스크랩 동/은납용접봉의 사용설명

[바보아빠]

별표용접봉 사용 설명서

★용접의 다양한 용도★

오랫동안 용접은 난방, 냉방장치 및 냉장고의 제작에 사용되는 금속결합의 중요한 수단일 뿐 아니라 여러 가지 산업용도로서 사용되어 왔다. 오늘날,전형적인 난방, 냉방장치나 냉장설비등은 수백개의 용접결합으로 이루어져 있다. 용접은 구리관과 구리 또는 철로 된 관이나 부분들을 결합하는데 사용된다. 용접은 비슷한 금속이나 서로 다른 금속사이의 결합, 굵은부분과 가는 부분의 결합이나 녹는점이 크게 다른 금속들 간의 결합에 사용된다. 왜 용접이 그렇게 널리 사용되는 것일까? 그 이유는 경제적이기 때문이다. 또한 용접에 의해서 강하고 틈이없는 결합을 만들어 낼 수 있다. 틈이 없다는 것은 특별히 난방, 냉방장치나 냉장설비등에 있어 중요하다. 이런 장치들은 모두 난방, 냉방 매체로서 액체나 가스를 담고 있는 밀폐된 체계로 되어 있다. 금속과 금속간의 결합에 틈이 생기면 액체나 가스가 새어나와 기계가 제대로 작동 할 수 없게된다. 경제성과 강하고 틈새가 없는 용접 특성이 있는 것이다. 이제 그 특성을 살펴 보도록 합시다.

★용접 과정의 특징★

용접은 열과 땜납을 통해 금속들을 결합하는 것으로 정의할 수 있다. 이 과정에서 땜납의 녹는점(약 450℃~900℃정도)에서 결합되고 모재 금속의 녹는점보다는 낮다. 용접 과정은 결합부위 사용되는 땜납이 녹아서 모세관 작용에 의해 결합부위에 완전히 흘러 들어갈 수 있을 온도까지 모재금속을 가열하는 것으로 이루어 진다. 그 다음에 냉각 시키면 용접결합은 땜납과 두 개의 모재 금속들 사이의 강력한 야금 결합을 이루게 된다. 용접 결합의 두 가지 두드러진 특징은 첫째로 높은 강도와 둘째로 결합이 이루어지는 낮은 온도이다. 잘 된 용접결합은 일반적으로 단순한 금속의 결합보다 강하다. 그리고 용접 결합이 만들어지는 온도는 모재 금속들의 녹는점보다 훨씬 낮다. 용접결합은 기술자의 조작에 의해서가 아니라 모세관 작용에 의해서 땜납이 결합사이로 완전하게 흘러들어간다는 의미에서 저절로 만들어진다고 볼 수 있다. 그러나 올바른 용접과정을 따르지 않는다면 불완전하게 될 수도 있다. 이런 과정들은 여섯가지로 쉽게 구분할수있다.

★1.적당한 간격★

용접되는 모재 금속들 간의 가장 적당한 가격은 얼마일까? 일반적으로 0.01m/m에서 0.03m/m가 적당하며 용접온도에서 0.05m/m가 넘지 않도록 한다. 간격이 0.01m/m 보다 작으면 녹은 땜납이 결합사이로 흘러 들어갈 공간이 없게된다. 또한 간격이 0.05m/m나 0.06m/m보다 넓으면 모세관 현상이 덜효과적이게 되고 땜납이 결합을 완벽하게 채우지 못할 수도 있다. 난방, 냉방장치나 냉장설비를 제작할 때 용접 결합을 위한 적당한 간격을 맞추는 것은 거의 문제가 되지 않는다. 결합의 설계는 미리 결정 되어 있으며 이는 거의 언제나 컵모양의 설계인데 한 튜브가 다른 튜브의 늘어난 끝에 삽입되는 형식이다. 올바른 치수로 둥글 게 제작된 튜브와 부속으로 시작하는한 간격 문제는 없다고 봐도 된다. 그러나 용접을 위한 튜브를 준비하는데에는 약간의 주의를 기울여야 한다. 예를 들어 튜브를 부품에 용접하는 경우 일반적으로 튜브를 원하는 길이만큼 자르는 것부터 시작한다. 톱이나 튜브 커터를 사용하여 잘라낸 자리가 각지게 었는지를 확실히 하고 끝에 꺼끌하게 남은 부분을 제거한다. 튜브의 끝을 부품에 밀어 넣고 적당하게 딱 들어맞는지 즉, 쉽게 미끌어지는 정도인지 확인한다. 난방, 냉방 장치와 냉방설비에 사용되는 용접결합의 대부분은 구리와 구리간의 결합이다. 이는 금속의 팽창게수에 대해서 걱정하지 않아도 된다는 것을 의미한다.두 개의 구리부분들은 용접을 위해서 열을 가할때 같은 비율로 팽창할 것이다. 그러나 다른 금속들 간의 결합을 용접할 때에는 서로 다른 팽창계수를 고려해야 한다. 철을 함유하지 않은 금속들(구리, 놋쇠)은 철을 함유한 강철이나 스테인레스들보다 더 많이 팽창한다. 따라서 처음의 결합간격을 그에 따라 조절해야 한다. 가뎔하면 간격이 줄어드는 경우에, 예를 들어 구리 튜브를 철로 된 부분에 용접할 때는 상대적으로 느슨하게 0.01m/m 정도로 시작해야 한다. 가열하면 간격이 늘어나는 경우에는 힘을 주어 딱 맞게 시작해야 한다. 몇 번 해 보면 곧 알맞은 정도를 알 수 있을 것이다.

★2.금속표면을 깨끗이 하기★

모든용접의 모재의 모세관 작용은 오염된 표면에서는 제대로 일어나지 않는다. 이는 오염된 문을 페인트 칠하는 것과 같아서 문을 칠하는 것이 아니라 오염된 먼지에 페인트 칠을 하게 된다. 따라서 먼지가 떨어지면 페인트 칠도 떨어지게 된다. 용접에 있어서 금속의 표면이 오염되면 땜납은 그 금속들에 접착되지 않는다. 대부분의 산업설비 제작에 있어서 보통 공장에서 바로 가져온 깨끗한 튜브와 부품들을 가지고 작업을 하게 된다. 그러나 어떤 이유로든 그런 부품들에 먼지나 기름기가 묻게 되면 틈없는 용접 결합을 위해서 그것들을 깨끗이 해야만 한다. 오일, 먼지, 기름기 등은 용제로 제거할 수 있으며, 산화물들은 페파같은 연마제로 제거할 수 있다. 일단 부품들이 완전히 깨끗해 지면 가능한 빨리 용접을해서 취급하다가 묻게 되는 공장의 먼지나 몸의 기름등에 의해 표면이 다시 오염되지 않도록 주의하는 것이 좋다.

★3.부품에 후락스 바르기★

후락스는일반적으로 크림이나 액체 또는 가루의 형태로 만들어진 화학적 합성물로,용접하기 바로전에 결합표면에 사용된다. 후락스를 사용하는 목적은 금속 표면을 공기에 닿지 않도록 해서 열을 가하는 동안 산회되는 것을 방지하기 위한 것이다. 풀럭스는 열을 가하는 동안 녹아서 활성화되어 산화물을 흡수하고 땜납이 녹아 흐르는 것을 돕는다. 후락스를 바르는 것은 일반적으로 용접과정에 있어서 중요한 부분이지만 난방, 냉방장치나 냉장설비에 사용되는 용접 결합에 있어서는 단지 작은 역할을 할뿐이다. 그 이유는 이런 설비들에 사용되는 대부분의 결합들이 구리와구리간의 결합이기 때문 이다. 구리에 구리를 용접할 때 인을 함유한 땜납(별표용접봉 Bcup 계열)을 사용함으로서 후락스를 쓰지 않아도 된다. 이런 땜납에 함유된 인은 후락스처럼 작용해서 따로 후락스를 바를 필요가없다. 그러나 예를 들어 콤프레서나 밸브부품을 만들 때처럼 놋쇠나 강철 같은다른 금속들을 용접하는 경우도 있을 수 있다.강철에는 인을 함유한 땜납을 사용할 수 없는데 이는 부서지기 쉬운 인화철이 생성되기 때문이다. 대신에 인이 없는 땜납(볊용접봉 Bag 계열)을 사용해야 하며 이런 경우에는 부품들에 후락스를 발라야 한다. 놋쇠에는 인을 함유한 땜납을 사용할수 있지만 이 경우에는 후락스를 바른 것과 같은 효과가 나지 않기 때문에 후락스를 사용해야 한다. 후락스를 바르는 일반적인 방법은 반죽으로 된 후락스를 부품위에 솔질하는 것이다. 이는 어려운작업은 아니지만 부품들 안쪽에 지나치게 많은 후락스를 바르지 않도록 하는 것이 중요하다. 이는 제품내부를 오염시킬 수 있다. 구리 튜브를 강철 부분에 용접할 때는 다음과 같은 요령으로하면 된다. 먼제 튜브를 부속에 꽉맞도록 깊이 끼운다. 마지막으로 튜브나 부석을 돌려서 후락스가 고르게 발라지도록 하고 남은 후락스를 설비의 바깥 부분, 특히 부속의 끝 부분에 골고루 바른다. 후락스를 바르는 것은 용접 과정 동안 설비가 산화되는 것을 방지할 뿐만 아니라 용접하기에 충분할 만큼 금속이 뜨거워졌는지를 알려주는 온도 표시의 역할도 한다. 예를 들어 후락스의 온도가 변함에 따라 후락스의 형태도 변한다. 그것이 완전히 맑아지면 (600℃정도에서) 대부분의 땜납은 용접 온도에 도달 했다는 것을 알 수있다. 온도 후락스의형태 100℃ 물이 끓는다. 315℃ 후락스가 하얗게 되고 살짝 부풀면서 작용하기 시작함. 425℃ 후락스가 표면에 눕고 우유같이 됨. 595℃ 후락스가 완전히 맑아지고 활성화 되면서 물처럼 됨과 동시에 모재표면이 맑게 비쳐 보임. 이 상태에서 땜납을 모재 금속에 살짝 대봄. 이때 땜납이 녹으면 용접을 위한 적당한 온도임.

★4.용접을 하기 위한 조립★

부품을 가열하고 용접하기 전에 가지런히 정렬하고 가열, 용접동안 정렬이 변하지 않도록 받쳐둔다. 이는 난방, 냉방 장치나 냉장설비에 용접을 할때는 큰 문제가 되지 않는데 실질적으로 모든 결합들은 관으로 맞게 되는 조립부품이기 때문이다. 그 본질상 부품들은 용접하는 동안 자체적으로 정렬되고지지된다. 그러나 산업용품들은 정렬을 확실히 하기 위해 복잡한 설비를 필요로 할 수도 있다. 주의해야 할 점은 두가지 정도다. 첫째로 튜브 대 튜브 형태의 다른 것에 제대로 끼워졌는지 확인해야 한다. (끼워넣는 거리는 최소한 안쪽 튜브부분의 직경과 같도록 해야 한다.) 둘째로 미리 만들어진 고리를 사용할 때는 그것들이 제대로 놓여있는지를 확인해서 땜납이 녹을 때 결합사이로 완전하게 흘러가도록 해야 한다.

★5.부품을 용접하기★

실제적인 용접 작업은 두 부분으로 이루어진다.
(1) 모재의 가열.
(2) 땜납을 가열된 모재에 결합.
어떤 종류의 가열 기구를 사용하든 - 자동이든, 수동이든 - 두 개의 모재를 넓고 고르게 가열해서 땜납이 두 모재의 틈새로 고르게 잘 흘러 결합을 완전히 채우도록 해야 한다. 일반적으로 수동 가스에어 토치가 가열 기구로 자주 사용된다. 적절하고 부드럽고 둥근 모양의 불곷이 최상의 열을 제공할 수 있다. 튜브를 부속품이나 더 큰 직경을 가진 또 다른 튜브에 용접할 때 다음과 같은일반적인 가열 과정이 필요하다.
① 토치의 불꽃을 약간 감소시킨 형태로 유지한다. 곧 산소보다 연료 가스를 약간 더 함유한 불꽃이 되게 한다. 불꽃은 튜브와 부속품을 모두 감쌀 정도로 부드럽고 커야 한다.
② 부속품의 끝으로부터 약 12~15m/m에서 20m/m정도 떨어진 부분의 튜브에 가열 하기 시작 한다. 튜브가 잠깐동안 가열되면 열을 부속품 쪽으로 옮긴다.
③ 열을 꾸준히 튜브에서 부속품으로 왔다 갔다 하면서 가열한다. 두겁고 늦게 열이 전도되는 부속품 쪽에 대부분의 열이 가도록 한다. 불꽃이 부속품의 노출면에 닿지 않도록 한다. 이 작업은 횡단면은 쉽게 과열되지 않도록 주의한다.
④ 용접 온도에 도달할 때까지 모재를 가열한다. (★-후락스를 사용할 경우에는 이 온도 에서 후락스가 낡아진다. 만일 후락스를 사용하지 않는다면 가열되는 금속의 흐릿한 붉은 색으로 용접 온도를 알 수 있다. )
⑤ 이 온도에서 불꽃을 약간 뒤로 당기고 땜납을 튜브와 부속품의 결합점에 서서히 댄다. 인이 함듀된 땜납을 사용하는 경우에는 약간 느리게 흐르는 경향이 있으므로 불꽃을 적당하게 가 열하면 땜납이 스며들어 결합을 완벽하게 채우게 된다. 이때 땜납은 가장 뜨거운 부위로 흘러 가기 때문에 불꽃조정을 주의해야 한다.
⑥ 결합이 완료된 후에는 땜납이 최대한으로 젖을 수 있도록 결합부위에 마지막으로 한 번 불 꽃을 통과시킨다. (빠져 나온 가스나 후락스를 배출시키기 위해서 때론 가능 하면 결합을 비 틀어 보기도 한다.) 위에 나온 용접 기술은 결합의 종류에 따라서 다소 달라질 수도 있다. 열 교환 장치에 사용되는 튜브 대 부속품의 결합은 수직 하방, 수직 상방, 수평 결합의 세 가지 이다. 다음의 과정이 각각의 결합에 이용될 만하다.

* 수직하방 결합 : 전체 결합 부위를 용접온도까지 빠르고 일정하게 가열한다. 튜브를 먼저 가 열하고 그 다음에 부속품을 가열한다. 결합 부위가 용접 온도 (그 색깔이나 후락스의 외형에 의해 표시되는 대로)에 도달하면 약간의 열을 부속품에 더해주는데 이 쪽으로 땜납이 흘러야 하기 때문이다.
* 수직 상방 결합 : 튜브를 가열하는 것으로 시작한다. 약 425℃정도 되면 부속품쪽을 가열한다. 그리고 나서 부속품에서 튜브로 왔다 갔다 하면서 결합 부위 전체에 열을 가한다. 부속품 밑에 있는 튜브가 과열되지 않도록 조심한다. 과열되면 땜납이 결합밖으로 튜브를 따라 흐르게 될 염려가 있다. 용접 온도에 도달하면 부속품위에 불꽃을 댄채로 땜납을 튜브에 댄다. 이런 가열 방식은 댄체로 땜납을 튜브에 댄다. 이런 가열 방식은 땜납을 위로 당겨서 결합부위를 완벽하게 채워지게 한다.
* 수평결합 : 튜브와 부속품을 빠르고 고르게 미리 가열한다. 용접 온도에 도달하면 땜납을 튜브 의 위쪽에 댄다. 중력과 모세관 작용에 의해 땜납이 튜브 둘레로 바닥까지 가게 된다 (땜납이 전체적으로 튜브에 둘러싼 것을 확실히 하기 위해서 약간의 열을 부속품의 아래족에 가해되 된 다 .) 땜납이 둘레에 다 보이는지 결합면을 확인한다. 특히 땜납이 결합의 맨 위족에 보이는지 확인 한다.보이지 않으면 땜납이 결합부위에 다 보일 때까지 약간의 땜납을 더한다. 용접을 위 해서 모 재를 가열할 때 결합 부위를 가능한 빠르고 일정하게 가열한다. 따라서 서로 다른 성분 과 두께를 가진 가속들을 결합할 때 더 늦게 가열되는 두꺼운 부분에 더 많은 열을 가해야 한다. 강철과 구리 처럼 열 전도성이 다른 금속들을 결합할 때에는 구리가 열을 더 잘 전달하므로 비례 적으로 더 많은 열을 강철에 가해야 한다. 물론 어떤 경우에도 모재금속이 녹기 시작할 때까지 가열해서는 안된다.

★6.용접된 결합을 깨끗이★

일반적으로 난방, 냉방장치와 냉장설비의 용접 결합들은 용접후에 깨긋이 하는 작업이 필요하지는 않다. 그러나 많은 산업 기기들은 후락스가 사용된 소수의 냉장설비에 있어서는 결합이완료된 후에 후락스 찌꺼기를 제거하는 것이 필요할 수도 있다. 이때는 뜨거운 물로 솔질이나 걸레질을 해서 씻으면 된다. 필요하다면 부러쉬로 단단하게 달라 붙은 찌꺼기를 떼어 낼 수 있다.

용접 결합의 분해

냉난방및 열고환기에 필요한 콤푸레사 콘텐서 발브등을 재설비 및 보수할대 용접결합 뷔위를 분해해야 하는 경우도 있을 것이다. 용접 결합의 분해 과정은 간단하다. 우선 결합부위에 완전하게 후락스를 바른다. (후락스를 바르는 것은 땜납이 실제로 원래의 흐르는 온도에서 흐르도록 도와주는 역할을 하고 다시 용접하는 경우에 대비해서 결합을 깨끗이 유지하도록 해준다.) 후락스를 바른 후에 땜납이 녹는 온도보다 약간 높은 정도까지 결합에 고르게 열을 가한다. 이 온도에서 조립의 두 부분은 쉽게 분리된다. 분해한 후 다시 6단계의 방법으로 용접할 수 있다. 그러나 분해했던 결합을 다시 용접 할 때 결합의 분해시 떨어져 나간 땜납을 보충하기 위해서 땜납을 약간 첨가해야 한다.

용접할 때의 안전수칙

용접할 때 기술자에게 두 가지의 위험 가능성이 있다 . 하나는 화학가스에 의한 것이고 토치 불꽃의 열과 빛에 의한 것이다. 이런 위험요소로 인해 다음의 주의가 필요하다. 작업자를 위해서 밀폐된 공간을 환풍기나 후드, 공기 청정기 등을 이용하여 환기한다. 금속이 가열되 때 가스를 발생시킬 수 있는 표면의 오염물을 제거하기 위해서 모든 모재 금속들을 깨끗이 한다. 후락스를 사용할 때는 가열하는 동안 산화와 가스생성을 방지하기 위해 충분한 양을 사용한다. 땜납이 아닌 모재만을 넓게 가열한다. 가열하기 전에 카드뮴이나 납, 아연 같은 독성 코팅을 제거한다. 토치의 열과 광선. 작업자는 손을 열로부터 보호하기 위해 장갑을 껴야 한다. 색이 들어간 거글이나 방안경으로 눈의 필와 시력저하를 덜 수 있다.

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