류 용접에서는 전극과 모재가 번갈아 양극과 음극이 되는 특성이 있습니다. 용접 극성 제어는 용접 품질 향상을 위한 핵심 기술이라고 할 수 있습니다.
4. 용접 열입력

용접 열입력은 용접 시 모재에 전달되는 열량을 의미하며, 용접 품질과 용접부 특성에 큰 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 열입력은 용접 전류, 용접 속도, 아크 전압 등의 용접 변수에 의해 결정됩니다. 적절한 열입력은 용접부의 미세조직 및 기계적 특성을 향상시키고 용접 변형을 최소화할 수 있습니다. 그러나 과도한 열입력은 용접부 과열로 인한 기계적 특성 저하, 용접 변형 증가 등의 문제를 야기할 수 있습니다. 따라서 용접 목적과 재료 특성에 맞는 최적의 열입력 조건을 선정하는 것이 중요합니다. 이를 위해 용접 변수 제어, 열전달 모델링, 실험적 검증 등의 다양한 기술이 활용되고 있습니다. 용접 열입력 관리는 고품질의 용접 결과를 얻기 위한 핵심 기술이라고 할 수 있습니다.