TIG 용접

목차

1.1 용접의 개념
1.2 용접의 분류
1.3. Arc Welding(AW, 아크용접)
1.4. 아크용접에 필요한 장치

2.1. 명 칭
2.2. 일반적 용접 특성
2.3. 작동 유형
2.4용접의 원리
2.5. 일반적 적용
2.6 TIG 용접의 장점 및 단점
2.7.용접기
2.8 장치도
2.9 전원
2.10 청정작용(Cleaning action)
2.11. 토치
2.12. 전극봉
2.13. 보호 가스(Shield gas)
2.14. 용접 조건

3. 실험 방법

4. 결과 및 고찰

본문내용

는 전류의 세기도 제한된다. 따라서 Al합금의 TIG 용접시에는 교류전류를 사용하며, MIG 용접 시에도 DCEP을 사용하는 것이 일반적이다.
그림은 아크의 극성변화에 따른 양이온과 음이온의 거동을 나타내었다.
2.11. 토치
종류는 냉각 방법에 따라 공랭식(100A 이하)과 수냉식(100A 이상)의 두가지가 있다.
가스컵(가스 노즐)의 크기는 사용하는 텅스텐 전극봉 직경의 4-6배 정도가 적당하며, 컵 사이즈가 작으면 과열되어 잘 깨지고, 너무 크면 실드가스 소모가 많다.
2.12. 전극봉
각 용접에서 정확한 종류와 사이즈의 전극봉을 사용하는 것은 중요하며, 적당한 전극봉으로 용접해야 만족할만한 결과를 얻는다.
텅스텐 전극봉의 종류
가) 전극 가공
(a) DCEN으로(연강 또는 스테인리스강) 용접할 때는 끝을 뾰족하게 가공하는데, 전극봉 끝의 경사각에 따라 비드 형상, 아크력, 언더컷 및 험핑비드에 영향을 준다.
(b)AC(알루미늄, 마그네슘), DCEP(알루미늄, 마그네슘 등의 박판)로 용접할 때는 끝을 볼(ball)형상으로 가공하거나 가공전 상태의 텅스텐 전극봉을 DCEP로 용접하거나 구리판에 아크를 발생시키면 전극봉 끝이 자동적으로 반원의 볼(ball)형상이 된다. 이러한 볼형상의 크기는 전극봉 직경의 1.5배 이상 되지 않아야 한다.
나) 전극봉 끝의 경사각에 따른 비드 형상
그림에 가공된 전극 끝의 형상을 나타내었다.
DCEN 전극은 경사각에 따라 비드 형상이 달라지는데 그 이유는 전자가 전극봉의 경사진 표면으로부터 수직으로 발산되기 때문이다.
다음은 30°각도인 경우와 같이 연필처럼 길게 경사진 경우는 아크가 약하며, 용입이 얕고 비드폭이 넓어진다. 반대로 끝이 무뎌질수록 아크가 집중되어 용입이 깊어진다.
다) 텅스텐 전극봉의 수명을 단축시키는 요인
(a)너무 높은 전류를 사용함으로써 전극봉 끝이 녹아 내린다.
(b) 용접이 끝난 후 보호 가스를 제대로 공급하지 않아 텅스텐이 산화된다.
(c) 용접중 텅스텐 전극봉과 모재 또는 용가재와 부딪칠 경우 전극봉 끝이 오염된다.
(d) 가스 노즐 속으로 공기가 침투하여 전극봉이 산화되어 용융지에 녹아 들어간다
2.13. 보호 가스(Shield gas)
주로 아르곤과 헬륨을 많이 사용하며, 각각의 특징은 다음과 같다.
2.14. 용접 조건
용접 조건은 전극봉 직경 TIP형상 그리고, 직류 전류와 PULSEW전류의 범위에 의해 결정된다 TUNSTEN 전극봉은 1 % － 2 % 정도의 토륨을 함유하고 있으며 이것은 높은 전극 용량을 가지게 하며 전극봉 수명을 향상시킨다. 전극봉의 전형적인 전류 범위는 전극봉 직경에 관계된다. 전극봉의 형상은 전류 형태와 전류 밀도에 따라 틀리며, 적정 전류대에서는 선단부가 약간 녹은 공（BALL）상태가 된다. 박판및 입열량에 민감한 재질의 수직 용접의 경우 PULSE 용접의 적용으로 용접 에너지를 감소 시킬수 있다．
PULSE TIME동안 최대의 에너지가 이행되고 낮은 전류 때 부분적으로 용융 금속이 응고된다. 근래의 용접기에서는 PULSE의 주파수와 PULSE TIME을 조정할 수 있도록 되어있다. 이 경우 에너지의 조절이 가능하다. 헬륨 가스의 경우 ARC 에너지가 높으므로 아르곤 가스 사용시의 예열 공정을 삭제하여도, 같은 용입 정도를 얻을 수 있다．
3. 실험 방법
① 아크발생을 실습한다
② 시편에 용접비드를 만든다. 숙달될때까지 반복 실습을 한다
③ 아르곤 가스량을 변화시키면서 용접비드를 만든다
④ 대기중에서 용접한다
⑤ 용접속도를 변화시켜 본다
⑥ 이렇게 연습한후 최적의 용접상태에서 용접을 한다
⑦ 용접한 결과물을 관찰하고 시편을 자른후 조직사진과 경도값을 찍은후
⑧ 각 결과값을 바탕으로 시편의 용접후의 변화를 관찰한다
4. 결과 및 고찰
※ 조직사진
<모재조직>
<열영향부 조직>
<용접부 조직>
※ 경도
거리
HV
0.5(mm)
186.5
1(열영향부경계면)
174
1.5
229
2
219.2
2.5
243
3
270.2
3.5
278.3
4
270
4.5(용접부경계면)
182
5
181
5.5
178.7
6
187.9
6.5
202.5
7
196.8
7.5
182
※ 고찰
모재의 접합부를 가열하여 용융상태로 만들어서 용접하는 것을 실습하였습니다.
특히 TIG용접은 다른 용접에 비해 수월하고 불꽃이 많이 튀지 않아 쉬운 용접에 속하는 것 같았습니다.(서브머지드 아크용접은 셋팅만 잘 하면 되는 자동용접이라 직접 손으로 하는 것중에서는 TIG 용접이 젤 수월하게 느껴졌습니다.)
용접하려는 모재의 단면이 수직으로 평평하게 되어 있어서 용접이 잘 되도록 그라인더로 45° 정도로 비스듬히 깍아낸 후 용접을 했습니다.
처음 하는 용접이라 그런지 모재뒤편의 백비드가 적당히 나오지 않아서 용접이 잘 되지 않은 것 같았습니다. 계속 적으로 연습 용접을 하면서 용접봉의 길이를 적당하게 유지하면서 용접해야하는데 그냥 계속 누르고만 있어서 길게 늘어지는 현상이 발생해서 생각보다 용접이 어려웠습니다. 용접부위 중 백비드가 잘 나온 부위를 찾아서 그 면을 연마 한후 조직사진과 경도를 찍었습니다. 결과값의 조직 사진을 보면 용접부 조직이 다르게 나왔다는 것을 알수 있습니다. 즉 용접으로 인해 발생한 열에 의해 용접부위에는 다른 조직이 나타난다는 것을 알았습니다. 경도 역시 이 세부분의 값이 다르게 나왔습니다. 용접부위의 거리에 따른 경도가 다르게 나타난 것을 결과값을 보면 알수가 있습니다.
경도가 이론상으로는 용접부 > 모재 > 열영향부 이렇지만 실제 제가 실험한 결과로는 열영향부가 가장 높고 그다음으로 모재이고 마지막으로 용접부가 나왔습니다. 오차의 가장 큰 원인은 아마도 비커스 경도기를 사용하는데 ◆ <- 이러한 모양의 다이아몬드 압자의 크기를 측정할 때, 다이아몬드 압자의 끝을 정확히 맞히지 못하여 경도가 조금 틀리게 나왔습니다. 다른 경도계보다 비커스 경도계에 대한 지식이 적었고 또한 사용법이 조금은 어려워 이러한 결과값이 나온 것 같습니다.
이번 실험으로 용접의 전반적인 지식과 실습방법을 익히게 되었고 또한 비커스 경도기와 같은 중요 실험 장비에 대한 연습이 많이 필요할 것 같았습니다.

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