[ 외국취업교육사이트 ] 용접자재 (1)

[마스터]

[ 외국취업교육사이트 ] 용접자재 (1)

1) 아아크 용접기기

용접작업에 적당하도록 낮은전압에서 큰 전류가 흐르도록 되어있으며 양극을 단락(短絡)하여도

전류가 일정한도 이상은 흐르지 않도록 제어되어 일반 전기기기와는 다르게 소손될 위험성은 없다

(1) 개로전압

아아크의 발생과 유지를 위하여 어느정도 높은 무부하전압,

즉 작업을 하지 않을때의 전압인 개로(開路)전압이 필요하다.

교류용접기는 70∼80V이고 직류 용접기는 60V정도가 보통이다

(2) 외부특성곡선

 용접전원의 출력단자에서의 전류와 전압과의 관계를 용접전원의 외부특성이라고 하며 아아크의 안정을 위하여

용접기의 적당한 외부특성곡선 (가로축을 부하전류, 세로축을 부하 단자전압으로 한 곡선)이 필요하다.

아아크 용접기의 외부특성에는 수하(垂下)특성과 정전압특성을 가지고 있다.
피복아아크 용접일때는 부하전류의 증가와 함께 단자전압이 저하하는 수하특성이 사용된다.
MIG용접과 탄산가스용접일때는 직류를 사용하여 부하전류가 변화하여도 단 자전압이 거의 변화하지 않는

정전압특성 또는 부하전류 증가시 단자

① 수하특성

용접아아크의 특성은 일반 저항 부하와는 달리 저전압, 고전류이며 아아크 길이가 다소 변동하여도

용접전류는 일정할 것이 요구된다.
이는 용접할 때 손의 흔들림에 의한 아아크의 변동을 피할 수 없고 아아크 길이의 변화에 의한

용접전류가 변동으로 아아크가 불안전하게 되어 용융속도, 용입이 균일하지 못하게 된다.
즉 용접입열은 전류에 비례하므로 전류의 변동이 적다는 것은 곧 용접입열의 변동이 적다는 것을 뜻하며

또 용접봉의 용융속도는 전류에 비례하므로 전류의 변동이 적다는 것은 용융속도가 일정하다는 것이 된다.
그러므로 아아크길이가 변화여도 용접전류의 변동이 없는 수하특성이 필요하게 되며

수하특성 중에서도 전원특성곡선에 있어서 작동점 부근의 경사가 상당히 급격하게 한 것을 정전류특성이라고 한다.

이는 아아크 전류를 거의 변화하지 않도록 한 것이다.

따라서 수동용접기는 모두 수하특성인 동시에 정전류특성으로 설계되어 있다.

<그림3.1〉(a)에서 아아크가 정상으로 발생하여 만족한 용접을 하고 있을때의 아아크길이를 l1이라 할 때

용접미숙 등의 원인으로 아아크의 길이가 변동하여 l2로 되었다면 아아크의 발생점은 점 B로 이동하게 된다.
그러나 수하곡선의 특성으로 아아크전압이 높아지는 만큼 용접전류가 감소 하므로 전체입열량은 일정하게 유지하게 된다.
아아크는 M점(개로전압)에서 발생하여 A와 B점에서 아아크전압은 20∼40V 로 안정하게 되고

R점(단락전압)에서 아아크는 소멸된다.
 

 

〈그림3.1〉수하특성과 정전압특성곡선

② 정전압특성

전류가 증가하여도 전압이 일정하게 되는 특성을 정전압특성이라고 하고,

전류가 증가할 때 전압이 다소 높아지는 특성을 상승특성이라 한다.
MIG용접이나 탄산가스 아아크용접과 같이 전류밀도가 대단히 높은 자동용접이나 반자동용접에서는

정전압특성이나 상승특성으로 아아크의 안정을 자동적으로 유지할 수 있다. 〈그림3.1〉(b)는 정전압특성 곡선이다.
그림에서 A, B점은 정전압특성을 l1 , l2 는 아아크길이에 따른 아아크특성을 나타내고 있다.

A점은 자동용접기가 작동하는 점이다.

자동용접기가 정상 상태로 동작하고 있다는 것은 와이어의 용접속도와 송급속도가 일치하고

아아크길이가 일정하게 유지되고 있다는 것이다. 이 상태에서 어떤 원인으로

와이어의 송급속도가 늦어졌다고 가정하면 아아크의 길이는 짧게되어 그 결과 동작점은 A에서 B로 이동한다.

B로 이동하면 전류는 커지기 때문에 와이어의 이동속도는 빨라져서 아아크의 길이는 원상태로 되돌아 온다.

또 반대로 와이 어의 송급속도가 빨라졌다고 가정하면 아아크의 길이는 길어지고 전류는 감소하여

와이어의 용융속도가 늦어지기 때문에 아아크 길이는 원상태로 되돌 아온다.

이와 같이 평형을 유지하는 현상을 아아크의 自己制御라고 한다.

(3) 직류아아크용접기

직류아아크 용접기는 아아크의 안정성이 우수하고 비피복봉을 사용할 수 있으며

모재의 재질이나 판 두께에 따라 극성을 바꿔 용접을 쉽게 할 수 있는 장점이 있으나

구조가 복잡하여 고장율이 비교적 많으며 가격이 고가이다.
직류아아크용접기에는 직류발전기를 이용하는 발전기형과 교류전원을 정류하여 직류를 얻는 정류기형이 있다.

종래에는 거의 발전기형으로 고정되어 한정되어 있었으나 최근에는 정류기가 발달함에 따라

정류기형이 많이 사용되고 있다. 그러나 발전기형은 전원설비가 없는 장소에서의 용접이 편리하다.
용접기의 외부특성은 수하특성과 정전압특성이 있고 용접방법에 따라 구분하여 사용되고 있다.

수하특성인 직류아아크용접기는 주로 피복금속 아아크용접, TIG용접에 이용되고

정전압 특성인 직류아아크용접기는 MIG용접, 탄산가스아아크용접에 이용되고 있다.
비철금속의 알루미늄합금, 스테인레스강, 박판용접 등에 이용하며 발전형과 정류기형이 있다.

(4) 교류아아크 용접기 ( KS C 9602 )

 아아크의 안정성이 직류에 비하여 떨어지며 비피복봉을 사용할 수 없다.

구조가 간단하여 고장율이 적으며 가격이 저렴하다.
용접에 적당한 저전압 대전류를 공급할 수 있는 변압기로 교류전원에 1차 코일을 접속하고

2차 코일의 전류조정을 하는 방법에 따라 가동철심형, 가동코 일형, 탭전환형, 가포화 리액터형이 있다
용접기의 외부특성은 정전류특성으로서 주로 피복아아크용접기로 설계되었으며 TIG용접기 등도 있다.

① 교류아아크의 안정성

 교류아아크에서는 전원의 주파수의 반 사이클마다 극성이 바꾸어지므로 1사이클에

두번 전류 및 전압의 순간값이 0으로 될 때마다 아아크발생이 중단하게 된다.
 다음 사이클에 있어서 새롭게 아아크가 발생할 때의 아아크전압은 높아지며 이점의 전압을

재점호(Reignition)전압이라고 하며 아아크 안정에 중요한 관계가 있다.

즉 재점호전압이 높을수록 아아크는 불안정해진다.
 따라서 재점호전압에 대응하는 무부하전압은 이 재점호 전압보다 높아야 하며,

만일 재점호전압의 값이 무부하전압보다 높으면 전류는 증가하지 않고 아아크는 꺼지고 만다.
 교류용접에서의 무부하전압이 직류용접에서의 무부하전압보다 높아야 한다는 것은 이러한 이유 때문이다.

그리고 직류아아크에서는 전압과 전류가 다같이 변하지 않으므로 아아크는 대단히 안정하다.
 피복아아크 용접봉의 아아크가 잘 꺼지는 한 원인으로는 이 재점호 전압이 높기 때문이다.

(5) 용접기의 부속장치

① 전격방지장치
무부하전압이 85∼95V로 비교적 높은 교류아아크 용접기는 감전 재해의 위험이 있기 때문에

용접공을 보호하기 위하여 전격방지장치를 사용한다.
전격방지기의 기능은 작업을 하지 않을 때, 보조전압기에 의해 용접기의 2차 무부하 전압을 20∼30V이하로 유지하고

용접봉을 모재에 접속한 순간에만 릴 레이가 작동하여 용접작업이 가능하도록 되어 있다.
용접이 끝나서 아아크를 끊으면 자동적으로 릴레이가 차단되며 2차 무부하 전압은 다시 25V이하로 된다.

이와 같이 휴식시간 동안에는 2차 무하전압을 항상 25V이하로 유지할 수 있기 때문에 전격을 방지할 수 있다.

② 원격제어장치
용접기에서 떨어져 작업을 할 때 작업위치의 전류를 조절할 수 있는 장치를 원격제어장치라 한다.

현재 주로 사용되고 있는 원격제어장치의 대표적인 것에는 전동기 조작형과 가포화 리액터형이 있다.