1. 용접작업의 구성요소
용접을 하기 위해서는 용접대상이 되는 재료, 열원, 용가재, 용접기와 용접기구, 용접사 등이 필요하며 이들을 적당히 조합 사용함으로서 용접이 이루어진다.
표 1 - 2 용접작업의 구성요소
구성요소 | 구성요소의 설명 | 구성요소의 예 | 쓰이는 곳 |
1. 용접모재 | 용접대상이 되는 재료 | 철강, 비철금속 플라스틱 등 | 도든 용접에 사용됨 |
2. 열 원 | 용접모재, 용가재를 용융시키는데 필요한 열을 발생시키는 것 | 산소 - 아세틸렌 전기 | 가스용접 아크용접 |
3. 용 가 재 | 용접모재에 삽입, 녹여서 용접 모재를 접합시키는 재료 | 용접봉 땜납 | 아크용접 납땜 |
4. 용접기구 | 용접에 사용되는 기구 | 아크용접기 토치 인두 | 아크용접 가스용접 납땜 |
5. 용 접 사 | 용접의 분류에 따라 용접수행이 가능한 사람 | 전기용접사, TIG용접사, CO2용접사, 자동용접사 등 | 모든 용접에 사용됨 |
가. 용접재료
용접재료는 주로 철강, 비철금속을 사용하며 모재의 재질에 따라 적당한 용접방법을 선택하여야 한다. 예를 들면 연강이나 저합금강에는 거의 모든 용접법이 일반적으로 적용되며 구리, 알루미늄과 그 합금에는 불활성가스 아크용접으로 우수한 용접결과를 얻을 수 있다. < 표 1 - 3 > 는 용접재료와 적용 용접법을 나타냄.
표 1 - 3 용접재료와 적용 용접법
용접법 | 연강 | 저합금강 | 고합금강 | 구리합금 | 알루미늄합금 |
피복금속 아크용접 | O | O | O | ∆ | ∆ |
서브머지드 아크용접 | O | O | O |
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탄산가스 아크용접 | O | O |
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불활성가스 아크용접 | O | O | O | O | O |
산소-아세틸렌 가스용접 | O | O | O | O | O |
나. 열원
용접에 사용되는 열원은 < 표 1 - 4 >와 같다.
표 1 - 4 용접열원의 종류
열 원 | 구체적인 열에너지 | 사용되는 용접법 |
화학 반응 에너지 | 1. 가스의 연소 산소 - 아세틸렌 산소 - 프로판 산소 - 수소 2. 금속의 반응열 에너지 산화철 - 알루미늄 |
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전기 에너지 | 1. 아크의 에너지 2. 플라스마 아크에너지 3. 줄(Joul)열에너지 금속의 접촉저항열 슬래그의 전기저항열 4. 전자빔(beam) | 피복금속 아크용접 서브머지드 아크용접 불활성가스 아크용접 CO2가스 아크용접 저항용접 일렉트로 슬래그용접 전자빔용접 |
전자파 에너지 | 1. 저주파 및 고주파의 특수가열 2. 레이저 에너지 | 고주파용접 레이저빔용접 |
기계적 에너지
기계적 에너지 | 1. 기계적 압력 화약폭발에 의한 충격 기계적 압력 2. 마찰열 3. 진동 에너지 초음파진동 | 폭발압전
냉간압접 마찰압접 초음파 용접 |
4. 전기 기초 이론
전기는 우리 일상 생활이나 산업용으로 널리 이용되고 있으며, 현대 문명에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 전기와 자기는 서로 밀접한 관계가 잇으며 이 관계를 이용하여 여러 가지의 전기기계를 만들고 있다. 아크용접기는 전기기계이며 아크는 전기의 현상이므로 용접에 관계하는 사람은 전기의 기초적인 지식을 충분히 알아 두어야 한다.
가. 전기의 본질
일반적으로 어떤 물체가 다른 것과 서로 마찰하면 적기가 발생하며, 전기의 종류에는 양전기(+)와 음전기(-)의 두 종류가 있다 한편으로 양전기가 발생하면 다른 편에 반드시 음전기가 발생하며 (+)와 (-)는 동시에 동일한 양이 일어나며 그성질은 정반대의 작용을 한다. 에보나이트봉을 잘 건조된 모직물에 마찰시키면 흡인력을 갖게 되어 볼 수 있다. 이러한 흡인력은 에보나이트봉에 전기가 발생되었기 때문이라고 하며, 이와 같이 전기를 갖게 되는 것을 대전되었다고 하고 이러한 전기를 정전기라고
한다. 그림 1-5는 직류와 교류를 나타낸 그림이다.
그림 1 - 5 직류와 교류의 파형
나. 도체와 절연체
금속과 같이 전하가 통하기 쉬운 물질을 도체(conductor), 공기와 에보나이트와 같이 전하가 통하기 힘든 물질을 부도체(non-conductor) 또는 절연체(insulator)라 한다. 도체의 에로는 금속, 염류, 산류, 알칼리류의 수용액이나 인체 등이고 절연체로는 공기, 에보나이트, 유리, 고무, 비닐 등을 들 수 있다.
다. 전류와 전압
그림 1-5와 같이 수위에 차가 있으면 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다. 수위가 높은 물은 큰 위치 에너지를 가지고 잇어 물이 수로를 통하여 흐를 때 이것이 속도와 압력의 에너지로 변환하고 수로의 도중에 수차가 있으면 이것을 회전하는 일을 전하의 흐름인 전류에 대해서도 물의 경우와 같은 생각이다. 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다. 높은 수위가 낮은 수위로 흐르듯 전류는 높은 전위를 가진 +로부터 -로 흐른다.
물의 수위와 같이 전위(electric potential)를 정의하여 전류를 높은 A에서 전위가 낮은 B쪽으로 흐른다고 생각한다. A와 B의 전위의 차를 전위차 또는 전압(voltage)이라 하고, 전류는 전위차에 의하여 전위가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 흐른다.
지금, 어떤 도체에 Q[C]의 전기량이 이동하여 W[J]의 일을 하였을 때 전위차 E는 다음과 같다.
W
E = -------- [V] 즉, W = E.Q[J]
Q
라. 전기 저항
물이 수도관을 흐르는 경우 관의 굵기나 모양에 따라서 흐름의 속도나 상태가 달라 지듯이 전기의 경우에도 도체의 재질이나 굵기, 길이 등에 따라 전류가 달라진다. 이와 같이 도체에서 전류의 흐름을 방해하는 작용을 하는 것을 전기저항(electrig resistnce) 또는 저항이라고 하고 단위로는 옴(ohm)을 사용한다.
1옴은 1[V]의 전압으로 1[A]의 전류를 흐를때 생기는 저항을 1[옴]이라 한다.
마. 옴의법칙
전압, 전류, 저항 사이에는 다음과 같은 관계가 있다. 전류는 전압에 비례하고 저항에 반비례 한다. 라고 밝힌 사람이 옴이며 이관계를 표시하는 법칙이 옴의 법칙이다.
그림 1-6 옴의 법칙
바. 저항의 접속
(1) 직렬접속
각각의 저항을 일렬로 접속 하는 것
R = R1 + R2 + R3
(2)병렬접속
저항의 양끝을 각각 한 곳에서 접속 하는 것
1
R = ----------------
1/R1 + 1/R2 + 1/R3
(3)직병렬접속
일부는 직렬접속이며 일부는 병렬접속의 조합을 말한다. 직렬접속의 합성저항 계산+ 별렬접속의 합성저항 계산으로 하면 된다.
사 변압기(transfomer)
그림 1-7 변압기
변압기는 교류의 전압을 높이거나(승압), 낮출 수 있는(강압) 기구로서 그림 1-7과 같이 철심의 양쪽에 1차 코일과 2차 코일을 감고 1차 코일에 교류를 흐르게 하면 철심에 자력선이 생기며 같은 주파수의 교류전압이 유도되는 기구이다. 이때 1차측 전랍과 2차측 전압의 비를 변압비라 하며 코일이 감긴 수의 비를 권수비라 한다. 다음 식은 변압비와 권수비 저압전류와의 관계식이다.
변압비 = 1차 전압 / 2차전압
권수비 = 1차측 코일 감긴 수 / 2차측 코일 감긴 수
전류비 = 2차 전류 / 1차 전류
아. 전력과 전력량
(1) 전 력
1초 동안에 전달되는 일률을 나타내는 것으로 단위는 와트(W)를 사용한다. 1W는 1초 동안에 1J의 일을 하는 일률이다 R의 저항에 전류I(A)가 흐르고 그 양끝의 전압이E(V)이면 저항에서 소비하는 전력 P는
P = 전압*전류 = 전류*전류*저항 = 전압의제곱 / 저항
(2) 전력량
전기가 전달하는 일의 양을 나타낸다.
전력량 = 전력 * 시간
자. 전기단위(electric unit)
(1) C . G . S 단위
전기적인 양을 측정하는데 쓰이는 단위는 길이, 질량, 시간의 셋으로 구성되어 있는데, 길이의 단위에는[cm], 질량에는[g], 시간의 단위에는 [sec]를 쓰는 단위이다.
(2) 실용단위
CGS단위가 실용상 단위로서는 너무 크거나 작아서 사용상 불편하므로 CGS 단위의 대수값이나 분수값을 취하여 정한 단위이다.
표 1-8 실용단위
양 | 기 호 | 실용단위 | 양 | 기호 | 실용단위 |
전 압 | V | volt | 전 기 일 | J | joule |
전 류 | A | ampere | 전기용량 | F | farad |
전기량 | C | coulomb | 인덕턴스 | H | henry |
저 항 |
| ohm | 자 속 | Wb | weber |
전 력 | W | watt |
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