용접에서 불활성 분위기는 차폐 가스, 가장 일반적으로 아르곤을 사용하여 생성됩니다. 이 비활성 가스는 가압 실린더에서 호스를 통해 용접 토치로 전달됩니다. 전극과 용접 영역 주위로 흘러나와 주변 공기를 물리적으로 밀어내어 용접 무결성을 손상시킬 수 있는 화학 반응을 방지합니다.
불활성 차폐 가스의 핵심 목적은 용접에 추가하는 것이 아니라 근본적으로 용접을 보호하는 것입니다. 이는 산소와 질소를 밀어내는 국부적이고 비반응적인 분위기를 생성하여 용융 용접 풀에 치명적인 결함이 형성되는 것을 방지합니다.
차폐 가스가 필수적인 이유
아르곤의 역할을 이해하려면 먼저 좋은 용접의 주요 적, 즉 대기를 이해해야 합니다.
문제: 대기 오염
우리가 숨 쉬는 공기는 약 78%의 질소와 21%의 산소, 그리고 미량의 수증기 및 기타 가스로 구성되어 있습니다. 실온에서 이 가스들은 대부분의 금속에 무해합니다.
그러나 용접 아크의 극한 온도에서는 용융 금속이 매우 휘발성이 강하고 이러한 대기 요소와 반응하기 쉽습니다.
오염의 결과
용융 금속이 공기에 노출되면 산소와 질소가 금속과 거의 즉시 반응합니다. 이 오염은 심각하고 용납할 수 없는 용접 결함을 초래합니다.
이러한 결함에는 다공성(용접 내부에 갇힌 가스 기포) 및 취성이 포함되며, 둘 다 최종 접합부의 강도와 구조적 무결성을 크게 감소시킵니다. 오염된 용접은 실패한 용접입니다.
해결책: 불활성 실드
아르곤과 같은 차폐 가스는 아크와 용융 용접 풀 주위에 보호 기포를 생성하여 이 문제를 해결합니다.
아르곤은 공기보다 무겁고 화학적으로 비반응성(불활성)이므로 산소와 질소를 중요한 용접 영역에서 효과적으로 밀어냅니다. 이를 통해 용융 금속이 깨끗하고 강하며 결함 없는 결합으로 응고될 수 있습니다.
불활성 가스의 역할
차폐 가스의 선택은 매우 중요하며 용접할 금속과 원하는 결과에 따라 달라집니다. "불활성"이라는 용어는 핵심적인 구별점입니다.
불활성 가스의 정의
화학에서 불활성 가스는 주어진 조건에서 화학 반응을 겪지 않는 가스입니다. 아르곤과 헬륨과 같은 비활성 가스는 용접에 사용되는 가장 일반적인 예입니다.
이들은 용융 금속, 전극 또는 고온 용접 환경의 다른 재료와 반응하지 않기 때문에 정확하게 선택됩니다.
아르곤: 산업 표준
아르곤은 여러 가지 이유로 가장 널리 사용되는 불활성 차폐 가스입니다. 탁월한 아크 안정성을 제공하고, 광범위한 재료(특히 알루미늄 및 마그네슘과 같은 비철 금속)에 효과적이며, 헬륨과 같은 다른 비활성 가스보다 비용 효율적입니다.
절충점 이해하기
개념은 간단하지만, 실제 적용에는 프로젝트의 성패를 좌우할 수 있는 중요한 고려 사항이 포함됩니다.
가스 유량
가장 흔한 실수 중 하나는 잘못된 유량을 설정하는 것입니다. 유량이 너무 적으면 적절한 커버리지를 제공하지 못하여 대기 오염이 발생할 수 있습니다.
반대로, 유량이 너무 많으면 낭비적이고 비용이 많이 들 뿐만 아니라 난류를 유발할 수 있습니다. 이 난류는 실제로 주변 공기를 용접 영역으로 끌어들여 실드의 목적을 완전히 무효화할 수 있습니다.
순도 및 혼합물
순수 아르곤이 TIG 용접 알루미늄과 같은 공정에 필수적이지만, 다른 공정은 특정 가스 혼합물로부터 이점을 얻습니다.
예를 들어, 강철 MIG 용접에는 종종 소량의 이산화탄소가 아르곤과 혼합됩니다. 이 "활성" 가스는 아크 안정성과 침투를 개선하지만, 혼합물은 더 이상 순수하게 불활성이 아닙니다. 선택은 항상 특정 재료와 용접 공정에 따라 달라집니다.
목표에 맞는 올바른 선택하기
올바른 차폐 가스를 선택하는 것은 성공적인 용접을 달성하는 데 필수적입니다. 귀하의 결정은 작업 중인 재료에 따라 안내되어야 합니다.
- 주요 초점이 비철 금속(알루미늄, 마그네슘, 티타늄) TIG 용접인 경우: 순수 아르곤은 오염을 방지하고 깨끗한 용접을 보장하는 표준이자 올바른 선택입니다.
- 주요 초점이 더 나은 비드 모양과 스패터 감소를 위한 강철 MIG 용접인 경우: 아르곤과 이산화탄소 혼합물(일반적으로 75% 아르곤 / 25% CO2)이 산업 표준입니다.
- 주요 초점이 스테인리스강에 대한 고속 또는 깊은 침투 용접인 경우: 용접 풀의 열 입력과 유동성을 높이기 위해 아르곤과 헬륨 혼합물이 필요할 수 있습니다.
궁극적으로 실드의 과학을 마스터하는 것이 용접 기술을 마스터하는 첫 번째 단계입니다.
요약 표:
| 차폐 가스 | 일반적인 사용 사례 | 주요 특징 |
|---|---|---|
| 순수 아르곤 | TIG 용접 알루미늄, 티타늄 | 화학적으로 불활성, 탁월한 아크 안정성 |
| 아르곤/CO2 혼합물 | MIG 용접 강철 | 침투 개선, 스패터 감소 |
| 아르곤/헬륨 혼합물 | 고속 또는 깊은 침투 용접 | 열 입력 및 용접 풀 유동성 증가 |
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