용접기능사 및 기사 시험 대비 핵심 이론 요약 요점 정리 1. 가스용접

 

용접 요점정리

1. 가스 용접의 원리

(1) 가스 용접의 원리

가연성 가스(아세틸렌,LPG 등)와 지연성 가스(산소)의 혼합으로 가스가 연소할 때 발생하는 열(약 3000℃)을 이용하여 모재를 용융시키면서 용접봉을 공급하여 접합하는 방법이다. 전기 용접과 같이 융접의 일종이다.

 

(2) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점

㉠ 전기가 필요 없다.

㉡ 용접기의 운반이 비교적 자유롭다.

㉢ 용접장치의 설비비가 전기 용접에 비하여 싸다.

㉣ 불꽃을 조절하여 용접부의 가열 범위를 조정하기 쉽다.

㉤ 박판 용접에 적당하다.

㉥ 용접되는 금속의 응용 범위가 넓다.

㉦ 유해 광선의 발생이 적다.

㉧ 용접 기술이 쉬운 편이다.

 

② 단점

㉠ 고압가스를 사용하기 때문에 폭발, 화재의 위험이

크다.

㉡ 열효율이 낮아서 용접 속도가 느리다.

㉢ 금속이 탄화 및 산화될 우려가 많다.

㉣ 열의 집중성이 나빠 효율적인 용접이 어렵다.

㉤ 일반적으로 신뢰성이 적다.

㉥ 용접부의 기계적 강도가 떨어진다.

㉦ 가열 범위가 커서 용접 능력이 크고 가열 시간이 오 래 걸린다.

 

2. 가연성 가스

(1) 아세틸렌(C2H2)

① 순수한 것은 무색, 무취의 기체

② 인화수소, 유화수소, 암모니아와 같은 불순물 혼합 시 악취

③ 비중은 0.91로 가장 널리 쓰임

 

(2) 수소(H2)

① 무색으로 불꽃은 육안으로 확인이 곤란하다.

② 납땜이나 수중 절단용으로 사용

 

(3) 액화 석유 가스(L.P.G)

① 석유나 천연가스를 분리하여 만든 가스

② 프로판, 부탄 등이 있다.

③ 열의 집중성이 아세틸렌 보다 떨어짐

④ 산화성이 있어서 용접에 나쁜 영향, 주로 절단용으 로 사용됨

 

(4) 기타

: 도시가스, 천연가스등이 있다.

 

4. 아세틸렌 발생기

; 압력에 따라 저압식(0.07㎏/㎟이하), 중압식(0.07∼1.3), 고압식(1.3이상)으로 분류되며 발생 방식에 따라 다음과 같이 3가지로 분류된다.

(1) 카바이드(CaC2)

① 산화칼슘(생석회)에 코오크스를 가하여 만듬

② 비중이 2.2

③ 무색이나 제조 과정에서 불순물 함유로 회흑색 띰

③ 물과 반응하여 아세틸렌을 만듬

④ 카바이드 1㎏를 물과 작용시 475㎉의 열이 발생

 

(2) 카바이드 취급시 주의사항

① 발생기 밖에서 물이나 습기에 노출되어서는 안됨

② 저장하는 통 가까이 빛이나 인화 가능한 어떤 것 도 엄금할 것

③ 카바이드를 옮길 때는 모넬메탈이나 목재공구를

사용할 것

 

(3) 투입식(물속에 카바이드를 투입하여 가스 발생)

① 발생 가스 온도가 낮다. ② 불순물 발생이 적다.

③ 대량 생산에 적당하다. ④ 청소 및 취급이 용이 하다.

⑤물의 사용량이 많다 .⑥설치면적이넓다.

⑦ 카바이드 덩어리의 크기가 일정해야 한다.

 

(4) 주수식(카바이드에 소량에 물을 공급하여 가스 발생)

① 물의 소비가 적다. ② 취급이 간단하고 안전도 가 높다.

③ 반응열이 높고 불순물이 많다.

④ 청소가 불편하다. ⑤ 지연 가스 발생의 우려 가 있다.

 

(5) 침지식(카바이드를 기종의 주머니에 넣고 필요시 에만 물에 접촉하여 가스 발생)

① 구조가 간단하다. ② 취급이 용이하다.

③ 이동용에 적합하다.

④ 지연 가스 발생이 쉽다. ⑤ 온도 상승이 크다.

⑥ 불순 가스 발생이 많고 폭발 위험이 많다.

 

5. 아세틸렌의 폭발성

(1) 온도

① 406 ∼ 408℃ : 자연 발화 ② 505 ∼ 515℃ : 폭발 위험

③ 780℃ : 자연 폭발

 

(2) 압력

① 1.5기압 : 충격 가열 등의 자극으로 폭발

② 2기압 : 폭발

 (3) 외력

압력이 주어진 아세틸렌 가스에 충격, 마찰, 진동 등에 의하여 폭발의 위험성이 있다.

 

(4) 혼합가스

① 공기 또는 산소가 혼합한 경우 불꽃 또는 불티 등 으로 착화, 폭발의 위험성이 있다. (아세틸렌 15%, 산소85%에서 가장 위험)

② 인화 수소를 포함한 경우 (0.02%이상 폭발성, 0.06%이상 자연폭발)

 

(5) 화합물의 영향

① 구리, 구리합금(구리 62%이상), 은, 수은, 습기, 녹, 암모니아

 

6. 용해 아세틸렌

(1) 용해 아세틸렌 용기의 구조

① 내용적 15ℓ, 30ℓ, 50ℓ의 3종이 있다.

② 15℃ 15기압으로 충전

(2) 용기 안의 아세틸렌 양

① C=905 (A-B) (C :아세틸렌 가스 양 A:병 전체의 무게 B:빈 병의 무게)

 

(3) 용해 아세틸렌의 특징

① 압력이 높으므로 역화의 위험이 있다.

② 저장, 운반이 간단하다.

③ 물 : 같은 양, 석유 : 2배, 벤젠 : 4배, 알코올 : 6 배, 아세톤 : 25배, 소금물에는 용해되지 않음

 

7. 용기의 총 가스량

(1) 산소 용기의 총 가스량 : 내용적 × 기압

(2) 사용할 수 있는 시간 : 산소 용기의 총가스 량 ÷ 시간당 소비량

 

8. 산소 아세틸렌의 불꽃의 종류

(1) 산화 불꽃(산소 과잉 불꽃) : 구리, 아연 등은 고온의 열이 가해지면 기화하기 때문에 이 불꽃을 사용할 때 금속 표면에 산화물이 생겨 기화를 방지한다.

 

(2) 중성 불꽃 : 일반적으로 사용되는 불꽃으로 연강, 반연강, 주철, 구리 아연, 납, 은, 알루미늄, 니켈 주강 등에 사용된다.

 

(3) 탄화 불꽃(아세틸렌 과잉 불꽃) : 탄화불꽃은 산화 작용이 일어나지 않기 때문에 산화를 방지할 필요가 있는 스테인리스강, 스텔라이트, 모넬메탈 등에 사용된다.

 

9. 역류, 역화와 인화

(1) 역류

산소가 아세틸렌 쪽으로 흘러 들어가는 현상으로 아세틸렌의 공급량이 부족할 때 일어난다. 방지법은 다음과 같다.

① 팁을 깨끗이 청소한다. ② 산소를 차단시킨다.

③ 아세틸렌을 차단시킨다. ④ 안전기와 발생기를 차단시킨다.

 

(2) 역화

불꽃이 토오치의 팁끝에서 순간적으로 폭음을 내며 들어갔다 나오거나 꺼지는 현상으로 팁끝이 닿았을 때, 팁끝이 과열되었을 때, 가스압력이 부적당시, 팁의 조임이 완전하지 못할 때 일어난다.

① 용접 팁을 물에 잠근다. ② 아세틸렌을 차단한다.

③ 토오치의 기능을 점검한다.

 

(3) 인화

불꽃이 혼합실까지 들어 가는 현상이다.

① 팁을 깨끗이 청소한다.

② 가스 유량을 적당하게 조정한다.

③ 토치 및 각 기구를 점검한다.

④ 호스의 비틀림이 없게한다.

 

10. 부속 장치

(1) 안전기

① 가스의 역류, 역화로 인한 위험을 방지 할 수 있는 구조로 할 것

② 빙결 시에는 온수나 증기를 사용할 것

③ 유효 수주는 25㎜이상을 유지 할 것

④ 종류는 수봉식과 스프링식이 있다.

 

(2) 청정기

카바이드에 발생한 아세틸렌 가스에 불순물로 인한 용착금속의 성질의 악화 및 기기의 부식, 불꽃 온도 저하, 역류, 역화, 폭발위험을 가지므로 제거해야 함

① 물리적 방법 (수세법, 여과법)

② 화학적 방법 (헤라톨, 카다리졸, 아카린, 플랑크린)

③ 청정색의 변색 황갈색→청색, 회색

(3) 압력 조정기

① 비눗물로 점검

② 작동순서

(부르동관→켈리브레이팅 링크→섹터기어→피니언 →눈금판)

③ 종류 : 프랑스식은 매우 예민한 작동(스템형),

독일식은 고장이 적음(노즐형)

 

11. 토오치

(1) 구조

밸브, 혼합실, 팁으로 이루어짐

 

(2) 분류

저압식(0.07㎏/㎠), 중압식(0.07㎏/㎠∼0.4㎏/㎠), 고압식이 있다.

 

(3) 종류

① 불변압식(독일형 A형) 인젝터에 니이들 밸브가 없다.

② 가변압식(프랑스식 B형) 니이들 밸브가 있어 불꽃 조절이 쉽다.

 

 (4) 토오치의 크기

소ㆍ중ㆍ대형으로 분류되며 각각의 크기는 300∼350㎜, 400∼450㎜, 500㎜이상이다.

 

(5) 팁의 능력

① 독일식 : 용접할 수 있는 강판의 두께로 표시한다.

(예 1번 : 두께 1㎜, 2번: 두께 2㎜)

② 프랑스식 : 1시간당 소비되는 아세틸렌 소비량으로 표시한다. (예 100번 :아세틸렌 가스 소비량 100ℓ)

 

(6) 토오치의 구비조건 및 취급요령

① 안정성이 높을 것 ② 역화가 없을 것

③ 기름 또는 그리스를 토오치에 바르지 말 것

④ 팁의 청소는 구리, 황동, 팁클리너를 사용할 것

⑤ 팁을 교환 시는 밸브를 반드시 잠글 것

 

12. 용제

모재 표면의 불순물과 산화물의 제거로 양호한 용접이 되도록 도와준다.

(1) 연강

사용하지 않음(때에 따라 충분한 용제 작용을 돕기 위해 규산 나트륨, 붕사, 붕산 사용할 때가 있음)

 

(2) 고탄소강, 특수강, 주철

탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 황혈염, 붕사, 붕산

 

(3) 구리, 구리합금

붕사, 붕산, 플루오르나트륨, 규산 나트륨, 인산화물

 

(4) 알루미늄

염화나트륨, 염화칼륨, 염화리듐, 플루오르화 칼륨, 황산칼륨

 

13. 보호구 및 공구

(1) 보안경

가스 용접시 차공도 번호 시작은 일반적으로 4∼5번(3.2㎜),이며 12.7㎜이상은 6∼8번을 사용한다.

 

(2) 보호구 및 공구

보호복, 토치 라이터, 팁클리너, 용접지그, 집게 와이어 브러시등

 

14. 가스 용접봉

① 종류

1.6, 2, 2.6, 3.2, 4, 5, 6등 8종이며 길이는 모두 1000㎜이다.

② 용접봉의 지름과 모재와의 관계

 (단 여기서 D는 용접봉의 지름 T는 판 두께)

15. 산소-아세틸렌 용접 작업법

(1) 전진법(좌진법)

용접봉이 앞서 나가는 것을 생각하면 된다.(오른쪽→왼쪽)

(2) 후진법(우진법)

용접봉이 토치에 뒤 따르는 것을 생각하면 된다..(왼쪽→오른쪽) 후판에 사용

 

(3) 전진법과 후진법에 비교

① 열이용율은 후진법이 좋다.

② 용접속도는 후진법이 빠르다.

③ 비이드 모양이 전진법이 좋다.

④ 홈각도는 후진법(60°), 전진법(80°)

⑤ 변형은 전진법이 크다.

⑥ 산화정도 전진법이 크다.

⑦ 전진법은 박판 후진법은 후판에 이용

☞ 전진법은 비이드 모양 외에는 모든 것이 후진법에 비해 나쁘다고 생각하면 된다.

16. 절단

 

(1) 가스 절단

① 주로 강 또는 저 합금강의 절단에 널리 이용됨

② 산소-아세틸렌 불꽃으로 약 850∼900℃정도로 예열하고, 고압의 산소를 분출시켜 철의 연소 및 산화로 절단한다.

③ 주철, 비철금속, 스테인리스강과 같은 고합금강은 절단이 곤란함

 

(2) 아크 절단

① 전극과 모재 사이에 아아크를 발생시켜 그 열로 모재를 용융 절단

② 압축공기, 산소기류와 함께 쓰면 능률적임

③ 정밀도는 가스 절단보다 떨어지나 가스 절단이 곤란한 재료 에 사용 가능하다.

 

(3) 분말 절단

철 분말 또는 용제 분말을 자동적으로 또 연속적으로 절단용 산소에 혼입 공급하여 그 산화열 혹은 용제 작용을 이용한 절단 작업하는 것으로 철, 비철금속 및 콘크리트 절단에도 쓰인다.

 

(4) 수중 절단

① 예열용 가스로는 수소가 사용됨

② 예열 불꽃은 육지 보다 크게 절단 속도는 느리게 함

 

(5) 산소창 절단

토오치 대신 내경이 3.2∼6㎜, 길이 1.5∼3m의 강관을 통하여 절단 산소를 내보내고 이 강관의 연소하는 발생 열에 의해 절단하는 방법으로 아세틸렌 가스가 필요 없으며 강괴 후판의 절단 및 암석의 천공 등에 쓰인다.

 

(6) 가스 가우징

용접 뒷면 따내기, 금속 표면의 홈 가공을 하기 위하여 깊은 홈을 파내는 가공법으로 팁은 슬로우 다이버전트 설계되어 있으며, 스카핑에 비해 나비가 좁은 홈에 쓰인다.

 

 (7) 스카핑

강제 표면의 홈, 탈탄층 등의 결함을 제거하기 위해 얇고 넓게 깍는 가공법이다.

 

17. 가스 절단법

(1) 절단에 영향을 주는 요소

① 팁의 모양 및 크기 ② 산소의 순도와 압력

③ 절단 속도 ④ 예열 불꽃의 세기

⑤ 팁의 거리 및 각도 ⑥ 사용가스

⑦ 절단재의 재질 및 두께 및 표면 상태

 

(2) 합금 원소가 절단에 미치는 영향

① 탄소 (0.25% 이하의 강은 절단이 가능하나 4%이상의 것은 분말절단을 해야한다.)

② 고규소 고망간등은 절단이 곤란하다. 하지만 망간의 경우는 예열하면 절단이 가능하다.

③ 탄소량이 적은 니켈강은 절단이 용이하다.

④ 크롬 5% 이하는 절단이 용이하지만 10%이상은 분말절단을 한다.

⑤ 순수한 몰리브덴은 절단이 곤란하다.

⑥ 텡스텐은 20%이상은 절단이 곤란하다.

⑦ 구리 2%까지는 영향을 받지 않는다.

⑧ 알루미늄 10% 이상은 절단이 곤란하다.

 

(3) 산소 절단법

① 산소와 아세틸렌의 혼합비는 1.4∼1.7 : 1 때 불꽃의 온도가 가장 높음

② 절단속도는 산소의 순도 및 압력, 팁의 모양, 모재의 온도 등에 따라 영향을 받으며, 고속 분출을 얻기 위해서는 다이버전트 노즐을 사용한다.

③ 드랙의 길이는 판 두께의 1/5(20%)정도가 좋다.

④ 팁 끝과 강판의 거리는 1.5∼2㎜ 정도로 한다.

 

18. 가스 절단 장치

가스 용접과 모든 장치가 똑같으며 팁의 모양에 따라 동심형(프랑스식)과 이심형(독일식)이 있다. 또한 자동절단기가 있어 곧고 긴 직선 절단 등에 사용되며, 형절단기는 트레이스 형식에 따라 수동식, 기계식, 전 자석식, 광전관식을 사용하고 있다.

 

19. 납땝법

접합하고자하는 금속을 용융시키지 않고 두 금속의 사이에 용융점이 낮은 금속을 첨가하여 접합하는 방법

 

(1) 땜납의 구비 조건

① 모재보다 용융점이 낮을 것

② 표면 장력이 작아 모재 표면에 잘 퍼질 것

③ 유동성이 좋아 틈이 잘 메워질 수 있을 것

 

 (2) 분류

인두, 가스, 담금, 저항, 노내, 유도 가열 납땜

 

(3) 납땜의 재료

① 연납 : Pb-Sn계로 용융점(450℃이하)이 낮고 납땜이 용이하므로 전기적인 접합, 기밀 수밀을 요하는 곳에 사용

② 경납 : 구리 또는 황동납, 인동납, 은납 , 내열납 등이 있다.

③ 알루미늄납 : 알루미늄에 규소 구리를 첨가한 것

 

(4) 용제

① 연납용 용제 : 염화아연, 염산, 염화암모늄

② 경납용 용제 : 붕사, 붕산, 빙정석, 산화제일동, 식 염

③ 경금속용 용제 : 염화리튬, 염화나트륨, 염화칼륨, 플루오르화리듐, 염화아연