전기전자기초실험 및 설계 TERM PROJECT - 시한폭탄의 제작 및 기능 구현 -1. 실험 목적 시한폭탄의 제작을 통해 시한폭탄의 원리에 대해 알아본다 .2. 실험 원리 7- 세그먼트 표시기 , FND (Flexible Numeric Display), 세그먼트 LED - 0 – 9 의 숫자를 표시 ( 소수점 포함 / 미포함 ) -7 세그먼트 -2. 실험 원리 -74ls192 핀 , 진리표 -2. 실험 원리 - 카운터 (counter)- - 래치 (latch), 플립플롭 (flip-flop)- 래치 - 입력이 변화해도 출력의 상태를 유지 ( 메모리 기능 ) 플립플롭 - 래치에 적절한 입력을 가함으로써 래치의 상태를 변경시킬 수 있는 회로 - RS 플립플롭 , JK 플립플롭 , D 플립플롭 , T 플립플롭 등 - 래치 회로에 동기신호 (CLK) 를 추가한 형태를 이야기하기도 함계획서 타이머 방식 채택 : 99 초 의 시간을 두고 폭탄이 작동한다고 가정하였으나 , 발표시간을 고려해 30 초 로 수정하였다 . 30 초부터 타이머가 작동하여 0 초가 되면 폭탄이 작동한다 . 30 초 또한 시간이 많이 걸린다고 생각해 10 초로 수정 해체선 (On-Off 선 ) 삽입 : 시한폭탄을 해체하는 상황을 가정해 2-3 개의 On-Off 선 을 두었다 . 올바른 선을 해체할 경우 타이머가 꺼지게 할 것이고 , 잘못된 선을 해체할 경우 폭탄이 한다 . 정상적으로 회로가 작동하지 않는 등의 문제가 발생해 스위치식으로 수정 부저 +LED 설치 : 폭탄이 작동할 경우 부저 가 울리지만 , 해체에 성공하는 경우 단순히 타이머가 꺼진다 . 이를 보완하여 좀 더 시각적으로 표현하고자 한다 . LED 를 달아 폭탄 해체에 성공하는 경우 파란불이 나타나게 하고 , 실패하거나 타이머가 00 초가 될 때 , 빨간불이 나타나게 한다 . 폭탄 작동의 시각적 효과를 나타내기에 LED 만으로도 충분하다 판단하여 부저를 삭제했다 . 3. 회로에 구현된 기능4. 실험 결과 회로도4. 실험 결과 시연 ① 스위치를 누르지 않았을 때 ② 올바른 스위치를 눌렀을 때 ③ 잘못된 스위치를 눌렀을 때감사합니다{nameOfApplication=Show}
전기전자기초실험 Term Project 발표 CDS 센서를 활용한 LED+ 백보계 신발 2018.12.06목차 컨셉 아이디어 스케치 소자 회로도 동작 문제점 해결방안 아이디어 응용 2컨셉 어두움 밝음 CdS On Off 빛 3 0 1컨셉 How can we used for? LED 신발 + 보계 4 만 백아이디어 스케치 CdS 센서 부착 5아이디어 스케치 6아이디어 스케치 7소자 CDS 8소자 9 74LS90 74LS47소자 10 LM311회로도 11동작 11문제점 12 카운트 7490 센서 CdS 출력 7-Segment 채터링 발생 TR 스위칭 출력 LED문제점 13 채터링 (chattering) 이란 ? 전자 회로 내의 스위치나 릴레이의 접점이 붙거나 떨어질 때 기계적인 진동에 의해 실제로는 매우 짧은 시간 안에 접점이 붙었다가 떨어지는 것을 반복하는 현상 안정 채터링문제점 14해결방안 – 하드웨어적 방법 15 LPF(Low-Pass Filter : 로우 - 패스 필터 ) 스위치 전에 저항 및 캐패시터를 이용해여 회로를 구성함으로써 충전과 방전을 이용하여 High 신호를 차단하고 Low 신호를 통과시켜 주는 방법회로도 16해결방안 – 하드웨어적인 방법 17 NAND 로 구성된 RS 플립플롭 회로 스위치의 상태가 완벽히 변하기 전엔 이전 값이 바뀌지 못하기 때문에 채터링이 방지 될 수 있음 기계적 스위치에만 적용가능 노이즈 제거와는 다른 방식해결방안 – 소프트웨어적 방법 18 타임루프 프로그래밍 일정 시간동안 신호가 유지되어야 1 을 출력아이디어 응용 화장실 스위치 가로등 키보드 19감사합니다{nameOfApplication=Show}
1. CNC가공의 특징을 기술하여라.(범용선반가공과의 차이점)1) CNC 선반가공은 범용선반과 달리 다음의 기능적인 차이를 나타내고 있다.▶ 베드는 구조가 견고하고 칩처리가 우수한 슬랜트 형을 채용하고 있다.▶ 주축대는 주축 구동모터에 서보기능을 부여하여 공작물의 각도에 따른 가공이 가능하고 유압척등이 채용되어 공작물의 자동척킹이 이루어 지고 있다.▶ 안내면의 이송기구에 서보기능이 부가되어 위치 결정과 윤곽제어가 가능하 다.▶ 유압심압대에 의한 가공물의 착탈이 가능하다.▶ 공구교환 터릿 등이 채용되기도 한다.2) 생산 현장에서는, 원가 절감을 위해 재료비나 기계의 감가상각비, 인건비 등 여러가지로 연구, 노력하고 있다. 이러한 연구 중에서 특히 중요시되는 것이 자동화, 성력화, 무인화를 위한 생산 기술이다.범용 공작기계에서는 작업자는 경험과 훈련에 따라, 보다 나은 고능률, 고정밀 한 가공기술 및 기능을 얻게 된다. 이처럼 숙련자가 되려면 오랜 시간과 비용 이 필요하다.반면에 CNC 공작기계에서는 비교적 단기간에 고정밀도면이나 능률면에서도 보통, 요구되는 수준까지의 기술이나 기능을 습득할 수 있다. 전적으로 그렇다는 것은 아니지만 같은 작업을 반복한다면, 프로그램에 의해 솜씨있는 가공을 계속할 수가 있다. 이런 이유로 해서 생산현장에 CNC 공작기계가 한창 도입되어가고 있는 것이다. CNC 공작기계와 범용 공작기계의 특징을 비교하면 다음 표와 같다.CNC 공작기계범용 공작기계■ 비교적 단기간에, 기계 조작이나 가공 이 가능하다.■ 가공정밀도에 안정성이 있고, 숙련도에 따 른 가공정밀도의 실수가 적다.■ 프로그래밍등 작업전 준비에 시간이 걸리 므로 중량이상의 생산에 적합하다.■ 복잡형상의 부품, 다공정부품의 가공에 뛰 어난 성능을 발휘한다.■ 공정관리, 공구관리 등 작업의 표준화를 기할 수 있다.■ 장시간 자동운전이 가능하므로 성력화, 무 인화 등에 대응이 용이하다.■ 설계변경, 재고의 감소 등 컴퓨터에의해 생산관리가 용이하게 되어, 시스템화가 가 능하다.■ 기술의 진보에 따라 기계의 진부화가 빠 르고, 설비비용이 많이 들고, 프로그램에 의존해서 작업개선의 노력을 태만히 하게 되는 등, 마이너스 요인이 있다.■ 작업에 정통하고, 숙련자라 불리우기까지 는 오랜 경험이 필요하다.■ 고품질, 고정밀도를 요구하는 부품 가공에 서는 고도의 숙련이 필요하다.■ 도면을 보면서 작업할 수가 있으므로, 단 품 가공에 적합하다.■ 특수 공구에 의한 가공 등, 요령이 필요한 작업에 적합하다.■ 작업이 개성적으로 되기 쉬워 표준화가 어렵다.■ 소재의 전가공, 치구, 고정구의 제작등 자 동화를 위한 준비가 필요하다.■ 가공 노하우의 축적과 전승시키기가 어렵 다.2. 직선보간 및 원호보간의 필요성은 무엇인가?NC 제어를 위해서는 공작물과 기계의 자동 이송과 작업 경로 등을 NC 장치에 기억시켜 시스템을 운영해야 한다. 그런데 이런 제어를 해주기 위해서는 NC 공작 기계에 내장된 운영 프로그램에 작업하고자하는 프로 그램을 입력하여 공작시 직선 및 원호이송 명령을 전달해야 한다. 따라서 시스템 운영을 효율적으로 전달하고 실행하기 위해서는 이동의 좌표치를 제어 할수 있는 직선 및 원호 보간을 위한 회로가 필요하다. 지령된 좌표치에 대하여 도중의 경로를 계산하는 보간회로로서는 직선보간회로, 원호보간회로, 포물선보간회로 등이 있다. 이와 같은 보간회로를 가진 경우에는 선분, 원호, 포물선 등의 프로그램이 매우 편리하게 된다. 그리고 원호나 선분 이외의 곡선은 허용 오차 내에 근사화시켜 직선이나 원호를 테이프에 지령하면 임의의 형상을 가진 공작물을 가공할 수 있게 된다. 이러한 보간방식에는 MIT방식, DDA방식, 그리고 대수연산방식 등이 있다.1) 직선 보간(G01)직선 보간(G01)은 현재 위치부터 지령 위치까지 직선으로 공구를 절삭이송시키는 기능이다. 직선 보간 지령은 G01에 이어서 어드레스 X,Y,Z로 각축의 이동지령을 하고, 어드레스 F로 이송속도를 지령한다. G01의 블럭을 실행하면 공구는 지정한 이송속도로 절삭이송을 행한다.직선 보간에서는 1축 이동 지령으로 단면가공, 홈 가공 등 이동 축에 평행한 직선절삭을 2축 이동 지령으로 테이퍼 절삭과 같이 경사진 직선절삭을 할 수 있다. 또, G01 및 F 기능은 모달(Modal : 미리 지령되어 있는 정보가 메모리에 보존되어 있는 것)이기 때문에, 계속해서 직선 절삭을 지령할 경우는 G01, F기능 지령을 생략할 수 있다. 또 자유곡면 등 3차원 형상의 공작물을 가공하는 경우는, 동시 3축 이동 지령을 지령하기도 하는데 일반적인 작업에서는 X,Y의 2축 이동지령으로 공작물의 형상을 가공한다. Z축 이동 지령으로는 드릴 등에 의한 구멍가공을 한다.[지령의 형태?G90, G91 : 절대, 증분지령X, Y, Z : X, Y, Z축 가동 종점의 좌표F : 이송속도?예?G95 G01 X40 F0.25주축 1회전당 0.25 이동지령 (CNC 선반에서 주로 사용한다.)G92 G01 X40 F1201분 동안 120㎜ 이동하는 속도 (일반적으로 분당 이송속도에는 소수점을 사용하지 않지만 소수점을 사용해도 이송속도는 같다.)2) 원호 보간(G02, G03)원호 보간은 현재 위치부터 지령 위치까지 공구를 원호를 따라 절삭이송시키는 기능이다. G02는 시계방향 원호절삭을, G03 지령으로 반시계 방향 회전 원호 절삭을 지령할 수 있다.원호 보간은 지정한 평면내에서 이루어진다. 그래서 G17로 선택된 평면에서는 어드레스 X,Y 및 I,J로 지령치를 지령한다. 또 G18평면에서는 어드레서 X,Z및 , I,K 로 지령한다.원호 보간의 원호 중심은 원호의 시작점부터 중심까지의 거리를 지령하는 방법과 어드레스 R로 원호의 반경을 지령하는 방법이 있다.R지령에 의한 원호 보간에서는 A, B 2개의 공구 경로를 생각할 수 있다. 이것을 구별하기 위해서 원호의 각도가 180‘이상 되는 경우는 R지령의 원호 반경에 ’-‘부호를 붙여서 지령한다. 또 R지령으로는 전원 가공을 지령할 수 없다.?지령형태 1?G02G90G91X_ Y_ R_ F_G03G90G91X, Y : 원호가공 종점의 좌표R : 원호 반경F : 이송속도[원호가공에서 R지령의 부호 관계]①번 원호(180° 이하)와 ②번 원호(180° 이상)는 시작점과 종점이 같고, R크기가 같지만 R지령(R+,R-) 에 따라서 가공 형상이 다르다.180° 이상의 원호지령은 R-지령을 하고, 180° 이하의 원호 지령은 R+로 지령한다.?지령형태 2?G02G90G91X_ Y_ I_ J_ F_G03G90G91X, Y : 원호가공 지령 방법 와 같다.I, J. : R 지령 대신에 사용하며 원호의 시점에서 중심까지의 거리를 지령한다.F : 이송속도[원호 보간에서 I, J 지령과 부호 결정 방법]원호 보간에서 I, J의 어드레스의 X축 방향의 값을 I로지령하고, Y축 방향을 J로 지령한다. I, J의 부호 및 값을 결정하는 방법은 원호 시점에서 원호의 중심이 (+) 방향인가 (-) 방향인가에 따라 부호가 결정되며 원호 시점에서 원호중심까지의 거리가 값이 된다.지령 방법 [1]는 원호반경을 R 어드레스로 지령한 방법이고, 지령 방법 [2]는 원호반경 값을 I, J 어드레스를 지정한 방법이다G-code와 그 기능G00Rapid positioningG01직선보간 (주어진 Feed rate로 직선 운동)G02원호보간 CW (시계방향 원호 운동)G03원호보간 CCW (반시계방향 원호 운동)G04정지 1( 지정된 시간만큼 공구이동 정지)G17XY 평면 선정 (원호보간 기준면 - 2차원 밀링)G18ZX 평면 (NC 선반에서의 원호보간 기준면)G19YZ 평면 선정G20inch input (모든 치수를 inch로 해석)G21mm inputG90Absolute input (모든 치수는 좌표의 값)G91Incremental input (모든 치수를 상대적 증분값으로 해석)G92작업물 좌표계 설정(현 위치에서 작업물 좌표계 지정)
예 비 과 제1.밀링머신 및 기타 공작기계의 종류 및 기능1) 밀링머신의 종류① 수동밀링머신가장 간단한 밀링머신은 수동이다. 칼럼과 니의 구조와 고정베드 위에 설치한 테이블을 갖고 있다. 수동으로 작업을 하는 기계는 주로 홈파기, 짧은 키홈가공 및 슬로팅작업과 같은 가볍고 간단한 밀링을 위한 생산작업에 사용된다. 이 기계는 커터를 설치하는 수평아버와 보통 3방향으로 운동을 하도록 되어 있는 작업테이블을 가진다. 공작물은 레버의 수동 또는 수동나사이송으로 회전하는 커터에 이송을 한다.② 플레인밀링머신플레인 밀링머신은 더욱 견고한 구조이며 테이블의 운동을 조절하는 동력이송기구를 보유한 것 이외는 수동밀링머신가 흡사하다. 니-컬럼형 플레인밀링머신은 3방향운동을 한다. 즉, 길이방향, 가로방향 및 수직방향 그것이다. 이것은 범용기계이기는 하나 다량생산작업에도 사용된다. 다른 형식으로는 만능밀링 또는 수직밀링의 특징을 가진 것이 있다. 이 기계는 미끄럼대의 운동을 제어하기 위한 정지구를 사용한다. 핸들은 테이블의 길이방향과 가로방향의 움직임을 제어한다. 또는 하나를 수동으로 제어하는 동안에 다른 하나는 동력을 사용할 수 있다. 커터는 오버암에 의하여 견고히 지지되는 수평아버 위에 설치된다.③ 수직밀링머신대표적 수직밀링머신은 커터스핀들이 수직 위치에 있으므로 이 명칭이 있다. 테이블운동은 플레인 밀링머신과 같다. 보통 커터는 일반적인 회전운동 이외의 임의각으로 수직면상에서 정지하도록 한다. 이 밀링머신은 짧은 축방향 스핀들 이동이며 단밀링을 할 수 있다. 어떤 형식의 수직밀링머신에는 회전장치 또는 회전테이블이 있어서 원헝홈 또는 작은 제품의 연속밀링을 하도록 되어 있다. 엔드밀커터가 사용된다.④ 플레이너형 밀링머신이 밀링머신은 그 이름이 플레이너와 닮은 데서 온 것이다. 공작물은 길이방향운동만을 하는 긴 테이블 위에 고정하여 운바하며, 적절한 속도로 회전하는 커터에 이송을 한다. 이 변화하는 케이블이송운동 및 회전공구는 주요특성이며 플레이너와 다른 점이다. 커터스핀들에는 가로 및 수직 운동을 할 수 있게 되어 있다. 이 공작기계는 절삭량이 많은 대형공작물을 밀링하고 윤곽과 곡선의 정확한 모방복제를 위하여 설계된다. 과거에 플레이너에서 가공하던 많은 작업이 지금은 이 기계에서 시행된다.⑤ 유성 밀링머신유성미링머신은 내면 또는 외면이 짧은 나사 및 표면을 밀링하는 데 사용된다. 공작물은 고정되며 절삭에 필요한 모든 운동은 밀링커터로 한다. 작업시작에서 회전커터는 중심, 즉 중립위치에 오게 된다. 처음에는 적당한 깊이의 방사방향으로 이송되며 다음에 공작물 내측이나 주위에서 유성운동을 하게 된다. 기 기계의 대표적인 적용은 모든 종류의 테이퍼표면, 베어링표면, 후륜축끝의 구멍, 포탄끝의 내부 및 외부 나사밀링을 포함한다.2) 그 외의 공작 기계① 머시닝 센터수치제어공작기계는 소, 중 로트크기의 생산을 위해 설계된다. 머시닝센터란 명칭은 NC이전에는 알려지지 않은 이름이다. 머시닝센터는 다목적 용량의 기계가공을 하는 한 대 이상의 NC공작기계를 뜻한다. 이 기계가 밀링만을 하는 것으로 생각하는 것은 잘못이다. 머시닝센터는 한 번 공작물을 설치하고 미링, 드릴링, 보링, 리밍, 태핑, 윤곽가공등 모든 가공을 한다. 기계에 따라서는 머시닝센터는 작업의 시작과 정지, 공구의 선택과 교환, 2차원 또는 3차원 윤곽가공을 직선보간이나 그 밖의 보간기술로 하며, 약 0.1 내지 99in./min (40μm/s 내지 40mm/s)으로 2축 또는 3축의 어느 것으로 이송을 하며, 400in./min(0.17m/s)의 급속가로이송속도로 임의축을 위치시키고, 프로그램된 위치에 테이블을 분할회전시키고, 냉각액의 작동, 정지로 스위치를 돌려 준다. 이 공작기계는 다기능을 가지나 많은 특징은 가격에 의하여 임의 선택된다.이 기계의 가격은 고가이나 여러 대의 다른 기계에 대신하게 된다. NC는 실제 기계절삭 가공에서 개량은 되지 않았다. 그 가공비절감의 기여도는 보조 및 지지 기능에 따라 다르다. 이 다기능생산공작기계에서 모든 실제 절감액을 최고로 하기 위하여 부품은 한 번 설치하고 여러 기계로 옮기지 않고 기계가공을 완결하는 가능성이 있어야 한다.자동공구교환장치는 공구를 4초 또는 그 이상의 시간에서 공구교환이 되고 절삭과 절삭사이의 시간은 8내지 10초이다. 공구교환매거진은 어느 곳에서나 8내지 90개 또는 그 이사의 공구를 영구적으로 또는 반영구적으로 저장한다. 정확한 공구의 깊이설치는 스핀들핸들로써 공작물표면에 공구끝을 정확히 접촉하게 함으로써 가능하다. 이 정보는 기계제어장치 안에 기록이 된다. NC머시닝센터는 인치 또는 미터 단위의 프로그래밍으로 변환할 수 있다.② 그외에 기어 가공에 사용되는 호닝 머신, 정밀 가공에 사용되는 연삭기, 홈 가공에 사용되는 슬로터 등이 있다.2. 밀링머신에 사용되는 공구1) 플레인밀링커터플레인밀링커터는 원주에만 절삭날이 있는 원만형커터이다. 이 커터의 날은 5/8in.(15.9mm)를 넘는 너비이면 곧은날 또는 헬리컬날이다. 너비가 큰 헬리컬 커터는 중절삭에 사용되며 절삭날에는 노치가 있어서 칩을 절단하고 칩의 제거를 촉진시킨다.2) 사이드밀링커터이 커터는 측면에 절삭날을 가지고 있는 것 이외는 플레인커 터와 유사하다. 두 개의 커터를 함께 사용하는 곳에서 각 커터의 일측면은 평탄면을, 다른 측면은 절삭날을 가지고 있다. 사이드 밀링커터는 곧은날, 헬리컬 날 또는 엇갈린 날을 가진다.3) 메탈슬리팅소커터이 커터는 일반적으로 3/16in.(4.8mm)또는 그 이하의 매우 얇은 재료로 만들며 그 이외는 플레인 또는 사이드커터와 유사하다. 이 모양의 플레인 커터는 커터측면에 여유를 주기 위하여 측면을 연삭하여 2번 각을 준다.4) 각밀링커터모든 각모양 커터는 이 분류에 속한다. 이 커터는 편각커터와 양각커터의 두 종류로 만든다. 편각커터는 안쪽 원주면이 있으면, 양각커터는 두개의 원추면에 절삭날이 있다. 각 커터는 래칫 휠, 장부맞춤, 밀링커터의 홈 및 리머의 홈을 밀링하는 데 사용한다.5) 총형밀링커터이 커터 위의 절삭날은 특별한 모양을 하고 있다. 여기에는 볼록커터, 오목커터, 치형커터, 홈커터, 코너밀링커터 그 밖에 많은 종류의 커터가 있다.6) 엔드밀커터이 커터들은 회전을 시키기 위하여 일체로 된 촉이 있으며 원주와 끝에 절삭 닐이 있다. 홈은 곧은 것과 헬리컬이다. 대형커터는 셸밀이라고 하며 그림 20.16에 나타낸 것과 같이 스터브아버에 고정된 별도의 절삭부가 있다. 고속도강의 가격을 고려하여 이 구조는 재료가격에 상당한 절약을 가져온다. 엔드밀은 표면돌출가공, 4각끝가공, 홈가공, 다이가공과 같은 오목부가공에 사용된다.3.표면 조도에 따른 표면거칠기의 분류기준표면거칠기 - 표면거칠기의 표시법으로는 여러 가지가 있으나 대표적인 것은, 최대높이, 3위점 거칠기, 중심선 평균거칠기, 자승평균방근 거칠기, 광선반사법에 의하여 얻는 NF거칠기 등이 있다.1) 표면거칠기 표준편과 비교하는 방법기계공장등에서 표면거칠기가 엄밀하게 규정되어 있지 않은 다듬질면, 표면거칠기가 비교적 큰 다듬질면 등의 경우는, 이들 거칠기표준편과 비교한다. 비교 방법은 촉감, 현미경, 확대경, 육안등으로 한다. 이 표준법은 가공법의 종류마다 정도가 다른 견본을 단계적으로 준비한 것이며, 비교용과 검사용이 있다.2) 촉 침 법이 방법은 피측정면 위에 촉침을 가볍게 접촉시키면서 이동하 여가면, 바늘은 피측정면의 요철에 따른 운동을 한다. 이것을 적당한 확대기구로 지시, 기록시킨다. 표면 거칠기곡선을 쉽게 얻을 수 있으므로 널리 이용된다. 촉침법에서는 촉침의선단곡률반지름과 측정력은 단면곡선의 측정의 정도에 큰 영향이 있다. 기하학적으로 말하면 촉치의 선단반지름은 작을수록 좋으나, 너무 작으면 피측정면에 상처를 주거나 촉침이 곧 마멸하여 수명이 짧아진다. 측정력은 촉침부의 정적인 값으로 규정되어 있으나, 픽업이 이동할 때의 동적측정력은 얼마 이하라고 규정하기가 곤란하다. 촉침식 표면거칠기 측정기는 가장 널리 사용 되는 것이며, 촉침, 확대 장치, 이송장치, 지시, 기록장치로 된다. 확대장치의 확대방법에는 기계적, 광학적, 전기적 방법이 있으나, 현재 거의 전기적 확대방법에 의지하고 있다. 확대기구에서 주의할 것은 측정표면의 윤곽을 정확하게 옮길 수 있어냐 하는 점이다.
1. 용접법의 종류와 원리를 조사하라.□ 용접의 종류A. 아크용접아크용접은 공작물과 전극 사이에 나타난 전기아크로 발생되는 열로써 접합을 하는 방법이다. 전극 또는 용가재금속은 액체상태로 가열되고 용접이 이루어지기 위하여 이음부에공급된다. 처음에 전극과 가공물 사이에서 전기회로를 형성하기 위하여 접촉을 시킨다. 다음 전도체를 분리하여 아크를 발생시킨다. 전기에너지는 아크 안에서 강력한 열로 전환되며 이것은 야 5,500℃의 온도에 도달한다. 아크용접에는 직류 또는 교류를 사용할 수 있으며, 직류가 모든 목적에 적합하다. 직류용접기는 일정 에너지형의 간단한 전동발전기로서, 안정된 아크를 발생시키는 데 필요한 특성을 가지고 있다.1) 탄소전극용접탄소전극만을 사용하는 아크용접의 처음 방법은 탄소전극만을 사용하는 방법으로, 지금도 수작업과 기계작업에 어느정도의 범위에서 사용되고 있다. 탄소아크는 열원으로만 사용되며 화염은 가스용접에서 사용된 것과 유사한 모양으로 취급한다. 용가봉재는 추가금속이 필요하면 용접금속을 공급한다.2) 금속용접봉용접탄소용접봉용접이 개발된 후 얼마 되지 않아서, 적당한 전류특성을 가진 금속전극은 용융되어 필요한 용접금속으로 공급될 수 있다는 것이 발견되었다. 용접봉으로 가공물을 가볍게 때리고 곧 짧은 거리만큼 들어올림으로써 아크가 발생하기 시작한다. 새로운 분말금속 용접봉의 설계에서는 피복용접봉을 공작물 위로 살짝 끌어올린 상태에서 이동하는 기술을 고려해야 한다. 이두가지 용접방법 모두 용접봉 끝이 강한 열에 의하여 용융된다. 열의 대부분은 작은 용해방울 모양으로 아크를 가로질러서 용융풀로 전달된다. 금속의 미량은 증발되어 손실된다. 얼마간의 용해방울은 스패터가 되어 용접부 부근에 분산된다. 용융되어서 응고된 용접부로 옮겨진 금속만큼 용접봉 길이를 보충하면서 공작물을 따라 전극을 균일하게 움직임으로써 아크를 계속 유지한다. 동시에 용접봉은 점차로 이음부를 따라 움직인다.종류로는 원자수소아크용접, 불활성가스 쉴드아크용접, 아크점용접, 서브머지드아저항용접은 본래 겹칠 수 있는 얇은 판재금속을 접합하는데 적합한 생산방법이다. 일반적으로 한 장비는 단 한 가지 종류의 용접에 적합하고, 공작물이 기계로 이동된다.1) 점용접저함용접의 이 형식에서는 두 장 또는 그 이상의 금속 박판을 금속전극 사이에 놓는다. 점용접에서는 열이 발생하는 다섯 구역이 있다. 그 하나는 두 판 사이의 접촉면이다. 두 곳은 전극과 접하는 판의 접촉표면이고, 다른 두 곳은 각 금속판의 내부가 된다. 두 판재의 접촉면에서 접촉저항은 저항이 최고가 되는 점이며 여기서 용접층의 형성이 시작된다.2) 프로젝션용접프록젝션용접은 적절한 전극사이에서 압력으로 고정된 가공물의 국부적 돌기가 나타난 점에서 진행된다. 먼저 판금이 펀치 프레스에서 금속에 작은 돌기, 즉 버튼이 만들어진다. 이 돌기부는 표면에 재료두께와 같은 크기의 지름으로, 두께 약 60%정도 재료에서 돌출하도록 한다. 이와 같은 돌기점, 즉 볼복부는 용접이 될 모든 점에 만든다.3) 심용접실제로 이용접법은 용접기의 타이머에 의해 전류가 조정되는 연속 점용접 방법이다. 심용접은 두 개의 원형전극 사이에서 압력을 받아서 고정된 판금의 겹쳐진 부분에 연속용접을 시행한다. 접합은 겹쳐진 판금을 통과하는 전류의 흐름에 대한 저항으로 얻는 열로써 한다. 고속심용접은 연속적 전류가 사용되며 전류의 주파수는 단속기의 역할을 한다.4) 맞대기 용접동일한 단면을 가진 두 개의 금속편을 잡고 접촉하면 전기저항으로 열이 발생하고 있는 동안 금속편을 눌러서 용접을 한다. 가열이 되는 동안 압력을 유지하지만 금속을 용융시키는데 충분한 온도가 되지 않는다.5) 플래시용접맞대기용접과 플래시용접은 그 적용에서는 유사하나 금속을 가열하는 방법이 다소 다르다. 플래시용접에서 용접할 부품을 매우 가볍게 접촉하도록 접근시켜야 한다. 고압전류가 흐르면 두 표면 사이에서는 플래싱작용이 시작되고 부품이 서서히 접근함에 따라 계속되며 단조 온도에 도달한다.6) 퍼커션용접퍼커션용접에서의 가열은 금속의 전기저항보다는 플래시용접방법처접해지는 충격적 강타로써 소멸시킨다.7) 고주파저항용접이 방법은 주로 구조용형강을 제작하는 데 쓰이며 약 400,000Hz의 전류를 사용한다. I빔과 같은 형강은 비교적 낮은 열의 압력으로 고속용접이 되고 따라서 입자변형을 감소시킨다.C. 산소연료가스용접산소연료가스용접은 고온의 화염을 얻기 위하여 가스를 혼합하여 사용하는 모든 작업방법을 포함한다. 아세틸렌, 천연가스 및 수소를 산소와 혼합하는 것이 가장 일반적인 방법이다.1) 산소아틸렌용접이 방법은 모든 산소연료가스용접방법 중 가장 일반적이다. 산소아세틸렌 용접은 온도가 3,500℃에 달하는 화염으로 용접부를 가열함으로써 수행되며, 용가재를 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우가 있다. 화염은 산소와 아세틸렌가스를 연소시켜 얻는다. 대개는 연결부를 용융상태로 가열하고 원칙적으로 압력은 가하지 않는다.2) 산수소 용접산수소용접은 상업적으로 개발된 최초의 가스용접방법이다. 수소는 물의 전기분해나 코오크스 위를 통과하는 증기로 만든다. 산수소는 산소아세틸렌보다 훨씬 낮은 온도인 2,000℃에서 연소하므로, 주로 박판과 저용융합금용접 및 경납땜작업에 쓰인다.3) 공기아세틸렌용접공기아세틸렌용접에서 사용되는 토치는 분젠버너와 구조가 유사하다. 이 버너에서 적당한 연소가 되도록 요구되는 공기를 토치에 넣는다. 모든 산소연료가스용접 중에서 얻어지는 온도가 가장 낮으므로 이 형식의 용접은 사용이 제한된다.4) 가스압접가스압접은 접함할 인접 부분을 용접온도 약 1,200℃까지 산소아세틸렌화염으로 가열한 다음 압력을 가한다. 이 용접에는 밀폐이음방법과 개방이음 방법이 사용된다.D. 고상용접고상이란 말은 고체물리의 결정고체과학에서 유래한다. 고상용접에서는, 본 절에서 설명된 압출용접, 고온압접, 롤용접 등과 같이 금속이 용융되지 않는다. 접착은 에너지를 가진 결정의 금속접합에 의해 이루어진다. 일반적으로 모재 사이로 이행된 파편의 크기는 가소성 금속의 연속적인 층을 이룰 때까지 성장한다. 그러나 액체상태는 존재하지 않는다.1) 냉간접폭압용접은 두 금속표면을 충분한 충격과 압력을 가하여 겨합하는 방법이다. 압력은 용접금속에 접하거나 접근하여 위치한 고압폭약의 폭발로 발생된다. 경우에 따라서는 표면의 손상을 방지하기 위하여 상판 위에 고무와 같은 보호재를 넣기도 한다. 용접작업에서 발생된 에너지를 흡수하기 위하여 전체조립부를 완충판 또는 앤빌 위에 올려 놓는다.4) 확산용접확산용접은 정밀하게 다듬어진 표면을 가진 청결하고 평탄한 부품을 진공 또는 불활성 가스 분위기 안에서 압력을 가하여 접합하는 방법이다. 일반저긍로 온도는 모재의 용융온도보다 낮다.5) 단접단접은 용접의 초기 형식이었으며 수 세기 동안 일반적으로 사용되어 온 유일한 방법이었다. 이 방법은 금속을 단조로에서 소성상태로 가열한 다음 압력을 가하여 결합함으로써 간단히 이루어진다.6) 마찰용접마찰용접에서 접합은 봉재료 한쪽을 다른 쪽에 조절된 축방향압력으로 눌러대면서 회전시켜 발생하는 열로써 이루어진다. 이 방법은 한편으로 고상용접방법처럼 생각되나 두면은 용융온도까지 가열되고 인접한 재료는 유연해진다. 이때에 두 부품 사이의 상대운동을 정지하고 이음부를 가볍게 축방향으로 누르는 단조압력을 가한다.E. 특수용접1) 유도전기용접유도전기용접에서의 접합은 유도전류의 흐름에 대한 용접부의 저항에서 얻는 열에 의하여 이루어진다. 압력은 용접을 완성시키기 위하여 자주 사용된다. 유도코일은 용접물에 접촉하지 않고, 전류는 전도체에 유도된다. 이 전류의 흐름에 대한 재료의 저항은 열을 급속히 발생시킨다.2) 전자빔용접전자빔용접에 있어서 접합은 고속전자의 밀도 높은 빔이 공작물에 충돌함으로써 이루어진다. 공작물의 가장자리가 용융되거나 빔이 재료의 내부에 침투되어 금속이 접합된다. 일반적으로 용가재는 첨가하지 않는다. 이 방법은 일반 금속의 접합 뿐만 아니라, 내화성 금속, 매우 산화되기 쉬운 금속, 그밖에 종전에는 용접이 불가능하였던 여러 가지 특수합금을 용접하는데 사용된다.3) 레이져용접이 용접법은 에너지 결속이 매우 작고 열이 넓은 범위에 발생 용가재를 보충하여 융합을 이루는 용접방법으로 정의한다. 플로우용접은 모재금속과 같은 성분의 용가재를 사용하여 비철금속의 두꺼운 단면을 용접하는데 사용한다.□ 용접법의 원리용접은 열과 압력으로 얻어지는 결합으로 금속을 접합하는 과정을 말한다. 또한, 원자사이에서의 인력으로 이루어지는 야금학적 결합으로 정의할 수도 있다. 원자가 서로 결합되기 전에 접촉면 위의 흡수된 증기와 산화물을 이겨내야 한다. 용접에 제일 큰 장애는 산화이며 결과적으로 많은 용접작업은 조절된 환경 또는 불활성분위기에 의하여 차폐된 상태에서 진행된다. 접합할 두 개의 평활한 금속표면 사이에 힘을 가하였을 때 어떤 결정은 표면을 통하여 파쇄되고 접하게 된다. 더욱 높은 압력이 가해지면 이구역의 면적은 넓게 퍼지고 또한 별도에 접촉이 나타난다. 치악한 금속이 소성적으로 변형이되면 산화피막(층)은 파손되고, 또한 파편이 생긴다. 두 표면사이의 경계면이 주로 결정면일 때에는 결합이된다. 이것을 냉간용접(cold welding)이라고 한다. 표면산화층의 통과, 즉 제거는 용접이 되었을 때 나타난다.압력에 온도를 가하면 두 면의 용접은 촉진되고 냉간압접과 같은 모양으로 결합이 된다. 온도가 상승하면 모재의 전연성이 증가하고 원자의 확산은 더욱 빠른 속도로 진행한다. 비철재료는 계면에서 연화되고 모재의 소성흐름에 의하여 제거되거나 또는 파괴된다. 열간압접은 더욱 효율적이나 원자와 원자의 결합이 동일하면 더욱 강해지지 않는다.압력을 사용하는 방법은 일반적으로 금속의 표면을 점착이 일어나도록 충분히 높은 온도로 가열하도록 요구한다. 이것은 보통 아용융상태의 온도이며 용융온도에 도달하면 용융금속은 주위의 고체금속에 의하여 가두어져야 한다. 대부분의 용접은 용융온도에서 이루어지며, 또한 어떤 형태로 용접금속의 첨가를 요구한다. 또한, 금속이 고온으로 가열되고 연결한 두 금속편 사이의 공동에 주입할 때에는 주조에 의하여 용접이 된다.어떤 용접이든 용접이 되는 표면이 깨끗하면 융합은 향상된다. 표면산화물은 제거되어
부산대학교 전기전자기초실험 term project
