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문제 정의
- 그래서 본 연구에서는 세종류의 콘택트 팁을 사용하여 연속 용접 시 콘택트 팁 마모성에 대한 평가에만 국한되지 않고 노즐의 스패터 부착량 및 비드 외관을 관찰하는 등 용접특성을 확인하였다. 그리고 용접시간이 경과함에 따른 아크안정성을 평가하였다.
- 콘택트 팁 재질에 따른 솔리드 와이어 연속 용접 시 용접특성에 관한 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 그래서 본 연구에서는 세종류의 콘택트 팁을 사용하여 연속 용접 시 콘택트 팁 마모성에 대한 평가에만 국한되지 않고 노즐의 스패터 부착량 및 비드 외관을 관찰하는 등 용접특성을 확인하였다. 그리고 용접시간이 경과함에 따른 아크안정성을 평가하였다.
- . 그리고 콘택트 팁의 수명을 높이기 위하여 크롬동 팁 개발에 대한 연구를 하였고2-4), 재질에 따른 콘택트 팁의 수명을 평가5)하고 예측6)하였다.
- 용접 중 번백(burn back)이 발생하면, 팁 외관만 관찰하였고, 30분 용접이 완료 시 팁 마모율을 계산하였다. 두 번째로 노즐의 스패터부착량을 계측하였다. 측정 방법으로는 용접 전 노즐의 무게와 용접후 무게를 측정하여 계산하였다.
- 본 연구에서는 1회 실험시 30분 동안 연속적으로 용접을 실시하였으며, 아크 불안 및 번 백이 발생하면 용접을 종료하였다.
- 측정 방법으로는 용접 전 노즐의 무게와 용접후 무게를 측정하여 계산하였다. 세 번째로 용접 후 용접부 외관을 평가하였으며, 마지막으로 용접 중 아크 안정성을 평가하기 위하여 계측주파수 10kHz로 10초씩 연속적으로 용접 전류와 용접전압을 계측하였다.
- 용접작업성을 평가하기 위하여 첫 번째로 콘택트 팁 외관 및 마모량을 계측하였다. 용접 중 번백(burn back)이 발생하면, 팁 외관만 관찰하였고, 30분 용접이 완료 시 팁 마모율을 계산하였다. 두 번째로 노즐의 스패터부착량을 계측하였다.
- 용접 중 아크안정성을 평가하기 위하여 연속적으로 용접 전류, 전압을 계측하였고, Table 5은 각 시각에서 10초간 계측한 용접 전류, 용접 전압 파형을 보여주고 있다. 용접 시작 후 세 종류의 콘택트 팁 모두 안정적인 용접전류, 용접전압을 보였으며, 번백이 발생할 때 용접전류가 불안하였다.
- 용접작업성을 평가하기 위하여 첫 번째로 콘택트 팁 외관 및 마모량을 계측하였다. 용접 중 번백(burn back)이 발생하면, 팁 외관만 관찰하였고, 30분 용접이 완료 시 팁 마모율을 계산하였다.
- GMA용접을 수행하게 되면 콘택트 팁은 고온의 아크 열에 장시간 노출되어 열에 의하여 경도가 저하하게 된다. 이러한 경도 저하를 모사하기 위하여 450, 650℃에서 1시간 열처리를 실시한 후 경도 측정을 실시하였다5).
- 두 번째로 노즐의 스패터부착량을 계측하였다. 측정 방법으로는 용접 전 노즐의 무게와 용접후 무게를 측정하여 계산하였다. 세 번째로 용접 후 용접부 외관을 평가하였으며, 마지막으로 용접 중 아크 안정성을 평가하기 위하여 계측주파수 10kHz로 10초씩 연속적으로 용접 전류와 용접전압을 계측하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 콘택트 팁은 Table 1과 같이 3가지 종류를 사용하였다.
- 실험에 사용한 솔리드 와이어의 AWS규격은 ER70S-3이며, 직경은 1.2mm을 사용하였다. 와이어의 표면 도금 방법은 화학도금 제품을 사용하였다.
- 2mm을 사용하였다. 와이어의 표면 도금 방법은 화학도금 제품을 사용하였다.
- 용접소재는 400(D) × 1000(L) × 15(t)mm 크기의 대구경 파이프를 사용하였다. 용접 전원은 장시간 용접이 가능한 500A급 정전압 인버터 용접기를 사용하였다.
- 용접소재는 400(D) × 1000(L) × 15(t)mm 크기의 대구경 파이프를 사용하였다.
- 재질이 서로 다른 콘택트 팁을 이용하여 용접을 실시하였으며, 인탈산동(Cu-P), 크롬동(Cu-Cr), 그리고 외부와 내부가 서로 다른 재질로 이루어진 콘택트 팁을 사용하였다. 이 콘택트 팁의 외부는 전기동(E-Cu), 내부는 산화물 분산강화동(Cu-ODS, Cu-Oxide Dispersion Strengthen) 재질이며, 산화물 분산강화동은 내마모성을 향상시키기 위하여 산화물을 인위적으로 첨가한 것이다.
이론/모형
- 본 실험에서는 콘택트 팁 평가 규격인 RS D 0031을 이용하여 용접장치 및 용접조건을 선정하였다1).
성능/효과
- 1) 연속용접시 인탈산동, 크롬동, 분산강화형동 순으로 연속용접시간이 증가하였다.
- 2) 노즐에 부착된 스패터량은 인탈산동, 크롬동, 분산강화형동 순으로 적게 부착되어 분산강화형 동이 가장 우수한 특성을 나타내었었다.
- 3) 비드 외관은 세 종류의 콘택트 팁으로 용접 시 양호한 결과를 나타내었다.
- 4) 아크 안정성은 번백이 발생하기 전까지 안정적인 파형을 보였으며, 용접전류는 용접시간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다.
- 그리고 인탈산동이 약 135HV로 가장 작았다. 450℃ 1시간 열처리 후 분산강화동은 156HV로 상온에서 측정하였던 경도와 거의 유사하였으며, 크롬동은 135HV였다. 그리고 전기동과 인탈산동은 약 60HV로 저하되었다.
- 2는 상온 및 열처리 후 콘택트 팁의 경도를 측정한 결과이다. 상온에서 콘택트 팁 경도를 측정한 결과 약 176HV로 크롬동의 경도가 가장 컸고, 분산강화동은 약 160HV였으며, 전기동은 130HV였다. 그리고 인탈산동이 약 135HV로 가장 작았다.
- 용접 중 아크안정성을 평가하기 위하여 연속적으로 용접 전류, 전압을 계측하였고, Table 5은 각 시각에서 10초간 계측한 용접 전류, 용접 전압 파형을 보여주고 있다. 용접 시작 후 세 종류의 콘택트 팁 모두 안정적인 용접전류, 용접전압을 보였으며, 번백이 발생할 때 용접전류가 불안하였다.
- 인탈산동의 용접 전류는 용접 시간이 경과할수록 용접전류가 가장 크게 감소하였으며, 크롬동은 인탈산동에 비해 용접 전류의 감소가 작게 나타났다. 그리고 분산강화형동은 시간이 경과할수록 용접전류의 감소가 거의 없었다.
- 인탈산동의 용접전류 감소폭이 가장 컸으며, 크롬동, 분산강화형동 순으로 전류의 감소폭이 작아지는 것을 확인하였다.
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