용접기사 및 산업기사 시험용 핵심 필기 이론 요약 요점 정리!! 1. 일반용접

1. 용접의 원리 금속과 금속을 서로 충분히 접근시키면 이들 사이에는 뉴턴의 만유인력의 법칙에 따라 원자 들을 보통 1cm의 1억분의1정도 (A=10-8cm)접근시켰을 때 원자가 결합한다. 2. 주요 용접법과 개발자 탄소 아크 용접법 - 배르나도스와 울제프스키 (소련) 전기 저항 용접법 - 톰슨 (미국) 금속 아크 용접법 - 슬라비아노프 (소련) 테르밋 용접법 - 골드 슈미트 (독일) 가스 용접법 - 푸세 , 피카아르 (프랑스) 불활성 가스 아크 용접법 - 호비트 (미국) 서브머지드 아크 용접법 - 케네디 (미국) 일렉트로 슬래크 용접법 - 빠돈 (소련) 이산화탄소 아크 용접법 -소와 (미국) 초음파 용접법 - 비른 파워스 (미국) 전자 빔 용접 - 스틀 (프랑스) 3. 용접법의 분류 ① 용접 - 접합하려는 두 금속 부재, 즉 모재의 접합부를 가열 하여 모재만으로 또는 모재와용가재를 융합하여 접합 ② 압접 - 이음부를 가열하여 큰 소성변형을 주어 접합하는 방법 ③ 납땜 - 모재를 용융하지 않고 모재보다도 낮은 융접을 가지는 금속의 첨가재를 용융시켜 접합하는 방법   피복 아크 용접 가스 보호 스텃 용접 서브머지드 아크 용접 활성 가스 아크 용접(TIG , MIG) 용접 원자수소용접 이산화탄소 아크 용접 가스용접 용 테르밋 용접 일렉트로 슬래그용접 접 전자 빔 용접 법 유도가열용접 스풋 용접 초음파용접 겹치기 시임 용접 마찰용접 프로젝션 용접 압접 저항용접 냉간용접 프래시 맞대기 용접 가압테르밋용접 맞대기 업셋 맞대기 용접 가스압접 방전 충격 용접 연납땜(450°C이하 납땜,종류 : Sn납) 납땜 경납땜(450°C이상 납땜,종류 Ag Cu Al 인동납)

4.용접의 장점과 단점 (1) 용접의 장점 ①이음구조 간단, 작업소음 적음 ②모양을 자유롭고 합리적인 구조기능, 소량생산 적합 ③재료의 절감, 중량의 결감, 작업공정의 단축 ④이음효율 높고, 기밀과 수밀성 우수 ⑤두께에 관하여 무제한 접합 (2) 용접의 단점 ①급열,급랭에 의한 수축과 변형, 그리고 잔류응력이 발생 ②모재의 변형 ③응력이 집중되기 쉽고, 노치부 등에 균열발생 ④품질 검사 곤란 ⑤용접사의 기술과 성의에 따라 용접부의 설질 좌우 5. 피복 아크 용접의 원리 ①원리 피복 아크 용접은 피복제를 도포한 용접봉과 피용접물 (모재) 과의 아크를 발생시켜 아크 열 (약5000°C)에 의해 용접의 행하는 방법 ②용접부의 명칭 ③ 용접 회로 용접기 → 전극 케이블 → 용접봉 홀더 →용접접봉 →아크 →모재 → 접지 케이블 → 용접기 6.피복아크 용접법의 성질 ①직류 아크중의 전압분포 Va = Vk +Vp +VA ②아크의 특성 (부저항특성, 부특성) 잔류가 커지면 저항이 감소하므로 아크 전압도 낮아지는 특성

③직류 용접과 극성 ④교류용접과 극성 교류용접의 경우는 전류의 방향이 1초간에 사용주파수와 같은 횟수만큼 변화한다. 전류의 방향이60Hz의 전원일때, 1초 동안에 60번 바뀌어지므로 용접봉측과 모재측에 발생하는 열량은 서로 같다. ⑤용접입열 용접부의 외부에서 주어지는 열량을 용접입열이라 하며 다음과 같다. H:피복아크 용접에 있어서 용접의 단위길이 1cm당 발생하는 전기적 에너지 E : 아크전압(V) I : 아크전류(A) V : 용접속도(cm/min) ⑥용융속도 용접봉의 용융속도는 단위시간당 소비되는 용접봉의 길이, 또는 무게로서 나타냄 용융속도 = (아크전류) X (용접봉쪽의 전압강하) *아크 전압에는 관계가 없다. ⑦용융 금속의 이행형식

⑧아크 쏠림과 대첵 ⊙아크 쏠림(자기불림) : 전류가 흐르고 있는 도체주위에는 자장이 생긴다. 용접전류에 의해 아크 주위에 발생하는 자장이 용접봉에 대해서 자장에 비대칭 되어 아크가 한쪽 방향으로 강하게 쏠리는 불안정하게 되는 현상. *가장 근본적인 방지책으로는 직류용접을 하지말고 교류용접을. 7.아크 용접기기 ①직류 아크 용접과 교류아크 용접의 비교 ②용접기의 특성

③직류 용접과 극성

전극의 종류	직류 정극성(DCSP)	직류 역극성(DCRP)
열의 예문	모재(+):약70%, 용접봉(-):약30%	모재(-):약30%, 용접봉(+):약70%
특 성	①모재의 용입이 깊다. ②비드 폭이 좁다. ③용접봉의 용융이 높다. ④일반적으로 널리 쓰인다.	①모재의 용입이 낮다. ②비드 폭이 넓다. ③용접봉의 용융이 빠르다. ④주로 박판의 용접에 쓰인다.
용입 상태

④교류용접과 극성
교류용접의 경우는 전류의 방향이 1초간에 사용주파수와 같은 횟수만큼 변화한다. 전류의 방향이60Hz의 전원일때, 1초 동안에 60번 바뀌어지므로 용접봉측과 모재측에 발생하는 열량은 서로 같다.

⑤용접입열
용접부의 외부에서 주어지는 열량을 용접입열이라 하며 다음과 같다.

H:피복아크 용접에 있어서 용접의 단위길이 1cm당 발생하는 전기적 에너지
E : 아크전압(V) I : 아크전류(A)
V : 용접속도(cm/min)

⑥용융속도
용접봉의 용융속도는 단위시간당 소비되는
용접봉의 길이, 또는 무게로서 나타냄
용융속도 = (아크전류) X (용접봉쪽의 전압강하)
*아크 전압에는 관계가 없다.

⑦용융 금속의 이행형식

단락형	스프레이형	글로뷸러형
①표면장력의 도움으로 이행하는 방법. ②비피복 용접봉이나 저수소계 용접봉을 사용시 많이 볼 수 있다.	①미세한 용적이 스프레이와 같이 날려서 옮겨가는 이행방법. ②일미나이트계 용접봉과 피복아크 용접봉을 사용시 많이 볼 수 있다.	①비교적 큰 용적이 단락되지 않고 옮겨가는 형식. ②주로 서브머지드 아크용접과 같이 큰 전류에서 볼 수 있다.

⑧아크 쏠림과 대첵
⊙아크 쏠림(자기불림) : 전류가 흐르고 있는 도체주위에는 자장이 생긴다. 용접전류에 의해 아크 주위에 발생하는 자장이 용접봉에 대해서 자장에 비대칭 되어 아크가 한쪽 방향으로 강하게 쏠리는 불안정하게 되는 현상.

*가장 근본적인 방지책으로는 직류용접을 하지말고 교류용접을.

아크 쏠림 발생시 현상	아크 쏠림 방지책
①아크가 불안정하다.	①교류 용접을 사용한다.
②용입 불량.	②접지점을 용접부에서 멀리한다.
③슬래그 섞임.	③가접을 크게하고, 후진법을 사용한다.
④기공 발생.	④아크 길이를 짧게 유지한다.
⑤용착 금속의 재질 변화.	⑤모재의 끝에 용접선을 연장하도록 보조판을 대고 가용접을 한다.

7.아크 용접기기
①직류 아크 용접과 교류아크 용접의 비교

비교내용	직류 아크 용접기	교류 아크 용접기
아크의 안정	우수하나 자기쏠림이 있다.	조금 떨어진다.
감전의 위험	무부하 전압이 낮으므로 적다.	무부하 전압이 높으므로 많다.
극성의 변화	정극성과 역극성의 변환이 가능.	불가능.
구 조	복잡하다.	간단하다.
고 장	회전부분에서 많다.	구조가 간단하여 적다.
소 음	회전기에는 많으나 정류기형은 적음.	적음.(구동부가 없기 때문에)
가 격	비싸다.	싸다.
역 률	좋다.	뒤떨어 진다.

②용접기의 특성
(1)수하특성: 부하전류의 증가와 더불어 단자전압이 저하하는 특성
A: 무부하 전압
B: 안정된 아아크의 발생점
C: 안정된 아아크의 발생점 (변화한 것)
5. 수하특성곡선

(2)정전류 특성: 정전류 특성은 아아크 길이에 따라서 전압이 변동하여 아아크 전류른 거의변화하지 않는 것.
아아크 길이가 변해도 아아크의 전류의 변동이 적으므로 수동 아아크 용접가는 모두 수하특성인 동시에 정전류특성으로 설계되어 있다.

(3)정전압특성: 수하특성과 반대의 특성을 갖는 것으로, 부하전류가 변하여도 단자 전압은 거의 변하지 않는 CP특성, MIG용접이나 CO2아아크 용접과 같이 전류밀도가 대단히 높은 자동용접이나 반자동용접에서는 정전압특성이나 상승특성으로 아아크 길이를 자동적으로 유지하는 자기제어특성을 가지고 있다.
※자기 제어 특성: 아아크 전류가 일정할 때 아아크 전압이 높아지면 용접봉의 용융속도가 늦어지고 아아크 전압이 낮아지면 용융속도는 빨라져서 항상 아아크 길이를 일정하게 유지하는 특성으로 전류밀도가 클 때 잘 나타난다.

※전류밀도= 사용전류/상용봉의 단면적[cm2]

(4)상승특성: 전류의 증거에 따라서 전압이 약간 높아지는 특성
※수 동 용 접 기 - 정전류, 수하특성으로 설계
자동, 반자동용접기-정전압,상승

③피복 아아크 용접기의 종류

아아크 용접기:1직류 아크 용접기
(1)발전기형:①엔진구동형
②전동발전형
(2)정류기형:①셀렌(먼지, 습기에 가장 민감)
②실리콘
③게르마늄
2교류 아크 용접기
①가동 철심형- 누설 지속
②가동 코일형- 누설 리엑턴스
③탭 전환용- 코일의 권수비(감점의 위험)
④가포화 리액터형- 전류의 원격조정
※ 교류 아아크 용접기의 원리 : 무부하 전압이 70~80V로 설계(변압기의 원리)
④ 교류 아아크 용접기의 규격
AW - 300
(교류아크 용접기) (정격2차전류)


  
⑤사용률(10분을 기준)

사용률= 아아크 발생시간/아아크 발생시간+휴식시간×100[100%]

허용 사용률= (정격 2차전류)2/(설계의 용접전류)2×정격 [사용률%]

⑥교류 용접기의 역률과 효율

역률[%]=소비전력[KW]/전원입력[KW]×100=(아아크 전압)×(아아크 전류)+내부손실/2차 무부하 전압×아아크 전류

효율[%]출력[KW]/입력[KW]×100=아아크 전압×아아크 전류/(아아 크 전압×아아크 전류)+내부손실×100

⑦ 일반적으로 역률이 높으면 효율이 좋은 것으로 생각되나 역률이 낮을수록 좋은 용접기이며, 역률이 높은 것은 효율이 나쁜 용접기이 다.

⑧ 교류용접기는 역률을 개선하기 위해서는 1차축에 적당한 용량의 콘덴서를 용접기와 병렬로 설치하는 것이다. 이것에 의한 이점은 다 음과 같다.
(가)1차전류를 감소하고 전원압력[KVA]이 적어져 전력요금이 싸다.
(나)전원용량이 적어도 되며, 같은 용량이면 여러개의 용접기를 접속 할 수 있다.
(다)전압 변동률이 작게된다.
(라)배전선의 재료를 절감한다.

8. 교류 아아크 용접기의 부속장치
①고주파 발생장치(ACHF):2000~3000[V]
②전격방치장치: 무부하 전압이 85~95[V]로, 비교적 높은 교류 아 아크 용접기는 감전재해의 위험이 있기 때문에 용접공을 보호하기 위해 사용. 2차 무부하전압을 항상 20~30[V]이하 유지.
③원격 제어 장치: 가포화 리액터형.

9. 피복 아아크 용접용 기구
① 용접용 호올더: A형 호울더-안전 호울더
ex) A-100 (100A용접시 사용) A-200 (200A용접시 사용)
B형 호울더-손잡이 부분 외에는 절연되지 않은 노출된 호울더.
※용접시 간점사고의 주원인은 불량 호울더에 의한 것이다.
② 용접용 케이블
(가) 1차측 케이블 : 전원(공업용 220V)과 용접기 사이의 케이 블로서 용접기용량에 따라 다르다.


따라 다르다.

(나) 2차측 케이블: 용접기와 홀더 사이에 케이블로서 유연성이 좋은 캡타이어 전선을 사용 사용 전선의 지름은 0.2~0.5mm

3. 퓨우즈

4. 필터 유리와 규격

금속 아아크 100~200 차광번호 10
금속 아아크 150~250 차광번호 11
금속 아아크 200~300 차광번호 12

* 피복 아아크 용접에서는 No. 10~11을 가장 많이 사용한다.

10. 피복 아아크 용접봉

○ 피복 아아크 용접봉이 갖추어야 할 사항

(가) 용착 금속의 모든 성질을 우수하게 할 것.
(나) 심선보다 피복제가 약간 늦게 녹을 것.
(다) 습기에 용해되지 않을 것.
(라) 슬래그가 용이하게 제거될 것.

(2) 연강용 피복 아아크 용접봉의 심선

용접금속의 균열을 방지하기 위해 저탄소 림드강을 사용하여, 황(S)이나 인(P) 같은
유해 불순물이 적은 것이 좋다. (Fe 5대원소 : C, SI, Mn, P, S)

(3) 피복제의 작용

(가) 중성 또는 환원성 분위기를 만들어 용융금속을 보호한다.
(나) 아아크를 안정하게 한다.
(다) 용융점이 낮은 점성의 가벼운 슬래그를 만든다.
(라) 용착금속의 탈산정련작용을 한다.
(마) 용착금속에 적당한 합금원소를 첨가한다.
(바) 용적을 미세화하고 용착효율을 높인다.
(사) 용착금속의 응고와 냉각속도를 느리게 한다.
(아) 슬래그를 제거하기 쉽다.
(자) 모재표면의 산화물을 제거한다.
(차) 스패터링을 적게한다.
* 저수소계(E4316):수소가 극히 적고 CO₂가 다량포함. 이들 가스가 용융금속과 아아크를 대기로부터 보호한다. (타 용접봉에 비해 수소함유량이 1/10정도)

4. 피복 배합제의 기능별 분류

(가) 아아크 안정제
산화티탄, 석회석, 규산칼륨, 규산나트륨

(나) 가스 발생제


  녹말, 톱밥, 석회석, 탄산바륨, 셀룰로오스

(다) 슬래그 생성제
산화철, 일미나이트, 산화티탄, 이산화망간, 석회석,
규사, 장석, 형석

(라) 탈산제
  규소철, 망간철, 티탄철, 알루미늄

(마) 합금 첨가제
망간, 규소, 니켈, 몰리브덴, 크롬, 구리, 바나듐

(바) 고착제
규산칼륨, 규산나트륨, 소맥분

11. 연강용 피복 아아크 용접봉의 종류

1. 용접봉 표시 기호(KSD 7004)

예문) E 43 ∆ □

E : 피복 아아크 용접봉
43 : 용착금속의 최소 인장강도
∆ : 용접자세 0~1: 전자세,
2: 아래보기, 수평필릿,
3: 아래보기, 4: 특정자세
□ : 피복제 계통

2. 연강용 피복아아크 용접봉의 특성

(가) E4301 (일미나이트) : 일미나이트 30%, 기계적
성질이 우수, 연가용이며 조선교량등 강 구조물에 사용
(나) E4303 (라임 티탄) : 산화티탄 30%, 석회석이
주성분, 기계적 성질이 우수, 비이드가 곱고
용입이 조금 얇다
(다) E4311 (고셀룰로오스): 강한 스프레이형으로
용입이 깊고 스패터가 많다. 가스 발생식, 배관
공사에 사용
(라) E4313(고산화티탄) : 아아크 안정, 스패터가
적고 용입이 얇다. 경 구조물, 고운 균열의 위험,
반 가스 발생식.
(마) E4316(저수소) : 기계적 성질 및 내균열성이
우수, 300~350에서 2시간 정도 건조 후 사용.
(바) E4324(철분산화티탄) : 피복제가 두꺼워 접촉
용접이 가능
(사) E4326(철분저수소) : 후판, 중고 탄소강의 용접
에 사용
(아) E4327(철분산화철) : 접촉용접이 가능,
스프레이형으로 용입이 깊다.

  ③ 용접봉 편심률 ( 일반적으로 3%이내)
편심률[%]=

12. 피복 아아크 용접법
① 용접봉의 각도 (용접봉이 모재와 이루는 각도)
(가) 작업각 : 용접봉과 이음방향에 나란하게 세워진 수직
평면과의 각도를 표시.
(나) 진행각 : 용접봉과 용접선이 이루는 각도로서, 용접선
과 수직선 사이의 각도를 표시.
② 아아크 길이는 전압과 발열량에 비례한다.
(가) 일반적으로 아아크 길이는 3mm 정도이며,
지름 2.6mm 이하의 용접봉에서는 심선의 지름과
거의 같은 것이 좋다.
(나) 아크길이가 길어지면 산화, 질화, 용입부족, 스패터가 심하다.
(다) 용접 속도는 봉의 종류, 전류값, 이음모양. 모재의
재질, 위빙의 유무

※ 전류가 높을때 : 비드 면이 거칠고 언더컷, 블로우
호울 등이 발생한다.
※ 전류가 낮을때 : 슬래그의 섞임. 용입불량. 오버랩
등이 발생한다.
③ 운봉법
(가) 위이빙(Weaving) : 위이빙 폭은 봉 지름의 2~3배
(나) 휘핑 : 열량 조절의 목적으로 아크길이를 길게했다,
짧게했다 하는것.

④ 용접부의 결함과 그 대책

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