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프로세스

용접 원리

용접이란? 용접은 금속 또는 비금속을 접합하는 방법 중 하나로 2개 이상의 재료를 냉간, 반용융 또는 용융 상태로 직접 집합시키거나 간접적으로 용가재를 추가적으로 용융시켜 결합시키는 것을 일컫습니다. 뉴턴의 만유인력의 법칙에 따라 접합하고자 하는 두 물체간의 간격이 1억분의 1cm정도 (10-8cm) 접근했을 때 인력이 작용되어 접합됩니다. 수동 및 자동 TIG 용접기는 교류 또는 직류 정극성, 즉 와이어가 음극, 모재가 양극인 직류로 용접을 합니다. 크게는 GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), 더 넓은 의미로는 보호 가스 용접에 속하는 TIG는 내열성을 가진 텅스텐 봉이 용융되지 않아 비소모식 용접이라고도 불립니다. 텅스텐봉으로 전류가 흘러 아크를 일으켜 모재를 예열하고 용융시킵니다. 보호가스는 용융된 모재를 대기 산소와의 접촉으로부터 산화되는 것을 방지합니다. 보호가스로 비활성화 가스 아르곤, 헬륨, 혼합가스를 사용하여 TIG (Tungstem Inert Gas)라고 합니다. 갭이 적을 경우 추가 용가재 없이도 용접이 가능하며, 용가재는 손으로 송급하거나 와이어피더기를 사용하여 송급할 수 있습니다. 주로 스틸, 알루미늄, 니켈 합금을 이용한 고품질을 요구하는 원자력에 사용되는 파이프 용접에 많이 사용됩니다.

장점 및 단점

장점

  • 넓은 소재 범위
  • 집중적이고 안정적인 아크
  • 스패터 없음
  • 슬래그 형성하지 않음
  • 높은 용접 품질
  • 전자세 용접 가능
  • 우수한 용접 비드 품질
  • 용가재 없이 용접 가능
  • 자동화 가능

단점

  • 높은 완성도 필요
  • 느린 용접 속도
  • 면치 작업 시 산화물을 반드시 제거해야 함
  • 후판 용접에는 적합하지 않음

TIG 용접 유형

콜드 와이어 용접

콜드 와이어 용접은 직류 정극성으로 용접하여, 용접 속도를 높일 수 있고 용가재를 용융풀에 일정하게 용융시킬 수 있어 생산성을 향상시킵니다. 용가재가 지속적으로 송급되어 텅스텐봉 교체없이 지속적인 용접이 가능하며, 수동과 자동 용접이 가능합니다.

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핫 와이어 용접

핫 와이어 TIG 용접은 용가재가 예열되어 용착량, 용착 속도, 용접 속도를 높일 수 있으며, 희석률이 적습니다. 모재는 아크로 인해 용융되며, 용가재는 분리된 용접기에서 예열되어 핫 와이어 토치의 컨택트팁과 용융풀 사이의 저항열에 의해 와이어 끝 부분에 열이 생깁니다. 모든 용접 자세로 용접이 가능하며, 스텔라이트계와 니켈 합금 용접에 주로 사용됩니다.

플라즈마 용접

플라즈마 용접은 TIG용접과 거의 비슷하며, 높은 품질을 요구하거나 최대 8mm 모재 용접 시 레이저 용접 대안으로 사용이 가능합니다. 가스 분자가 전기적 에너지에 의하여 양이온과 음이온으로 유리되어 전류를 통할 수 있는 상태를 플라즈마 상태라고 합니다. 플라즈마 토치에서 플라즈마 가스(아르곤)은 이온화되며 파일럿 아크는 점화를 합니다. TIG 아크는 4,000ºC에서 10,000ºC인데 비해 플라즈마 아크 온도는 10,000ºC에서 24,000ºC로 집중된 아크를 생성하며 높은 용접 속도를 낼 수 있습니다. 냉각된 가스 노즐은 아크의 핀치 효과를 내게 하며, 집중된 아크는 면치 작업없이 용접을 가능하게 하고 깊은 용입을 낼 수 있습니다.

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아크티그

아크티그는 TIG 프로세스를 이용한 자동 접합법 중 하나로 플라즈마 용접과 달리 간단한 파라미터 설정으로 면치작업과 후공정 작업을 줄이고 높은 용접 속도와 최적의 용접 심으로 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 텅스텐봉 냉각으로 깊은 용입과 집중된 아크를 형성할 수 있어 루트, 키홀 용접에 적합합니다.

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클래딩

클래딩은 부식성과 같은 금속의 성질을 개선하기 위해 특수 합금을 이용하여 금속재료 표면을 금속학적으로 결합시켜 일체화하여 적층으로 용접하는 것을 일컫습니다. TIG 핫 와이어 용접은 클래딩 용접에 적합하지만 낮은 용접 속도로 생산성을 향상시키지 못하는 점을 3배 빠른 속도와 효율성으로 스피드 클래딩이 보완합니다.

오비탈 용접

고정된 파이프에 TIG 용접 토치가 파이프 주위를 돌면서 용접하는 것을 오비탈 용접이라고 합니다. 제어된 조건아래 일정한 용접 품질이 필요한 곳에 오비탈 용접이 적합하며, 주로 적용되는 분야는 튜브, 파이프라인 건설, 식품 산업, 화학 산업입니다. 파이프를 다른 파이프와 접합하는 곳에 적용될 뿐만 아니라 파이프와 판 접합 용접도 가능합니다.