TIG 용접

TIG 용접

오늘부터 다소 어려운 내용일수도 있겠지만, 용접에 대해서 자세하게 다뤄볼려고 합니다. 내용자체가 말씀드렸듯이 어려울수도 있는데, 편하게 재미로 봐주시면 좋겠습니다. 용접 방식으로는 TIG(Tungsten Inert Gas) 와 GTAW(Gas Tungsten Arc Welding)이 있는데, 텅스텐(일렉트로드)에서 발생하는 전극과 용접할 부분의 사이에 가스가 주입이 되고 높은 고주파를 이용해 용접이 이루어지게 됩니다. 

텅스텐에서 발생하는 전극으로 인해 전기에너지가 발생하고, 이 전기에너지는 열에너지를 공급하게 되고, 이 높은 열에너지는 용접 부위를 용접하기 위해 높은 고주파 에너지를 발생시키게 됩니다.

용접전류

텅스텐에서 전극이 만들어지며, 일반적으로 원소로 구성 되어있습니다. 텅스텐은 매우 높은 온도에서 녹는 내화성 물질입니다. 

텅스텐에서 전기 아크를 발생시킬려면, 주위의 산소를 가지고 와서 산화반응을 일으켜야지  아크가 발생을 하게 됩니다. 그럼, 그 전기 아크를 발생시킬려면 일반적으로 TIG 공정에 사용되는 가스를 주입하게 됩니다. 대표적인 가스로는 아르곤, 헬륨 또는 혼합가스와 같은 불활성 가스입니다. 

사진에서 보시는것과 같이 전자는 음극에 연결된 전극(텅스텐)에서 나와 피스로 가서 양극을 만나 용접이 이루어집니다. 금속이 부딪힘으로써 이 전극은 전기에너지가 열에너지로 바뀌면서 물체를 녹이게 됩니다. 주로 구리나 니켈을 함유한 탄소강이나 합금강에서 사용이 됩니다.

이 상태에서 전자는 양방향으로 움직입니다. 전자가 텅스텐에서 물체로 갈 때, 그 물체의 조각 부위를 녹이면서 관통하게 됩니다. 이런 방법은 알루미늄 합금에만 사용이 되며, 실제로 알루미늄은 이 산화알루미늄 층을 재료 표면에 생성하여 용접이 원활하고 일관되는 것을 방지합니다.

용접 에너지 방정식이 있는데, 참고만 하시기 바랍니다.

E: Welding energy(Joules/cm), U: Voltage(V), I: Current(A), V: Travel speed(cm/min)

이 용접에너지가 물체를 녹이는데, 이 방정식에 사용되는 parameter는 용접을 진행하는데 많은 영향을 준다고 보시면 됩니다.

특히, 이 3가지 parameter값이 중요합니다:  U: Voltage, I: Current, V: Travel speed.

그러면, 여기서 이 3가지 포인트가 어떻게 parameter를 제어하는지 한번 살펴보도록 하겠습니다.

일단, 최대한 심플하고 단순하게 parameter를 크게 두가지 범주로 분류를 해보겠습니다.

▣ Physical parameter: 기계 설정 및 환경에 연결됩니다.

- 영향을 주는 요인: 파이프, 컷팅, 면치기, 베벨, 텅스텐 일렉트로드, 전압, 가스.

▣ Power supply parameter: 전원공급장치에 의한 영향.

- 전류, 이동속도, 펄스.

Physical parameter에 영향을 주는 파이프 같은 경우 파이프 형태의 오차변수에 대해서 특히 주의를 기울여야 합니다. 파이프 둘레의 지름 두께가 모두 일정한게 아니라, 사진과 같이 두께가 일정하지 않을경우, 당연히 용접 품질은 떨어지고 용접이 정상적으로 이루어지지가 않습니다. 그렇기 때문에, 파이프의 품질과 일정한 두께가 용접에 미치는 영향이 크다는 사실 유념하시길 바랍니다.

오늘 용접에 대해서 간단하게 알아보았는데요, 내용 자체가 어려울수 있는데 기본적으로 용접을 하기 위해서는 용접부위의 산화반응이 필요하고, 그 산화반응을 하기 위해서는 가스의 역활이 중요합니다. 또한 parameter값에 영향을 줄수 있는 요소들은 파이프, 컷팅, 베벨상태, 전압, 가스 등 요소들이 있고, 그중에서 가장 크게 영향이 있는 파이프 같은 경우 파이프 두께가 일정하게 모두 같아야지 용접을 하였을 때 용접품질이 만족할만한 용접결과가 나올수 있다는 점, 이렇게 중요한 핵심부분만 잘 기억을 해두시고 다음 포스팅에서도 좀 더 심도있는 용접에 대해서 알아보도록 하겠습니다.