SMAW 마스터하기: 올바른 용접 파라미터 선택하기

좋은 용접 결과를 얻으려면 합리적인 용접 매개변수를 선택해야 합니다. 차폐 금속 아크 용접의 주요 파라미터에는 용접 전류의 종류와 극성, 전극 직경, 용접 전류, 아크 전압, 용접 속도 및 용접 레이어 수가 포함됩니다. 구조적으로는 공작물 홈과 용접 전후에 관련된 사항도 포함됩니다.

1. 전류 유형 및 극성 선택

용접 전류 유형의 선택은 주로 직류 역극성을 사용하는 저수소 나트륨 전극, 저수소 칼륨 전극 및 산성 전극과 같이 전극 코팅 유형에 따라 달라지며 일반적으로 교류를 사용하는 직류 및 교류가 모두 필요합니다.

극성은 직류 용접기 출력의 양극 및 음극 단자의 연결 방법을 말합니다. 공작물을 양극 단자 (용접 클램프, 전극을 음극 단자에 연결)에 연결하는 것을 직접 연결이라고하고 음극 단자에 연결하는 것을 역 연결이라고하며 저 수소 나트륨 및 칼륨 전극은 역 연결을 사용합니다. 산성 전극은 교류 및 직류, 직접 연결 또는 역 연결을 모두 사용할 수 있으며 직류 용접기를 사용할 때는 두꺼운 판에는 직접 연결을 사용하고 얇은 판에는 역 연결을 사용합니다.

2. 전극 직경 선택

(1) 공작물의 두께에 따라 선택합니다.

전극 직경과 공작물 두께의 관계는 표 5-8에 나와 있습니다. 홈이 있는 다층 용접의 첫 번째 레이어와 평면 용접 이외의 위치에서 용접하는 경우 평면 용접에 사용되는 것보다 더 작은 전극 직경을 사용해야 합니다.

표 5-8 전극 직경과 공작물 두께의 관계

(2) 용접 위치에 따라 선택

용접 공정 중에 더 큰 용융 풀을 얻고 용융 금속의 드립을 줄이기 위해 평면 용접 위치에서 사용되는 전극 직경은 동일한 공작물 두께에서 다른 용접 위치에서 사용되는 전극 직경보다 큽니다. 수직 용접 위치의 최대 전극 직경은 5mm를 초과해서는 안 되며 수평 및 오버헤드 용접에 사용되는 전극 직경은 4mm를 초과해서는 안 됩니다.

3. 용접 전류 선택

(1) 전극 직경에 따라 선택

방법은 표를 참조하거나 계산하는 것입니다.

1) 표를 참조하십시오. 표 5-9는 다양한 직경의 전극에 적합한 용접 전류에 대한 기준값을 제공합니다.

표 5-9 다양한 직경의 전극에 대한 용접 전류의 기준값

2) 다음 경험적 공식을 사용하여 계산합니다:

I=(30 ~50)d

Where:

• d - 전극 직경, mm;
• I - 용접 전류, A.

(2) 용접 위치에 따라 선택합니다.

평면 용접의 경우 더 큰 전류를 용접에 선택할 수 있습니다. 수평, 수직 및 오버헤드 용접의 경우 용접 전류는 평평한 용접 위치의 경우보다 10%~20% 낮아야 합니다.

(3) 용접 레이어 수에 따라 선택합니다.

루트 패스, 특히 양면 형성 단면 용접의 경우 더 작은 용접 전류를 선택해야 하며, 충전 패스에는 더 큰 용접 전류를 사용할 수 있고 커버 패스에는 사용되는 전류가 약간 더 작아야 합니다.

선택한 전류가 적절한지 확인하는 방법에는 여러 가지가 있습니다:

1) 스패터를 관찰합니다.

전류가 너무 높으면 큰 액체 금속 입자가 큰 소리로 튀면서 용접 풀에서 튀어나오고, 전류가 너무 낮으면 슬래그와 액체 금속을 구분하기 어렵습니다.

2) 용접 형성을 관찰합니다.

전류가 너무 높으면 침투가 깊고 용접이 가라앉으며 용접의 측면이 언더컷되기 쉽고, 전류가 너무 낮으면 용접이 좁고 높으며 측면이 모재와 잘 융합되지 않습니다.

3) 전극의 녹는 상태를 관찰합니다.

전류가 너무 높으면 전극이 녹아 조기에 빨간색으로 변하고, 전류가 너무 낮으면 아크가 불안정하여 전극이 공작물에 달라붙는 경향이 있습니다.

4. 아크 전압 선택

아크 전압은 주로 아크의 길이에 의해 결정됩니다. 일반적으로 아크 길이는 전극 직경의 0.5~1배이며, 해당 아크 전압은 16~25V입니다. 염기성 전극의 경우 아크 길이는 전극 직경의 절반이어야 하고, 산성 전극의 경우 아크 길이는 전극 직경과 같아야 합니다.

5. 용접 속도 선택

그리고 용접 속도 는 용접 이음새가 필요한 외부 치수를 가지도록 하고 우수한 융착을 보장하는 원칙에 따라 특정 상황에 따라 용접기가 유연하게 제어할 수 있습니다. 용접 열 입력에 대한 엄격한 요구 사항이 있는 재료를 용접할 때는 공정 문서에 명시된 대로 용접 속도를 제어해야 합니다. 용접 과정에서 용접기는 용접 심의 높이와 폭의 일관성을 보장하기 위해 언제든지 용접 속도를 조정해야 합니다.

용접 속도가 너무 느리면 용접 이음새가 너무 높거나 너무 좁아져 모양이 불규칙해지고 얇은 판을 용접할 때 타버릴 수도 있으며 용접 속도가 너무 빠르면 용접 이음새가 좁아져 불완전 관통의 결함이 발생할 수 있습니다.

6. 용접 레이어 수 선택

용접 레이어 수를 결정하는 원칙은 용접 금속이 충분한 가소성을 갖도록 하는 것입니다. 용접 품질을 보장하는 조건에서 용접에 대구경 전극과 고전류를 사용하여 노동 생산성을 향상시킵니다.

그림 5-13에서 볼 수 있듯이 저탄소강 및 Q345(16Mn)와 같은 일반적인 저합금 구조강에서 다층 및 다중 패스 용접을 수행할 때 용접 층 수는 접합 품질에 거의 영향을 미치지 않지만 층 수가 너무 적고 각 층의 용접 두께가 너무 크면 용접 금속의 가소성에 일정한 영향을 미칩니다. 다른 유형의 강철의 경우 다층 및 다중 패스 용접을 사용해야 하며 각 용접 층의 두께는 일반적으로 ≤4mm이어야 합니다.

a) 다층 용접
b) 다층 멀티 패스 용접
1 ~ 12-용접 패스 번호

7. 용접 열 입력 선택

용접 열 입력은 용융 용접 시 용접 에너지원에 의해 용접의 단위 길이에 투입되는 열 에너지를 말하며, 그 계산식은 다음과 같습니다:

공식에서 q는 용접의 단위 길이당 열 입력(J/mm), I는 용접 전류(A), U는 아크 전압(V), v는 용접 속도(mm/s), 𝜂는 열 효율(차폐 금속 아크 용접의 경우 𝜂는 0.7~0.8, 용융 용접의 경우 서브머지드 아크 용접 𝜂는 0.8~0.95, TIG의 경우 𝜂는 0.5입니다).

예시: Q345(16Mn) 강철을 용접할 때 필요한 용접 열 입력은 28kJ/cm를 초과하지 않아야 합니다. 180A의 용접 전류와 28V의 아크 전압을 선택한 경우 용접 속도는 얼마입니까?

I=180A; q=28kJ/cm; U=28V 풀기

𝜂=0.7

에서:

알려져 있습니다:

따라서

사용할 용접 속도는 0.126cm/s여야 합니다.

열 입력은 저탄소강 용접 조인트의 성능에 거의 영향을 미치지 않으므로 저탄소강의 차폐 금속 아크 용접의 경우 일반적으로 열 입력은 지정되지 않습니다. 저합금강 및 스테인리스강의 경우 과도한 열 입력은 용접 조인트의 성능에 영향을 미치며, 너무 적은 열 입력은 용접 공정 중 일부 강에서 균열 결함을 유발할 수 있으므로 이러한 강에 대한 용접 공정은 열 입력을 지정해야 합니다.

8. 홈 형태 및 크기 선택

차폐 금속 아크 용접 과정에서 용접 구조 형태, 공작물의 두께 및 용접 품질 요구 사항이 다르기 때문에 조인트 형태와 홈 형태도 다양합니다. 일반적인 조인트 형태에는 맞대기 조인트, 랩 조인트, 코너 조인트, T 조인트 및 엔드 조인트가 있습니다. 일반적인 용접 홈 형태와 크기는 그림 5-14에 나와 있습니다.

9. 일반적으로 사용되는 전극 아크 용접 파라미터

다양한 상태의 전극 아크 용접 파라미터는 표 5-10을 참조하세요.

표 5-10 다양한 상태의 전극 아크 용접 파라미터

용접 심 공간 위치	용접 이음새 단면 모양	공작물 또는 용접부 두께 다리 크기 / mm	첫 번째 용접 레이어		기타 용접 레이어		백킹 용접 솔기
			전극 직경 / mm	용접 전류 /A	전극 직경 / mm	용접 전류 /A	전극 직경 / mm	용접 전류 /A
플랫 버트 용접		2	2	55~60	-	-	2	55~60
		2.5~3.5	3.2	90 ~120	-	-	3.2	90 ~120
		4 ～5	3.2	100~130	-	-	3.2	100 ~130
			4	160 ~200	-	-	4	160 ~210
			5	200 ~260	-	-	5	220~250
		5 ～6	4	160 ～210	-	-	3.2	100 ~130
							4	180 ~210
		≥8	4	160 ～210	4	160 ~210	4	180 ~210
					5	220 ~280	5	220~260
		≥12	4	160 ～210	4	160 ~210	-	-
					5	220 ~280	-	-
수직 맞대기 용접		2	2	50~55	-	-	2	50~55
		2.5~4	3.2	80 ~110	-	-	3.2	80 ~110
		5~6	3.2	90 ~120	-	-	3.2	90 ~120
		7 ～10	3.2	90 ~120	4	120 ～160	3.2	90 ~120
			4	120 ~160			3.2	90 ~120
		≥11	3.2	90 ~120	4	120 ～160	3.2	90 ～120
			4	120 ~160	5	160 ～200
		12 ～18	3.2	90 ~120	4	120 ～160	-	-
			4	120 ~160
		≥19	3.2	90 ~120	4	120 ～160	-	-
			4	120 ~160	5	160 ～200
수평 맞대기 용접		2	2	50~55	-	-	2	50~55
		2.5	3.2	80 ~110	-	-	3.2	80 ~110
		3 ～4	3.2	90 ~120	-	-	3.2	90~120
			4	120 ~160	-	-	4	120 ~160
		5 ～8	3.2	90 ～120	3.2	90 ~ 120	3.2	90 ~ 120
					4	140 ~ 160	4	120 ~160
		≥9	3.2	90 ~120	4	140 ~ 160	3.2	90~120
			4	140 ~160			4	120 ~160
		14 ～18	3.2	90 ~120	4	140 ~ 160	-	-
			4	140 ~160
		≥19	4	140 ~160	4	140 ~ 160	-	-
오버헤드 맞대기 용접		2	-	-	-	-	2	50 ~ 65
		2.5	-	-	-	-	3.2	80 ~110
		3 ～5	-	-	-	-	3.2	90 ~110
							4	120 ~160
		5 ～8	3. 2	90 ~ 120	3.2	90 ~ 120	-	-
					4	140 ~ 160
		≥9	3. 2	90 ~ 120	4	140 ~ 160	-	-
			4	140 ~160
		12 ～18	3.2	90 ~120	4	140 ~ 160	-	-
			4	140 ~ 160
		≥19	4	140 ~160	4	140 ~ 160	-	-
플랫 앵글 맞대기 용접		2	2	55~65	-	-	-	-
		3	3.2	100 ~120	-	-	-	-
		4	3.2	100~120	-	-	-	-
			4	160 ~200	-	-	-	-
		5 ～6	4	160 ~200	-	-	-	-
			5	220~280	-	-	-	-
		≥7	4	160~200	5	220~230	-	-
			5	220~280	5	220 ~230	-	-
		-	4	160 ～200	4	160 ~200	4	160 ~220
					5	220 ~280
수직 앵글 맞대기 용접		2	2	50 ~ 60	-	-	-	-
		3 ～4	3.2	90 ~120
		5 ～8	3.2	90 ~120	-	-	-	-
			4	120 ~160
		9 ～12	3.2	90 ~120	4	120 ～160	-	-
			4	120~160
수직 앵글 맞대기 용접		-	3.2	90 ~120	4	120 ～160	3.2	90 ～120
			4	120 ~160
오버헤드 앵글 맞대기 용접		2	2	50 ~60	-	-	-	-
		3 ~4	3.2	90 ~120	-	-	-	-
		5~6	4	120 ~ 160	-	-	-	-
		≥7	4	140 ~160	4	140 ～160	-	-
		-	3.2	90 ~120	4	140 ～160	3.2	90 ~ 120
			4	140 ~ 160			4	140 ~160