용접은 금속을 녹여 연결하는 가공법으로 기계 부품이나 자동차, 구조물 등 매우 넓은 분야에서 사용되고 있으며, 판금 가공 현장에서도 빈번하게 이루어지고 있는 방법입니다. 이번에는 용접에 대해 해설하겠습니다.
목차
용접의 정의
공장이나 건설 현장 등에서 작업원이 손에 있는 도구에서 불꽃을 튀기면서 작업하는 것을 본 적이 있을까요? 그것은 용접이라고 불리는 작업의 일종입니다.
용접이란 말 그대로 금속을 녹여 접합하는 방법입니다. 철 접합 부분을 가열하거나 접합 부분에 높은 압력을 가하여 금속을 녹이거나 하여 녹은 금속이 차가워져 굳어지는 것으로 접합됩니다.
접착제를 사용하거나 나사로 조이는 것과 달리 부재의 일부가 녹아 부재끼리 일체화하는 것이 용접의 특징입니다.
용접의 장점, 단점
용접의 장점은 다음과 같습니다.
- 기밀성이 높다
부재끼리 녹아 접합부에서 일체화되므로 높은 기밀성(씰 성능)을 갖습니다. 따라서 조선이나 항공 우주 분야에서도 용접이 사용되는 장면이 많이 있습니다.
- 부품수를 줄일 수 있다
접착제나 나사를 사용하지 않기 때문에 부품 수를 줄일 수 있고 비용 절감을 노릴 수 있습니다. 또한 복잡한 형상에서도 판금을 용접하면서 조합함으로써 절삭이나 프레스보다 낮은 비용을 실현할 수 있는 경우도 있습니다. - 작업이나 장비가 간단하다
용접 방법에 따라 다르지만, 대규모 기계 장치를 필요로 하지 않는 방법도 많이 있습니다. 따라서 건축 현장과 같은 야외 작업이나 소량 다품종 생산 등에도 유연하게 대응할 수 있습니다.
한편 용접에는 다음과 같은 단점도 있습니다.
- 재료를 가열하기 때문에 열에 의한 변형이나 잔류 응력이 발생할 수 있다
용접으로 가열되는 것은 재료의 일부분이기 때문에 불균일한 팽창이나 수축이 발생합니다. 따라서 변형이나 잔류 응력의 발생으로 이어집니다. - 나사처럼 접합부를 분해할 수 없습니다. 접합을 떼어낼 때에는 파괴할 수 밖에 없습니다
용접에서는 녹은 금속끼리 융합하여 일체화합니다. 따라서 물리적으로 파괴하는 것 외에는 접합을 분리할 방법이 없습니다. 유지 보수 등으로 빼야 하는 부품에는 적용할 수 없습니다.
- 수작업에 의한 용접은 작업자의 기량에 의해 용접 품질에 편차가 발생한다
특히 작업자의 기량에 따른 편차를 방지하기 위해서는 용접 부위의 관리가 중요합니다. 비파괴 시험 등에 의해 올바르게 용접이 실시되고 있는지 체크하는 경우도 있습니다.
용접 유형
용접에는 매우 많은 종류가 있지만 접합 방법에 따라 융접, 압접, 납땜의 3가지로 분류할 수 있습니다. 접합 방법별 대표적인 용접을 아래에 소개합니다.
융접에 의한 용접
융접이란 접합하는 재료(모재)도 가열하여 녹이는 용접 방법입니다. 융접으로 분류되는 용접에는 다음과 같은 것들이 있습니다.
- 아크 용접
아크(방전에 의한 불꽃)의 열을 이용하여 금속을 녹여 용접하는 방법입니다. 첫머리에도 소개한 불꽃을 튀기면서 작업하는 용접 방법은 이 아크 용접입니다. 모재와 용접봉(혹은 전극) 사이에 높은 전압을 걸어 그 사이에 아크를 발생시킵니다. 아크 용접에는 마그 용접이나 미그 용접, 티그 용접 등 여러 종류가 있습니다. - 가스 용접
아세틸렌 가스 등을 연소시켜 그 열을 이용하여 용접합니다. 아크 용접과는 달리 격렬한 불꽃은 튀지 않습니다. 장치가 간단하기 때문에 작업 장소에 관계없이 유연한 용접이 가능합니다. 한편으로 가열되는 범위가 넓고 열에 의한 영향이 큰 것이 단점입니다. - 레이저 용접
레이저를 조사한 열로 금속을 녹여 용접하는 방법입니다. 아크 용접이나 가스 용접에 비해 세밀하고 정밀한 용접이 용이한 것이 특징입니다. 금속을 녹일 정도의 강한 레이저를 사용하기 때문에 전용 방을 준비해야 하며 야외 등에서는 작업을 할 수 없습니다.
압접에 의한 용접
압접이란 중첩된 금속에 압력과 전압을 동시에 걸어 저항에 의해 발생한 열로 금속을 녹여 접합하는 방법입니다. 융접과 달리 대규모 장치가 필요합니다. 자동차의 바디등에서 많이 사용되는 용접방법입니다
- 스폿 용접
전극으로 용접 부위를 끼워 전류를 흘린 「점」으로 접합하는 방법입니다. 스테이플러로 몇 군데를 고정할 수 있도록 여러 점을 접합합니다. - 심 용접
원리는 스폿 용접과 동일하지만 전극이 롤러로 되어 있어 연속된 「선」으로 접합합니다. 기밀성이 매우 높기 때문에 연료 탱크의 제조 등에 사용되는 용접 방법입니다.
납땜에 의한 용접
다른 용접방법과 납접의 차이점은 모재를 가열하지 않는다는 것입니다. 납접에서는 접합용 금속만을 녹여 마치 접착제처럼 사용합니다.
- 브레이징(Brazing)
브레이징란 녹는점이 450℃ 이상인 금속으로 납을 대는 방법입니다.
- 솔더링(Soldering)
전자 부품 등에서 이루어지는 솔더링도 용접의 한 종류인 브레이징에 속합니다. 브레이징에서 사용하는 용가재보다 융점이 낮은 납(솔더)을 사용한다는 점이 특징입니다.
정리
용접이란 금속을 가열 또는 압력으로 용융 응고시켜 접합하는 가공법을 말합니다. 접착제나 나사와 달리 금속끼리 일체화합니다. 종류는 크게 「융접」「압접」「납땜」으로 나뉘며, 융접에는 아크 용접·가스 용접·레이저 용접 등이 있으며, 압접에는 스폿 용접·심 용접, 납땜은 브레이징이나 솔더링이 포함됩니다.
자동차의 바디 접합, 기계의 프레임이나 케이스, 금속 파이프의 이음새, 판금 부품의 조립 등, 구조 강도와 기밀성이 요구되는 제품으로 널리 이용되고 있습니다.
다른 가공법보다 비교적 간단하고 기밀성도 높기 때문에 자주 이용되고 있습니다만, 단점도 있습니다. 작성할 부품이나 제품의 목적에 맞는 용접 방법을 선택합시다. 주변을 관찰하고 용접된 것을 찾아보면 용접에 대한 이해가 더 깊어질 것입니다.
