비파괴검사 스터디 내용 정리

금속을 접합하는 방법에는 기계적접합과 야금적접합으로 분류하고, 용접은 야금적접합에 해당되며, 가열하는 열원과 접합하는 방법에 따라 융접(fusion welding), 압접(pressure welding), 납땜(brazing and soldering)의 3가지로 분류할 수 있다.

1. 융접(fusion welding)

1) 피복 아크 용접
피복 아크 용접은 피복 금속 아크 용접(Shield Metal Arc Welding : SMAW)이라고도 하며, 용접 홀더(welding holder)에 끼워진 용접봉과 모재 사이에 전류를 통하면 양극 사이에서 아크(arc)가 발생하게 되고, 이때 발생하는 아크의 높은 열을 이용하여 용접봉과 모재를 용융 용접하는 방법으로 설비비가 싸고 경제적이므로 산업 현장에서 널리 이용되는 용접 방법이다.

2) 스터드 용접
스터드 용접(stud welding : SW)은 볼트나 너트 및 핀과 같은 다양한 형상의 금속 스터드의 한쪽 면과 모재 사이에 아크를 발생시키고, 스터드를 스프링 또는 공압으로 압력을 가해 접합하는 방법으로 조선, 건축, 자동차 및 항공기 제조 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
3) 서브머지드 아크 용접
서브머지드 아크 용접(submerged arc welding : SAW)은 자동 금속 아크 용접법으로 모재의 이음 표면에 미세한 입상의 용제(flux)를 공급하고, 용제 속에 연속적으로 전극 와이어를 송급하여 모재와 전극 와이어를 용융시켜 용접부를 대기로부터 보호하면서 용접하는 방법으로 일명 잠호 용접 또는 불가시 용접이라고도 부르며 상품명으로는 유니언 멜트 용접(union melt welding), 링컨 용접(Lincoln welding) 등이 있다.
4) 가스 텅스텐 아크 용접
가스 텅스텐 아크 용접(gas tungsten arc welding : GTAW)은 아크 용접법의 한 방식으로서, 고온에서도 금속과 반응하지 않는 불활성 가스인 아르곤(Ar)이나 헬륨(He) 등을 보호 가스로 사용하는 방식으로서 일명 티그 용접(tungsten inert gas,
TIG welding)이라고도 한다. 불활성 가스 분위기 속에서 용접을 진행하므로 대기 중의 산소나 질소의 침입으로부터 용융지를 보호하며 텅스텐 전극봉과 모재 사이에 아크를 발생시켜 용접하는 방식이다.

5) 가스 메탈 아크 용접
가스 메탈 아크 용접(gas metal arc welding : GMAW)은 용가재인 소모 전극 와이어를 일정한 속도로 용융지에 공급하면서 전류를 통하여 모재와 와이어 사이에 아크를 발생시켜 용접하는 방법이다. 이 용접법은 사용되는 보호 가스의 종류에 따라 분류되고 있는데, 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 사용하는 것을 미그(metal inert gas : MIG)용접이라고 하며, 보호 가스로 순수한 탄산(CO2)만을 사용하는 것을 탄산가스 아크 용접(CO2가스 아크 용접)이라고 한다. 그리고 아르곤 가스와 탄산 가스가 혼합된 가스를 보호가스로 사용하는 것으로 마그(metal active gas : MAG)용접이라고 한다.
6) 가스 용접
가스 용접(gas welding)은 아세틸렌, 수소 등의 가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 그 연소열을 이용하여 용접하는 것으로 대표적인 가스 용접 방법으로는 산소-아세틸렌 용접(oxy-acetylene gas welding)이 있으며, 산소-아세틸렌 가스 불꽃의 연소온도는 약 3,000℃ 정도가 된다.
7) 테르밋 용접
테르밋 용접(thermit welding : TW)은 미세한 산화철 분말과 알루미늄 분말을 3~4:1의 중량 비로 혼합한 테르밋제에 과산화바륨과 마그네슘 분말을 혼합한 점화 촉진제를 넣어 연소시키면 화학 반응에 의해 약 2,800℃ 이상의 고온에 달하고, 이때 생성되는 용융 금속을 금속 접합부에 유입시켜 금속을 접합하는 방법으로 전원을 사용하지 않으며, 철도 레일 등의 용접에 이용된다.
8) 일렉트로 슬래그 용접
일렉트로 슬래그 용접(electro slag welding : ESW)은 아크열이 아닌 와이어와 용융 슬래그사이에 통전된 전류의 저항열을 이용하는 융접의 일종이다. 후판 용접에서는 다른 용접에 비하여 대단히 경제적이다.
9) 전자 빔 용접
전자 빔 용접(electron beam welding : EBW)은 10-4㎜Hg 이상의 높은 진공 중에서 고속의 전자 빔을 형성시켜 그 전자류가 가지고 있는 에너지를 용접 열원으로 한 용접이며 폭이 좁고 용입이 깊은 용접부를 얻을 수 있다.

2. 압접(pressure welding)
1) 저항 용접
저항 용접(resistance welding)은 용접부에 대전류를 직접 흐르게 하여 전기 저항열을 이용하여 접합부를 국부적으로 가열시킨 후 압력을 가하여 접합하는 방법이다.
이때의 저항 열은 다음과 같으며 쥴(Joule) 법칙에 의하여 계산된다.
H= 0.238 I²Rt
여기서, H : 발생열량(㎈), I : 전류(A), R : 저항(Ω), t : 통전시간(sec)

2) 냉간 압접
냉간 압접(cold pressure welding : CW)은 상온에서 접합하고자 하는 금속의 접합면을 청정하게 한 후 강하게 압력을 가하여 압축함으로써 경계면을 국부적으로 소성 변형시켜 압접하는 방법으로 Al, Cu, Ag, Pb 및 각종 철강 등의 접합에 이용된다.
3) 마찰 용접
마찰 용접(friction welding : FRW)은 2개의 모재에 압력을 가해 접촉시킨 다음, 서로 상대운동을 시켜 접촉면에서 발생하는 마찰열을 이용하여 이음면 부근이 압접 온도에 도달하였을 때 강한 압력을 가하여 업셋시키고, 동시에 상대 운동을 정지해서 압접을 완료하는 용접이며 자동차 부품, 항공기, 기계 부품, 공구류 등에 응용되고 있다.
4) 초음파 용접
초음파 용접(ultrasonic welding : USW)은 용접물을 겹쳐서 용접 팁과 하부 앤빌(anvil)사이에 끼워 놓고 압력을 가하면서 초음파(18kHz 이상) 주파수로 횡진동을 주어 그 진동 에너지에 의한 마찰열로 압접하는 방법이다.
5) 가스 압접
가스 압접(gas pressure welding)에 사용되는 열원은 주로 산소-아세틸렌 불꽃이 사용되며, 접합부를 그 재료의 재결정 온도(recrystallization temperature)이상으로 가열하여 축 방향으로 압축력을 가하여 접합하는 방법이다.

3. 브레이징과 솔더링(brazing & soldering)
1) 브레이징
접합하려고 하는 금속을 용융시키지 않고 용가재(filler metal)를 용융시켜 접합부를 형성하는 것으로 용점이 450℃ 이상인 용가재를 사용하여 용융된 용가재가 모세관 현상에 의해 좁은 틈으로 유입되어 접합시키는 방식으로 일명 경납땜이라고 한다.
2) 솔더링
브레이징과 같은 방법으로 금속을 접합하는 방식으로 용점이 450℃이하에서 녹는 용가재를 사용하는 경우를 말하며 일명 연납땜이라고 한다.