용접(Welding)이란?
용접(welding)은 금속, 유리, 플라스틱 등을 열과 압력으로 접합하는 기술입니다. 용접은 두 물질 사이의 원자간 결합을 이루어 접합하는 것으로, 재료를 절감할 수 있습니다.
고체 상태의 금속에 열이나 압력을 가하여 접합하는 작업으로, 주강, 알루미늄, 동, 티타늄 등 대부분의 공업용 금속에 적용됩니다.
용접은 보통 매우 높은 온도에서 작업이 이루어지므로 보호 용구를 꼭 착용해야 합니다.
용접의 장단점
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 1. 자재를 절약할 수 있음 | 1. 수축 및 잔류응력 발생 |
| 2. 공정수를 줄일 수 있음 | 2. 응력집중에 극히 민감함 |
| 3. 제품의 성능 향상 | 3. 모재 열영향으로 인한 변형 가능성 |
| 4. 제품 수명이 향상됨 | |
| 5. 이음효율이 향상됨 |
용접의 분류
융접(Fusion welding)
융접(Fusion welding)은 모재나 재료를 녹여서 가공물을 접합하는 가공 방식입니다. 융접은 가장 보편적인 용접법에 속합니다.
전기적 혹은 고에너지 방법에 의해 공급되는 열로 재료의 일부를 녹여서 융합시키는 방법입니다.
융접은 피복제를 바른 용접봉과 모재 사이에 전기 아크에 의해 발생되는 열을 이용하여 용접하는 방식입니다. 용접봉은 용접 모재 사이의 틈을 채우기 위하여 필요하며 용가재라고도 하며 또한 모재와 용접봉 사이의 아크를 발생시키는 전극의 역할을 하므로 전극봉(electrode)라고 합니다.
융접의 종류
| 융접(Fusion welding)의 종류 | 설명 |
|---|---|
| 1. 산소가스용접 | 열원으로 산소와 연료가스의 화염을 사용하여 재료를 녹여 융합시키는 방법 |
| 2. 소모성 전극을 이용한 아크용접 | 전극이 용접 과정에서 녹아 재료와 함께 용접부를 형성하는 방법 |
| 3. 비소모성 전극을 이용한 아크용접 | 전극이 녹지 않고, 주로 아크의 열을 이용해 재료를 녹여 융합시키는 방법 |
| 4. 고에너지빔용접 | 레이저나 전자빔 같은 고에너지 빔을 사용하여 재료를 녹여 융합시키는 방법 |
고상용접(Solid-state welding)
고상용접(Solid-state welding)은 접합부를 용융하지 않고 고상면에 따라 행하는 용접을 말합니다. 모재의 용융점 이하의 온도에서 행하는 용접방법의 총칭이기도 합니다.
접합부를 액상으로 용해시키지 않고 접합시키는 방법으로 용가재를 사용하지 않고, 압력만을 사용하거나 압력과 열을 동시에 사용합니다. 이종금속의 접합이 가능합니다.
고상용접의 특징
| 고상용접의 특징 | 설명 |
|---|---|
| 1. 변형이 적음 | 용접에 따른 변형이 적고, 용융 용접에 비해 변형이 적어 용접부의 기계적 강도가 우수함 |
| 2. 이종재료 용접 적합 | 다양한 재료끼리의 용접에도 적합함 |
| 3. 결함 발생 적음 | 기공, 균열 등 용융 용접에서 발생하기 쉬운 결함이 거의 발생하지 않음 |
| 4. 용접시간 짧음 | 작업 시간이 짧아 효율적임 |
| 5. 전력 불필요 | 용접 작업 시 추가적인 전력을 필요로 하지 않음 |
| 6. 용접변형 적음 | 용접 시 발생하는 변형이 적어 정밀한 작업에 유리함 |
| 7. 설비비 저렴 | 용접봉 기구가 간단하며, 설비비가 저렴함 |
| 8. 용접폭 좁고 용입 깊음 | 용접폭이 좁고 용입이 깊어 열변형이 적음 |
| 9. 표면상태 지장 없음 | 용접 후 재료의 표면 상태에 영향을 미치지 않음 |
| 10. 용접부 조직 우수 | 용접부의 조직이 우수하여 강도가 높음 |
고상용접의 종류
| 고상용접의 종류 | 설명 |
|---|---|
| 1. 냉간용접 | 높은 압력을 이용하여 두 금속을 상온에서 융합시키는 용접 방법 |
| 2. 초음파용접 | 초음파 에너지를 사용하여 금속의 접합면에서 마찰열을 발생시켜 융합시키는 방법 |
| 3. 마찰용접 | 두 금속 부품을 빠르게 회전시키거나 한 부분을 회전시키면서 압력을 가해 마찰열로 융합시키는 방법 |
| 4. 저항용접 | 두 금속 사이에 전류를 통과시켜 발생하는 저항열로 금속을 융합시키는 방법 |
| 5. 폭발용접 | 폭발물의 에너지를 이용하여 두 금속을 초고속으로 충돌시켜 융합시키는 방법 |
| 6. 확산용접 | 높은 온도와 압력 하에서 두 금속 사이의 확산을 이용하여 융합시키는 방법 |
경납접(Brazing)과 연납접(Soldering)(=납땜, 땜납)
경납접(Brazing)과 연납접(Soldering)은 금속 및 비금속 재료의 접합 방법을 온도에 따라 구분하는 방법입니다. 경납접은 450℃ 이상에서 용융되는 연납을 이용한 접합으로, 접합 강도가 큰 경우에 사용됩니다. 연납접은 450℃ 이하에서 녹는 용가재인 연납재료를 사용합니다.
납땜 혹은 땜납이라 불리기도 하며, 용가재를 사용하지만 용접보다 낮은 온도에서 작업하고, 열원도 외부에서 공급 받습니다.
경납접(Brazing)
경납접은 모재를 가열한 후 Filler Metal을 가하여 접합을 합니다. Filler Metal은 양 모재에 녹아서 모세관 현상에 의해 접합합니다. 경납에는 황동납, 은납, 금납, 양은납 등이 있습니다.
연납접(Soldering)
연납접은 서로 맞추어져 있거나 근접해 있는 부품 사이를 모세관 작용으로 채워서 접합합니다. 열원으로는 납땜인두, 토치, 오븐 등을 사용합니다.
마무리
오늘은 용접(Welding)의 분류 4가지(융접, 고상용접, 경납접, 연납접)와 장단점에 대해 알아보았습니다.
용접 기술은 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 수행하며, 그 방법은 크게 융접, 고상용접, 경납접, 연납접으로 분류할 수 있습니다. 각각의 용접 방법은 특정한 장점을 가지고 있어, 적용되는 재료나 상황에 따라 최적의 용접 방식을 선택할 수 있습니다.
융접은 재료를 녹여서 결합시키는 방법으로, 대부분의 금속 재료에 널리 적용 가능하며 강한 결합을 형성할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나, 열 변형이나 잔류 응력 발생과 같은 단점도 존재합니다.
고상용접은 재료를 녹이지 않고 고체 상태에서 결합시키는 방법으로, 열에 의한 변형이나 응력 발생이 적다는 장점이 있습니다. 하지만, 특정 재료에만 적용 가능하다는 제한이 있습니다.
경납접은 낮은 온도에서 금속을 녹여서 결합시키는 방법으로, 열에 민감한 재료에 적합하며 작업이 비교적 간단하다는 장점이 있습니다. 그러나, 결합 강도가 상대적으로 낮을 수 있습니다.
연납접은 매우 낮은 온도에서 금속을 녹여서 결합시키는 방법으로, 정밀한 작업에 적합하며 미세한 부품의 결합에 주로 사용됩니다. 하지만, 낮은 온도에서 녹는 금속이 필요하며, 결합 강도가 낮다는 단점이 있습니다.
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