스폿 용접이란?- 정의, 작동 원리

스폿 용접(점용접)이란?

스폿 용접(저항 스폿 용접이라고도 함)은 저항 용접 프로세스입니다. 이 용접 공정은 용접 영역에 전류에서 압력과 열을 가하여 두 개 이상의 금속판을 함께 용접하는 데 주로 사용됩니다.
구리 합금 전극을 판재 표면에 접촉시켜 작동하여 압력과 전류가 가해지고 저탄소강과 같은 저항성 재료에 전류가 흐르면서 열이 발생합니다.

 

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스폿 용접은 어떻게 작동할까?

저항 용접의 한 형태인 스폿 용접은 충전재를 사용하지 않고 두 개 이상의 금속 시트를 함께 용접하는 가장 오래된 용접 공정 중 하나입니다.

이 공정에는 용접 조각을 통해 전류를 전달하는 모양의 합금 구리 전극을 사용하여 용접 영역에 압력과 열을 가하는 것이 포함됩니다. 재료가 녹아서 부품을 함께 융합하여 전류가 꺼지고 전극의 압력이 유지되고 용융된 "너겟"이 응고되어 접합부를 형성합니다.

용접열은 전류에 의해 발생되며, 전류는 구리 합금 전극을 통해 공작물로 전달됩니다. 구리는 대부분의 다른 금속에 비해 열전도율이 높고 전기저항이 낮아 전극보다 작업물에서 열이 우선적으로 발생하기 때문에 전극에 사용된다.

열의 양은 전류가 인가되는 시간의 양뿐만 아니라 금속의 열전도도 및 전기 저항에 따라 달라집니다. 이 열은 다음 방정식으로 표현할 수 있습니다.

Q = I2Rt

이 방정식에서 "Q"는 열 에너지, "I"는 전류, "R"은 전기 저항, "t"는 전류가 인가되는 시간입니다.

 

 

스폿 용접에 적합한 재료

강철은 열전도율이 낮고 전기 저항이 높기 때문에 점용접이 비교적 용이하며 저탄소강은 점용접에 가장 적합합니다. 그러나 탄소 함량이 높은 강(탄소 당량 > 0.4wt%)은 단단하고 부서지기 쉬운 미세 구조를 형성하는 경향이 있기 때문에 용접에서 낮은 파괴 인성 또는 균열이 발생하기 쉽습니다.

아연 도금 강철(아연 코팅)은 코팅되지 않은 강철보다 용접에 약간 더 높은 용접 전류가 필요합니다. 또한 아연 합금의 경우 구리 전극은 표면을 빠르게 저하시키고 용접 품질을 저하시킵니다. 아연 코팅된 강철을 스폿 용접할 때 전극을 자주 교체하거나 전극 팁 표면을 '드레싱'해야 합니다. 여기서 커터는 오염된 물질을 제거하여 깨끗한 구리 표면을 노출시키고 전극을 재형성합니다.

일반적으로 스폿 용접된 다른 재료에는 스테인리스강(특히 오스테나이트 및 페라이트 등급), 니켈 합금 및 티타늄이 있습니다.

알루미늄은 열전도율과 전기저항이 구리에 가깝지만 녹는점이 낮아 용접이 가능하다. 그러나 저항이 낮기 때문에 알루미늄을 용접할 때 매우 높은 수준의 전류를 사용해야 합니다(동일한 두께의 강철보다 2~3배 정도 높음).

또한 알루미늄은 매우 적은 수의 용접으로 구리 전극의 표면을 열화시켜 안정적인 고품질 용접을 달성하기가 매우 어렵습니다. 이러한 이유로 현재 업계에서는 알루미늄 스폿 용접의 전문 응용 분야만 볼 수 있습니다. 알루미늄에서 안정적인 고품질 스폿 용접을 가능하게 하는 다양한 신기술 개발이 등장하고 있습니다.


구리와 그 합금은 저항 스폿 용접으로도 접합할 수 있지만, 구리 스폿 용접은 기존의 구리 합금 스폿 용접 전극으로 쉽게 달성할 수 없지만 전극과 공작물의 발열이 매우 유사하기 때문입니다.

구리 용접의 해결책은 높은 전기 저항과 구리의 융점(1080°C보다 훨씬 높음)을 훨씬 초과하는 용융 온도를 가진 합금으로 만든 전극을 사용하는 것입니다. 구리 스폿 용접에 일반적으로 사용되는 전극 재료에는 몰리브덴과 텅스텐이 있습니다.

 

스폿 용접이 사용되는 곳은?

스폿 용접은 자동차, 항공 우주, 철도, 백색 가전, 금속 가구, 전자 제품, 의료 건물 및 건설을 포함한 다양한 산업 분야에 적용됩니다.

로봇 및 조작 시스템과 결합할 때 스폿 용접을 자동화할 수 있는 용이성을 감안할 때 이것은 대량 생산 라인에서 가장 일반적인 접합 공정이며 특히 100년 이상 동안 철강 자동차 건설의 주요 접합 공정이었습니다.