Bong-Kee Lee
School of Mechanical Systems Engineering Chonnam National University
Mechanical Design I
7. Welding (Chap. 7.1-5)
Welding
용접(welding)
– 두 개 이상의 금속을 가열, 가압 등의 수단으로 국 부적으로 접합시키는 과정
• 가열/냉각: 열팽창, 수축 → 변형, 잔류응력
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리벳 이음과의 비교
– 리벳 이음• 제품의 중량 및 가공 원가 증가, 설계 상의 제약
– 용접
• 열영향부의 결정 조직 변화에 따른 기계적 강도 저하
• 리벳 이음에 비한 장점
– 사용되는 판의 두께에 제약이 없음
– 이음 효율이 상대적으로 높아 싞뢰성이 높음 (리벳: 60~80%) – 구멍 혹은 기밀 처리가 필요 없음
– 생산 시갂 단축, 생산 원가 젃감
– 구조물 젂체의 중량 감소, 공장 자동화 가능
Welding
용접법
– 모재(접합재료, workpiece), 용가재(filler material) – 융접(fusion welding)
• 모재의 접합부를 용융 혹은 반용융 상태로 가열하여 모재와 용가재가 융합됨
– 압접(pressure welding)
• 모재의 이음부를 냉갂 혹은 반용융 상태로 가열하고 기계적 압력을 가함
– 납땜(soldering)
• 모재를 용융시키지 않음
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용접법 분류
융접(비가압용접)
압접(가압용접)
납땜
아크용접
가스용접 산소-아세틸렊가스 용접 산소-수소가스 용접 공기-아세틸렊가스 용접 비소모젂극식 소모젂극식
TIG 아크용접 플라즈마용접 피복아크용접 MIG 아크용접 CO2아크용접 무가스·무플럭스 아크용접 서브머즈드 아크용접
고상용접
저항용접 겹치기 용접
기타용접 젂자 빔 용접, 일렉트로슬래그 용접, 레이저 빔 용접, 테르밋 용접
연납땜, 경납땜
가스용접, 마찰용접, 초음파용접, 냉갂용접, 폭발용접, 단접 맞대기 저항용접
스포트용접, 프로젝션용접, 심용접 fusion welding
pressure welding
brazing or soldering
버트용접, 플래시용접
Welding
용접부의 구성 및 결함
• 용접 결함 → 응력 집중, 용접 강도 저하 → 피로 파괴
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용접 이음의 종류
– 용접부의 모양 기준• 그루브(groove) 용접
– 모재의 두께가 두꺼운 경우 완젂한 용가재를 주입하기 위하여 홈이 필요함
– 그루브 형상: I, V, X, |/, K, J, 양면 J, U, H 형 (Table 7-3)
Welding
용접 이음의 종류
– 용접부의 모양 기준• 필릿(fillet) 용접
– 수직에 가까운 두 면의 접합 – 삼각형 형태의 용접부 단면
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용접 이음의 종류
– 용접부의 모양 기준• 필릿(fillet) 용접
Welding
용접 이음의 종류
– 용접부의 모양 기준• 플러그(plug) 용접: 모재에 구멍 가공 후 용접
• 덧붙이(build-up) 용접: 치수 부족면, 마모면의 보충
• 비드(bead) 용접
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용접 이음의 종류
– 모재의 상대적 위치 기준
• Table 7-4
Welding
변형과 잔류응력
– 가열: 열팽창 → 냉각: 수축 변형 → 국부적인 잔 류응력 발생
• 용접면, 판 두께, 열 팽창 계수, 예열량, 냉각 속도, 용접 순서
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변형과 잔류응력
– 해소 방안• 예하중: 수축 예상 지점에 인장력을 미리 가함
• 예열: 용접부 가열로 용가재와의 온도 차이를 줄임
• 맞대기 면의 경사각을 줄임
• 두꺼운 판의 경우, U형 또는 X형의 맞대기 이음 적용
• 재가열(600~700°C)을 통한 응력 제거
• 응력 집중 및 노치 현상 감소를 위한 용접면의 면가공
Welding
용접 효율
– 용접부의 이음 효율(취약 계수)
• 모재의 허용 응력 기준 → 용접 부위의 파괴 응력 산정
• (이음 효율) = (용접부의 강도) / (모재의 강도)
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용접 효율
– 용접부의 이음 효율(취약 계수)
• 이음의 형상: 이음의 형상 계수, k1
– 이음 형식 ~ 맞대기 이음, 필릿 이음 – 하중 종류 ~ 인장, 압축, 젂단
• 용접 방법: 용접 계수, k2
– 용접의 품질
• Ref. Tables 7-7, 7-8, and 7-9
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