믿기 ​​어려울 정도로 좋은 말인데, 도대체 뭐가 문제일까요? 150가지가 넘는 스테인리스강 중 하나를 사용하여 거의 모든 것을 만들려면 용접이 필요합니다. 스테인리스강 용접은 복잡한 작업입니다. 이러한 문제들에는 산화크롬의 존재 여부, 열 입력 제어 방법, 사용할 용접 공정, 6가 크롬 처리 방법 및 올바른 방법 등이 포함됩니다.
스테인리스강은 용접 및 마감 공정의 어려움에도 불구하고 여전히 많은 산업 분야에서 인기가 높고, 때로는 유일한 선택지이기도 합니다. 스테인리스강을 안전하게 사용하는 방법과 각 용접 공정의 적절한 사용 시기를 아는 것은 성공적인 용접에 매우 중요합니다. 이는 성공적인 경력으로 가는 열쇠가 될 수 있습니다.
그렇다면 스테인리스강 용접이 왜 그렇게 어려운 작업일까요? 그 답은 스테인리스강의 제조 방식에서 시작됩니다. 연강(mild steel)은 최소 10.5%의 크롬을 혼합하여 스테인리스강을 만듭니다. 첨가된 크롬은 강철 표면에 산화크롬층을 형성하여 대부분의 부식과 녹 발생을 방지합니다. 제조업체는 최종 제품의 품질을 변경하기 위해 강철에 다양한 양의 크롬 및 기타 원소를 첨가한 후, 세 자리 수 등급 체계를 사용하여 등급을 구분합니다.
일반적으로 사용되는 스테인리스강에는 304와 316이 있습니다. 이 중 가장 저렴한 것은 304로, 크롬 18%, 니켈 8%를 함유하고 있으며 자동차 내장재부터 주방 가전제품까지 모든 것에 사용됩니다. 316 스테인리스강은 크롬 함량이 16%로 더 적고 니켈 함량이 10%로 더 높지만, 몰리브덴은 2% 더 함유되어 있습니다. 이 화합물은 316 스테인리스강에 염화물 및 염소 용액에 대한 내성을 높여 해양 환경, 화학 및 제약 산업에 가장 적합한 선택입니다.
산화크롬 층은 스테인리스 강의 품질을 보장할 수 있지만, 용접공을 매우 불안하게 만드는 요인입니다. 이 유용한 장벽은 금속의 표면 장력을 증가시켜 액체 용접 풀의 형성을 지연시킵니다. 흔히 저지르는 실수는 열 입력량을 늘리는 것인데, 열이 많을수록 용접 풀의 유동성이 증가하기 때문입니다. 그러나 이는 스테인리스 강의 성능에 악영향을 미칠 수 있습니다. 과도한 열은 추가적인 산화를 유발하여 모재가 휘거나 타버릴 수 있습니다. 자동차 배기가스 배출 산업과 같은 대규모 산업에서 사용되는 판금의 경우, 이 점이 최우선 과제가 됩니다.
열은 스테인리스 강의 내식성을 완벽하게 파괴합니다. 용접부나 주변 열영향부(HAZ)가 무지갯빛으로 변하는 것은 과도한 열 사용 때문입니다. 산화된 스테인리스 강의 색상은 옅은 금색부터 진한 파란색과 보라색까지 다양합니다. 이러한 색상은 보기에는 좋지만, 일부 용접 요건을 충족하지 못하는 용접부를 나타낼 수도 있습니다. 가장 엄격한 규격은 용접부 색상이 좋지 않습니다.
일반적으로 가스 차폐 텅스텐 아크 용접(GTAW)이 스테인리스강에 가장 적합하다는 것은 널리 알려진 사실입니다. 역사적으로 이는 일반적인 의미에서 사실이었습니다. 원자력 및 항공우주 산업과 같은 산업에서 최고 품질 기준을 충족하기 위해 이러한 강렬한 색상을 예술적 직조에 접목하려고 할 때도 마찬가지입니다. 그러나 현대 인버터 용접 기술은 자동화 또는 로봇 시스템을 넘어 가스 금속 아크 용접(GMAW)을 스테인리스강 생산의 표준으로 만들었습니다.
GMAW는 반자동 와이어 공급 공정이므로 높은 용착률을 제공하여 열 입력을 줄이는 데 도움이 됩니다. 일부 전문가들은 용접공의 기술보다는 용접 전원의 기술에 더 의존하기 때문에 GTAW보다 사용하기 쉽다고 말합니다. 이는 논쟁의 여지가 있지만, 대부분의 최신 GMAW 전원 공급 장치는 사전 프로그래밍된 시너지 라인을 사용합니다. 이러한 프로그램은 사용자가 입력한 필러 금속, 재료 두께, 가스 종류, 와이어 직경에 따라 전류 및 전압과 같은 매개변수를 설정하도록 설계되었습니다.
일부 인버터는 용접 공정 전반에 걸쳐 아크를 조절하여 정확한 아크를 지속적으로 생성하고, 부품 간 간격을 조절하며, 높은 이동 속도를 유지하여 생산 및 품질 기준을 충족할 수 있습니다. 이는 특히 자동 또는 로봇 용접에 적용되지만, 수동 용접에도 적용됩니다. 시중에 판매되는 일부 전원 공급 장치는 간편한 설정을 위해 터치스크린 인터페이스와 토치 제어 기능을 제공합니다.
스테인리스강 용접은 복잡한 작업입니다. 이러한 문제들에는 산화크롬의 존재 여부, 열 입력 제어 방법, 사용할 용접 공정, 6가 크롬의 취급 방법 및 올바른 처리 방법 등이 포함됩니다.
GTAW에 적합한 가스 선택은 일반적으로 용접 시험의 경험이나 적용 분야에 따라 달라집니다. 텅스텐 불활성 가스(TIG)라고도 하는 GTAW는 대부분의 경우 아르곤, 헬륨 또는 이 둘의 혼합물인 불활성 가스만 사용합니다. 차폐 가스나 열을 부적절하게 주입하면 용접부가 과도하게 돔 모양이나 로프 모양으로 변할 수 있으며, 이는 주변 금속과 혼합되지 않아 보기 흉하거나 부적합한 용접이 됩니다. 각 용접에 가장 적합한 혼합 가스를 결정하는 것은 많은 시행착오를 의미할 수 있습니다. GMAW 생산 라인을 공유하면 새로운 적용 분야에서 시간 낭비를 줄이는 데 도움이 되지만, 가장 엄격한 품질이 요구되는 경우에는 GTAW 용접 방식이 여전히 선호됩니다.
스테인리스강 용접은 토치를 사용하는 사람에게 건강에 해로울 수 있습니다. 가장 큰 위험은 용접 과정에서 발생하는 연기입니다. 가열된 크롬은 6가 크롬이라는 화합물을 생성하는데, 이 화합물은 호흡기, 신장, 간, 피부, 눈에 손상을 입히고 암을 유발하는 것으로 알려져 있습니다. 용접공은 항상 호흡기를 포함한 보호 장비를 착용하고 용접 작업 전 실내 환기가 잘 되도록 해야 합니다.
스테인리스강의 문제는 용접이 완료된 후에도 끝나지 않습니다. 스테인리스강은 마감 공정에서도 특별한 주의가 필요합니다. 탄소강으로 오염된 강철 브러시나 연마 패드를 사용하면 보호 크롬 산화물층이 손상될 수 있습니다. 손상이 눈에 보이지 않더라도 이러한 오염 물질은 완제품을 녹이나 기타 부식에 취약하게 만들 수 있습니다.
테런스 노리스는 Fronius USA LLC(6797 Fronius Drive, Portage, IN 46368, 219-734-5500, www.fronius.us)의 수석 애플리케이션 엔지니어입니다.
론다 자테잘로는 Crearies Marketing Design LLC의 프리랜서 작가입니다. 전화번호는 248-783-6085이고, 주소는 www.crearies.com입니다.
최신 인버터 용접 기술은 가스 GMAW를 단순한 자동 또는 로봇 시스템이 아닌 스테인리스강 생산의 표준으로 만들었습니다.
WELDER는 이전에 Practical Welding Today로 불렸으며, 우리가 매일 사용하고 다루는 제품을 만드는 실제 사람들을 대표합니다. 이 잡지는 20년 이상 북미 용접 커뮤니티에 서비스를 제공해 왔습니다.
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