본문내용
1. 실험 개요
1.1. 용접 실습 목적
용접 실습 목적은 아크 용접의 기본 원리와 절차를 이해하고, 용접 기술을 향상시키는 데 있다. 다양한 용접기와 재료를 사용하여 실험을 진행하고, 용접 비드의 형성과 전류의 관계, 용접 강도와 비드의 관계 등을 분석하여 용접 기술 향상을 위한 방안을 모색하는 것이다.
사용 기기로는 아크 용접기, 홀더, 용접작업대, 핸드 실드, 장갑, 앞치마, 팔덮개, 발덮개, 집게, 치핑 해머, 와이어 브러시 등이 있다. 사용 재료로는 평철 4개와 전기 용접봉 0.5kg 8개가 사용되었다.
실험 순서는 먼저 안전장비를 착용하고 용접기의 절연상태, 접지선 연결 상태 등을 확인한다. 전류를 조정하고 용접봉을 홀더에 집은 뒤 핸드 실드로 얼굴을 가리고 아크를 발생시킨다. 용접봉을 45도 각도로 잡고 20-30도 기울여 2-3mm 거리를 유지하며 운봉한다. 용접 후에는 슬래그를 제거하고 비드 형성과 전류의 관계, 용접 강도와 비드의 관계 등을 분석한다.
이를 통해 용접법에 따른 비드 쌓기 요령, 용접 비드의 결함과 원인, 비드 형성과 전류와의 관계, 용접 강도와 비드의 관계 등을 파악할 수 있다.
1.2. 사용 기기 및 재료
아크 용접봉, 용접작업대, 용접봉 홀더, 보호장비(팔보호대, 장갑, 발보호대. 앞치마, 얼굴보호대, 등), 집게(대),집게(소) 슬래그 제거용 망치, 비드 제거용 브러쉬를 사용한다. 또한 작은사이즈 평철 2개,큰 사이즈 평철 2개, 용접봉을 사용한다. 이러한 다양한 기기와 재료를 통해 교류 아크 용접 실습을 진행할 수 있다.
1.3. 실험 순서
먼저 용접기의 절연상태, 홀더의 안정성, 접지선의 접촉상태, 홀더와 용접대의 절연상태를 확인하고 스위치를 켠다. 모재의 표면에 있는 녹을 제거하고 작업대 위에 놓는다.
전류를 재료의 두께, 재질, 용접자세에 따라 조정한다. 본 실험의 경우 조교님의 지시대로 기존에 세팅된 60A의 전류를 사용하였다.
용접봉의 나봉 부분을 홀더로 잘 집는다. 핸드 실드로 얼굴을 가려 눈을 보호하고, 아크를 발생시킨다. 아크를 발생시킨 뒤 잠시 대기하다가, 평철의 시작점으로 옮긴다. 이때 아크 길이는 3mm정도로 유지하고, 비드의 폭을 10mm정도로 유지한다. 용접봉의 위치는 평판에서 45°에 위치하며 수직 방향 기울기는 약 20°~30° 정도 기울인다. 아크의 비드 폭을 잘 유지하며 붓글씨를 쓰는 기분으로 직선이동 시킨다.
용접 비드 위에 덮인 슬랙을 치핑 해머로 털어내고 와이어 브러쉬를 문질러 깨끗하게 한다. 이때 특히 슬랙이 눈에 들어가지 않도록 주의해야 한다.
위의 용접봉 장착, 아크 발생, 슬랙 제거 과정을 반복 연습한다.
비드의 형성과 전류와의 관계를 관찰하여 전류를 조정해 본다.
비드가 잘 형성되지 않는 이유를 생각하면서 반복 연습한다.
충분한 연습 후에 제품을 만들어 본다. 제품은 소재에 몇 줄의 비드를 만드는 것이다.
2. 용접 이론
2.1. 아크 용접의 원리
아크 용접(arc welding)은 공작물과 전극 사이에 발생하는 아크 현상에서 발생하는 열을 이용하여 금속을 접합하는 방법이다. 전극 또는 용가재 금속은 액체 상태로 가열되어 용접을 하기 위하여 이음에 공급된다. 먼저 전극과 가공물 사이에서 전기회로를 형성하도록 접근을 시키면 에너지를 가진 전자가 분리되어 아크가 발생하게 된다. 이 때 전기에너지는 아크에서 강력한 열로 전환되며, 약 5500℃의 온도에 도달한다.
아크 용접에서는 교류와 직류 용접기를 사용할 수 있다. 교류 용접기의 경우 효율이 높고 무부하시 손실이 무시할 만하며, 보수와 초기비용이 매우 낮다. 다만 교류용접기는 약간 높은 전압에서 작업을 하므로 작업자에 대한 충격의 위험이 증가한다. 용접 속도면에서 교류와 직류 용접의 큰 차이는 없지만, 후판에 지름이 큰 용접봉을 사용할 때 교류용접이 빠르다. 직류용접기는 모든 종류의 탄소와 금속전극을 사용할 수 있다는 장점이 있으며, 용접봉에 적합하도록 극성을 변경할 수 있기 때문이다.
2.2. 용접봉 및 피복재의 역할
용접봉(welding rod)은 나 용접봉(bare electrode)과 피복 용접봉(coated-electrode)이 있다. 나 용접봉은 순수한 금속이며, ...
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