피복 아크 용접 ( SMAW : Shielded Metal Arc Welding )

피복 아크 용접 ( SMAW : Shielded Metal Arc Welding )

원리 및 특징

피복 아크 용접은 피복 아크 용접봉과 피 용접물의 사이에 아크를 발생시켜 그 에너지를 이용하는 용접방법이다. 홀더에 물린 피복 아크 용접봉(이하 용접봉)과 피용접물(모재) 사이에 교류 또는 직류 전원을 가해서 그 사이에 아크를 발생시키면 그 아크열에 의해서 용접봉이 용해되어 용적의 형태로 아크 기둥을 통과하여 모재의 일부가 녹인 용융지로 이행된다. 이때 피복제는 고온에서 분해되어 가스를 방출하여 아크 기둥과 용융지를 보호해 용작금속의 산화 및 질화가 일어나지 않도록 보호해 준다. 그리고 피복제의 융융은 슬래그가 형성되고 탈산작용을 하며 용착 금속의 급랭을 방지하는 역할을 한다.

쉽게 말해 

용접봉이 녹아서 용접이 되므로 소모성 용접봉이고 

용접봉을 싸고 있는 피복제가 녹아 보호가스 역할을 해서 보호가스가 필요없어서 

장비가 간단하다!

피복 아크 용접방법은 용접장비가 간단하여 이동이 용이할 뿐만  아니라 전자세 및 좁은 장소에서 용접이 가능하며 비교적 열영향부가 적다. 보호가스를 사용하지 않기 때문에 옥외 용접도 가능하며, 거의 모든 금속재료에 적용이 가능하다. 반면에 이 용접법은  기계화가 어렵고 숙련된 용접사가 필요하며 용접봉 교체, 슬래그제거 등 소비시간이 많아 아크율이 낮고 단위 시간당 용착량(용착속도)가 낮아 생산성이 낮다.

교류(AC) 또는 직류(DC) 전원을 사용가능하고 직류전원을 사용할 경우 용접봉에 전원의(-) 측에 연결할 경우 정극성(DCSP 이라고 하며, 역으로(+)측에 연결할 경우를 역극성(DCRP) 이라고 한다. 전원의 극성종류 대한 전자와 이온의 흐름, 열영향, 크리닝작용, 용입정도, 아크 크기 및 쏠림 형상은 아래의 표와 같다.

용접 장비의 구성

수작업으로 수행되는 피복 아크 아래 그림에 나타난 것과 같이 용접전원, 용접케이블, 홀더로 구성되어 있다.

(1) 용접전원은 교류와 직류가 있으며 그 특징을 비교한 내용은 다음과 같다

(2) 용접케이블

용접기에 사용되는 전선은 전원에서 용접기까지 연결되는 1차 측 케이블(파워케이블)과 용접기에서 홀더 및 모재까지 연결하는 2차 측 케이블(용접 케이블 과 접지 케이블)이 있다. 

(3) 용접봉 홀더 

용접봉의 끝 부분을 단단히 물리고 전류를 케이블에서 용접봉으로 전하는 기구로 용접봉을 쉽게 물리고 뺄수 있어야 하며 가볍고 튼튼하여야 한다. 또한 홀더 자신의 전기저항과 용접봉 접촉부와 케이블 연결부의 저항을 작게 하여 가열되지 않도록 하고 절연되도록 해야 한다.

용접 전류, 전압, 속도의 영향

(1) 용접전류

용접전류는 용법봉의 직경, 이음 형태, 용접자세, 용접속도, 용접공의 숙련도 등에 따라서 결정된다. 통상적으로 용접봉의 직경 1mm에  약 40A의 전류가 필요하다고 볼 수 있다. 후판이나 필렛 용접에서는 열이 빨리 확산되므로 조금 높은 전류를 필요로 하고, 박판이나 수직 및 위보기 자세로 용접 시 약간 낮은 전류를 사용한다. 사용전류가 적정전류 보다 낮으면 아크를 유지하기 힘들고 용접봉이 모재에 달라 붙기 쉬우며 용입이 얕고 슬래그 혼입이 자주 발생한다. 반대로 적정전류 보다 높으면 언더컷이 발생하고 스패터가 다량 발생한다.

(2) 용접전압

용접전압은 아크 길이를 결정하는 변수인데 적정한 아크 길이는 심선의 지름과 대략 같은 정도가 좋다. 아크 길이가 길면 아크 불안정하게 되어 용융금속의 산화나 질화가 일어나기 쉽고 스패터도 심하게 발생된다.

(3) 용접속도

용접속도는 모재에 대한 용접선 방향으로 용접봉이 이동하는 운봉속도 인데 용접봉의 종류 및 전류, 이음형상, 모재의 재질, 위빙의 유무 등에 따라서 결정된다. 사용되는 용접속도는 비드의 외관이 손상되지 않을 정도로 되도록 빠른 것이 좋다.

참고자료

유튜브 동영상 한편 보면 이해하기가 좀 더 쉽다 (단 영어이다 ㅠㅠ). 그림만 봐도 이해가 간다. 

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출처 : 공공누리 http://www.kogl.or.kr/