알루미늄 합금 용접은 낮은 융점과 높은 열전도율로 인해 고유한 과제를 안고 있습니다. 이 문서에서는 TIG, MIG, 플라즈마 아크 용접과 같은 다양한 용접 방법을 자세히 살펴보고 각 용접 방법의 적용 분야, 장점 및 단점을 강조합니다. 다양한 산업 분야에서 고품질의 결과를 보장하는 강력하고 안정적인 용접을 달성하기 위한 재료 선택과 기술에서 중요한 요소에 대해 알아볼 수 있습니다. 특정 요구 사항에 적합한 방법과 재료를 선택하여 알루미늄 합금으로 용접 프로젝트를 향상시키는 방법을 살펴보세요.
알루미늄 합금에는 여러 가지 용접 기술이 있으며, 각각 고유한 용도가 있습니다. 기존의 용융, 저항 및 가스 용접 방법 외에도 플라즈마 아크 용접, 전자빔 용접 및 진공 확산 용접과 같은 다른 고급 기술도 알루미늄 합금을 효과적으로 용접할 수 있습니다.
알루미늄 합금의 일반적인 용접 방법과 각각의 특성 및 적용 범위는 표 1에 나와 있습니다.
표 1 공통의 특성 및 적용 범위 용접 방법 알루미늄 합금의 경우
용접 방법 | 특징 | 적용 범위 |
---|---|---|
가스 용접 | 낮은 화력, 용접물의 큰 변형, 낮은 생산성, 슬래그, 균열 및 기타 결함이 발생하기 쉽습니다. | 다음 용도로 사용됩니다. 맞대기 용접 중요하지 않은 경우 박판의 용접을 수리합니다. |
수동 아크 용접 | 조인트 품질 저하 | 수리 용접 및 일반 수리에 사용됩니다. 주조 알루미늄 부품 |
TIG 용접 | 용접 금속은 콤팩트하고 조인트는 강도가 높고 가소성이 좋으며 고품질 조인트를 얻을 수 있습니다. | 널리 사용되며 1 ~ 20mm의 판 두께로 용접 할 수 있습니다. |
펄스 TIG 용접 | 그리고 용접 프로세스 안정적이고 열 입력이 정확하고 조정 가능하며 용접 변형이 적고 조인트 품질이 높습니다. | 시트, 모든 위치 용접, 조립 용접 및 열 감도가 강한 단조 알루미늄 및 두랄루민과 같은 고강도 알루미늄 합금에 사용됩니다. |
MIG 용접 | 높은 아크 파워와 빠른 용접 속도 | 두께가 50m 미만인 두꺼운 부품 용접에 사용할 수 있습니다. |
MIG 펄스 아르곤 아크 용접 | 용접 변형이 작고 다공성 및 균열에 대한 내성이 우수하며 공정 매개 변수가 광범위하게 조정됩니다. | 시트 또는 모든 위치 용접에 사용되며 일반적으로 두께가 2 ~ 12mm 인 공작물에 사용됩니다. |
플라즈마 아크 용접 | 열 집중, 용접 속도, 용접 변형 및 응력이 작고 공정이 더 복잡합니다. | 아르곤 아크 용접보다 요구 사항이 높은 맞대기 용접에 사용됩니다. |
진공 전자빔 용접 | 결과는 침투가 크고, 침투가 크다는 것을 보여줍니다. 열 영향 구역 가 작고 용접 변형이 적으며 조인트의 기계적 특성이 우수합니다. | 소형 용접에 사용 |
레이저 용접 | 용접 변형이 적고 생산성이 높습니다. | 정밀 용접 부품에 사용됩니다. |
알루미늄 및 알루미늄 합금의 용접 방법 선택은 재료의 등급, 용접 할 구성 요소의 두께, 제품의 구조 및 원하는 수준을 기반으로해야합니다. 용접성.
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산소-아세틸렌 용접 불꽃의 화력이 낮기 때문에 열이 분산되어 용접물이 크게 변형되고 생산성이 저하됩니다.
두꺼운 알루미늄 용접물을 용접할 때는 예열이 필요합니다.
이 방법으로 생산된 용접 금속은 입자가 거칠고 구조가 느슨하여 알루미나 포함, 다공성 및 균열과 같은 결함이 발생하기 쉽습니다.
이 용접 방법은 중요하지 않은 알루미늄 구조 부품 및 두께 범위가 0.5-10mm인 주물을 수리할 때만 사용해야 합니다.
TIG 용접으로 알려진 이 방법은 아르곤의 보호 아래에서 수행되므로 열원이 더 집중되고 아크 연소가 안정적으로 이루어집니다. 그 결과 강도와 가소성이 높은 밀도 높은 용접 금속이 생성되어 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
TIG 용접은 알루미늄 합금 용접에 이상적인 방법이지만 장비가 복잡하여 실외 작업에는 적합하지 않습니다.
자동 및 반자동 가스 메탈 아크 용접(GMAW) 공정은 높은 아크 출력, 집중된 열, 작은 열 영향 영역 등 여러 가지 장점이 있습니다. 생산 효율은 수동 GMAW보다 2~3배 높습니다.
GMAW는 순수 알루미늄 및 알루미늄 용접에 사용할 수 있습니다. 합금 플레이트 두께가 50mm 미만인 경우. 예를 들어 두께가 30mm인 알루미늄 판의 경우 예열이 필요하지 않으며 매끄러운 표면과 고품질 용접을 위해 앞면과 뒷면 레이어만 용접하면 됩니다.
반자동 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접은 정밀 용접, 짧고 간헐적인 용접, 불규칙한 구조물의 용접에 이상적입니다.
반자동 아르곤 아크 용접 토치는 편리하고 유연한 용접을 제공하지만 용접 와이어의 직경이 작고 용접 부위에 다공성이 발생하기 쉽습니다.
(1) 펄스 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접
이 방법은 저전류 용접 공정의 안정성을 크게 향상시키고 다양한 파라미터를 조정하여 아크 파워와 용접 형성을 쉽게 제어할 수 있습니다. 용접물의 변형과 열 영향 영역이 최소화되어 박판 용접, 모든 위치 용접, 단조 알루미늄, 경질 알루미늄, 초경질 알루미늄과 같은 열에 민감한 재료의 용접에 이상적입니다.
(2) 금속 불활성 가스(MIG) 펄스 아르곤 아크 용접
이 방법은 모든 포지션에 적합합니다. 알루미늄 용접 두께가 2-10mm인 합금 시트입니다.
다음과 같은 용도로 사용할 수 있습니다. 알루미늄 용접 두께가 4mm 미만인 합금 시트.
높은 품질 요구 사항이 있는 제품의 경우 DC 충격파 스폿 용접 및 심 용접 를 활용할 수 있습니다.
용접은 정교한 장비, 높은 용접 전류, 높은 생산성을 필요로 하기 때문에 특히 부품 및 구성품의 대량 생산에 적합합니다.
마찰 교반 용접(FSW)은 다양한 합금 판을 용접하는 데 사용할 수 있는 고체 접합 기술의 일종입니다.
기존의 퓨전 용접 방식에 비해 FSW는 스패터 없음, 먼지 감소, 용접 와이어 필요 없음 등 여러 가지 장점이 있습니다. 차폐 가스와 관절의 모공 및 균열이 부족합니다.
또한 일반 마찰에 비해 FSW는 샤프트 부품의 제약을 받지 않고 직선 용접이 가능합니다.
이 용접 방법은 기계적 특성 개선, 에너지 효율성, 오염 감소, 용접 전 준비 작업 감소 등 여러 가지 다른 이점도 자랑합니다.
알루미늄 및 알루미늄 합금의 녹는점이 낮기 때문에 FSW는 이러한 소재에 특히 적합합니다.
알루미늄 합금을 사용하여 용접하는 경우 가스 용접 또는 TIG 용접의 경우 필러 와이어를 사용하는 것이 좋습니다.
알루미늄 및 알루미늄 합금 용접 와이어는 동종 및 이종의 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.
강력하고 신뢰할 수 있는 용접 조인트의 경우 사용 중인 모재에 적합한 필러 재료를 선택하는 것이 중요합니다.
알루미늄 합금용 용접 와이어를 선택할 때는 완제품의 구성 요구 사항, 기계적 특성, 내식성, 구조적 강성, 색상 및 균열 저항성 등 여러 요소를 고려하는 것이 중요합니다.
모재보다 용융 온도가 낮은 필러 금속을 사용하면 열 영향 영역에서 입자 간 균열의 위험을 크게 줄일 수 있습니다.
열처리되지 않은 합금의 경우, 열처리된 합금의 강도는 용접 조인트 다음 순서로 증가합니다: 1000 시리즈, 4000 시리즈, 5000 시리즈 순으로 증가합니다.
3% 이상의 마그네슘이 함유된 5000 시리즈 용접 와이어는 이러한 조건에서 응력 부식 균열에 매우 취약하므로 사용 온도가 65°C 이상인 구조물에는 사용해서는 안 됩니다.
균열을 방지하기 위해 모재보다 합금 함량이 높은 필러 금속을 사용하는 것이 좋습니다.
알루미늄 합금에 가장 일반적으로 사용되는 용접 와이어는 모재와 유사한 조성을 가진 표준 등급 와이어입니다. 표준 등급의 용접 와이어가 없는 경우 모재에서 스트립을 절단하여 필러로 사용할 수 있습니다.
용접 와이어로 많이 사용되는 HS311은 유동성이 우수하고 응고 시 수축이 적으며 균열 저항성이 뛰어난 것으로 알려져 있습니다. 용접의 입자 크기, 균열 저항성 및 기계적 특성을 더욱 향상시키기 위해 소량의 합금 원소 Ti, V, Zr 등과 같은 원소를 수식어로 추가하는 경우가 많습니다.
알루미늄 합금 용접 와이어를 선택할 때는 다음 사항에 주의해야 합니다:
(1) 용접 접합부 균열 감도
균열 감도에 영향을 미치는 주요 요인은 모재와 용접 와이어의 호환성입니다.
모재보다 용융 온도가 낮은 용접 금속을 사용하면 용접 금속과 열 영향 영역 모두의 균열 민감도를 줄일 수 있습니다.
예를 들어, 실리콘 함량이 0.6%인 6061 합금을 용접할 때 동일한 합금을 사용하면 균열 감도가 매우 높아집니다.
그러나 실리콘 함량이 5%인 ER4043 용접 와이어를 사용하면 6061 합금보다 용융 온도가 낮고 냉각 시 가소성이 증가하여 균열 저항성이 우수합니다.
또한 Al-Mg-Cu는 균열 민감도가 높으므로 용접 금속에 Mg와 Cu의 조합을 피하는 것이 좋습니다.
(2) 용접 조인트 기계적 특성
산업용 순수 알루미늄은 강도가 가장 낮고, 4000 시리즈 알루미늄 합금이 중간 정도이고 5000 시리즈 알루미늄 합금이 가장 강도가 높습니다.
Al-Si 용접 와이어는 내균열성이 높지만 가소성이 떨어집니다.
따라서 용접 후 소성 변형 처리가 필요한 조인트의 경우 실리콘 용접 와이어를 피하는 것이 가장 좋습니다.
(3) 용접 조인트 성능
필러 금속의 선택은 모재의 구성뿐만 아니라 접합 형상, 내식성에 대한 작동 요구 사항 및 용접물의 외관 요구 사항에 따라 결정됩니다.
예를 들어, 용기의 내식성이 우수하거나 저장된 제품의 오염을 방지하기 위해 과산화수소를 저장하는 용기는 고순도 알루미늄 합금을 사용해야 합니다.
이 경우 필러 금속의 순도는 적어도 모재 금속의 순도와 같아야 합니다.
알루미늄 합금 용접봉의 모델, 사양 및 용도는 표 2에 나와 있습니다. 표 3은 알루미늄 합금 전극의 화학적 구성과 기계적 특성을 보여줍니다.
표 2 알루미늄 및 알루미늄 합금 용접봉의 종류(브랜드), 사양 및 용도
유형 | 등급 | 피부 유형 | 핵심 자료 | 전극 사양 / mm | 목적 | |
---|---|---|---|---|---|---|
E1100 | L109 | 기본 유형 | 순수 알루미늄 | 3.2,4.5 | 345〜355 | 순수 알루미늄 판 및 용기 용접 |
E4043 | L209 | 기본 유형 | Al Si 합금 | 3.2,4.5 | 345〜355 | 용접 알루미늄 판, 알루미늄 실리콘 주조, 일반 알루미늄 합금, 단조 알루미늄, 두랄루민 (알루미늄 제외) 마그네슘 합금) |
E3003 | L309 | 기본 유형 | 알루미늄 망간 합금 | 3.2,4.5 | 345〜355 | 알루미늄 망간 합금, 순수 알루미늄 및 기타 알루미늄 합금의 용접 |
표 3 알루미늄 및 알루미늄 합금 전극의 화학적 조성 및 기계적 특성
유형 | 등급 | 스킨 유형 | 전원 공급 장치 유형 | 솔더 코어 /%의 화학 성분 | 증착된 금속의 인장 강도 / MPa | 장력 용접 조인트의 강도 / MPa |
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E1100 | L109 | 기본 유형 | DCEP(직류 전극 포지티브) | Si+Fe≤0.95,Co0.05〜0.20 Mn≤0.05,Be≤0.0008 Zn≤0.10,기타≤0.15 AI≥99.0 | ≥64 | ≥80 |
E4043 | L209 | 기본 유형 | DCEP | Si4.5〜6.0, Fe≤0.8 Cu≤0.30, Mn≤0.05 Zn≤0.10, Mg≤0.0008 기타≤0.15, Al Rem. | ≥118 | ≥95 |
E3003 | L309 | 기본 유형 | DCEP | Si≤0.6, Fe≤0.7 Cu0.05〜0.20, Mn1.0 〜1.5 Zn≤0.10, 기타≤0.15 Al Rem. | ≥118 | ≥95 |
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알루미늄 합금 용접에 선호되는 불활성 가스는 아르곤과 헬륨입니다.
아르곤의 기술적 요건은 순도 99.9% 이상, 산소 함량 0.005% 미만, 수소 함량 0.005% 미만, 수분 함량 0.02 mg/L 미만, 질소 함량 0.015% 미만으로 규정하고 있습니다.
산소와 질소 수치가 증가하면 음극 원자화가 저하됩니다.
산소 함량이 0.3%보다 높으면 텅스텐 전극의 연소 손실이 심해지고 산소 함량이 0.1%를 초과하면 용접 표면이 둔해지거나 검게 변합니다.
TIG 용접의 경우, 순수 아르곤은 AC + HF 용접에 선택되며, 이는 두꺼운 판재 용접에 적합합니다. DC 양극 용접의 경우 Ar + He 또는 순수 Ar의 혼합물이 사용됩니다.
두께가 25mm 미만인 플레이트의 경우 순수 아르곤이 사용됩니다.
두께가 25~50mm인 플레이트의 경우 10%~35% Ar와 Ar + He의 혼합물이 사용됩니다.
두께가 50-75mm인 플레이트의 경우, 10%~35% 또는 50% He와 Ar + He의 혼합물을 사용해야 합니다.
두께가 75mm 이상인 플레이트의 경우, 50%~75% He와 Ar + He의 혼합물을 권장합니다.
산소-아세틸렌 가스 용접은 열 효율이 낮고 열 입력이 집중되지 않아 접합부의 품질과 성능이 높지 않습니다. 또한 알루미늄 및 알루미늄 합금 용접 시 플럭스가 필요하며 용접 후 잔류물을 제거해야 합니다.
이러한 단점에도 불구하고 가스 용접 장비는 일반적으로 얇은 판재나 소형 부품과 같이 품질 요구 사항이 낮은 알루미늄 합금의 용접과 알루미늄 합금 및 주물 수리에 사용됩니다. 그 이유는 단순성, 전원 공급이 필요 없고 편리하고 유연한 특성 때문입니다.
(1) 가스 용접의 조인트 형태
랩 조인트와 T 조인트는 틈새의 잔류 플럭스와 용접 슬래그를 제거하기 어렵기 때문에 알루미늄 합금의 가스 용접에 이상적이지 않습니다. 따라서 가능하면 맞대기 조인트를 사용하는 것이 좋습니다.
붕괴나 번 스루 없이 완전한 용접을 보장하려면 홈이 있는 백킹 플레이트를 사용하는 것이 좋습니다. 백킹 플레이트는 일반적으로 스테인리스 스틸 또는 순수 구리로 만들어집니다.
백킹 플레이트를 사용한 용접은 우수한 역성형을 달성하고 용접 생산성을 향상시킬 수 있습니다.
(2) 가스 용접을 위한 플럭스 선택
알루미늄 합금을 가스 용접할 때는 원활한 용접을 위해 플럭스를 사용해야 합니다. 용접 프로세스 용접 품질이 우수합니다. 가스 플럭스라고도 하는 플럭스는 용접 중에 알루미늄 합금 표면의 산화막과 기타 불순물을 제거합니다.
플럭스의 주요 기능은 용접 중에 알루미늄 표면에 형성된 산화막을 제거하고 모재의 습윤성을 개선하며 조밀한 용접 미세 구조의 형성을 촉진하는 것입니다.
플럭스는 일반적으로 용접 전에 용접할 공작물의 홈에 직접 뿌리거나 용접 와이어의 용융 풀에 첨가합니다.
알루미늄 합금 플럭스는 일반적으로 칼륨, 나트륨, 칼슘, 리튬과 같은 원소의 염화물로 만들어집니다. 이러한 화합물을 갈아서 체로 쳐서 특정 비율로 혼합하여 플럭스를 만듭니다.
예를 들어, 알루미늄 크라이오라이트(Na3AlF6)는 1000°C에서 알루미나를 녹일 수 있고 염화칼륨은 내화성 알루미나를 가용성 염화알루미늄으로 변환할 수 있습니다. 플럭스는 녹는점이 낮고 유동성이 우수하여 용융 금속의 유동성을 개선하고 적절한 용접 형성을 보장할 수 있습니다.
(3) 용접 노즐 및 불꽃 선택
알루미늄 합금은 공기를 산화시키고 흡수하는 경향이 강합니다. 가스 용접 시에는 알루미늄 산화를 방지하기 위해 중성 불꽃 또는 약한 탄화 불꽃(아세틸렌 과잉 포함)을 사용하는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 알루미늄 용융 풀이 환원 분위기에서 유지되고 산화를 방지할 수 있습니다.
산화 불꽃은 알루미늄을 강하게 산화시키고 용접 공정을 방해하므로 산화 불꽃을 사용하는 것은 엄격히 금지되어 있습니다.
그러나 아세틸렌이 너무 많으면 용융 풀에 자유 수소가 용해되어 용접부에 다공성이 생겨 느슨해질 수 있습니다.
(4) 압정 용접
용접 중 크기와 상대적 위치의 변화를 방지하려면 프리 스폿 용접이 필요합니다.
가스 용접은 선팽창 계수가 높고 열전도 속도가 빠르며 가열 면적이 넓기 때문에 포지셔닝 용접은 강철 부품의 용접보다 밀도가 높아야 합니다.
포지셔닝 용접에 사용되는 필러 와이어는 제품 용접에 사용되는 것과 동일합니다. 포지셔닝 용접 전에 용접 틈새에 가스 플럭스 층을 도포해야 합니다.
포지셔닝 용접 시 화력은 가스 용접 시 화력보다 약간 높아야 합니다.
(5) 가스 용접 작업
강철 재료를 용접할 때는 강철의 색상 변화를 관찰하여 가열 온도를 결정할 수 있습니다. 그러나 알루미늄 합금을 용접할 때는 가열 중에 뚜렷한 색상 변화가 없기 때문에 이 방법이 불가능합니다.
제어하려면 용접 온도의 경우 용접 시간은 다음 관찰 사항을 기반으로 결정할 수 있습니다:
가스용 용접 시트의 경우 용접 와이어가 용접 불꽃 앞에 있는 왼쪽 용접 방법을 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 열 손실을 줄여 용융 풀의 과열과 열 영향 구역의 입자 성장 또는 번스루를 방지하는 데 도움이 됩니다.
두께가 5mm보다 두꺼운 모재의 경우 용접 토치 뒤에 용접 와이어를 배치하는 올바른 용접 방법을 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 열 손실을 최소화하고 용융 깊이를 높이며 가열 효율을 개선할 수 있습니다.
두께가 3mm 미만인 가스 용접 부품의 경우 토치 경사각은 20-40°가 되어야 합니다. 두꺼운 부품의 경우 토치 경사각은 40~80°, 용접 와이어와 토치 사이의 각도는 80~100°가 되어야 합니다.
가스 용접 알루미늄 합금의 경우, 두 번째 층을 증착하면 용접부에 슬래그가 포함될 수 있으므로 한 번에 접합을 완료하는 것이 가장 좋습니다.
(6) 용접 후 처리
그리고 알루미늄 부식 가스 용접의 용접 표면에 잔류 플럭스와 슬래그로 인해 발생하는 조인트는 향후 조인트 손상의 잠재적 원인이 될 수 있습니다.
가스 용접 후 1~6시간 이내에 용접물의 부식을 방지하기 위해 잔류 플럭스와 슬래그를 청소해야 합니다.
용접 후 청소 과정에는 다음 단계가 포함됩니다:
텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접이라고도 하는 이 용접은 텅스텐을 전극으로 사용하여 텅스텐과 공작물 사이에 아크를 생성하는 방식입니다. 아크에서 발생하는 열은 용접할 금속을 녹인 다음 필러 와이어로 결합하여 견고한 용접 접합부를 형성합니다.
알루미늄의 아르곤 아크 용접은 아르곤의 "음극 원자화" 특성을 이용하여 표면에서 산화막을 제거합니다.
TIG 용접 공정은 노즐에서 방출되는 아르곤과 같은 불활성 가스로 텅스텐 전극과 용접 부위를 차폐하여 텅스텐 전극을 보호합니다. 이는 용접 영역과 주변 공기 사이의 반응을 방지하는 데 도움이 됩니다.
TIG 용접 공정은 두께가 3mm 미만인 얇은 판재를 용접하는 데 이상적입니다. 가스 용접 및 수동 아크 용접에 비해 공작물의 변형이 적습니다.
AC TIG 용접 방식은 음극이 산화막을 제거하고 부식을 방지할 수 있기 때문에 알루미늄 합금 용접에 특히 유용합니다. 그 결과 밝고 매끄러운 표면이 만들어지며 접합부 형태가 제한되지 않습니다. 또한 아르곤 흐름은 접합부를 빠르게 냉각시켜 미세 구조와 특성을 개선하여 모든 위치의 용접에 적합합니다.
그러나 TIG 용접 공정은 플럭스가 없기 때문에 용접 전에 더 엄격한 세척이 필요합니다. 알루미늄 합금 용접에는 AC TIG 용접과 AC 펄스 TIG 용접이 선호되며, 그다음으로 DC 역 TIG 용접이 사용됩니다.
일반적으로 교류 용접은 전류 전달 능력, 아크 제어 및 아크 클리닝의 최상의 조합을 제공하기 때문에 알루미늄 합금에 가장 일반적으로 사용됩니다. DC 양극 연결(음극에 연결된 전극)을 사용하면 공작물 표면에서 발생하는 열로 인해 깊은 침투가 가능하며, 특정 크기의 전극에 더 큰 용접 전류를 사용할 수 있습니다.
이 방법은 두꺼운 섹션에도 예열이 필요하지 않으며 모재의 변형을 최소화합니다. 그러나 DC 역접속(전극에서 양극으로) TIG 용접 방식은 알루미늄 용접에 거의 사용되지 않습니다. 그럼에도 불구하고 용융 깊이가 얕고 아크를 쉽게 제어할 수 있으며 다음과 같은 장점이 있습니다. 연속 용접 또는 파이프 두께가 2.4mm 미만인 얇은 벽 열교환기 및 이와 유사한 구성품의 용접을 수리할 수 있습니다.
(1) 텅스텐 전극
텅스텐의 녹는점은 3410°C입니다.
텅스텐은 고온에서 강한 전자 방출 능력을 가지고 있습니다.
토륨, 세륨, 지르코늄과 같은 미량의 희토류 원소를 첨가하여 전자 방출 효율을 크게 낮추고 전류 전달 능력을 크게 향상시켰습니다.
알루미늄 합금의 TIG 용접에서 텅스텐 전극은 주로 전류를 전도하고 아크를 시작하며 아크의 정상적인 연소를 유지하는 데 사용됩니다.
일반적으로 사용되는 텅스텐 전극 재료에는 순수 텅스텐, 토륨 텅스텐 및 세륨 텅스텐이 있습니다.
(2) 용접 공정 파라미터
우수한 용접 형성 및 품질을 달성하려면 용접물의 기술적 요구 사항에 따라 용접 공정 파라미터를 선택해야 합니다.
알루미늄 합금 수동 TIG 용접의 주요 공정 파라미터에는 전류 유형, 극성, 전류 크기, 차폐 가스의 유량, 텅스텐 전극의 연장 길이, 노즐과 공작물 사이의 거리 등이 있습니다.
자동 TIG 용접의 공정 파라미터에는 아크 전압(아크 길이), 용접 속도 및 와이어 이송 속도도 포함됩니다.
용접할 재료와 두께에 따라 텅스텐 전극의 직경과 모양, 용접 와이어의 직경, 보호 가스의 종류, 가스의 유량, 노즐의 직경, 용접 전류, 아크 전압, 용접 속도 등이 공정 파라미터에 포함되며 이러한 파라미터는 실제 용접 결과에 따라 원하는 요구 사항을 충족할 때까지 조정할 수 있습니다.
다음은 알루미늄 합금의 TIG 용접 파라미터를 선택할 때 고려해야 할 주요 사항입니다:
알루미늄 용접의 일반적인 결함 및 원인
기공 폐쇄의 원인
예방 조치:
원인 용접 균열
예방 조치:
불완전한 원인 용접 관통력
예방 조치:
용접에 텅스텐이 포함되는 원인
예방 조치:
언더컷의 원인
예방 조치:
알루미늄의 결함 합금 주물 는 일반적으로 아르곤 아크 용접을 통해 수리할 수 있으며, AC TIG 용접을 사용하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
수리 용접을 사용하여 수정하는 경우 주조 결함용접 전에 용접 와이어와 부품을 청소하고, 적절한 용접 와이어 재료를 선택하고, 짧은 아크 및 작은 각도의 용접 와이어를 사용하는 것이 중요합니다. 실제로 다양한 용접 와이어를 사용하여 다양한 결함 유형가능한 한 낮은 용접 전류를 사용하는 등의 조치를 취하세요.
용접 와이어는 수리 용접 중 연소된 합금을 보충하고 용접 구성의 일관성을 유지하기 위해 모재보다 합금 성분이 높아야 합니다.
균열 결함이 있는 주물의 경우 수리 용접 전에 양쪽 끝에 균열 방지 구멍을 만들어야 합니다. 부품을 예열하고 왼쪽 용접 방법을 사용하여 용접하여 용접부의 용융을 관찰해야 합니다. 와이어는 완전히 젖은 용융 풀을 형성하도록 채워야 합니다.
결함이 큰 경우, 기존 TIG 용접 시 효율성을 높이기 위해 용접 위치에 얇은 계면활성제(ATIG 계면활성제)를 도포할 수 있습니다. 계면 활성제는 용접 아크가 수축하거나 용접 풀의 금속 흐름이 변화하여 결과적으로 증가합니다. 용접 관통력.
알루미늄 합금의 AC TIG 용접에서 SiO2 활성제를 용접 표면에 도포하여 침투력을 변경하고 예열을 줄이며 용접 공정을 용이하게 할 수 있습니다.
(1) 알루미늄은 공기 중 및 용접 중에 산화되기 쉬우며 녹는점이 높고 매우 안정적인 알루미늄 산화물(Al2O3)을 형성하여 제거하기 어렵습니다. 이는 기본 재료의 용융과 융합을 방해합니다. 무거운 산화막은 쉽게 표면화되지 않아 슬래그 내포물, 불완전한 융착 및 불충분한 침투로 이어집니다.
알루미늄의 표면 산화막과 다량의 흡착된 수분은 용접부에 다공성을 유발할 수 있습니다. 용접 전에 화학적 또는 기계적 방법을 사용하여 이 산화막을 제거하기 위해 엄격한 표면 세척을 수행해야 합니다. 용접 공정 중에는 산화를 방지하기 위해 보호 기능을 강화해야 합니다. 텅스텐 불활성 가스 용접을 사용할 때는 "음극 세정"을 통해 산화막을 제거하기 위해 교류 전원을 선택해야 합니다.
가스 용접 시에는 산화막을 제거하기 위해 플럭스를 사용해야 합니다. 후판 용접에서는 용접 열 를 증가시킬 수 있습니다. 예를 들어 헬륨 아크 열이 높으므로 헬륨 또는 아르곤-헬륨 혼합 가스 보호 장치를 사용하거나 대형 사양 가스 차폐 아크 용접을 사용할 수 있습니다. 직류 양극 연결의 경우 '음극 세척'이 필요하지 않습니다.
(2) 알루미늄 및 알루미늄 합금의 열전도율과 비열 용량은 탄소강 및 저합금강의 열전도율과 비열 용량의 두 배 이상입니다. 열 알루미늄의 전도성 는 오스테나이트 스테인리스 스틸의 수십 배에 달합니다.
용접 과정에서 많은 양의 열이 모재에 빠르게 전달될 수 있으므로 알루미늄 및 알루미늄 합금을 용접할 때 금속 풀을 녹이는 데 소비되는 에너지 외에도 금속의 다른 부분에서 더 많은 열이 낭비됩니다. 이러한 에너지 낭비는 강철 용접.
고품질 용접 조인트를 얻으려면 에너지가 집중되고 출력이 높은 전원을 가능한 한 많이 사용해야 합니다. 때로는 예열 및 기타 공정 조치를 채택할 수도 있습니다.
(3) 알루미늄과 그 합금의 선팽창 계수는 탄소강 및 저합금강의 약 2배입니다. 알루미늄은 응고 시 상당한 부피 수축이 발생하여 용접부에 상당한 변형과 응력이 발생하므로 용접 변형을 방지하기 위한 조치가 필요합니다. 알루미늄 용접 풀은 수축 구멍, 다공성, 열 균열, 높은 응력이 발생하기 쉽습니다. 내부 스트레스 고형화 중입니다.
생산 과정에서 용접 와이어 구성과 용접 공정을 조정하면 다음과 같은 문제를 방지할 수 있습니다. 뜨거운 균열. 알루미늄 실리콘 합금 용접 와이어는 내식성이 허용되는 알루미늄 마그네슘 합금 이외의 알루미늄 합금 용접에 사용할 수 있습니다. 알루미늄 실리콘 합금의 경우 실리콘 함량이 0.5%일 때 열균열 경향이 더 높습니다.
실리콘 함량이 증가함에 따라 합금 결정화 온도 범위가 감소하고 유동성이 크게 개선되며 수축률이 감소하고 이에 따라 열간 균열 경향이 감소합니다. 생산 경험에 따르면 실리콘 함량이 5%~6%인 경우 핫 크랙이 발생하지 않습니다. 따라서 용접에 SAlSi 봉(실리콘 함량이 4.5%~6%)을 사용하면 균열 저항성이 향상될 수 있습니다.
(4) 알루미늄은 빛과 열에 대한 반사율이 강합니다. 고체-액체 전환 시 눈에 띄는 색상 변화가 없어 용접 작업 중 판단이 어렵습니다. 고온 알루미늄은 강도가 낮기 때문에 용접 풀을 지지하기 어렵고 타기 쉽습니다.
(5) 액체 알루미늄과 그 합금은 다량의 수소를 용해할 수 있지만 고체 알루미늄은 거의 용해하지 않습니다. 용접 풀이 응고되고 빠르게 냉각되는 동안 수소가 빠져 나갈 시간이 충분하지 않아 수소 기공이 쉽게 형성됩니다. 아크 컬럼 대기의 수분, 용접 재료, 모재의 표면 산화막에 흡착된 수분은 모두 용접 이음새에서 수소의 중요한 공급원입니다. 따라서 기공 형성을 방지하기 위해 수소 공급원을 엄격하게 제어해야 합니다.
(6) 합금 원소는 증발 및 연소하는 경향이 있어 용접 이음새 성능이 저하되는 원인이 됩니다.
(7) 모재의 모재가 변형되거나 용액 노화 강화를 거치면 용접으로 인한 열로 인해 열 영향 영역의 강도가 감소할 수 있습니다.
알루미늄 합금의 용접 및 수리에 편리하고 비용 효율적인 TIG 및 MIG 아크 용접을 사용할 수 있습니다.
알루미늄 합금 용접에 고에너지 빔 용접과 마찰 교반 용접을 사용하면 합금 원소 연소, 접합부 연화 및 용접 변형 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 특히 마찰 교반 용접은 환경 친화적이라는 추가적인 이점이 있는 고체 연결 방식입니다.
알루미늄 합금 주물의 결함을 수리하기 위해 기존의 수리 용접 방법을 사용하는 경우 용접 전 세척, 적합한 용접 와이어 필러 선택, 올바른 용접 공정 사양 준수에 주의를 기울이는 것이 중요합니다. 일반적으로 AC TIG 수리 용접은 다음을 피하기 위해 선호됩니다. 용접 결함.
수리를 개선하기 위해 용접 품질 알루미늄 합금 주물의 경우 주조 결함이 독특하고 조건이 허용되는 경우 특수 수리 용접 방법을 실제 상황에 맞게 조합하여 사용할 수 있습니다.