이산화탄소가스아크용접기능사 용접의 원리 — 접합법의 갈래와 용어 구분

금속을 붙이는 방법은 크게 두 갈래다. 리벳이나 볼트, 나사로 물리적으로 고정하는 기계적 접합법과, 금속 원자끼리 결합시켜 한 덩어리로 만드는 야금적 접합법이다. 야금적 접합법은 접합부를 녹여 붙이는 융접, 가열한 뒤 압력을 가해 붙이는 압접, 모재보다 낮은 온도에서 녹는 재료를 사이에 넣어 붙이는 납땜으로 나뉜다. 융접·압접·납땜 세 단어가 보이면 야금적 접합법의 하위 분류를 묻는 문제다.

세 가지 접합법은 정의 문구로 갈린다. 모재를 녹이지 않고 모재보다 낮은 융점의 금속을 녹여 접합부에 넣어 표면장력으로 붙이면 납땜이고, 약 450℃를 기준으로 연납땜과 경납땜으로 나뉜다. 접합부를 가열해 큰 소성변형을 주어 붙이면 압접이다. 소성변형은 힘을 가해 영구적으로 변형시키는 것이므로 가열과 압력이 함께 나오면 압접으로 읽는다. 모재와 첨가금속을 함께 녹이면 융접이다.

접합이 성립하는 거리도 원리의 일부다. 금속 원자 사이의 인력은 아주 가까울 때만 작용하며, 그 유효 범위는 약 1Å, 즉 10⁻⁸cm다. 이보다 멀면 인력이 닿지 않으므로 압접과 용접에서는 접촉면을 이 거리 안으로 근접시키는 것이 핵심 조건이 된다. 원자 크기보다 작은 값이나 10⁻⁴cm처럼 먼 거리는 인력이 미치지 못한다.

용어는 서로 바꿔 놓는 함정이 많다. 모재가 녹아 들어간 깊이는 용입이고, 열이 지나쳐 모재가 뚫리거나 녹아 떨어지는 결함은 용락이다. 모재는 용접되거나 절단되는 금속, 용가재는 녹여 첨가하는 금속, 용착은 용접봉 심선이 녹아 용융지에 들어가는 것이다. 슬래그는 피복제와 탈산 반응으로 생긴 비금속 생성물로 용융풀을 덮어 보호한다. 다공성은 기공이 밀집한 정도를 뜻한다.

열원과 보호 방법도 함께 익힌다. 아크는 모재와 전극 사이의 전기 방전이므로 아크 용접의 주된 에너지원은 전기 에너지이고, 가스 에너지는 가스 용접, 기계적 에너지는 마찰 용접의 열원이다. 금속 전극 아크 용접 가운데 피복 금속 아크 용접은 피복제로, 이산화탄소 아크 용접은 가스로, 서브머지드 아크 용접은 플럭스로 용접부를 보호한다. 와이어 아크 용접은 맨 심선을 쓰는 무보호 용접이다.

이음의 모양에 따라 부르는 이름도 다르다. 겹친 모재의 한쪽에 구멍을 뚫고 그 안을 용착금속으로 채워 접합하는 것이 플러그 용접이고, 구멍이 길쭉하면 슬롯 용접이라 한다. 겹친 모서리에 삼각형 단면으로 하는 것은 필릿 용접이다. 초음파 용접과 고주파 용접은 모재를 녹이지 않고 접합하는 특수 용접법이라 구멍을 뚫는 방법과는 갈래가 다르다.