개념 한 쪽
용접 작업 중 열의 분포와 그 처리는 잔류응력과 변형에 직접 영향을 준다. 용접 순서나 보조 장치, 냉각과 가열 방법을 적절히 선택해야 변형을 억제하고 용접 품질을 확보할 수 있다.
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출제기준 단원 「용접온도분포」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 용접 순서 판별 | 1 | 전진법 등 용접 진행 방향과 끝부분 응력 특성 식별하기 |
| 고정장치 기능 판단 | 1 | 용접지그의 기능과 잔류응력 제거 여부 구별하기 |
| 잔류응력 대책 구분 | 1 | 응력 경감 방법과 급냉의 영향 차이 구분하기 |
용접온도분포는 용접 열원이 이동하면서 모재와 용접부에 열이 어떻게 전달되고 축적되는지를 의미한다. 용접을 시작점에서 끝점 방향으로 진행하는 전진법은 용접이 진행될수록 수축과 잔류응력이 누적되어 끝부분에서 더 크게 나타나는 경향이 있다. 이 특성 때문에 전진법은 용접 길이가 짧아 변형과 잔류응력이 큰 문제가 되지 않는 경우에 주로 이용된다.
용접지그는 용접물을 물리적으로 고정하여 치수 정확도와 작업 편의성을 높이고 변형을 억제하는 장치이다. 지그 자체는 위치와 형상을 유지시키는 역할을 수행하나, 용접 후에 남는 내부의 잔류응력을 제거하는 기능은 수행하지 못한다. 잔류응력 제거는 열처리나 진동, 기계적 처리 등의 별도 공정이 필요하다.
잔류응력을 경감시키기 위한 방법으로는 저온 응력 완화(열처리), 응력제거 풀림, 피닝법 같은 기계적·열적 공법이 있다. 반면 급격한 냉각은 열수축을 급격히 유발하여 오히려 잔류응력을 증가시키거나 균열을 초래할 위험이 있다. 따라서 냉각법은 목적과 수단을 정확히 이해하여 상황에 맞게 적용해야 한다.
변형 교정 방법은 에너지원에 따라 열교정과 기계적 교정으로 구분한다. 열을 가해 수축을 유도하는 점 수축법, 선상가열법, 송엽가열법 등은 가열에 의한 열수축을 이용하는 교정법이다. 반면 외력만으로 소성변형을 일으켜 교정하는 방법은 롤러에 거는 법 등 기계적 교정에 해당한다.
냉각법과 보온법은 목적이 상반되므로 구분하여 적용해야 한다. 살수법, 피닝, 수냉통판 등은 냉각을 통해 열을 빠르게 제거하는 방법이며, 석면포와 같은 보온재는 열을 유지하여 예열이나 후열의 목적으로 사용된다. 냉각을 통해 변형을 방지하려는 경우, 보온재 사용은 반대 성격이므로 혼동해서는 안 된다.
문제에서 '용접 시작점에서 끝점으로 진행하며 끝부분 수축이 더 큰 방법'을 묻는다면 전진법을 선택한다. 전진법의 핵심 표지는 '시작 → 끝 방향 진행'과 '끝부분에서 수축·잔류응력 증가'이다.
잔류응력 경감법을 고르는 문제에서 급격한 냉각을 정답 후보로 제시하면 오답 처리해야 한다. 급냉은 응력을 증가시키거나 균열을 유발할 수 있으므로 잔류응력 경감 방법이 아니기 때문이다.
가열과 외력의 구분 문제에서는 '롤러에 거는 법'처럼 외력만으로 소성변형을 유도하는 기계적 교정법을 열교정과 구별하여 선택한다.
용접 길이가 짧아서 변형 및 잔류 응력이 그다지 문제가 되지 않을 때 이용 되며 수축과 잔류 응력이 용접의 시작 부분보다 끝 부분에 더 크게 되는 것은?
정답 ④ · 전진법(Forward welding)은 용접 길이가 짧고 변형이 크게 문제되지 않을 때 사용하는 간단한 용접 방법입니다. 이 방법은 용접의 끝 부분으로 갈수록 구속 조건이 변화하여 수축과 잔류 응력이 시작 부분보다 끝 부분에 더 크게 발생하는 특징이 있습니다.
용접 시작점에서 끝점으로 진행하며 끝부분 수축이 큰 전진법은 짧은 용접 길이에 적합합니다.
용접지그(welding jig)에 대한 설명 중 틀린 것은?
정답 ④ · 문제는 용접지그의 기능 중 틀린 설명을 찾는 것이다. 지그는 부품을 고정하여 용접을 용이하게 하고 치수를 정확히 유지하며 작업 효율을 높이는 장치로 잔류응력을 제거하는 기능은 없다.
용접지그는 치수 정확도 향상과 작업 편의성을 위한 고정 장치이며, 잔류 응력 제거는 열처리 공정의 역할이다.
용접부의 잔류응력을 경감시키기 위한 방법이 아닌 것은?
정답 ④ · 문항은 잔류응력을 경감시키는 방법이 아닌 것을 묻고 있다. 저온 응력 완화(저온 열처리), 응력제거 풀림, 피닝법 등은 잔류응력을 감소시키는 표준적 방법이다.
냉각법은 급격한 수축을 유발하여 오히려 잔류응력을 증가시키거나 균열을 유발하므로 경감 방법이 될 수 없다.
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