차폐 가스
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1. 개요
차폐 가스는 용접 시 용융 금속을 대기 오염으로부터 보호하는 데 사용되는 가스이다. 차폐 가스는 불활성 가스와 반불활성 가스로 분류되며, 아르곤, 헬륨, 이산화 탄소, 산소, 수소, 질소 등이 있다. 차폐 가스의 종류, 특성, 혼합 비율, 적용 분야는 용접의 품질과 효율성에 영향을 미치며, 용접 환경, 가스 비용, 장비 비용 등을 고려하여 선택된다.
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| 차폐 가스 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 용접 공정 |
| 목적 | 용접 영역 보호 |
| 일반적인 가스 | 아르곤 헬륨 이산화 탄소 산소 수소 질소 혼합 가스 |
| 차폐 가스 | |
| 정의 | 용접 시 용접 영역을 대기로부터 보호하는 데 사용되는 가스 |
| 주요 기능 | 오염 방지 (산소, 질소, 수소) 안정적인 아크 유지 용접부의 기계적 특성 및 부식 저항성 향상 |
| 일반적인 차폐 가스 | |
| 아르곤 (Ar) | 특징: 비활성 가스, 모든 금속에 사용 가능, 안정적인 아크, 스패터 감소 용도: TIG 용접, MIG 용접 |
| 헬륨 (He) | 특징: 비활성 가스, 아르곤보다 높은 열전도율, 더 깊은 용입 용도: 두꺼운 재료 용접, 높은 생산성 요구 |
| 이산화 탄소 (CO2) | 특징: 활성 가스, 저렴한 비용, 높은 용접 속도 용도: MIG 용접 (탄소강), 스패터 발생 가능성 높음 |
| 산소 (O2) | 특징: 활성 가스, 소량 첨가 시 아크 안정성 향상, 용융 풀 유동성 증가 용도: MIG 용접 (탄소강, 스테인리스강), 과도한 사용 시 산화 위험 |
| 수소 (H2) | 특징: 환원성 가스, 스테인리스강 용접 시 크롬 손실 방지, 높은 열전도율 용도: TIG 용접, 제한적으로 사용, 가연성 위험 |
| 질소 (N2) | 특징: 비활성 가스, 오스테나이트 스테인리스강의 강도 향상, 제한적인 용도 용도: 특수 용접, 질화물 형성 가능성 |
| 혼합 가스 | 특징: 특정 요구 사항 충족, 아르곤-헬륨, 아르곤-이산화탄소, 아르곤-산소 등 용도: 다양한 금속 및 용접 공정, 최적의 성능 확보 |
| 가스 선택 고려 사항 | |
| 재료 유형 | 강철: 이산화탄소, 아르곤-이산화탄소 혼합 알루미늄: 아르곤, 아르곤-헬륨 혼합 스테인리스강: 아르곤, 아르곤-산소 혼합 티타늄: 아르곤 |
| 용접 공정 | MIG 용접: 아르곤, 헬륨, 이산화탄소, 혼합 가스 TIG 용접: 아르곤, 헬륨, 아르곤-수소 혼합 플라스마 아크 용접: 아르곤 |
| 용접 조건 | 아크 안정성 용입 깊이 스패터 용접 속도 비용 |
| 안전 | |
| 환기 | 적절한 환기 필수, 유해 흄 및 가스 제거 |
| 가스 누출 | 가스 누출 방지, 질식 위험 |
| 화재 위험 | 가연성 가스 (수소) 사용 시 주의 |
2. 차폐 가스의 종류
차폐 가스는 크게 불활성 가스와 반불활성 가스로 분류된다.[3][4] 불활성 가스에는 헬륨 및 아르곤이 있으며, 가스 텅스텐 아크 용접 및 비철금속 용접에 사용된다. 반불활성 가스(활성 차폐 가스)에는 이산화 탄소, 산소, 질소, 수소가 있으며, 철금속의 가스 금속 아크 용접(GMAW)에 사용된다.
차폐 가스의 중요한 특성은 다음과 같다.
- 열전도율 및 열 전달 특성: 아크 주변의 용접부를 가열하는 데 중요하다.
- 공기에 대한 밀도: 공기보다 무거운 가스(예: 아르곤)는 용접부를 덮고 공기보다 가벼운 가스(예: 헬륨)보다 낮은 유량을 필요로 한다.
- 이온화: 아크가 얼마나 쉽게 시작되는지, 그리고 얼마나 높은 전압이 필요한지에 영향을 미친다.
차폐 가스는 순수하게 사용하거나 두세 가지 가스를 혼합하여 사용할 수 있다.[3][4] 레이저 용접에서 차폐 가스는 용접부 위에 플라즈마 구름이 형성되는 것을 방지하고 레이저 에너지의 상당 부분을 흡수하는 추가적인 역할을 한다. 이는 CO2 레이저에 중요하다. Nd:YAG 레이저는 이러한 플라즈마를 형성하는 경향이 적다. 헬륨은 높은 이온화 전위로 인해 이 역할을 가장 잘 수행한다. 이 가스는 이온화되기 전에 많은 양의 에너지를 흡수할 수 있다.
육불화 황은 알루미늄 용접 시 수소와 결합하여 기공을 줄이는 특수 가스이다.[11] 디클로로디플루오로메탄은 아르곤과 함께 알루미늄-리튬 합금의 용융에 사용되어 수소 함량을 줄여 기공을 방지한다.[12]
2. 1. 불활성 가스
불활성 가스는 화학 반응성이 거의 없어 용접 부위에 화학적 영향을 주지 않는다. 주로 아르곤(Ar)과 헬륨(He)이 사용된다.[3][4] 아르곤과 헬륨은 비용 효율성이 좋아 용접에 사용되는 불활성 가스로, 가스 텅스텐 아크 용접 및 비철금속 용접을 위한 가스 금속 아크 용접에 사용된다.2. 1. 1. 아르곤 (Ar)
아르곤은 가장 흔한 차폐 가스이며, 더욱 특수한 가스 혼합물의 기반으로 널리 사용된다.[5]2. 1. 2. 헬륨 (He)
헬륨은 공기보다 가벼워 더 높은 유량이 필요하다.[8] 불활성 가스로 용융 금속과 반응하지 않는다.[8] 열전도율이 높다.[8] 이온화가 쉽지 않아 아크를 시작하려면 더 높은 전압이 필요하다.[8] 높은 이온화 전위로 인해 더 높은 전압에서 더 뜨거운 아크를 생성하고, 넓고 깊은 비드를 제공하는데, 이는 알루미늄, 마그네슘, 구리 합금에 유리하다.[8] 아르곤 5–10%와 이산화 탄소 2–5%를 첨가한 헬륨 혼합물("트리믹스")은 스테인리스강 용접에 사용할 수 있으며, 알루미늄 및 기타 비철금속, 특히 더 두꺼운 용접에도 사용된다.[8] 아르곤과 비교하여 헬륨은 더 많은 에너지를 제공하지만 아크는 덜 안정적이다.[8] 헬륨과 이산화 탄소는 제2차 세계 대전이 시작된 이후 사용된 최초의 차폐 가스였다.[8] 헬륨은 이산화 탄소 레이저용 레이저 용접에서 차폐 가스로 사용된다.[8] 아르곤보다 비싸고 더 높은 유량이 필요하므로 장점에도 불구하고 대량 생산에는 비용 효율적인 선택이 아닐 수 있다.[9] 순수 헬륨은 강철에는 사용되지 않는데, 이는 불규칙한 아크를 유발하고 스패터를 유발하기 때문이다.[8]2. 2. 반불활성 가스
반불활성 차폐 가스(활성 차폐 가스)에는 이산화 탄소, 산소, 질소, 수소가 있다. 이러한 활성 가스는 철금속의 GMAW(가스 금속 아크 용접)에 사용된다. 이 가스들은 대량으로 사용하면 용접을 손상시키지만, 소량으로 제어하여 사용하면 용접 특성을 향상시킬 수 있다.[3][4]2. 2. 1. 이산화탄소 (CO2)
이산화 탄소는 가장 저렴한 차폐 가스이다. 이산화 탄소는 깊은 침투를 제공하지만, 아크 안정성에 부정적인 영향을 미치고 용융 금속이 액체 방울(스패터)을 생성하는 경향을 증가시킨다.[6] 아르곤과 1-2% 농도로 혼합하여 용융 금속의 표면 장력을 줄이는 데 사용된다. 또 다른 일반적인 혼합물은 GMAW(가스 금속 아크 용접)에 사용되는 아르곤 75%와 이산화 탄소 25%의 혼합물이다.[7]2. 2. 2. 산소 (O2)
산소는 다른 가스에 소량 첨가되어 사용된다. 일반적으로 아르곤에 2~5% 첨가된다. 산소는 아크 안정성을 향상시키고 용융 금속의 표면 장력을 감소시켜 고체 금속의 습윤성을 증가시킨다.[7] 연강, 저합금강, 스테인리스강의 스프레이 이송 용접에 사용된다. 산소의 존재는 슬래그의 양을 증가시킨다. 아르곤-산소(Ar-O2) 혼합물은 종종 아르곤-이산화 탄소 혼합물로 대체되고 있으며, 아르곤-이산화 탄소-산소 혼합물도 사용된다. 산소는 용접부를 산화시키므로 알루미늄, 마그네슘, 구리 및 일부 특수 금속 용접에는 적합하지 않다. 산소량이 증가하면 차폐 가스가 전극을 산화시키므로, 전극에 충분한 탈산제가 포함되어 있지 않으면 침착물에 기공이 생길 수 있다. 과도한 산소는, 특히 처방되지 않은 용도에 사용될 경우, 열 영향 부위에 취성을 유발할 수 있다. 아르곤-산소 혼합물은 용접부에 탄소 함량이 낮아야 하기 때문에 아르곤-CO2를 사용할 수 없는 오스테나이트계 스테인리스강에 1–2%의 산소를 사용하여 사용된다. 이 경우 용접부는 단단한 산화물 코팅을 가지며 세척이 필요할 수 있다.[7]2. 2. 3. 수소 (H2)
수소는 니켈 및 일부 스테인리스강, 특히 더 두꺼운 부품의 용접에 사용된다. 용융 금속의 유동성을 개선하고 표면의 청결도를 향상시킨다.[8] 일반적으로 아르곤에 10% 미만으로 첨가된다. 이산화 탄소의 산화 효과를 상쇄하기 위해 아르곤-이산화 탄소 혼합물에 첨가할 수 있다. 수소 첨가는 아크를 좁히고 아크 온도를 높여 용접 침투를 개선한다. 더 높은 농도(최대 25% 수소)에서는 구리와 같은 전도성 재료의 용접에 사용할 수 있다. 그러나 강철, 알루미늄 또는 마그네슘에는 사용해서는 안 되는데, 이는 기공 및 수소 취성을 유발할 수 있기 때문이다.[8] 일반적으로 일부 스테인리스강에만 적용이 제한된다.2. 2. 4. 질소 (N2)
일산화 질소를 첨가하면 오존 생성을 줄일 수 있다.[10] 또한 알루미늄 및 고합금 스테인리스강 용접 시 아크를 안정시키는 역할도 한다.2. 2. 5. 기타 특수 가스
육불화 황(SF6)은 알루미늄 용접 시 용접 부위의 수소를 결합하여 용접 기공을 줄이기 위해 차폐 가스에 첨가할 수 있다.[11] 그러나 육불화 황은 지구 온난화를 유발하는 온실가스이므로 사용이 줄고 있다.디클로로디플루오로메탄(CCl2F2)은 아르곤과 함께 알루미늄-리튬 합금의 용융에 보호 분위기로 사용할 수 있다.[12] 이는 알루미늄 용접부의 수소 함량을 줄여 관련 기공을 방지한다. 그러나 이 가스는 오존층 파괴 물질이기 때문에 사용량이 줄어들고 있다.
3. 차폐 가스의 특성
차폐 가스의 중요한 특성은 열전도율, 밀도, 이온화 경향 등이다.[3][4]
- '''열전도율''': 아크 주변의 용접부 가열에 영향을 미친다. 헬륨은 열전도율이 높아 알루미늄, 마그네슘, 구리 합금과 같이 열전도율이 높은 재료의 용접에 유리하며, 넓고 깊은 비드를 생성한다.
- '''밀도''': 차폐 가스의 유량 및 적용 범위에 영향을 준다. 아르곤은 공기보다 무거워 낮은 유량으로도 효과적이며, 헬륨은 가벼워 더 높은 유량이 필요하다.
- '''이온화 경향''': 아크 시작 및 유지에 필요한 전압에 영향을 준다. 헬륨은 이온화 전위가 높아 더 높은 전압에서 더 뜨거운 아크를 생성하여 알루미늄, 마그네슘 및 구리 합금에 유리하다.
차폐 가스는 순수하게 사용하거나 두세 가지 가스를 혼합하여 사용할 수 있다.[3][4] 레이저 용접에서 차폐 가스는 용접부 위에 플라즈마 구름이 형성되는 것을 방지하고 레이저 에너지의 상당 부분을 흡수하는 추가적인 역할을 한다. 헬륨은 높은 이온화 전위로 인해 이 역할을 가장 잘 수행한다.[4]
4. 차폐 가스 혼합
아르곤, 헬륨, 이산화 탄소, 산소, 수소 등 두 가지 이상의 차폐 가스를 혼합하여 사용하면 다양한 용접 특성을 얻을 수 있다.[3][4] 예를 들어, 아르곤에 이산화 탄소를 소량 첨가하면 용융 금속의 표면 장력을 줄일 수 있다.[6] 헬륨은 열전도율이 높아 알루미늄, 마그네슘, 구리 합금 용접에 유리하지만, 아르곤보다 비싸고 더 많은 양을 필요로 한다.[8][9] 산소는 아르곤에 소량 첨가되어 아크 안정성을 높이고, 수소는 니켈 및 일부 스테인리스강 용접에 사용된다.[15]
4. 1. 아르곤-이산화탄소 혼합
아르곤과 이산화 탄소 혼합 가스는 탄소강 및 저합금강 용접에 사용된다.[13] 혼합 비율에 따른 특징과 용도는 다음과 같다.| 혼합 비율 (Ar : CO2) | 약칭 | 특징 및 용도 |
|---|---|---|
| 50% : 50% | C-50 | 파이프 단락 아크 용접[13] |
| 60% : 40% | C-40 | 일부 플럭스 코어드 아크 용접에 사용, C-25보다 용접 침투력 우수 |
| 75% : 25% | C-25 | 저탄소강 단락 가스 금속 아크 용접에 일반적, 취미가와 소규모 생산에 주로 사용, 단락 및 구상 이행 용접으로 제한[13] |
| 80% : 20% | C-20 | 탄소강의 단락 및 스프레이 이행에 사용 |
| 85% : 15% | C-15 | 탄소강 및 저합금강 생산 환경에서 흔히 사용, 스패터가 적고 용접 침투력 우수[13], 두꺼운 판재 및 스케일 덮인 강재에 적합, 단락, 구상, 펄스 및 스프레이 이행 용접에 적합 |
| 90% : 10% | C-10 | 생산 환경에서 주로 사용, C-15보다 스패터 적고 용접 침투력 우수[13], 다양한 강재 및 페라이트 스테인리스강에 사용 가능 |
| 95% : 5% | C-5 | 저합금강의 펄스 스프레이 이행 및 단락에 사용[13], 아르곤-산소 혼합보다 스케일 내성 및 용융지 제어 우수, C-10보다 열 발생 적음, 페라이트 스테인리스강에 충분, 산소 1% 포함 아르곤과 유사 성능 |
4. 2. 아르곤-산소 혼합
'''O-5''' (아르곤 95%/산소 5%)는 일반 탄소강 용접에 가장 많이 쓰이는 가스이다.[13] 산소 함량이 높을수록 용접 속도가 빨라진다. 그러나 산소 함량이 5%를 넘으면 차폐 가스가 전극을 산화시키므로, 전극에 충분한 탈산제가 없다면 침전물에 기공이 생길 수 있다.'''O-2''' (아르곤 98%/산소 2%)는 스테인리스강, 탄소강, 저합금강의 스프레이 아크 용접에 사용된다.[13] O-1보다 습윤성이 좋지만, 용접 결과는 O-1보다 어둡고 산화된 경향을 보인다. 2%의 산소 첨가는 스프레이 이행을 촉진하며, 이는 스프레이 아크 및 펄스 스프레이 아크 GMAW에서 중요한 역할을 한다.
4. 3. 아르곤-헬륨 혼합
A-25 (아르곤 25%/헬륨 75%)는 높은 열 입력과 좋은 용접 외관이 필요한 비철 금속 기재에 사용된다.[14] A-75 (아르곤 75%/헬륨 25%)는 두꺼운 알루미늄의 기계 용접에 사용되며, 구리의 용접 기공을 줄인다.[14]4. 4. 아르곤-수소 혼합
수소는 니켈 및 일부 스테인리스강, 특히 더 두꺼운 조각의 용접에 사용된다.[15] 용융 금속의 유동성을 개선하고 표면의 청결도를 향상시킨다. 일반적으로 10% 미만의 양으로 아르곤에 첨가된다. 이산화 탄소의 산화 효과를 상쇄하기 위해 아르곤-이산화 탄소 혼합물에 첨가할 수 있다. 수소 첨가는 아크를 좁히고 아크 온도를 높여 용접 침투를 개선한다. 더 높은 농도(최대 25% 수소)에서는 구리와 같은 전도성 재료의 용접에 사용할 수 있다. 그러나 강철, 알루미늄 또는 마그네슘에는 사용해서는 안 되는데, 이는 기공 및 수소 취성을 유발할 수 있기 때문이다. 일반적으로 일부 스테인리스강에만 적용이 제한된다.[15]
4. 5. 기타 혼합 가스
아르곤-이산화 탄소-산소, 아르곤-헬륨-수소, 아르곤-헬륨-수소-이산화탄소 등 다양한 혼합 가스가 특수 용도로 사용된다.[10]- '''아르곤-이산화탄소 혼합물'''
| 혼합 비율 (Ar/CO2) | 특징 및 용도 |
|---|---|
| C-50 (50%/50%) | 파이프의 단락 아크 용접 |
| C-40 (60%/40%) | 일부 플럭스 코어드 아크 용접에 사용, C-25보다 용접 침투력 우수 |
| C-25 (75%/25%) | 취미가 및 소규모 생산에 일반적으로 사용, 단락 및 구상 이행 용접에 적합, 저탄소강의 단락 가스 금속 아크 용접에 일반적 |
| C-20 (80%/20%) | 탄소강의 단락 및 스프레이 이행에 사용 |
| C-15 (85%/15%) | 탄소강 및 저합금강 생산 환경에서 흔히 사용, 스패터가 적고 용접 침투력 우수, 두꺼운 판재 및 스케일로 덮인 강재에 적합, 단락, 구상, 펄스 및 스프레이 이행 용접에 적합, 얇은 금속의 최대 생산성에 적합하며 CO2 농도가 높은 혼합물보다 뚫어지는 경향이 낮음 |
| C-10 (90%/10%) | 생산 환경에서 일반적, C-15보다 스패터가 적고 용접 침투력 우수, 다양한 강재에 적합, 페라이트 스테인리스강에 사용 가능 |
| C-5 (95%/5%) | 저합금강의 펄스 스프레이 이행 및 단락에 사용, 아르곤-산소보다 스케일에 대한 내성이 좋고 용융지 제어가 우수하지만 C-10보다는 낮음, C-10보다 열이 적음, 페라이트 스테인리스강에 사용 가능, 산소 1%가 포함된 아르곤과 유사한 성능 |
- '''아르곤-산소 혼합물'''
| 혼합 비율 (Ar/O2) | 특징 및 용도 |
|---|---|
| O-5 (95%/5%) | 일반 탄소강 용접에 가장 일반적인 가스, 산소 함량이 높을수록 용접 속도 증가, 산소 함량이 5%를 초과하면 차폐 가스가 전극을 산화시켜 전극에 충분한 탈산제가 포함되지 않은 경우 침전물에 기공 발생 가능성 |
| O-2 (98%/2%) | 스테인리스강, 탄소강 및 저합금강의 스프레이 아크에 사용, O-1보다 젖음성이 좋음, 용접은 O-1보다 어둡고 산화됨, 2% 산소 첨가는 스프레이 이행을 장려하며, 이는 스프레이 아크 및 펄스 스프레이 아크 GMAW에 중요 |
| O-1 (99%/1%) | 스테인리스강에 사용, 산소는 아크를 안정화 |
- '''아르곤-헬륨 혼합물'''
| 혼합 비율 (Ar/He) | 특징 및 용도 |
|---|---|
| A-25 (25%/75%) | 높은 열 입력과 좋은 용접 외관이 필요한 비철 금속 기재에 사용 |
| A-50 (50%/50%) | 고속 기계 용접을 위해 0.75인치 미만의 비철 금속에 사용 |
| A-75 (75%/25%) | 두꺼운 알루미늄의 기계 용접에 사용, 구리의 용접 기공 감소[14] |
| 혼합 비율 (Ar/H2) |
|---|
| H-2 (98%/2%) |
| H-5 (95%/5%) |
| H-10 (80%/20%) |
| H-35 (65%/35%) |
- '''기타 혼합 가스'''
- 헬륨 25–35%와 CO2 1–2%가 포함된 아르곤은 오스테나이트 스테인리스강에 높은 생산성과 우수한 용접을 제공하며, 스테인리스강과 탄소강을 접합하는 데 사용될 수 있다.
- 수소 1–2%가 포함된 아르곤-CO2는 용접 표면의 산화물 양을 줄이고 젖음성과 침투력을 향상시키는 환원 분위기를 제공하며, 오스테나이트 스테인리스강에 좋다.
- 단락에서 질소 2–5%와 CO2 2–5%가 포함된 아르곤은 용접 형상과 색상이 좋고 용접 속도를 높인다. 스프레이 및 펄스 스프레이 이행의 경우 다른 혼합과 거의 동일하다. 질소가 있는 상태에서 스테인리스강을 탄소강에 접합할 때는 적절한 용접 미세 구조를 보장하기 위해 주의해야 한다. 질소는 아크 안정성과 침투력을 높이고 용접된 부품의 왜곡을 줄인다. 듀플렉스 스테인리스강에서 적절한 질소 함량을 유지하는 데 도움이 된다.
- 헬륨 85–95%와 아르곤 5–10% 및 CO2 2–5%는 탄소강의 단락 용접에 대한 산업 표준이다.
- 아르곤 – 이산화 탄소 – 산소
- 아르곤–헬륨–수소
- 아르곤 – 헬륨 – 수소 – 이산화탄소
5. 차폐 가스 적용 분야
차폐 가스는 열전도율, 밀도, 이온화 전위 등 다양한 특성을 가지며, 이에 따라 용접 품질에 영향을 미친다. 이러한 특성은 용접 시 아크 안정성, 용입 깊이, 스패터 발생량 등에 영향을 준다.[3][4]
| 가스 종류 | 특성 및 용도 |
|---|---|
| 아르곤 | 가장 널리 사용되는 차폐 가스로, 다른 가스와 혼합하여 사용되기도 한다.[5] |
| 이산화 탄소 | 저렴하지만 아크 안정성이 낮고 스패터가 많이 발생한다.[6] 아르곤과 혼합하여 사용하면 용융 금속의 표면 장력을 줄일 수 있다.[7] |
| 헬륨 | 공기보다 가벼워 더 많은 유량이 필요하며, 불활성 기체로 용융 금속과 반응하지 않는다. 열전도율이 높고 이온화 전위가 높아 더 높은 전압에서 더 뜨거운 아크를 생성하여 알루미늄, 마그네슘, 구리 합금 용접에 유리하다.[8] 아르곤이나 이산화 탄소와 혼합하여 사용하기도 한다. |
| 산소 | 소량 첨가하여 아크 안정성을 높이고 용융 금속의 표면 장력을 낮춘다. 주로 연강, 저합금강, 스테인리스강의 스프레이 이송 용접에 사용된다.[10] |
| 수소 | 니켈 및 일부 스테인리스강 용접에 사용되며, 용융 금속의 유동성을 개선하고 표면 청결도를 향상시킨다. 수소 취성을 유발할 수 있으므로 강철, 알루미늄, 마그네슘에는 사용하지 않는다. |
| 일산화 질소 | 오존 생성을 줄이고 아크를 안정시키는 효과가 있다. |
| 육불화 황, 디클로로디플루오로메탄 | 특수 용도로 사용된다. 육불화 황은 알루미늄 용접 시 수소 기공을 줄이는 데 사용되며,[11] 디클로로디플루오로메탄은 알루미늄-리튬 합금 용접 시 수소 함량을 줄여 기공을 방지한다.[12] |
차폐 가스 적용은 가스 및 장비 비용, 용접 위치 등에 따라 제한된다. 아르곤과 같은 일부 차폐 가스는 비용이 비싸 사용이 제한될 수 있다. 또한, 차폐 가스를 사용하는 용접은 대기 이동으로 인해 차폐 가스가 분산될 수 있어 주로 실내에서 수행된다.
5. 1. 가스 유량
원하는 가스 유량은 용접 형상, 속도, 전류, 가스 종류, 금속 이송 방식에 따라 달라진다.[16] 평평한 표면 용접은 홈이 있는 재료 용접보다 더 높은 유량이 필요한데, 이는 가스가 더 빨리 분산되기 때문이다.[16] 일반적으로 용접 속도가 빠를수록 더 많은 가스를 공급해야 적절한 차폐 효과를 얻을 수 있다.[16] 또한, 전류가 높을수록 더 큰 유량이 필요하며, 헬륨은 아르곤보다 더 많은 양을 공급해야 한다.[16]가스 금속 아크 용접(GMAW)의 네 가지 주요 변형은 서로 다른 차폐 가스 유량 요구 사항을 갖는다. 단락 및 펄스 스프레이 모드의 경우 작은 용접 풀 때문에 약 10L/분 (약 566.34L3/h)이 적합하다. 구상 이송의 경우 약 15L/분 (약 849.51L3/h)이 선호된다. 스프레이 이송 변형은 더 높은 열 투입량과 더 큰 용접 풀 때문에 20L/분~25L/분 (약 1132.67L3/h~약 1415.84L3/h)의 유량이 필요하다.[16]
참조
[1]
웹사이트
Welder's Helper Asphyxiated in Argon-Inerted Pipe -- Alaska
https://www.cdc.gov/[...]
CDC
2020-12-14
[2]
웹사이트
Dealing With Welding Fumes : Resources : American Welding Society
https://www.aws.org/[...]
[3]
간행물
Simplifying shielding gas selection
http://www.thefabric[...]
TheFabricator
2005-01-11
[4]
웹사이트
Welding Gas
https://weldingwatch[...]
2010-02-08
[5]
웹사이트
Advanced welding supply gas type guide
http://www.advancedw[...]
[6]
웹사이트
What You Should Know About Shielding Gas
http://www.bernardwe[...]
[7]
웹사이트
Choosing a Shielding Gas for Flux-Cored Welding
http://www.lincolnel[...]
[8]
서적
Laser welding: a practical guide
https://books.google[...]
Woodhead Publishing
1992
[9]
웹사이트
Bernard – Great Welds Need The Right Gas: How Shielding Gas Can Make Or Break Your Weld
http://www.bernardwe[...]
2010-02-08
[10]
특허
Shielding gas for laser welding – Patent 3939323
http://www.freepaten[...]
2010-02-08
[11]
특허
Method of welding material with reduced porosity – Patent Application 20070045238
http://www.freepaten[...]
2010-02-08
[12]
특허
Blanketing atmosphere for molten aluminum-lithium or pure lithium – Patent EP0268841
http://www.freepaten[...]
2010-02-08
[13]
웹사이트
Argon-Carbon Dioxide Mixtures – Praxair's StarGold and Mig Mix Gold Blends
http://www.praxair.c[...]
2010-02-08
[14]
웹사이트
Argon-helium mixtures for coated steel welding
https://www.praxaird[...]
[15]
웹사이트
Shielding gas cross-reference chart
http://www.shopfloor[...]
[16]
서적
Modern Welding Technology
Prentice Hall
2005
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