용접 전극(용접봉)이란?-완벽한 가이드

용접전극(용접봉)이란?

용접 전극은 전기 아크를 생성하기 위해 용접 기계와 연결되는 길이의 와이어입니다. 전류가 이 와이어를 통과하여 아크를 생성하고 용접을 위해 금속을 녹이고 융합하기 위해 많은 열을 생성합니다.

전극은 코팅된 금속 와이어입니다. 용접되는 금속과 유사한 재료로 만들어집니다. 우선, 소모성 전극과 비소모성 전극이 있습니다. 스틱이라고도 하는 차폐 금속 아크 용접(SMAW)에서 전극은 소모품입니다. 즉, 전극은 사용 중에 소모되고 용접과 함께 녹습니다.

텅스텐 불활성 가스 용접(TIG)에서 전극은 소모품이 아니므로 녹지 않고 용접의 일부가 되지 않습니다. 가스 금속 아크 용접(GMAW) 또는 MIG 용접을 사용하면 전극에 연속적으로 와이어가 공급됩니다. 플럭스 코어드 아크 용접에는 플럭스가 포함된 연속 공급되는 소모성 관형 전극이 필요합니다.

 

 

용접 전극(용접봉)을 선택하는 방법

비금속 속성
전극을 선택하는 첫 번째 단계는 기본 금속 조성을 결정하는 것입니다. 당신의 목표는 강한 용접을 보장하는 데 도움이 될 모재 유형에 전극 구성을 일치(또는 밀접하게 일치)시키는 것입니다. 모재의 구성에 대해 확신이 서지 않으면 다음 질문에 답하십시오.

금속은 어떻게 생겼습니까?
파손된 부품이나 구성요소로 작업하는 경우 내부 표면이 거칠고 거친지 확인합니다. 이는 일반적으로 기본 재료가 금속 주물임을 의미합니다.

금속은 자석인가?
모재가 자성인 경우 모재가 탄소강 또는 합금강일 가능성이 높습니다. 기본 금속이 자성이 아닌 경우 재료는 망간강, 300 시리즈 오스테나이트계 스테인리스강 또는 알루미늄, 황동, 구리 또는 티타늄과 같은 비철 합금일 수 있습니다.

그라인더로 금속을 만지면 어떤 종류의 스파크가 발생합니까?
일반적으로 스파크의 플레어가 많을수록 A-36 등급 강철과 같이 탄소 함량이 더 높음을 나타냅니다.
끌이 모재에 "물기"거나 튕겨져 나옵니까? 끌은 연강이나 알루미늄과 같은 더 부드러운 금속을 깨물고 고탄소강, 크롬 몰리 또는 주철과 같은 더 단단한 금속은 튕겨냅니다.

인장 강도
균열 또는 기타 용접 불연속성을 방지하려면 전극의 최소 인장 강도를 모재의 인장 강도와 일치시키십시오. 전극 측면에 인쇄된 AWS 분류의 처음 두 자리를 참조하여 스틱 전극의 인장 강도를 식별할 수 있습니다.
예를 들어, E6011 전극의 숫자 "60"은 용가재가 최소 인장 강도가 60,000psi인 용접 비드를 생성하고 결과적으로 유사한 인장 강도의 강철과 잘 작동함을 나타냅니다.

용접 전류
일부 전극은 AC 또는 DC 전원에만 사용할 수 있지만 다른 전극은 둘 다와 호환됩니다. 특정 전극에 대한 올바른 전류 유형을 결정하려면 코팅 유형 및 호환 가능한 용접 전류 유형을 나타내는 AWS 분류의 네 번째 숫자를 참조하십시오(참조
사용하는 전류 유형은 결과 용접의 침투 프로파일에도 영향을 줍니다. 예를 들어, E6010과 같은 DCEP 호환 전극은 깊은 침투를 제공하고 극도로 단단한 아크를 생성합니다.
또한 녹, 기름, 페인트 및 흙을 "파는" 능력이 있습니다. E6012와 같은 DCEN 호환 전극은 두 개의 조인트를 연결하거나 수평 위치에서 고속, 고전류 필렛 용접을 용접할 때 약한 침투를 제공하고 잘 작동합니다.
E6013과 같은 AC 호환 전극은 중간 침투로 부드러운 아크를 생성하며 깨끗한 새 판금을 용접하는 데 사용해야 합니다.

 

모재 두께, 모양 및 조인트 맞춤
두꺼운 재료는 용접 균열을 방지하기 위해 최대 연성과 낮은 수소를 가진 전극이 필요합니다. AWS 분류 번호가 15, 16 또는 18로 끝나는 전극은 잔류 응력을 수용할 수 있도록 우수한 저수소 특성과 우수한 인성(높은 충격 값)을 제공합니다.
얇은 재료의 경우 6013과 같이 부드러운 아크를 생성하는 전극이 필요합니다. 또한 더 작은 직경의 전극은 얇은 재료에서 번쓰루를 방지하는 데 도움이 되도록 얕은 침투를 제공합니다.
또한 조인트 디자인과 핏업을 평가하고 싶을 것입니다. 꽉 끼거나 비스듬하지 않은 조인트에서 작업하는 경우 E6010 또는 E6011과 같이 충분한 침투를 보장하기 위해 파고 아크를 제공하는 전극을 사용하십시오. 넓은 루트 개구부가 있는 재료의 경우 E6012와 같은 전극을 선택하여 간격을 연결하고 홈 용접을 만드는 데 적합한 오목한 용접면을 만듭니다.

용접 위치
특정 전극이 어떤 위치에 적합한지 확인하려면 AWS 분류의 세 번째 숫자를 참조하십시오. 적격 전착을 해독하는 방법은 다음과 같습니다.

1 = 평면, 수평, 수직 및 머리 위
2 = 평면 및 수평만

예를 들어, 7018 전극은 평면, 수평, 수직 및 머리 위 위치에서 사용할 수 있습니다.

사양 및 서비스 조건
서비스 기간 동안 용접 부품이 직면하게 될 조건을 평가해야 합니다. 반복적인 충격 하중을 받는 고온 또는 저온 환경에서 사용하는 경우 연성이 높은 낮은 수소 전극은 용접 균열의 가능성을 줄입니다.
또한 압력 용기 또는 보일러 제작과 같은 중요한 응용 분야에서 작업하는 경우 용접 사양을 확인하십시오. 대부분의 경우 이러한 용접 사양에서는 특정 유형의 전극을 사용해야 합니다.

환경 작업 조건
최상의 결과를 얻으려면 항상 과도한 밀 스케일, 녹, 습기, 페인트 및 그리스를 제거해야 합니다. 깨끗한 비금속은 다공성을 방지하고 이동 속도를 높이는 데 도움이 됩니다.
모재를 청소할 수 없는 경우 E6010 또는 E6011 전극은 오염 물질을 절단할 수 있는 깊숙이 침투하는 아크를 제공합니다.

 

 

함께 읽으면 도움되는 글

MIG 용접의 특징과 방법 및 장단점 정리

 

 

용접전극(용접봉) 코팅이란?

전극 코팅은 아크에 대한 가스 차폐, 손쉬운 타격 및 아크 안정성, 보호 슬래그, 양호한 용접 형상, 그리고 가장 중요한 모든 가스 차폐가 주변 산소를 소비하고 용융된 용접 금속을 보호하는 것을 제공해야 합니다.

다양한 전극 유형을 사용할 수 있으며 유형은 종종 코팅의 특성에 따라 정의됩니다.

전극 코팅은 1~3mm 두께의 층으로 적용된 비교적 고품질의 덮개로 덮여 있습니다. 이러한 코팅의 중량은 전극 중량의 15~30%입니다. 가장 큰 용접은 코팅된 전극으로 수행됩니다. 이것은 프로세스를 느린 수동 작업으로 제한합니다. 플럭스 코팅이 긴 튜브 내부에 배치되면 전극은 코일 형태의 베어 와이어 형태가 될 수 있습니다.

그런 다음 차폐 아크 프로세스를 연속적이고 자동으로 만들 수 있습니다. 라이트 코팅의 주요 목적은 아크 안정성을 높이는 것입니다. 코팅은 이온화 코팅이라고도 합니다. 전극 코팅은 부서지기 쉬우므로 직선 스틱 전극만 사용할 수 있습니다.

전극 코팅의 기능
▷ 아크의 경로를 이온화하여 이러한 능력을 가진 특정 화학 물질을 제공하여 아크 안정성 향상
▷ 산소, 수소 및 질소가 용탕에 흡착되는 것을 방지하기 위해 보호 가스 분위기를 제공하십시오.
▷ 뜨거운 금속 위의 보호 슬래그
▷ 용융 금속에서 산화물 및 기타 불순물을 제거하는 데 도움이 되는 플럭스를 제공합니다.
▷ 용접 금속의 스패터 감소 - 코팅이 코어보다 느리게 연소될 때.
▷ 탈산제로 작용
▷ 경화를 방지하기 위해 (슬래그의 보호 층으로 인해) 용접의 냉각 속도를 늦추십시오.
▷ 코팅은 일반적으로 전기의 절연체이므로 좁은 홈 등의 전극 사용을 방지합니다.

 

코팅의 종류

셀룰로오스
이러한 코팅은 약 1/3의 셀룰로오스와 2/3의 기타 유기 물질로 구성됩니다. 용접 아크에 노출되면 재료가 분해되어 아크를 강화하는 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소의 세 가지 개별 가스를 형성합니다. 이 추가된 강도로 인해 전류가 금속에 더 깊숙이 침투하여 용접이 더 강해집니다.
셀룰로오스 코팅은 또한 용접 풀을 불순물로부터 보호하기 위해 가스 층을 방출합니다. 가스 층은 금속과 산소, 질소 및 수소와 같은 다른 요소 사이에 장벽을 만들어 용접에 다공성을 생성할 수 있습니다. 다공성은 용접에 독이 되므로 셀룰로오스 코팅된 전극을 사용하면 용접 조인트의 품질을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다.
셀룰로오스 코팅은 다양한 화학 혼합물로 제공되며 각각 고유한 특성과 최상의 용도를 가지고 있습니다. 레시피의 셀룰로오스 성분은 일반적으로 경험에 비추어 볼 때 추가되는 유기 재료가 크게 다릅니다.

미네랄
미네랄 코팅은 용접부에 슬래그 층을 남깁니다. 슬래그는 성가신 부작용처럼 보일 수 있지만 실제로는 매우 유용한 용도로 사용됩니다. 미네랄 코팅된 전극의 슬래그는 셀룰로오스 코팅된 전극과 그 아래의 용접된 재료보다 훨씬 느리게 냉각됩니다.
이것은 불순물이 금속 표면으로 걸러지는 시간을 허용하여 용접 구조를 손상시키는 것을 방지합니다.

혼합물
셀룰로오스와 미네랄이 결합된 전극 코팅은 두 가지 장점을 모두 제공하기 때문에 제조업체들 사이에서 인기 있는 선택입니다. 이러한 코팅은 몇 가지 구성 요소에서 최대 10가지 이상의 다른 구성 요소에 이르기까지 어느 곳에서나 가질 수 있기 때문에 이러한 코팅의 화학적 다양성은 다양한 상당한 이점을 제공합니다.
용접에 차폐 가스와 슬래그 보호 기능을 모두 갖는 것은 특히 변덕스러운 모재로 작업할 때 매우 유용할 수 있습니다.

 

가장 흔한 전극 코팅

특정 전극 코팅 및 특성을 요구하는 특정 응용 분야가 있지만 다음은 여러분이 볼 수 있는 가장 일반적인 용접 전극 코팅 중 5가지입니다.

셀룰로오스 전극
수직 위치에 매우 적합한 셀룰로오스 전극은 매우 얇고 제거하기 쉬운 슬래그 층을 남깁니다. 셀룰로오스 코팅은 가열되면 수소와 이산화탄소로 분해됩니다. 이것은 용접 풀 위에 효과적인 보호 가스 층을 제공합니다.
그러나 이것은 또한 용접부를 수소 취성의 위험에 놓이게 할 수 있습니다. 가장 순수한 형태의 셀룰로오스 코팅은 DC에서 가장 잘 작동합니다. 그러나 코팅에 다른 요소를 추가하면 AC에도 사용할 수 있습니다. 셀룰로오스 전극은 루틸 코팅의 모든 용이함을 제공하지만 더 깊은 침투와 문제가 적은 슬래그를 제공합니다.

루틸 전극
셀룰로오스와 거의 동일하지만 주요 차이점은 루틸은 이산화티타늄의 비율이 더 높다는 것입니다. 이것은 산소, 질소, 탄소 및 수소의 가스 실드를 생성하여 저탄소강 용접에 적합한 루틸 전극을 만듭니다.
그러나 루틸 전극의 슬래그는 증착된 금속에 미량의 티타늄을 남기는 경향이 있습니다. 루틸 전극 코팅에 셀룰로오스를 추가하면 용접 풀을 보호할 수 있습니다. 이 전극은 스패터 및 흄 방출을 더 낮은 수준으로 방출하며 모든 위치에서 사용하기에 좋습니다.

산화철 전극
AC 및 DC 전류 모두에 사용하기에 적합한 산화철 전극은 용접에서 매우 쉽게 제거할 수 있는 슬래그를 생성합니다. 이 코팅의 화학 성분은 산소 함량이 높으며 전체 강도가 약해지는 용접 침전물을 유발하는 경향이 있습니다.
그러나 수소 취성의 위험은 셀룰로오스 전극보다 현저히 낮습니다. 산화철 전극은 뛰어난 아크 제어를 제공하고 깔끔하고 정확한 비드 배치를 가능하게 합니다.

기본 전극
수소 제어 전극이라고도 하는 이 전극은 용접 전에 조금 더 주의가 필요합니다. 전극은 건조한 장소에 보관하고 사용 전에 구워야 합니다. 그렇게 하지 않으면 코팅에 불안정한 화학 성분이 생성되어 용접 구조가 손상될 수 있습니다.
기본 전극은 용접의 다공성 및 균열 위험을 최소화하는 제어된 수준의 낮은 수소를 증착합니다. 적절하게 보관하고 유지 관리한다면 이 전극은 강철 작업을 위한 훌륭한 옵션입니다.

철 분말 전극
이 전극은 혼합물에 철 분말을 추가하여 생성된 다른 전극 코팅의 변형입니다. 금속 분말은 효율성과 전반적인 용접 품질을 높이는 데 도움이 될 수 있기 때문에 전극 코팅 혼합물에 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 철 전원 전극은 AC와 함께 사용할 수 있는 전극을 가능하게 하는 셀룰로오스 전극의 일반적인 변형입니다.
별도의 코팅된 전극이 필요한 용접 유형으로 작업할 때 사용 가능한 다양한 옵션을 이해하는 데 시간을 할애하면 프로젝트가 성패할 수 있습니다. 전극을 결정할 때 위치, 인장 강도 및 코어 금속과 같은 추가 요소를 고려해야 합니다.

 

용접봉의 종류

MIG 및 스틱 용접에 사용되는 봉은 소모성 전극의 예입니다. 용접 조인트를 생성하기 위해 녹는 필러 재료가 있습니다.

반면에 TIG 용접은 비소모성 전극을 사용합니다. 이러한 전극은 대부분 텅스텐으로 구성되며, 이는 높은 융점으로 인해 (소모성 전극과 달리) 녹지 않습니다. 용접을 위한 전기 아크를 공급할 뿐입니다. 충전재는 수동으로 공급되는 와이어를 사용하여 제공됩니다.

따라서 둘의 주요 차이점은 소모품 전극은 녹는 반면 비소모성 전극은 녹지 않는다는 것입니다.

두 범주에는 여러 유형의 전극도 있습니다.

 

소모성 전극

소모성 전극은 스틱, MIG 및 플럭스 코어 아크 용접의 핵심입니다. 스틱 용접에 사용되는 소모성 전극을 스틱 전극이라고 합니다. 여기에는 두꺼운 코팅된 전극, 차폐된 아크 및 가벼운 코팅된 전극이 포함됩니다.

 

1. 라이트 코팅 전극
이름에서 알 수 있듯이 라이트 코팅 전극은 표면에 얇은 코팅이 있으며 스프레이 및 브러시와 같은 방법으로 적용됩니다.

이 전극과 그 코팅은 여러 다른 재료로 만들어집니다. 충전재는 용접되는 모재와 많은 유사점이 있습니다.

가벼운 코팅은 또한 또 다른 중요한 목적을 제공합니다. 이 코팅은 더 나은 품질의 용접을 제공하기 위해 황 및 산화물과 같은 불순물을 감소시킵니다. 또한 필러 재료를 보다 일관되게 녹일 수 있으므로 매끄럽고 안정적인 용접 비드를 생성할 수 있습니다.

코팅이 얇기 때문에 생성되는 슬래그가 너무 두껍지 않습니다. 차폐된 아크 전극은 라이트 코팅된 전극과 몇 가지 유사합니다. 주요 차이점은 더 두꺼운 코팅이 있다는 것입니다. 이 견고한 전극은 예를 들어 주철 용접과 같이 더 까다로운 용접 응용 분야에 적합합니다.

2. 베어 전극
아크가 다소 불안정하고 제어하기 어렵기 때문에 베어 전극을 사용하는 것은 까다로울 수 있습니다. 라이트 코팅은 전기 아크의 안정성을 증가시켜 관리하기 쉽게 만듭니다. 베어 전극은 응용 분야가 제한적입니다. 예를 들어, 망간강 용접에 사용됩니다.

3. 차폐 아크 전극
차폐 아크 전극에는 서로 다른 용도로 사용되는 세 가지 유형의 코팅이 있습니다. 코팅의 한 종류에는 셀룰로오스가 포함되어 있으며 보호 가스 층을 사용하여 용접 영역을 보호합니다. 두 번째 유형의 코팅에는 슬래그를 생성하는 미네랄이 있습니다. 세 번째 종류의 코팅에는 미네랄과 셀룰로오스가 결합되어 있습니다.

차폐된 아크 전극은 보호 가스 층을 생성하여 뜨거운 용접 영역을 주변 공기에 의한 오염 및 부식으로부터 보호하는 효과적인 장벽을 형성합니다. 결과적으로 더 강력하고 안정적인 용접이 가능합니다. 가열된 용접 영역은 질소 및 산소와 같은 대기 가스로부터 안전하게 유지되어야 하며, 이는 고온 금속과 반응하여 취성, 다공성 및 약한 용접을 생성합니다.

차폐 아크 전극은 모재 내의 황, 산화물 및 기타 유형의 불순물을 최소화하여 규칙적이고 매끄럽고 깨끗한 용접을 제공합니다. 이 코팅된 전극은 또한 베어 전극에 비해 더 안정적인 전기 아크를 생성하여 용접을 보다 쉽게 ​​관리하고 스패터링을 줄입니다.

차폐된 아크 전극은 또한 광물 코팅으로 인해 슬래그를 생성합니다. 이 슬래그는 제거하기가 번거로운 것처럼 보이지만 유익한 목적을 제공합니다. 차폐된 아크 전극에 비해 훨씬 더 천천히 냉각됩니다. 이 과정은 불순물을 끌어내어 표면으로 보냅니다. 결과적으로 깨끗하고 내구성 있고 강한 고품질 용접을 얻을 수 있습니다.

 

비소모성 전극

비소모성 전극은 녹지 않을 뿐만 아니라 두 종류밖에 없기 때문에 이해하기 쉽습니다.

 

1. 탄소 전극
첫 번째 종류는 절단 및 용접에 모두 사용되는 탄소 전극입니다. 이 전극은 탄소 흑연으로 만들어집니다. 구리 층으로 코팅되거나 노출되지 않을 수 있습니다.
American Welding Society는 이러한 종류의 전극에 대한 사양을 발표하지 않았습니다. 그러나 탄소 전극에 대한 군용 사양이 존재합니다.

2. 텅스텐 전극과 그 종류
비소모성 전극의 두 번째 종류는 TIG 용접에 사용되는 텅스텐 전극입니다. 이 전극은 순수 텅스텐(녹색 표시 있음), 텅스텐 함유 0.3~0.5% 지르코늄(갈색 표시 있음), 2% 토륨 함유 텅스텐(빨간색 표시 있음), 텅스텐 함유 1% 토륨( 노란색 표시).

순수 텅스텐으로 만든 비소모성 전극은 용도가 제한적이며 가벼운 용접 작업에 적합합니다. 여기에는 두 가지 이유가 있습니다. 첫째, 순수한 텅스텐은 텅스텐 합금의 내구성과 강도를 갖지 않습니다. 둘째, 순수한 텅스텐은 고전류 문제를 겪을 수 있습니다.

0.3~0.5% 지르코늄이 포함된 텅스텐 전극은 교류에서 우수한 결과를 제공합니다. 그것들은 순수한 텅스텐보다 개선되었지만 토륨 함량이 있는 텅스텐 전극만큼 좋지는 않습니다.

토륨 함량이 1-2%인 텅스텐 전극은 다른 종류의 텅스텐 전극보다 수명이 길고 저항이 높기 때문에 가장 널리 사용되는 비소모성 전극 중 하나입니다. 순수한 텅스텐 전극에 비해 더 높은 전류에 사용할 수 있습니다. 이 전극은 또한 더 큰 아크 제어를 제공하고 시작하기 더 쉽습니다.

텅스텐 전극을 사용하는 경우 원통형이 아닌 경우에는 최대허용전류를 사용하는 것이 좋습니다. 그렇지 않으면 아크를 제어하고 유지하기 어려워집니다.

더 나은 아크 제어 및 안정성을 위해 이러한 전극의 팁을 한 지점으로 연마해야 합니다. 즉, 팁을 원추형으로 만들어야 합니다. 이렇게 하면 DC 용접기 대신 터치식 시동을 선택해야 합니다.

터치 시작을 사용하여 테이퍼 전극을 선택하면 토륨과 지르코늄이 포함된 텅스텐 전극이 순수한 텅스텐 전극보다 내구성이 향상된다는 점을 기억하십시오.