[ 아크용접배우기 ] 피복 아크의 성질(1)

[마스터]

[ 아크용접배우기 ] 피복 아크의 성질(1)

피복 아크의 성질(1)  

① 아크 : 용접봉과 모재와의 사이에 전원을 걸고 용접봉의 끝을 모재와 적당한 간격으로 유지하면 청백색의 강한 빛을 내며

             아크가 발생한다. 이 아크를 통해 약 10~500A(ampere)의 대전류가 흐르며, 이러한 전류는 금속 증기와

             그 주위의 각종 기체 분자가 해리하여 양전기를 띤 양이온과 음전기를 띤 전자(electron)로 분리되고,

             각각 양이온은 음(-)의 전극으로, 전자는 양(+)의 전극으로 뛰어가기 때문에 아크 전류가 흐르게 되는 것이다.

 

② 아크 전압 분포 : 전기 용접에서 아크의 성질을 잘 알면 아크 용접을 원활히 할 수 있다.탄소 텅스텐 전극봉을 방전시키면

                           아크가 발생된다. 여기서 발생된 아크의 온도는 대단히 높으며 조건에 따라 다르다. 대략 4000~5000℃로 
                           알려져 있다. 이 높은 온도로 인해 아크 기둥(arc column)의 비중이 주위의 가스보다 가벼워진다.
                           따라서 2개의 전극이 수평선사에서 아크를 발생시켯을 때 아크 기둥은 하나의 원호를 이루면서 부상한다.

                           이리하여 이를 아크 전호(電弧)라고 부르게 된 것이다. 아크 기둥은 일명 플라스마(plasma)라고도 하며,

                           아크 기둥의 길이에 따르는 전압 분포를 보면 아래 그림과 같다. 음극 근처의 전압 강하를

                           음극 전압 강하(cathode voltage drop, Vk), 양극 근처의 전압 강하를

                           양극 전압 강하(anode voltage drop, Va),아크 기둥 부분의 전압 강하를

                           아크 기둥 전압 강하(arc column voltage drop, Vp)라 하며, 이 전체의 전압을 아크 전압(Va)이라 할 때,

                           다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

 

③ 극성(polarity) : 직류 용접기를 사용할 경우에 고려해야 할 성질로서 일반적으로 열의 분배는 (+)극 쪽에 70%,

                             (-)극 쪽에 30% 정도가 된다고 한다. 극성에는 정극성(straight polarity) ; DCSP)과

                            역극성(reverse polarity ; DCRP)이 있으며, 이들을 다음과 같이 나타낸다.
 

극성의 종류	전국의 결선 상태	열분배	특성
정극성 (DCSP)		용접봉 (-) : 30% 모재 (+) : 70%	① 모재의 용입이 깊음  ② 봉의 녹음이 느림  ③ 비드 폭이 좁음  ④ 일반적으로 널리쓰임  ⑤ 후판 용접에 적닥함
역극성 (DCRP)		모재 (-) : 30% 용접봉 (+) : 70%	① 모재의 용입이 얕음  ② 봉의 녹음이 빠름  ③ 비드 폭이 넓음  ④ 박판, 주철, 합금강,      비철 금속에 쓰임

* 주, 이상의 설명만으로는 정극성과 역극성의 선택의 기준이 되지 못하고 일반적으로 고탄소강, 주철, 합금강, 기타

  역극성 전용 용접봉이 아닌 경우는 정극성으로 하는 것이 보통이다.

④ 아크의 특성

㈎ 부저항 특성

  - 일반 건기 화로는 옴(Ohm)의 법칙에 따라 동일 저항에 흐르는 전류는 그 전압에 비례하지만 아크의 경우는

    그 반대로 전류가 크게 되면 저항이 적어져 전압도 낮아진다. 이와 같은 현상을 아크의 부저항 특성 또는 부특성이라고 한다.

㈏ 아크 길이 자기제어 특성(arc length self - control sharacteristics)

   - 아크 전류가 일정할 때 아크 전압이 높아지면 용접봉의 용융 속도가 늦어지고, 아크 전압이 낮아지면 용융속도는 빨라진다.

      이와 같은 특성을 아크 길이 자기제어 특성이라고 한다. 아크길이 자기제어 특성은 전류밀도가 클 때 잘 나타난다.

㈐ 절연 회복 특성

   - 교류 아크에서는 1사이클(cycle)에 두 번 전류 및 전압의 순간 값이 0으로 되어 아크 발생이 중단되고 용접봉과 모재 간은

      절연(insulation)된다. 이때 아크 기둥을 둘러싼 보호가스는 용접봉과 모재 간의 절연을 꺾고 전류가 잘 통하도록 만든다.

      이와 같이 보호가스에 의해 순간적으로 꺼졌던 아크가 다시 일어나는 특성을 절연회복 특성이라고 한다.

㈑ 전압 회복 특성

   - 아크가 발생되는 동안 아크 전압은 낮으나 아크가 꺼진 후에는 용접봉과 모재 간의 전압이 매우 높아지게 된다.

      따라서 일단 아크가 꺼진 다음 아크를 다시 발생시키려면 매우 높은 전압이 필요하게 된다.

      아크 용접 전원은 아크가 중단된 순간에 아크 회로의 과도 전압을 급속히 상승 회복시크는 특성이 있으며,

      이 특성을 전압 회복 특성이라 한다. 이 특성은 아크의 재발생을 쉽게 만든다.