SMAW(Shield Metal Arc Welding)

1 용접의 종류
 1) GMAW(Gas Metal Arc Welding)
   - 불활성가스용접(MIG) 또는 활성가스용접(MAG)이 있음.
   - 쉴드가스를 통해서 외부와의 차단을 유지한채 용접을 진행함.
 2) SMAW(Shield Metal Arc Welding)
   - 용접봉을 이용한 아크 용접법.
   - 용접봉에 따라 용접 결과물의 물리적특성이 달라짐.
 3) GTAW(Gas Tungsten Arc Welding)
   - MIG와 동일하게 불활성기체를 쉴드가스로 사용함
   - 전극을 일반 Wire가 아닌 Tungsten을 이용하며, 전극의 소멸이 없음

2 SMAW 개요
 1) SMAW의 정의
   - 전극(용접봉)을 소진하면서 용적을 생성하는 용접법
   - Stick welding이라고 불림
   - 용접봉(전극)과 모재간에 직류 또는 교류전압을 걸어서 아크를 발생시키며 아크열(5000℃)에 의해 용접봉을 녹이면서 용접을 진행.

 

 

 참고) 용어정리
   - 용접봉은 녹아서 금속증기 또는 용적(globule)을 만들며 이때 녹은 쇳물을 용융지(molten welid metal, weld pool) 이라고 함.
   - 모재가 녹아 들어간 깊이를 용입(pentration)
   - 용접봉이 용융지에 녹아 들어가는 것을 용착(deposition)
   - 용접봉의 피복제가 아크열로 증발하여 차폐가스(shileding gas)를 형성하여 용접부를 보호
   - 피복제가 녹아서 용융지 위에 생성되는 덩어리를 슬래그(slag)라 하며 밀도상 용착금속보다 낮아서 위로 떠오른다. 단 용융지의 급냉에 의해 슬래그 유입등이 발생할 수 있는데 용접 품질을 저하하는 요인이된다.

 2) SMAW의 특징
   - 피복제에는 각종 첨가금속, 쉴드가스를 만드는 성분이 포함되어 피복제에 따라 용접물의 특성이 달라짐
   - 용접공의 숙련정도에 따라 용접품질이 달라짐
   - 스패터, 슬래그 제거 필요
   - 간단하게 용접이 가능하고 보호가스가 불필요하여 장소에 구애를 받지 않음
   - 용접속도가 느리다(생산성이 낮다)
   - 용접봉의 관리가 필요하다.(건조 오염에 대비해야함)
 3) 피복제의 특징 및 역할
   - 차폐(shielding) : 환원성 가스를 발생하여 아크를 대기로 차단함. 외기로 부터 용융지를 보호하는 역할을 함
   - 탈산(deoxidation) : 용접과정에서 산소 수소를 차단하고, 제거하는 역할을 함
   - 합금(alloying) : Mn, Si, Ni, Mo, Cr등을 피복제에 첨가하여 용융시킴으로 용착금속의 성질읠 개량함
   - 이온작용(ionizing) : 전자의 이동을 촉진하여 아크의 안전화를 향상시킴
   - 보온(insulating) : 슬래가 외부로의 열방출을 억제하여 냉각속도를 조절함(억제)
   - S과 P을 0.015 이하로 Cu를 0.05이하로 관리함
   - 합금원소를 피복제에 첨가하여 용접부의 재질을 개선함(Mn, Si, Ni)
 4) 슬래그
   - 외부공기를 차단하여 용접부 냉각속도를 늦춤
   - 용접비드의 표면을 매끄럽게하고 용적 크기를 조절함

3 용접봉의 종류
 참고) 미국용접학회(AWS)에서는 탄소강 및 저합금강 용접봉에 대해 ASW A5.1 및 A5.5에 명기하고 있음.
  ※ E7016
   - E : 전기용접
   - 70 : 인장강도 단위 psi
   - 1 : 0/1_전자세, 2_아래보기,수직, 3_아래보기, 4_특수자세
   - 6 : 피복제종류

 1) 일미나이트계(E4301)
   - 일미나이트(TiO2+FeO)를 30% 첨가
   - 작업성 및 용접성이 우수하고 가격이 저렴함. 내균열, 내피로등 기계적 성질이 양호
 2) 저수소계(E4316)
   - CaCO3가 분해되어 아크에 탄산가스 분위기가 형성, 산소 용해량 적게함
   - 작업성이 나쁘나(아크가 불안정) 수소로 인한 문제가 적어서 중요 구조 부위에 적용
   - 저수소계 용접봉은(5,6,8)은 밀봉된 상태거나 용접봉 건조기(65~177℃, 일반적으로 120℃)에 보관되어야 함
 3) 라임티탄계(E4303)
   - 산화티탄(TiO2) 35% 함유
   - 아크가 안정되고 스패터가 적음 →작업성이 용이
   - 연신이 적고 고온균열성질이 있어서 주요부분에 사용하지 않음
 4) 철분산화티탄계(E4324)
   - 고산화티탄계에 50%의 철분을 함유한 것
 5) 고셀룰로우스계(E4311)
   - 셀룰로우스(유기물) 30% 이상 함유→산소나 질소 침투방지
   - 스프레이 이행 아크 생성