티그 용접 - tigeu yongjeob

다온용접학원 ::

용접 이론

TIG

Welding

용접을 배운다고 막연히 생각하실 때, 혹은 학원에 처음 찾아오실 때까지만 해도

티그용접이 무엇인지 정확히 알지 못하는 경우가 있습니다.

왼쪽 : CO2용접 장면. 오른쪽 : 티그용접 장면.

CO2 용접이나 아크 용접 등에서 볼 수 있는, 사방으로 불똥이 튀기는 장면이 쉽게 떠오르실 텐데요.

본 학원에서 교육하고 있는 티그용접은 그와 다르게 불똥(스패터)이 최소화된 용접법입니다.

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CO2용접의 경우 길가에서라도 한 번쯤 보셨을 테지만,

TIG용접은 실내에서, 혹은 바람이 부는 것을 다 막아두고 진행해야 하므로 그러기 힘들었을 것입니다.

이처럼 TIG용접은 일반인에게 잘 노출되지 않는 용접 분야입니다.

하지만, 내가 배울 것이 무엇인지. 알고 배워야겠지요?

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이제부터 티그 용접의 의미와 원리, 마지막으로 티그용접의 장단점까지. 함께 알아봅시다.

가장 먼저 알아야 할 것은 Welding과 Soldering의 차이점이다.

두 개의 금속을 붙일 때 금속 자체(모재)를 녹여서 붙이는 것이 Welding이고,

모재를 녹이지 않는 것은 Soldering이다.

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다음으로는 TIG(Tungsten Inert Gas)의 의미를 알아야 한다.

TIG는 텅스텐 불활성 가스라는 의미이다. 다른 표현으로는 GTAW(Gas Tungsten Arc Welding, 가스 텅스텐 아크 용접)이라고도 한다. 금속 중 용융점이 가장 높은 비소모성 텅스텐 전극을 사용하는 용접법이다. 용접부는 아르곤/헬륨 등 다른 원소와 잘 화합하지 않는 불활성 가스로 보호한다. 이때 현장에서와 같이 아르곤 가스를 사용하는 경우 아르곤용접 혹은 알곤 용접이라 한다.

TIG용접의 원리는 비소모성 텅스텐 전극봉과 모재 간에 아크를 일으켜 아크열로 모재를 용접하는 것이다. 이 때 용접부 주위에 불활성가스를 공급하여 용가재 및 용접부를 보호하며, 용가재(용접봉, 와이어)를 공급하여 모재와 함께 용융시키기도 한다. 용가재를 사용할 때에는 대상 금속의 종류에 따라 용가재의 종류도 다르게 사용하여야 한다.

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티그용접장비구성도

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보호 가스의 목적을 알아보자.

아크를 형성하여 아크와 용융지를 대기로부터 보호하는 역할을 한다. 용융금속을 대기로부터 차단함으로써 금속의 산화 및 질화를 방지할 수 있다. 주로 아르곤(Ar)과 헬륨(He)을 많이 사용하나, 가끔 수소가스도 혼합하여 사용한다. 보호 가스는 아크 특성, 용적이행 모드, 용입 깊이 및 비드 형상, 용접 속도, 언더컷 결함 발생 정도, 청정작용, 용착 금속의 기계적 성질 등에 상당한 영향을 끼치므로 적절한 조성에 주의해야 한다.

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<표 : 아르곤과 헬륨의 특징>

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아크란 무엇인가?

용접봉과 모재 사이에 직류 전류를 걸어서 접촉시켰다가 약간 뗄 떼 두 전극 사이에서 강력하게 일어나는 불꽃 방전을 말한다. 대단히 강한 빛과 열을 발생하므로 차광유리를 사용하지 않으면 직접 육안으로 관찰 불가능하다.

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티그용접근접도

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티그용접에서 아크개시(Arc Start)를 방해하는 요소는 다음과 같다.

-텅스텐 전극의 표면이 산화되어 있을 때

-텅스텐 전극팁의 형상이 덜 뾰족할 때

-모재와 텅스텐 전극 사이의 거리가 너무 클 때

-보호가스로 헬륨을 많이 혼합하였을 때

-텅스텐 전극 소재가 나쁠 때

-티그 용접기의 아크개시 회로가 고장났거나 나쁠 때

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아크력에 대해 알아보자.

아크가 발생하여 용융지를 밀어붙이게 되는 힘이다. 아크력은 일반적으로 전류의 제곱과 전압의 곱에 비례하여 증가하며, 용융지의 깊이가 얕은 고속용접에서 아크력이 커지면 언더컷 또는 험핑비드가 자주 발생한다.

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티그 용접 작업 방식

일반적으로 산업용으로 적용되는 용접 중 가장 어려움이 많아 보통 수작업으로 한다. 아크 길이를 짧게 해야 하므로 숙련도와 집중이 필요하며 한 손에는 토지, 한 손에는 용가재를 들고 양손으로 작업한다.

티그용접장비 중 토치 분해도

분야 및 재질

항공우주산업에서 많이 사용되며 비철 금속 분야에서도 많이 사용된다. 스테인리스강이나 알루미늄, 마그네슘 등의 비철 금속에 주로 사용된다. 그러나 아연 및 아연합금을 제외한 거의 모든 금속에 적용할 수 있다.

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품질

숙련자에 의한 용접일수록 품질이 좋다. 또한 모든 장비와 용접되는 시편의 청정도가 유지되어야 한다. 이물질은 용접 부위 내부에 공동을 만들어 강도와 품질을 저하시킨다. 오일이나 그리스를 제고하기 위해서는 알코올 등을 사용하며, 알루미늄 표면의 산화층을 제거하기 위해서는 스테인리스 브러시질을 하거나 화학적 공정을 추가하기도 한다.

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제어 변수

전류, 용접 전압, 주파수, 파형, 보호가스 흐름과 구성 등을 조절할 수 있다. 변수를 잘못 선정하면 여러 가지 문제를 야기시킨다. 이는 곧 장점이자 단점이 된다.

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티그용접의 장점을 알아보자.

SMAW나 GMAW에 비해 용접 입열의 조정 등 작업자가 제어할 수 있는 여지가 많아 고품질의 강한 용접을 할 수 있다. 텅스텐과 전극봉이 비소모성이므로 용가재의 첨가 없이도 아크열에 의해 모재를 녹여 용접할 수 있다. 거의 모든 금속의 용접에 이용할 수 있다. (단, 용융점이 낮은 금속인 납/주석/주석의 합금 등의 용접에는 이용하지 않는다.) 용접부의 기계적 성질과 내부식성이 우수하다. 플럭스가 불필요하여 비철금속 용접이 용이하다. 보호가스가 투명하여 용접 작업자가 용접 상황을 잘 파악할 수 있다. 용접 스패터를 최소화하여 전자세 용접이 가능하다. 용접부 변형이 적다.

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이제 단점도 알아보자.

소모성 용접봉을 쓰는 용접버벵 비해서 공정이 복잡하고 배우기 어려우며 작업 속도가 느리다. 용접 실수로 텅스텐 전극봉이 용접부에 녹아 들어가거나 오염될 경우 용접부가 취화되기 쉽다. 부적당한 용접 기술로 용가재의 끝부분이 공기에 노출되면 용접금속이 오염된다. 불활성 가스와 텅스텐 전극봉은 다른 용접법에 비해 고가이다. SMAW 등 다른 용접 방법에 비해 용접기의 가격이 비싸다.

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여기까지, 다온용접학원과 함께 TIG Welding을 간단히 알아보는 시간을 가졌습니다. 유익하셨나요?

낯설었던 티그 용접의 세계에 첫 발을 들이신 것을 환영합니다. ^^

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