판금 가공에도 빠질 수 없는 용접이란?

용접은 금속을 녹여 연결하는 가공법으로 기계 부품이나 자동차, 구조물 등 매우 넓은 분야에서 사용되고 있고 판금 가공 현장에서도 빈번하게 실행되는 방법입니다. 이번에는 용접에 대하여 설명합니다.

용접은 연결하기 위한 금속 가공

공장이나 건설 현장 등에서 작업자가 쥐고 있는 도구에서 불꽃을 튀기며 작업하고 있는 것을 본 적이 있습니까? 그것은 용접이라는 작업의 일종입니다. 용접은 말 그대로 금속을 녹여 접합하는 방법입니다. 철 접합 부분을 가열하거나 접합 부분에 높은 압력을 가해 금속을 녹이고 녹은 금속이 식어 굳으면 접합됩니다. 접착제를 이용하거나 나사로 조이는 것과 달리 부재 일부가 녹아 부재끼리 일체화되는 것이 용접의 특징입니다.

용접의 장점, 단점

용접의 장점은 다음과 같은 점을 들 수 있습니다.

• 기밀성이 높다 부재끼리 녹아 접합부에서 일체화되기 때문에 높은 기밀성(씰 성능)을 가집니다. 따라서 조선이나 항공 우주 분야에서도 용접이 많이 적용됩니다.
• 부품 개수를 줄일 수 있다 접착제나 나사를 이용하지 않으므로 부품 수를 줄일 수 있어 비용 절감을 노릴 수 있습니다. 또한 복잡한 형상에서도 판금을 용접하면서 조합하므로 절삭이나 프레스보다 낮은 비용을 실현할 수 있는 경우도 있습니다.
• 작업 및 장치가 간단 용접 방법에 따라 다르지만 대규모 기계 장치가 필요하지 않은 방법도 많습니다. 따라서 건축 현장과 같은 실외 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 일부분만이므로 불균일한 팽창이나 수축이 발생합니다. 따라서 변형이나 잔류 응력 발생으로 이어집니다.
• 나사처럼 접합부를 분해할 수 없다. 접합 분리 시는 파괴밖에 없다 용접에서는 녹은 금속끼리 융합하여 일체화 됩니다. 따라서 물리적으로 파괴하는 것 이외는 접합을 분리할 방법이 없습니다. 유지, 보수 등으로 분리해야 하는 부품에는 적용할 수 없습니다.
• 수작업 용접은 작업자의 기량에 따라 용접 품질에 편차가 발생한다 특히 작업자의 기량에 따른 편차를 방지하기 위해서는 용접 부위 관리가 중요합니다. 비파괴 시험 등으로 올바르게 용접되고 있는지 체크하는 경우도 있습니다.

용접의 종류

용접에는 대단히 많은 종류가 있는데 접합 방법에 따라 융접, 압접, 경납땜의 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 것이 있습니다.

• 아크 용접 아크(방전에 의한 불꽃)의 열을 이용하여 금속을 녹여 용접하는 방법입니다. 서두에도 소개한 불꽃을 튀기면서 작업하는 용접 방법은 이 아크 용접입니다. 모재와 용접봉(혹은 전극) 사이에 높은 전압을 가하고 그 사이에 아크를 발생시킵니다. 아크 용접에는 마그 용접이나 미그 용접, 티그 용접 등 여러 종류가 있습니다.
• 가스 용접아세틸렌 가스 등을 연소시키고 그 열을 이용하여 용접합니다. 아크 용접과 달리 격렬한 불꽃은 튀지 않습니다. 장치가 간단해서 작업 장소를 불문하고 유연하게 용접할 수 있습니다. 한편 가열되는 범위가 넓어 열로 인한 영향이 큰 것이 단점입니다.
• 레이저 용접 레이저를 조사한 열로 금속을 녹여 용접하는 방법입니다. 아크 용접이나 가스 용접에 비해 세밀하고 정밀하게 용접하기 쉬운 것이 특징입니다. 금속을 녹일 정도의 강한 레이저를 사용하므로 전용 룸을 준비해야 하고 실외 등에서는 작업할 수 없습니다.

압접에 의한 용접

압접이란 중첩된 금속에 압력과 전압을 동시에 가하여 저항에 의해 발생한 열로 금속을 녹여 접합하는 방법입니다. 융접과 달리 대규모 장치가 필요합니다. 자동차 바디 등에 많이 사용되는 용접 방법입니다.

• 스팟 용접전극으로 용접 부위를 끼워넣고 전류를 흘려보낸 「점」으로 접합하는 방법입니다. 스테이플러로 여러 곳을 고정하듯이 복수 개의 점을 접합합니다.
• 심 용접 원리는 스팟 용접과 동일하지만 전극이 롤러로 되어 있어 연속된 「선」으로 접합합니다. 기밀성이 대단히 높아 연료 탱크 제조 등에 사용되는 용접 방법입니다.

납접에 의한 용접

다른 용접 방법과 납접의 차이는 모재를 가열하지 않는다는 것입니다. 납접에서는 접합용 금속만 녹여 마치 접착제처럼 사용합니다.

• 경납땜 경납땜은 융점이 450℃ 이상인 금속으로 납접하는 방법입니다.
• 납땜 전자 부품 등에 행해지는 납땜도 납접의 일종입니다. 경납땜에 사용하는 접합제보다 융점이 낮은 「땜납」을 이용합니다.

정리

용접은 우리 주변에서도 매우 많이 사용되고 있는 금속 가공법입니다. 다른 가공법보다 비교적 간단하고 기밀성도 높기 때문에 흔히 이용되고 있지만 단점도 있습니다. 작성하려는 부품이나 제품의 목적에 맞는 용접 방법을 선택합시다. 주변을 관찰하고 용접된 것을 찾아보면 용접에 대한 이해가 보다 깊어질 것입니다.