개념 한 쪽
이산화탄소가스아크용접기능사 용접의 장·단점 — 원자 결합이 주는 것과 열이 남기는 것
용접의 장점은 접합 원리에 있다. 리벳이나 볼트로 맞물려 고정하는 기계적 접합과 달리, 용접은 금속 원자끼리 결합시켜 재료를 한 덩어리로 만든다. 그 대신 열로 붙이는 방법인 만큼 열 변형과 용락, 기공, 균열 같은 결함을 관리해야 한다. 얻는 것과 치르는 것을 나란히 두고 이해한다.
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뜻
재료를 붙이는 방법은 기계적 접합과 야금적 접합으로 갈린다. 리벳, 볼트, 나사는 부품을 기계적인 힘으로 눌러 고정하며 이음 부위가 금속 원자끼리 직접 붙는 것이 아니라 맞물려 있을 뿐이다. 반면 융접, 압접, 납땜 같은 야금적 접합은 금속 원자들을 직접 결합시킨다. 용접이 기계적 접합과 갈리는 지점이 바로 여기이며, 접합부를 한 덩어리로 만든다는 것이 용접의 가장 큰 장점이다.
열을 쓴다는 사실은 곧 관리할 결함이 있다는 뜻이다. 모재가 녹아 들어간 깊이는 용입이고, 열이 지나쳐 모재가 뚫리거나 녹아 떨어지는 결함은 용락이다. 피복제에 밴 습기는 아크열로 분해되어 수소가 되고, 이 수소가 용융금속에 갇히면 기공이 된다. 고산화티탄계 E4313은 아크가 안정되고 스패터가 적지만 고온 균열이 생기기 쉽고, 저수소계 E4316은 수소량이 적어 균열에 강하다. 열 변형도 변수다. 가접을 대충 하면 본 용접 중 열 변형으로 위치가 틀어져 전체 용접이 실패할 수 있다. 접합부를 한 덩어리로 만드는 장점은 이 결함들을 다스릴 때 비로소 값어치를 낸다.
그래서 준비 작업이 결과를 좌우한다. 가접은 본 용접 전에 부재가 움직이지 않도록 짧게 임시 고정하는 작업이며, 이때는 본 용접보다 지름이 약간 가는 용접봉을 쓴다. 가는 봉은 전류밀도가 높아져 짧은 구간에서도 열이 집중되고 충분한 용입을 확보할 수 있기 때문이다. 습기를 말려 수소를 줄이는 것도 같은 이유다. 장점을 살리는 조건은 이처럼 결함을 줄이는 준비에 있다.
예제
선지 판단은 접합 원리와 열의 흔적을 나눠 보는 것이다. 기계적 접합과 야금적 접합을 가르는 문제에서는 리벳·볼트·나사가 어느 쪽인지 확인하고, 융접·압접·납땜을 야금적 접합의 세 갈래로 묶는다. 결함 문제에서는 모재가 녹아 들어간 것은 용입, 뚫리거나 떨어진 것은 용락, 습기에서 온 수소가 갇힌 것은 기공으로 대응시킨다. 가접 문제에서는 가는 봉을 쓰는 이유를 전류밀도와 용입 확보에서 찾는다.
자주 묻는 물음
- 용접은 기계적 접합과 무엇이 다른가요?
- 리벳·볼트·나사는 부품을 눌러 맞물리게 고정하는 기계적 접합이고, 융접·압접·납땜은 금속 원자끼리 직접 결합시키는 야금적 접합입니다. 용접은 이 야금적 접합에 속해 접합부를 한 덩어리로 만듭니다.
- 용접에서 관리해야 하는 대표 결함은 무엇인가요?
- 열이 지나쳐 모재가 뚫리거나 녹아 떨어지는 용락, 피복제의 습기에서 나온 수소가 갇혀 생기는 기공, 열 변형으로 위치가 틀어지는 문제 등이 있습니다. 고산화티탄계 E4313은 고온 균열이 생기기 쉽고 저수소계 E4316은 균열에 강합니다.
- 가접에 본 용접보다 가는 용접봉을 쓰는 이유는 무엇인가요?
- 가는 용접봉은 전류밀도가 높아져 짧은 구간에서도 열이 집중되고 충분한 용입을 확보할 수 있기 때문입니다. 가접은 본 용접 전에 부재가 움직이지 않도록 임시로 고정하는 작업입니다.
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