1, 아크 용접
아크: 강력하고 지속적인 가스 방전 현상. 양극과 음극 사이에는 일정한 전압이 있으며 두 전극 사이의 가스 매체는 이온화된 상태에 있어야 합니다. 용접 아크가 점화되면 두 개의 전극(한 극은 공작물이고 다른 극은 필러 와이어 또는 전극)은 일반적으로 전원 공급 장치에 연결되고 짧게 접촉되고 빠르게 분리됩니다. 두 극이 서로 접촉하면 단락이 발생하여 아크가 형성됩니다. 이 방법을 접촉 아크 타격이라고 합니다. 아크가 형성된 후 전원 공급 장치가 두 극 사이에 일정한 전위차를 유지하는 한 아크 연소가 유지될 수 있습니다.
아크 특성: 저전압, 고전류, 고온, 고에너지 밀도, 우수한 이동성 등. 일반적으로 20~30V의 전압은 아크의 안정적인 연소를 유지할 수 있는 반면 아크의 전류 범위는 수십 암페어에 이릅니다. 다양한 공작물의 용접 요구 사항을 충족하기 위해 수천 암페어까지 가능합니다. 아크의 온도는 5000K 이상에 도달할 수 있으며, 이는 다양한 금속을 녹일 수 있습니다.
아크 구성: 음극 영역, 양극 영역 및 아크 기둥 영역.
아크 용접 전원 : 아크 용접에 사용되는 전원을 아크 용접 전원이라고하며 일반적으로 AC 아크 용접 전원, DC 아크 용접 전원, 펄스 아크 용접 전원 및 인버터 아크 용접 전원의 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 원천.
DC 양극 연결 : DC 용접기로 공작물을 양극에 연결하고 전극을 음극에 연결하면 DC 양극 연결이라고합니다. 이때 공작물은 크게 가열되므로 두껍고 큰 공작물을 용접하는 데 적합합니다.
DC 역접속: 공작물을 음극에 연결하고 전극을 양극에 연결하는 것을 DC 역접속이라고 합니다. 이때 공작물은 덜 가열되어 얇고 작은 공작물을 용접하는 데 적합합니다. AC 용접기를 용접에 사용하는 경우 두 극의 극성이 지속적으로 변하기 때문에 양극 또는 음극 연결 문제가 없습니다.
용접 야금 공정:
아크 용접 과정에서 액체 금속, 슬래그 및 가스의 상호 작용은 금속 재용해 과정입니다. 그러나 용접화학야금공정은 용접조건의 특수성으로 인해 일반 제련공정과 다른 특성을 가지고 있다.
우선, 용접 야금 온도가 높고, 상 경계가 크고, 반응 속도가 빠르다. 아크에 공기가 침입하면 액체 금속은 강한 산화 및 질화 반응을 겪고 많은 금속이 증발합니다. 공기 중의 수분과 아크의 고온 하에서 가공물 및 용접재료 내의 기름, 녹, 물 등에서 분해된 수소원자가 액체금속에 용해되어 접합부의 가소성 및 인성이 저하될 수 있습니다(수소). 취성), 심지어 균열도 발생합니다.
둘째, 용접 용융 풀이 작고 냉각이 빠르기 때문에 다양한 야금 반응이 평형 상태에 도달하기 어렵습니다. 용접부의 화학 성분이 고르지 않고 용융 풀의 가스와 산화물이 제 시간에 떠오를 수 없습니다. 기공, 슬래그 함유물, 심지어 균열과 같은 결함이 형성되기 쉽습니다.
아크 용접 중에는 일반적으로 다음 조치가 취해집니다.
(1) 용접 중에는 용탕을 공기로부터 격리하기 위해 기계적으로 보호해야 한다. 보호 방법에는 가스 보호, 슬래그 보호, 가스 슬래그 복합 보호의 세 가지가 있습니다.
(2) 용접풀의 야금처리는 용접재료(전극코팅, 용접와이어, 플럭스)에 일정량의 탈산제(주로 페로망간, 페로실리콘)와 일정량의 합금원소를 첨가하여 FeO를 제거하는 방식으로 주로 이루어진다. 용접 중 풀링 및 합금 원소의 연소 손실을 보상합니다.
일반적인 아크 용접 방법:
1. 수동 아크 용접
수동 아크 용접은 가장 초기이자 가장 널리 사용되는 아크 용접 방법 중 하나입니다. 코팅된 전극을 전극 및 용가재로 사용하며 전극 끝과 용접할 공작물의 표면 사이에서 전기 아크가 연소됩니다. 한편으로 코팅은 아크 열의 작용으로 아크를 보호하기 위해 가스를 생성할 수 있으며, 다른 한편으로는 용융 금속과 주변 가스 사이의 상호 작용을 방지하기 위해 용융 풀의 표면을 덮는 슬래그를 생성할 수 있습니다. .
슬래그의 더 중요한 역할은 용탕과 물리적, 화학적 반응을 일으키거나 합금 원소를 첨가하여 용접 금속 에너지를 향상시키는 것입니다. 수동 아크 용접 장비는 간단하고 휴대 가능하며 작동이 유연합니다. 유지보수 및 조립 시 짧은 이음새 용접, 특히 접근하기 어려운 용접 부품에 사용할 수 있습니다. 해당 전극을 사용한 수동 아크 용접은 대부분의 산업용 탄소강, 스테인리스강, 주철, 구리, 알루미늄, 니켈 및 그 합금에 적용할 수 있습니다.
2. 서브머지드 아크 용접
서브머지드 아크 용접(SAW)은 용융 전극 용접 방법으로, 입상 플럭스를 보호 매체로 사용하고 아크를 플럭스 층 아래에 매립합니다. 서브머지드 아크 용접의 용접 공정은 세 가지 링크로 구성됩니다. 1. 용접할 용접물의 접합부에 충분한 입상 플럭스를 균일하게 도포합니다. 2. 전도성 노즐과 용접물은 용접 아크를 생성하기 위해 각각 두 단계의 용접 전원 공급 장치에 연결됩니다. 3 자동으로 용접 와이어를 공급하고 용접용 아크를 이동시킵니다.
서브머지드 아크 용접의 주요 특징은 다음과 같습니다.
① 독특한 아크 성능
높은 용접 품질 슬래그는 공기 보호 효과가 좋습니다. 아크존의 주성분은 CO2입니다. 용접 금속의 질소 함량과 산소 함량이 크게 감소합니다. 용접 매개 변수가 자동으로 조정되고 아크 이동이 기계화되고 용융 풀이 오랫동안 존재하며 야금 반응이 충분하고 바람 저항이 강하므로 용접 구성이 안정적이고 기계적 특성이 좋습니다.
작업 조건이 좋고 슬래그 분리 아크 라이트가 용접 작업에 도움이 됩니다. 기계화 보행, 낮은 노동 강도.
② 아크기둥의 전계강도가 높아 MIG용접에 비해 다음과 같은 특징을 갖는다.
장비의 조정 성능이 좋습니다. 높은 전계 강도와 자동 조정 시스템의 높은 감도로 인해 용접 공정의 안정성이 향상됩니다.
용접 전류의 하한이 높습니다.
③ 생산효율이 높다. 용접와이어의 도전길이가 짧아지기 때문에 전류와 전류밀도가 크게 향상되어 아크의 침투능력과 용접와이어의 증착속도가 크게 향상된다. 플럭스와 슬래그의 단열 효과로 인해 전체 열효율이 크게 향상되어 용접 속도가 크게 향상됩니다.
적용 범위:
침투력이 크고 생산성이 높으며 기계적 작동 정도가 높기 때문에 서브머지드 아크 용접은 중간 및 두꺼운 판 구조의 긴 용접 용접에 적합합니다. 이는 조선, 보일러 및 압력 용기, 교량, 중량 초과 기계, 원자력 발전소 구조물, 해양 구조물, 무기 및 기타 제조 부문에 널리 사용되며 오늘날 용접 생산에서 가장 일반적으로 사용되는 용접 방법 중 하나입니다.
금속 구조물의 부품 연결 외에도 수중 아크 용접은 모재 표면에 내마모성 또는 내식성 합금층을 오버레이할 수도 있습니다.
용접야금기술과 용접재료 생산기술의 발달로 서브머지아크용접으로 용접할 수 있는 소재는 탄소구조용강에서 저합금구조용강, 스테인리스강, 내열강, 일부 비철금속까지 발전하고 있으며, 니켈 기초 합금, 티타늄 합금, 구리 합금 등과 같은.
자체 특성으로 인해 응용 프로그램에는 주로 다음과 같은 특정 제한 사항이 있습니다.
① 용접 위치의 제한으로 인해 플럭스 유지 관리로 인해 특별한 조치를 취하지 않는 경우 서브머지드 아크 용접은 주로 수평 및 하향 용접에 사용되지만 수평, 수직 및 오버 헤드 용접에는 사용되지 않습니다.
② 용접 재료의 한계로 인해 철금속 용접에 주로 사용되는 알루미늄, 티타늄 및 기타 산화성이 높은 금속 및 그 합금의 용접은 허용되지 않습니다.
③ 긴 용접의 용접 및 절단에만 적합하며 제한된 공간의 용접은 용접할 수 없습니다.
④ 전기 아크는 직접 관찰할 수 없습니다.
⑤ 박판 및 저전류 용접에는 적용할 수 없습니다.
3. 가스 텅스텐 아크 용접
이것은 텅스텐 전극과 공작물 사이의 아크를 사용하여 금속을 녹여 용접을 형성하는 일종의 비 용융 전극 가스 차폐 아크 용접입니다. 텅스텐 전극은 용접 중에 녹지 않고 전극 역할만 합니다. 동시에 보호를 위해 아르곤이나 헬륨이 용접 토치의 노즐로 보내집니다. 필요에 따라 추가 금속을 추가할 수도 있습니다. 세계적으로는 일반적으로 TIG용접이라고 부릅니다.
가스 텅스텐 아크 용접은 열 입력을 잘 제어할 수 있기 때문에 판금과 백킹 용접을 연결하는 데 탁월한 방법입니다. 이 방법은 거의 모든 금속을 접합하는 데 사용할 수 있으며, 특히 내화성 산화물을 형성할 수 있는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 및 지르코늄과 같은 활성 금속을 용접하는 데 사용할 수 있습니다. 이 용접방법은 용접품질은 높으나, 다른 전기아크용접에 비해 용접속도가 느리다.
4. GMAW
GMAW는 아크를 열원으로 사용하는 융합용접 공법에 속한다. 아크는 연속적으로 공급되는 용접 와이어와 용융 풀 사이에 용융된 선재와 모재가 혼합되어 형성된 용융 풀을 기반으로 합니다. 아크 열원을 제거한 후 결정화에 의해 용접부를 형성하고 분리된 모재를 야금술로 연결합니다.
CO2 용접의 특징:
① CO2는 용접 아크의 고온에서 CO, O2 및 O로 분해되어 아크에 강한 압축 효과가 있습니다. 결과적으로, 이 용접 방법의 아크 형상은 아크 기둥 직경이 작고, 아크 힐 면적이 작은 특성을 가지며, 용접 와이어 끝의 액적을 모두 덮기가 어려운 경우가 많습니다. 따라서 액적의 전달 저항(스폿 힘)이 커서 액적을 거칠게 만들고 전이 경로의 축 특성이 악화되고 스패터 속도가 커집니다.
② 용접부위는 잘 보호되어 있습니다. CO2의 밀도는 일반적인 차폐가스 중에서 가장 높습니다. 또한 열분해 후 CO2 가스의 양이 증가하므로 보호 효과가 좋습니다.
③ 에너지가 상대적으로 집중되어 있고 침투력이 크다.
④ 낮은 생산 비용과 에너지 절약;
⑤ 공정 및 기술면에서 용접 부위의 가시성이 좋아 관찰 및 작업이 편리합니다. 용접 열 영향부 및 용접 변형이 작습니다. 용융 풀의 부피가 작고 결정화 속도가 빠르며 모든 위치 용접 성능이 좋습니다. 녹에 대한 민감도가 낮다는 장점이 있습니다.
야금학적 특성:
① 합금 원소의 산화 CO2 용접 중에 높은 아크 온도의 작용으로 CO2는 CO, O2 및 O로 분해됩니다. 용접 조건에서 CO는 금속에 불용성이며 반응에 참여하지 않습니다. CO2와 O는 산화력이 강하여 Fe 및 기타 합금 원소를 산화시킵니다.
② 용접금속의 탈산 및 합금화? 일반적으로 용접 와이어에는 탈산을 위해 일정량의 탈산제를 첨가합니다. 또한, 나머지 탈산제는 용접부에 합금 원소로 남아 산화 및 연소 손실을 보상하고 용접부의 화학적 조성 요구 사항을 보장합니다.
액적 이동:
① 단락 절체(단호, 세선, 소전류)는 박판의 모든 위치 용접에 적합합니다.
② 미세한 입자 전이, 두꺼운 와이어, 긴 아크, 고전류 용접;
③ 수중 아크 액적 전달(드물게 사용됨).
적용 범위:
현재 CO2 가스 차폐 용접은 기관차 제조, 선박 제조, 자동차 제조, 석탄 채굴 기계 제조 및 기타 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 저탄소강, 저합금강, 저합금 고강도강의 용접에는 적합하지만 비철금속 및 스테인레스강의 용접에는 적합하지 않습니다. 일부 데이터에서는 CO2 가스 차폐 용접이 스테인리스강 용접에 사용될 수 있음을 보여주지만 스테인리스강 용접을 위한 첫 번째 선택은 아닙니다.
5. 플라즈마 아크 용접
수냉식 노즐 및 기타 조치는 아크 기둥 영역의 단면적을 줄이고 아크 온도, 에너지 밀도 및 플라즈마 유량을 크게 증가시킬 수 있습니다. 이러한 외부 제약으로 아크 기둥을 압축하는 아크를 플라즈마 아크라고 합니다.
플라즈마 아크는 아크의 특수한 형태로, 에너지 밀도가 높은 아크의 일종이며 여전히 가스 전도성 현상입니다. 플라즈마 아크 용접은 플라즈마 아크의 열을 이용하여 공작물과 모재를 가열하고 녹여 용접을 구현하는 방법입니다.
플라즈마 아크 용접에는 키홀 플라즈마 아크 용접과 마이크로 플라즈마 아크 용접이 포함됩니다.
천공형 플라즈마 아크:
용접전류가 100~300A일 경우 접합부를 베벨링할 필요가 없으며 틈이 남지 않습니다. 용접 중에 플라즈마 아크는 용접물을 완전히 관통하여 작은 관통 구멍을 형성할 수 있으며, 용융 금속은 구멍 주위로 압착되고, 아크가 움직이고, 구멍도 함께 움직이며, 그 뒤에 용접이 형성되어 하나의 용접을 실현합니다. 측면 용접 및 양면이 동시에 형성됩니다. 이 방법으로 용접할 수 있는 판 두께의 상한은 탄소강의 경우 7mm, 스테인리스강의 경우 10mm입니다.
마이크로 플라즈마 아크:
용접전류는 0.1~30A, 용접두께는 0.025~2.5mm이다. 또한, 구리 및 구리합금 용접에 적용 가능한 퓨전 플라즈마 아크용접은 두꺼운 판의 심용입 용접이나 얇은 판의 고속용접에 사용할 수 있으며, 표면용접의 MIG 아크용접도 가능합니다. AC(가변 극성) 플라즈마 아크 용접 및 알루미늄 합금 플라즈마 아크 용접의 기타 공정 방법을 해결합니다. 플라즈마 아크 용접의 주요 공정 변수에는 용접 전류, 용접 속도, 차폐 가스 흐름, 이온 가스 흐름, 토치 노즐 구조 및 구멍 등이 포함됩니다.
플라즈마 아크 절단 : 플라즈마 아크의 고온, 고속의 아크 흐름을 이용하여 노치의 금속을 국부적으로 녹여 증발시키고, 고속의 공기 흐름이나 수류를 이용하여 불어내는 절단 방식을 말한다. 노치를 형성하기 위해 용융된 재료를 기판에서 떨어뜨립니다.
특성:
① 플라즈마 아크는 에너지 밀도가 높고 아크 기둥 온도가 높으며 침투력이 강합니다. 두께 10~12mm의 강재는 양면에 홈 없이 성형이 가능하며, 한번에 용접이 가능합니다. 용접 속도가 빠르고 생산성이 높으며 응력 변형이 작습니다.
② 용접부는 와인잔 모양으로 되어 있으며 손가락이 관통되지 않습니다.
③ 아크 직진도가 양호하고 아크 길이의 변동으로 인한 용접 풀의 변동이 작습니다.
④ 아크는 0.1A로 안정적이며 여전히 상대적으로 평탄한 정적 특성을 가지고 있습니다. 정전류원을 사용하면 얇은 판을 잘 용접할 수 있습니다(0.1mm).
⑤ 텅스텐 전극이 안쪽으로 수축되어 용접부에 텅스텐이 혼입되는 것을 방지합니다.
단면 용접과 양면 성형을 실현하기 위해 작은 구멍 용접 기술이 채택되었습니다.
XNUMX 장비가 복잡하고 가스소모량이 크기 때문에 실내용접에만 적합합니다. TIG보다 용접건의 접근성이 떨어집니다.
⑧ 아크 직경이 작기 때문에 용접건의 축이 용접 중심선과 더욱 정확하게 정렬되어야 합니다.
야금 반응: 단일, 증발만 가능합니다.
전원 공급 장치: 가파른 강하 전원 공급 장치, DC 양극 연결; 알루미늄 마그네슘 용접에는 AC 및 급강하 전원을 사용해야 하며 아크 발생 및 안정화 조치를 취해야 합니다. 용접 재료: 보호 가스, 텅스텐 전극.
적용 범위 : 산업 생산, 특히 항공 우주 및 최첨단 산업 기술과 같은 군사 산업에 사용되는 구리 및 구리 합금, 티타늄 및 티타늄 합금, 합금강, 스테인레스 강, 몰리브덴 및 기타 금속의 용접에 널리 사용됩니다. , 티타늄 합금 미사일 포탄, 항공기의 일부 얇은 벽 컨테이너 등과 같은
6. 관형 와이어 아크 용접
관형 와이어 아크 용접 역시 연속적으로 공급되는 용접 와이어와 가공물 사이의 연소 아크를 열원으로 사용하는데, 이는 MIG 용접의 한 유형으로 간주될 수 있습니다. 사용되는 용접 와이어는 관형 용접 와이어이며 파이프에는 용접 플럭스의 다양한 성분이 채워져 있습니다. 용접 중에는 주로 CO2 보호 가스를 사용하십시오. 가열되면 플럭스가 분해되거나 용융되어 용융 풀을 보호하는 슬래그 역할, 합금화 및 아크 안정화 역할을 합니다.
MIG 용접의 위의 장점 외에도 관형 와이어 아크 용접은 파이프의 플럭스 역할로 인해 야금 분야에서 더 많은 장점을 가지고 있습니다. 관형 와이어 아크 용접은 대부분의 철 금속의 다양한 접합부 용접에 적용될 수 있습니다. 관형 와이어 아크 용접은 일부 산업 선진국에서 널리 사용되었습니다. "관형 용접 와이어"는 이제 "플럭스 코어드 와이어"로 불립니다.