텅스텐전극의 각도 vs 용접

오늘은 텅스텐전극의 각도에 따른 용입량과 아크의 상관관계에 대해서 알아 보려한다.

일반적으로 아르곤 #티그용접에서는 직류전원을 사용하는데 보통은 뾰족하게 잘 갈아서 사용을 한다. 왜???비드가 이쁘게 나오니까!!!우리가 일반적으로 뭉툭하거나 용융풀에 닿은 텅스텐전극을 계속 사용하는 경우 아크가 산란을 하면서 비드가 깨끗하게 나오지 않고 심지어 결과물 위에 작은 실선같은 아크 결의 흔적이 남게 된다. 그리고 보일링 현상으로 용접부 이외의 부분에도 아크의 영향을 받기 십상이다. 뭐 용접을 하기 어렵다는 말이다. 보기 좋은 떡이 먹기도 좋은 법! 잘 갈아 뾰족하게 연마된 텅스텐전극으로 한땀한땀 용접을 할때면 끝내기도 전에 용접하는 과정에서 결과물이 잘 나올 것이라는 예측을 할 수 있을 정도다.

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검색을 하다 보니 좋은 자료가 있어서 퍼왔다.

텅스텐 전극 각도에 따른 아크의 특성

위의 그림처럼 텅스텐을 뾰족하게 다듬은 경우 아크가 넓게(상대적으로) 퍼지게 되고 얕은 용입을 보여 준다. 또한 뾰족한 끝을 통해 전류가 방사되므로 아크 발생이 쉽고 안정된 아크를 얻을 수 있다. 단점은 날카롭기 때문에 아크를 발생할 때마다, 그리고 높은 전류에서 사용하거나 접지부와 가까운 경우 엄청나게 빨리 닳아버리는 특성이 있다$$

심지어 15도 정도로 날카롭게 갈아서 사용하려고 하였을 때 사용하기도 전에 끝부분이 아크발생과 함께 날아가 버리는 경우가 허다하다. 하여 보통 일반적으로는 35도~60도 사이의 각도로 텅스텐을 연마해서 사용하게 된다.

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그럼 위의 설명은 진실인가???

그래서 실험을 해 보았다. 실험은 할 수 있는 최대한 동일한 조건을 유지하려 노력하였다.

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각도 약15도 vs 약 60도

각도 15도 텅스텐

각도 60도 텅스텐

전류는 125A로 설정

동일한 조건에서 실험한 결과 60도 각도의 아크가 상대적으로 좁게 나타나있다.

실험은 설명처럼 최대한 동일한 조건에서 진행하였다. 텅스텐은 세라믹튜브로 부터 약7mm, 아크길이는 모재로 부터 약 2mm, 아크 발생시간은 약 5초 그리고 전류는 125A로 설정하였다.

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맨아래의 결과물 사진처럼 (그늘져 잘 보이진 않지만) 15도 각도에서 열영향부가 상대적으로 넓게 퍼져있음을 색을 통해 알 수 있다. 하지만 반대로 60도의 경우 아크가 집중된 모습을 확인 할 수 있는데, 사진에는 잘 나오지 않았지만 같은 전류이었음에도 불구하고 15도의 경우 모재에 크게 영향이 가지 않은 모습인데 60도의 경우 아크 집중부위가 살짝 파여있는 모습으로 아크가 얼마나 집중되고 용입이 깁을지를 가늠할 수 있었다.

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결론은 텅스텐 전극의 각도가 좁으면 아크영향부가 넓어지는 대신 용입이 얕고, 반대로 각도가 크면 아크가 집중되는 대신 용입이 깊다는 특징이 있다. 이를 이용하면 예를 들어 펄스용접으로 가접을 할때에는 각도가 좁은 것이, 두꺼운 용접을 해야할땐 각도가 큰것이 유리 할 수 있다는 말이다. 이는 모두 용접사의 스킬이 들어가 있지 않은 일반적인 실험 결과이므로, 용접사의 실력에 따라 그딴거 없이 그냥 잘 한다. 하지만 알아 두면 그에 따른 특성을 잘 활용하여 유용하게 쓸 수 있을 것이라 본다.