수동 텅스텐 아크 용접: 필수 가이드

1. 수동 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접 공정의 특성

(1) 작동 원리

텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접은 텅스텐 막대를 전극으로, 아르곤을 차폐 가스로 사용하는 가스 차폐 용접 방법입니다.

텅스텐 전극과 공작물 사이에 전기 아크가 생성되고 용접 토치에서 나오는 아르곤 가스 흐름이 아크 영역에 단단히 밀폐된 층을 형성합니다.

이렇게 하면 전극과 용융 금속 풀이 공기로부터 분리되어 침입을 방지할 수 있습니다. 아크 열은 모재와 필러 와이어를 녹여 용융 풀을 형성하는 데 사용되며, 용융 풀은 다음과 같이 응고됩니다. 용접 솔기 식힌 후

불활성 기체인 아르곤은 금속과 화학적으로 반응하지 않으므로 용융 금속 풀이 산화되지 않도록 적절히 보호합니다.

아르곤은 또한 고온에서 용융 금속에 용해되지 않으므로 용접 이음새에 가스 구멍이 형성되는 것을 방지합니다. 따라서 아르곤의 보호 효과는 효과적이고 신뢰할 수 있으며 고품질 용접 이음새를 생성합니다.

용접하는 동안 텅스텐 전극은 녹지 않으므로 TIG 용접은 비 소모성 전극이라고도합니다. 아크 용접. 사용된 전원을 기준으로 합니다, TIG 용접 는 직류(DC), 교류(AC), 펄스 유형으로 나뉩니다.

(2) 프로세스 특성

1) 다른 아크 용접 방법과 비교한 TIG 용접의 장점

a. 탁월한 보호

고품질 용접 이음새는 아르곤이 금속과 비반응성이고 금속에 녹지 않기 때문입니다. 용접 공정은 본질적으로 금속을 녹이고 결정화하는 단순한 과정이므로 더 순수하고 높은 품질 용접 이음새.

b. 변형 및 스트레스 최소화

아르곤 가스 스트림은 아크를 압축하고 냉각시켜 아크 열을 집중시켜 열 영향 영역을 좁혀줍니다. 따라서 용접 중 변형과 응력을 최소화하여 특히 얇은 소재에 적합합니다. 시트 용접.

c. 쉬운 관찰 및 작동

오픈 아크이므로 용접 프로세스쉽게 관찰하고 조작할 수 있으며 특히 모든 위치의 용접에 적합합니다.

d. 안정성

아크가 안정적이고 스패터가 최소화되며 용접 후 슬래그를 제거할 필요가 없습니다.

e. 용융 풀 크기의 손쉬운 제어

필러 와이어와 전극이 분리되어 있기 때문에 용접기는 용융 풀의 크기를 효과적으로 제어할 수 있습니다.

f. 다양한 용접 가능 재료

거의 모든 금속 소재 는 TIG 용접이 가능합니다. 특히 알루미늄, 마그네슘과 같은 화학적 활성 금속 및 합금 용접에 적합합니다, 티타늄등

2) 단점

a. 더 높은 장비 비용;

b. 아르곤의 높은 이온화 전위, 어려운 아크 점화, 고주파 아크 점화 및 안정화 장치가 필요함;

c. TIG 용접은 수동 아크 용접보다 5-30배 더 많은 자외선을 생성하여 용접자에게 유해한 오존을 생성하므로 강화된 보호 장치가 필요합니다;

d. 용접 중에는 방풍 조치가 필요합니다.

3) 적용 범위

TIG 용접은 고품질 용접 방법이며 다양한 산업 분야에서 널리 채택되고 있습니다.

다른 아크를 사용하여 용접하기 어려운 화학적 활성 금속에 특히 유용합니다. 용접 기술하지만 TIG 용접으로 고품질 용접 이음새를 쉽게 얻을 수 있습니다.

또한 탄소강 및 저합금강으로 만든 압력 파이프의 용접에서 품질을 향상시키기 위해 루트 패스 용접에 TIG 용접이 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 용접 조인트.

2. 수동 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접의 파라미터

수동 TIG 용접의 공정 파라미터에는 전원의 유형 및 극성, 텅스텐 전극의 직경, 용접 전류, 아크 전압, 아르곤 가스 유량 등이 있습니다, 용접 속도, 노즐의 직경, 노즐에서 공작물까지의 거리, 텅스텐 전극 돌출부의 길이를 입력합니다.

만족스러운 용접 품질을 위해서는 이러한 매개 변수의 올바른 선택과 합리적인 조합이 필수적입니다.

1) 조인트 및 그루브 유형

TIG 용접은 주로 두께 5mm 미만의 얇은 판재 용접에 사용됩니다. 조인트 유형에는 맞대기, 랩, 코너 및 T 조인트가 있습니다. 두께가 1mm 미만인 시트의 경우 플랜지 조인트도 사용할 수 있습니다. 판재 두께가 4mm 이상인 경우 V 그루브를 사용해야 합니다(2~3mm의 파이프 맞대기 접합의 경우 V 그루브가 필요함). 두꺼운 벽의 파이프 맞대기 조인트에는 U 그루브를 사용할 수도 있습니다.

2) 용접 전 청소

용접 전 세척은 TIG 용접에서 접합 품질을 보장하는 데 매우 중요합니다. 불활성 가스 보호 하에서 용융 금속은 심각한 야금 반응을 일으키지 않으며 산화와 오염 물질은 탈산으로 제거할 수 없습니다.

따라서 용접 전에 작업물 홈의 표면, 접합부의 양쪽 및 필러 와이어를 유기 용제(가솔린, 아세톤, 트리클로로에틸렌, 사염화탄소 등)로 세척하여 오일, 습기, 먼지 및 산화막을 제거해야 합니다.

스테인리스와 같이 표면 산화물 층이 베이스 층과 강한 결합력을 갖는 소재의 경우 강철 및 알루미늄 합금산화물 층을 제거하려면 기계적 방법을 사용해야 합니다.

일반적으로 스테인리스 스틸 와이어 브러시 또는 구리 와이어 브러시, 미세 연마 휠 또는 샌딩 벨트가 사용됩니다.

3) 전원 유형 및 극성

전원의 종류와 극성은 아래 표와 같이 공작물의 재질에 따라 선택할 수 있습니다.

전원 유형 및 극성 선택

직류 전극 양극(DCEP)을 사용하는 경우, 공작물은 더 높은 온도에 있는 양극에 연결되어 열을 빠르게 발산하는 두꺼운 공작물 및 금속을 용접하는 데 적합합니다.

텅스텐 막대는 낮은 온도에 있는 음극에 연결되어 허용 전류를 증가시키고 텅스텐 전극의 마모를 최소화할 수 있습니다.

직류 전극 음극(DCEN)의 경우 텅스텐 전극이 양극에 연결되어 있어 전극 마모가 심하므로 거의 사용되지 않습니다.

교류 텅스텐 불활성 가스(AC TIG) 용접에서는 공작물이 음극이고 텅스텐 전극이 양극인 반파 중에 음극이 산화막을 제거하는 효과가 있는데, 이를 "음극 세정" 효과라고 합니다.

표면에 고융점 산화막이 치밀한 알루미늄, 마그네슘 및 그 합금을 용접할 때 이 산화막을 제거하지 못하면 불완전한 용융, 슬래그 포함, 용접 표면의 주름, 내부 다공성 등의 결함이 발생할 수 있습니다.

공작물이 양극이고 텅스텐 전극이 음극인 반파는 텅스텐 전극을 냉각시켜 마모를 줄일 수 있습니다. 따라서 AC TIG 용접은 일반적으로 산화성이 높은 알루미늄, 마그네슘 및 그 합금을 용접하는 데 사용됩니다.

4) 텅스텐 전극 직경

텅스텐 전극의 직경은 주로 공작물의 두께, 용접 전류의 크기 및 전원의 극성에 따라 선택됩니다.

텅스텐 전극 직경을 잘못 선택하면 아크가 불안정해지고 텅스텐 막대가 심하게 마모되며 용접부에 텅스텐이 포함될 수 있습니다. (텅스텐 전극 구성: 전극으로서 텅스텐 전극은 전류 전도, 아크 점화 및 아크 유지를 담당합니다.

텅스텐은 내화성 금속(녹는점 3410±10℃)으로 내열성(끓는점 5900℃)이 높고 전기 전도성이 좋으며 전자를 방출하는 능력이 강해 전극으로 사용하기에 적합한 텅스텐 막대를 만듭니다.)

5) 용접 전류

용접 전류는 주로 공작물의 두께와 공간적 위치에 따라 선택됩니다. 용접 전류가 너무 크거나 너무 작으면 용접이 제대로 형성되지 않거나 용접 결함.

따라서 다양한 텅스텐 전극 직경에 대해 허용되는 용접 전류 범위 내에서 아래 표와 같이 용접 전류를 올바르게 선택해야 합니다.

다양한 직경의 텅스텐 전극에 대한 허용 전류 범위(산화물 포함)

텅스텐 전극 팁의 모양 및 전류 범위

6) 아크 전압

아크 전압은 아크 길이에 의해 결정됩니다. 전압이 증가하면 용접 폭은 약간 증가하고 관통력은 감소합니다.

용접 전류와 아크 전압을 조정하여 용접의 모양을 제어할 수 있습니다. 아크 전압이 너무 높으면 용융 부족이 발생하기 쉽고 아르곤 보호 효과가 악화됩니다.

따라서 아크 길이는 단락을 일으키지 않고 가능한 한 최소화해야 합니다. 텅스텐 아르곤 아크 용접의 일반적인 아크 전압 범위는 10-24볼트입니다.

7) 아르곤 가스 흐름

용접 부위를 대기 오염으로부터 안정적으로 보호하려면 보호 가스의 흐름이 충분해야 합니다. 아르곤 가스 흐름이 클수록 보호 층이 흐르는 공기의 영향에 저항하는 능력이 더 강해집니다.

그러나 유량이 너무 크면 아르곤이 낭비될 뿐만 아니라 보호 가스 흐름이 난류를 형성하여 보호 영역으로 공기가 유입되어 보호 효과가 감소할 수 있습니다.

따라서 아르곤의 유량을 적절히 선택해야 합니다. 가스의 유량은 일반적으로 다음과 같은 경험적 공식으로 결정할 수 있습니다:

q = (0.8 - 1.2) d

Where:

• Q는 아르곤 가스 유량(L/mm)입니다.
• D는 노즐 직경(mm)입니다.

(아르곤 순도: 다양한 금속 는 서로 다른 순도의 아르곤이 필요합니다. 예를 들어 내열강, 스테인리스강, 구리 및 구리 합금 용접의 경우 아르곤 순도는 99.70% 이상, 알루미늄, 마그네슘 및 그 합금 용접의 경우 아르곤 순도는 99.90% 이상, 티타늄 및 그 합금 용접의 경우 아르곤 순도는 99.98% 이상이어야 합니다. 국내에서 생산되는 산업용 아르곤의 순도는 99.99%에 달할 수 있으므로 일반적으로 실제 생산에서는 정제를 고려하지 않습니다.)

8) 용접 속도

용접 속도가 증가하면 아르곤 가스 흐름도 그에 따라 증가해야 합니다. 용접 속도가 너무 빠르면 보호 가스 흐름에 영향을 미치는 공기 저항으로 인해 보호 층이 텅스텐 전극과 용접 풀에서 이탈하여 보호 효과가 저하될 수 있습니다.

동시에 용접 속도는 용접의 형성에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 적절한 용접 속도를 선택해야 합니다.

9) 노즐 직경

노즐 직경이 증가하면 가스 흐름도 동시에 증가해야 합니다. 이때 보호 영역이 더 넓어지고 보호 효과가 더 좋습니다.

그러나 노즐이 너무 크면 아르곤 소비량이 증가할 뿐만 아니라 토치가 닿지 않거나 용접공의 시야를 가려 작업을 관찰하기 어려울 수 있습니다.

따라서 일반적인 텅스텐 아르곤 아크 용접의 노즐 직경은 5~14mm가 가장 좋습니다.

또한 노즐 직경은 경험적 공식에 따라 선택할 수도 있습니다:

D = (2.5 - 3.5) d

Where:

• D는 노즐 직경(보통 내경)으로, mm입니다;
• d는 텅스텐 전극 직경(mm)입니다.

10) 노즐에서 공작물까지의 거리

여기서 말하는 거리는 노즐의 끝면과 공작물 사이의 거리를 의미합니다. 이 거리가 짧을수록 보호 효과가 더 좋습니다.

따라서 노즐과 공작물 사이의 거리는 가능한 한 작아야 하지만 너무 작으면 작동과 관찰이 불편해집니다. 따라서 노즐에서 공작물까지의 일반적인 거리는 5-15mm 사이입니다.

11) 텅스텐 전극 연장 길이

아크 열로 인한 노즐 손상을 방지하기 위해 텅스텐 전극의 끝이 노즐 바깥으로 돌출되어 있습니다. 텅스텐 전극 끝에서 노즐 표면까지의 거리를 텅스텐 전극 연장 길이라고 합니다.

텅스텐 전극 연장 길이가 작을수록 노즐과 공작물 사이의 거리가 가까워지고 보호 효과가 좋아지지만 너무 가까우면 용접 풀의 관찰을 방해합니다.

일반적으로 맞대기 접합을 용접할 때는 텅스텐 전극 연장 길이가 3~6mm가 더 좋습니다. 용접할 때 필렛 조인트의 경우 텅스텐 전극 연장 길이가 7-8mm가 더 좋습니다.