서브머즈드 아크 용접 (submerged arc welding)
소모성 전극을 이용하는 아크 용접의 일종이다. 아크를 입자 모양의 피복제(flux)로 보호하며 용접하는 방법이다. 용접 이음부의 신뢰도가 높으며, 아크가 보이지 않고 가스 발생량이 적어 청정한 환경을 유지할 수 있다는 장점이 있다.
1) 원리와 특성
SAW는 용접 이음부위에 분말 플럭스를 일정 두께로 살포하면서 그 플럭스 내부에 전극 와이어를 연속적으로 공급하면서 전극 와이어과 모재 사이에 아크를 발생시켜 아크 열로 와이어, 모재, 플럭스를 용융시켜 접합하는 방법이다. 플럭스는 용융되어 슬러그를 형성하여 용접비드를 보호해 준다. 아크가 플럭스 내부에서 발
생되므로 외부로 노출되지 않지 때문에 잠호 용접이라고도 한다.
SAW는 용접이 시작되는 순간에는 플럭스가 용융되어 있지 않아 시작점의 용접부에서 결함이 발생되지 않도록 충분한 플럭스와 정지 상태에서 아크 발생 후 일정한 용접속도를 용접을 시작해야 한다. SAW의 장단점은아래 표와 같다.
2) 용접장비와 구성
SAW 장비는 용접전원, 와이어 송급장치, 토치, 주행 장치, 제어 장치, 플럭스 살포 및 회스 장치 등으로 구성 되어 있다.
(1) 용접전원
SAW 교류전원은 근본적으로 아크가 불안하고 저전류 영역에서 작업성이 나쁘고 초기 아크 발생이 용이하지 않다. 그러나 가격이 저렴하고 취급이 간단하고 전력소모량이 적고 유지·보수비가 적으며 아크 쏠림이 발생하지 않는다. SAW 직류전원은 초기 아크 발생이 쉽고 낮은 전류에서도 아크가 안정하며 용입이 깊다. 또한 다극용접 시 선행전극으로 적용하여 용입을 깊게 만든다.
(2) 전극수
용접전류를 증가시키면 용착속도 증가하고 또한 전극수를 여려 개를 사용하면 용접능률을 더욱 향상 시킬 수 있다. 전극수 2개일 경우 템덤 용접이라고 하고 선행 전극과 후행전극의 거리는 약 10~30mm 정도로 하나의 용융지에서 동시에 용접이 된다. 이 때 2전원은 직류-교류 또는 교류-교류를 사용한다.
(3) 주행장치
기계용접을 수행하기 위해서 피 용접물체를 고정하고 용접기가 움직이면서 와이어를 송급하는 주행장치(주행 대차, Gantry 장치), 피 용접물을 회전시키고 용접기의 토치 부위를 조정하는 장치(매니퓨레이터와 포지션너, 로테이터, 턴닝롤의 조합) 가 있다.
3) 용접조건 선정
(1) 용접전류
와이어 직경에 따라 사용 가능한 전류 범위가 결정되고, 사용전류는 와이어의 용융속도를 결정하기 때문에 와이어 직경과 용접전류는 용착속도와 밀접한 관계가 있다. 전류가 증가하면 용착속도 및 용입깊이도 증가한다. 아래 표는 와이어 직경에 따른 사용전류와 용착속도 범위를 보여준다.
(2) 용접전압
용접전압은 아크길이를 결정하는 변수로써 전압이 증가하면 아크길이가 증가하고 비드폭이 넓어지고 평평한 비드가 형성된다. 전압이 지나지치 높거나 낮아지면 슬래그 박리성이 나빠지기 때문에 적정한 전압을 설정해야 한다.
(3) 용접속도
용접속도가 증가하면 용접 입열량이 감소하고 단위 길이당 용융 와이어 양이 적어지므로 비드 크기가 감소한다. 용접속도는 용입깊이에 영향을 주기 때문에 용접전류와 연계하여 정한다.
(4) 와이어 돌출길이
돌출길이가 증가하면 용착속도가 증가한다. 일반적으로 적당한 돌출길이는 와이어 직경의 약 8배 정도이다.
(5) 플럭스 및 살포 높이
SAW의 플럭스는 용융형과 소결형 2가지가 있고 그 특성은 다음의 표에서 보여준다.
플럭스를 너무 두껍게 살포하면 아크가 깊이 묻히게 되어 비드 표면이 거칠어지고 용접 중 발생되는 가스가 탈출 하기 어려워 비드 표면에 포크마크 결함이 발생할 수 있다. 반대로 플럭스 두께가 너무 얇으면 플럭스 사이로 아크가 새어 나오고 스패터 및 기공이 발생되어 비드 표면이 거칠어 진다. 따라서 주어진 용접조건에서 최
적의 플럭스 두께는 아크가 노출되지 않으면서 발생된 가스가 자유로이 방출될 수 있을 정도이다.
출처
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