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시설관리/설비 운영

용접의 무한기술, 숨은 원리에 대해 알아보자.

  

 

 

"용접". 단어의 뜻을 살펴보면 참 단순합니다. "쇳덩이와 쇳덩이를 붙이다."

 

조선소, 플랜트, 건축설비, 태양광설비 등등.. 자주 듣고 한때 붐이 되었습니다. '미래 지향적이다,아니다' 라는 이슈들이 오가기 바쁘게 우리나라는 조선업 그리고 용접기술의 수준이 정말 어마어마하게 높아졌습니다. 흔히 용접하면 조선소에서 조선을 하기 위해 사용하는 기술이다’.라는 말이 많았습니다.

 

그러나 태양광설비를 구축한다면, 태양광 모듈을 설치하기 위하여 지지대와 판넬 그리고 기초접합이 필요한 것 처럼 용접은 모든 기술의 기본이 되는 원리라고 할 수 있습니다.

 

 

 

물론 쇳덩이 즉, 철과 철만 붙이는게 용접일까요? 아닙니다. 플라스틱 용접도 있습니다. 예를 들어 태양광의 모듈 제품을 제조하기 위해서는 비접촉 용접을 하는데요솔라셀의 손상을 막기위해 용접 부위에 용착제를 도포 한 후 뜨거운 공기를 쏘아버리기도 한답니다.

 

그러나 시공이 완료된다면 제품의 지속능력이 얼마나 될까요? 결과적으로 영구적이라는 말씀을 드리고 싶습니다.그러나 영구적으로 유지가 될 수 있게끔 결함이 없도록 용접환경이 만들어져야 하는데요.

 

그럼 용접에 대해 간략하게 배워볼까요?

 

 

 

 쇳덩이와 쇳덩이를 붙이는 원리

 

 

만유인력의 법칙에 따르면 금속과 금속을 충분히 접근시키면 금속 원자 간에 인력이 작용하여 서로 결합하게 된다. 하지만 이러한 결합을 이루려면 원자들을 10nm 정도 가까이 접근시켜야 하는데, 이와 같은 일은 일상에는 일어나지 않는다.

보통 조건에서는 금속 표면에 산화막이 존재하여 원자 간에 결합되지 않으면, 원자 간의 인력이 작용할 만큼 가까이 할 수가 없기 때문이다. 즉 금속 표면이 평활하게 보여도 확대해 보면 올록볼록한 모양으로 되어있으며 공기와 접촉하는 면은 산화막으로 덮여 있기 때문이다.

이런 방해 작용을 줄이고 두 금속을 접근시켜서 접합시키는 조작을 용접(熔接, welding)이라고 한다

- 아이작 뉴턴(Isaac Newton, 1642~1727)

 

 

 접합법의 원리

 

① 기계적 접합법: 볼트, 너트, , 리벳 등에 의한 순수한 기계적인 공법

 

② 야금학적 접합법: 주조, 브레이징 등에 의하여 금속을 가열·용융시켜 야금학적으로 응고·접합시키는 방법

 

③ 접착법: 천연수지, 합성수지, 고무 등에 의하여 접착시키는 방법  ex) 청테이프

 

 

아크용접의 원리

 

 

피복금속아크용접

 

모든 금속재료의 용접에 사용된다. 이 용접은 그림과 같이 홀더에 물린 피복 용접봉과  용접물(모재)과의 사이에 교류 또는 직류의 전압을 가하고 그 사이에 아크를 발생시킨다. 아크의 강한 열(온도 약 6,000)에 의해서 용접봉이 녹아 금속증기 또는 용적(globules)이 되어서 용융풀(molten pool)에 용착(deposit)되며, 그래서 모재의 일부와 융합해서 용접금속을 만든다.

 

서브머지드 아크용접

 

'잠호(潛弧)용접'이라고도 불리는데, 아크를 안정시켜주는 플럭스 가루를 미리 용접 부위에 뿌려놓고 그 내부에서 아크를 발생시키기 때문에 붙여진 명칭이다.

 

그림과 같이 용접할 부위에 플럭스 가루를 일정 두께로 살포하고, 그 속에 전극 와이어를 연속적으로 송급해 접지된 철판과의 아크를 발생시켜 이를 다함께 녹여 용접한다.

 

 

  화학용접의 원리

 

① 가스용접

 

꽃온도가 높은 것이 바람직하므로 보통 가스용접이라고 하면 산소 아세틸렌 용접법을 말하는 경우가 많다. 아세틸렌은 아세톤에 녹여 강철로 만든 봄베(Bomb)에 넣은 용해 아세틸렌을 사용하거나, 탄산염에 물을 작용시켜서 만드는 발생기를 사용한다. 산소는 압축되어 강철봄베에 밀폐한 것을 사용한다.

가스의 연소열로 용접부의 금속을 녹이는 용접법으로, 산소-아세틸렌 용접이 가장 일반적이다. 중성불꽃이 보통 사용되지만, 산소와 아세틸렌의 혼합비를 조절할 수도 있다. 발생하는 온도는 3,000℃ 정도로 아크용접의 6,000℃보다 낮다. 그밖에 아르곤·질소·헬륨·수소 등이 쓰인다.

 

 

 

 저항용접의 원리

 

 

① 점용접

 

겹친 금속부재를 적당히 성형한 전극 끝으로 고정하고, 비교적 좁은 부분에 전류를 집중시켜 국부적으로 가열하며, 동시에 전극으로 압력을 가하여 접합하는 일종의 저항 용접이다

 

 

 열 용접의 원리

 

 납땜

 

금속판의 모재간에 납을 가열 용해하여 흘려 넣고, 모재를 용해하지 않고 접합하는 방법.

 

융점이 450˚C보다 높은 납땜과 이보다 낮은 납땜이 있다.

 

450˚C 이상은 경납, 450˚C 이하는 연납이라 한다 

 

 

 

 

 

 

용접은 아크, 화학, 저항, 열 등으로 분류되며, 용접의 종류는 수십가지에 이르고원리 또한 여러가지이죠.

앞으로 첨단산업의 큰 획인 신재생, 태양광, 방위(항공, 지상, 해양), IT, 항공우주, 자동차, 철도, 조선, 원자력 용접기술 센세이션을  기대합니다. 감사합니다.

 

 

 

※ 참조

* [출처] 네이버 백과사전