가스텅스텐아크용접기능사 용접 준비 — 예열 온도와 결함별 보수, 피닝과 풀림

예열은 용접 전에 모재를 미리 데우는 작업이다. 냉각 속도가 느려지면 열영향부와 용착금속에 딱딱하고 부서지기 쉬운 경화 조직이 생기는 것을 막고 연성을 확보할 수 있다. 수소가 빠져나갈 시간도 벌어 저온균열을 막고, 온도 분포가 완만해져 열응력과 변형이 줄어든다. 그래서 '연성을 방지하고 경화를 증가시킨다'는 서술은 예열의 효과와 정반대다.

재질에 따라 필요한 예열 온도가 다르다. 알루미늄합금과 구리합금은 열전도율이 커서 열이 빨리 달아나므로 200~400℃ 정도로 높게 예열해야 한다. 이 재질에 50~70℃를 제시하면 예열 온도로 너무 낮아 효과를 얻기 어렵다.

결함은 성격에 맞게 보수한다. 균열은 그 위에 덧살을 올려 덮으면 내부 균열이 그대로 남아 응력이 집중되고 다시 자라므로, 양 끝에 정지구멍(스톱홀)을 뚫어 진행을 멈춘 뒤 균열부를 완전히 깎아내고 재용접한다. 기공이나 슬래그 섞임은 깎아내고 재용접하며, 언더컷은 가는 용접봉으로 보수하고, 오버랩은 넘친 부분을 깎아낸 뒤 재용접한다.

피닝법은 잔류응력을 줄이는 기계적 방법이다. 끝이 둥근 해머로 용접부를 연속적으로 때리면 표면에 소성변형이 생기고, 그때 만든 압축응력이 기존의 인장잔류응력과 상쇄되어 응력이 완화된다. 표면법이나 점 완화법은 가열에 의한 응력완화법이라 피닝과 원리가 다르다.

용접 후 기계가공에도 순서가 있다. 용접부에는 잔류응력이 남아 있어 그 상태로 절삭하면 힘의 균형이 깨지며 제품이 휠 수 있다. 그래서 가공 전에 응력제거 풀림처리를 해 두는 것이 바람직하다. 굽힘가공에서 균열이 생기는 까닭도 연성이 증가해서가 아니라 용접부가 굳어 취화되었기 때문이다.

언더컷과 오버랩은 원인이 다르다. 언더컷은 용접전류가 너무 높을 때, 아크길이가 너무 길 때, 용접 속도가 적당하지 않을 때 모재 가장자리가 과도하게 녹아 파이는 결함이다. 용착금속이 너무 빨리 식는 것은 언더컷이 아니라 균열이나 경화의 원인이다. 오버랩은 전류가 너무 낮을 때, 운봉과 봉 유지 각도가 불량할 때, 용접봉 선택이 잘못되었을 때 생긴다. 모재의 황 함유량이 많으면 오버랩이 아니라 고온균열이 생긴다. 구조상 결함은 기공·균열·용입불량처럼 용접부 자체에 흠이 생기는 경우이고, 변형은 모재의 형상이 달라진 치수상 결함이다.