전기용접 방식

전기용접이란

전기용접은 전기에너지를 열원으로 써서 금속을 녹이거나 가열해 접합하는 방법이다.

가스 불꽃 대신 전기가 열을 만드는 것이 핵심이다.

열을 만드는 원리는 아크 방전과 저항열, 두 가지로 나뉜다.

아크 방전과 저항열

열을 만드는 원리는 두 가지로 나뉜다.

첫째는 아크 방전이다. 용접봉과 모재 사이에 전압을 걸고 짧게 떼어 놓으면 기체 방전이 생긴다.

둘째는 저항열이다. 두 금속을 맞대고 큰 전류를 흘리면 접촉부의 전기저항 때문에 열이 난다.

저항열과 줄 법칙

저항용접의 발열량은 줄 법칙으로 구한다.

식에서 0.24는 줄을 칼로리로 환산하는 계수다.

전류의 제곱이 발열량에 가장 크게 영향을 준다. 그래서 짧은 시간에 큰 전류를 흘린다.

아크용접에서는 이 식 대신 아크 전압과 전류, 용접 속도로 입열량을 본다.

계산 예제

계산 조건을 보자. 전류는 10,000 A, 접촉 저항은 0.0001 Ω, 통전 시간은 0.2 s다.

먼저 전류의 제곱을 구하면 1.0×10^8 A²가 된다.

이를 식에 대입하면 발열량은 480 cal이다.

순간 점용접 1회 발열로 수백 cal 수준이면 국부 용융에 충분한 상식 범위다.

전기용접 방식 비교

전기용접은 열원과 접합 원리에 따라 아크, 저항, 고에너지빔 용접으로 나뉜다.

아크용접은 용가재를 써서 적용 두께 범위가 넓다.

저항용접은 용가재 없이 짧은 시간에 접합하므로 대량 생산에 적합하다.

고에너지빔 용접은 전자빔이나 레이저를 열원으로 써서 정밀 부품에 쓰인다.

시험에서 헷갈리는 점

시험에서 헷갈리기 쉬운 점을 짚는다.

첫째, 저항열은 줄 법칙으로 계산한다는 점을 기억한다.

둘째, 전기용접은 비전도성 금속에 쓰기 어렵다.

셋째, 기계적 체결은 분해가 쉬운 대신 풀림과 피로가 단점이다.

정리

이번 장면을 정리한다. 전기용접은 전기에너지로 금속을 가열해 접합하는 방식이다.

아크용접은 아크 열을, 저항용접은 전류와 압력을 쓴다.

저항열은 Q = 0.24 I²Rt 로 계산한다. 시험에서는 방식을 비교하는 문제가 자주 나온다.