전문위원 문 흥식

2014 년 용접기술세미나

용접 주요 결함 대책 사례

● 감성 품질 향상에 따른 외관 품질 개선과 방청 내구성 향상을

위한 스패터 문제가 중요한 현안 문제임

● 경량화 및 내열성 , 방청내구성등을 향상하기 위하여 고장력

강 ,

각종 표면처리강등 특수 소재 적용이 급속히 증가 되고 있음

● 이에 따른 용접부의 기공 , 균열 등의 문제가 야기되고 있

으

며 이들 소재의 프로젝션 용접 접합강도의 안정화 문제도

개선의 필요성이 요구되고 있음

주제 선정 배경주제 선정 배경

목 차

1. 스패터 (SPATTER)

2. 기공 (POROSITY)

3. 균열 (CRACK)

4. P.W 접합 강도

5. HIVIS 적용 소개

스패터 현상스패터 현상 , , 주요인주요인스패터 현상스패터 현상 , , 주요인주요인

용접봉 끝 또는 용융지에서 작은 입자의 용적이 비산되는 현상

1. 스패터 (SPATTER)

- 용접봉과 모재의 기포 방출

- 가스의 폭발 ( 화학반응시 생성 )

- 아크 쏠림 , 과대전류 , 긴아크

- 운봉각도의 부적절

- 접촉 단락 , 아크의 반력

요인 : 미소 단락 ( 微小 短落 )

요인 : 아크 반력 ( 反力 )

약도

전류낮음

X 아크길이 짧음 ( 미소단락 ) O 반력 약함

전류높음

O 아크길이가 길다 X 반력 강함 ( 용적 , 위로 쏠리며 날림 )

COCO2 2 용접 스패터 발생 과정용접 스패터 발생 과정COCO2 2 용접 스패터 발생 과정용접 스패터 발생 과정

작은스패터 큰스패터

용적의 이행용적의 이행용적의 이행용적의 이행

와이어가 아크열에 의해 용융되어 용융지로 이행하는 현상

♣ 단락이행 - 와이어 용적이 모재 용융지에 접촉할 때마다 단락

전류에 의해 순간순간 끊어지며 용융방울로 모재로 옮겨 감

♣ 글로블러 이행 - 와이어 용적이 큰 방울로 되어 중력에 의해 이

탈하며 용적이 용융지와 직접 접촉 않으나 순간 단락시는 다

량의 스패터가 발생 함

♣ 스프레이 이행 -Ar 보호가스 분위기에서 특정 전류 영역에서 용

적의 크기가 작아지며 핀치효과에 의해 스프레이 형태로 이행

스패터 개선 방법 스패터 개선 방법 1-1- 제어제어 ,, 재료재료스패터 개선 방법 스패터 개선 방법 1-1- 제어제어 ,, 재료재료

1) Shield 가스에 Ar 혼합 가스를 사용

2) 파형 제어 ( 펄스 용접 )

3) 와이어 송급성 개선

4) Flux Cored 와이어 사용

5) 직류 제어 가능 용접기 사용

스패터 개선 방법 스패터 개선 방법 2-2- 용접조건용접조건스패터 개선 방법 스패터 개선 방법 2-2- 용접조건용접조건

단락 용접 단락 용접 (Short arc welding)(Short arc welding)단락 용접 단락 용접 (Short arc welding)(Short arc welding)

단락 용접 장단점단락 용접 장단점단락 용접 장단점단락 용접 장단점

용접 방식별 특징용접 방식별 특징용접 방식별 특징용접 방식별 특징

가스 종류에 따른 스패터량가스 종류에 따른 스패터량가스 종류에 따른 스패터량가스 종류에 따른 스패터량

CO2 22% 가 한계

팁 교환 기준팁 교환 기준 -- 통전 안정화통전 안정화팁 교환 기준팁 교환 기준 -- 통전 안정화통전 안정화

조건개선조건개선 -- 전압이 낮은 경우 스패터전압이 낮은 경우 스패터조건개선조건개선 -- 전압이 낮은 경우 스패터전압이 낮은 경우 스패터

스패터가

스패터가

조건개선조건개선 -- 전압이 높은 경우 스패터전압이 높은 경우 스패터조건개선조건개선 -- 전압이 높은 경우 스패터전압이 높은 경우 스패터

스패터가 발생한다

스패터가

조건개선조건개선 -- 와이어 돌출길이와이어 돌출길이조건개선조건개선 -- 와이어 돌출길이와이어 돌출길이

아크가

아크의

아크

펄스 용접 펄스 용접 (Pulse arc welding)(Pulse arc welding)펄스 용접 펄스 용접 (Pulse arc welding)(Pulse arc welding)

펄스 용접의 장단점 펄스 용접의 장단점 펄스 용접의 장단점 펄스 용접의 장단점

단락용접과 펄스용접단락용접과 펄스용접단락용접과 펄스용접단락용접과 펄스용접

펄스 용접의 원리펄스 용접의 원리펄스 용접의 원리펄스 용접의 원리

스패터 저감 파형 제어스패터 저감 파형 제어스패터 저감 파형 제어스패터 저감 파형 제어

구분 주요 내용전류용접파형변화에 따른용적이행안정화사례( 일본 )

효 과

♣ 탄산가스 혼합비율 22% 이상에도 스패터 발생량 양호

- 용접 코스트 저감 가능♣ 전류 증가에 따른 스패터 발생량도 감소 효과

스테인리스강 펄스 전류 파형 조정 효과스테인리스강 펄스 전류 파형 조정 효과스테인리스강 펄스 전류 파형 조정 효과스테인리스강 펄스 전류 파형 조정 효과

공정 ( 부번 ): 매니폴드 스패터 개선

개선전 : 개선후 :

< 문제점 > ▶Port 용접 공정 Spatter 과다 발생 작업자 Spatter 제거 Loss 및 외관 품질 저하

< 개선안 >▶ 용접 파라메타 변경 → 베이스 전류 조정 :10A → 60A▶ 용접 조건 [Robot Teaching 자세 및 Positioner 경사각 변경 :45 도→ 180 도 ( 수평 )

스패터 개선 –베이스전류스패터 개선 –베이스전류 ,, 겨냥각도겨냥각도스패터 개선 –베이스전류스패터 개선 –베이스전류 ,, 겨냥각도겨냥각도

CMT (Cold Metal Transfer)CMT (Cold Metal Transfer)CMT (Cold Metal Transfer)CMT (Cold Metal Transfer)

CMT CMT 작동 원리작동 원리CMT CMT 작동 원리작동 원리

- 기존 단락이행은 와이어와 모재 단락이후 본전류보다 높은 전류로

전자기적 핀치효과로 이행하므로 입열량 과대 및 스패터 발생

- 단락 해소를 위해 높은 전류를 사용치 않고 토치내 모터를 통해

단락시 기계적으로 와이어를 당겨 해소함

- 저전류대 낮은 입열량으로 속도는 높이고 스패터는 감소

CMT CMT 장단점장단점CMT CMT 장단점장단점

응고수축공간 갖힘 기공 모균열상 기공

2. 기공 (POROSITY)

Material Method Man

Measurement Machine

용접기초 이론숙지

설비 조작 미숙

선풍기사용바람유입

용접자세겨냥각도

용접 수순

틈새변형

용접조건

용접속도전류 , 전압

표면 상태

오일잔존 과다

와이어송급 모터 , 롤라 이상

와이어 휘어져 나옴설비종류/ 노후

전류 . 전압 불균일

노즐청소주기

초 , 중 , 종Test

SUB ASS’Y검사

용접조건일상점검 ( 표준 )

용접조건 정기 관리

전류 / 전압 / 가스유량

용입 검사

용접강도

기공

불량

검사방법

설비 관련 교육 부족 가스 종류 ( 순도 ) 비율

가스유량 과대 , 과소

이음부형상

가스배기

용접와이어 종류

표면처리연질화 , 녹

돌출길이

노즐경 사이즈 / 편심

가접위치

에어 , 수분

기공 불량 특성요인도기공 불량 특성요인도기공 불량 특성요인도기공 불량 특성요인도

용접 품질 영향 인자 특성용접 품질 영향 인자 특성용접 품질 영향 인자 특성용접 품질 영향 인자 특성

기공 발생 원인과 대책기공 발생 원인과 대책기공 발생 원인과 대책기공 발생 원인과 대책

COCO2 2 용접 기공 저감 방법용접 기공 저감 방법COCO2 2 용접 기공 저감 방법용접 기공 저감 방법

구분 주요 내용

일반 특성

대 책

● 아연증기에 의한 피트 , 블로우홀등 기공 결함 발생 ● 스패터 발생 다량 ( 무도금판의 3 배 ) ● 실드 가스 영향에 의한 기공 결함 ♣ 가스빠짐이 용이하도록 이음부 갭 확보 ♣ 용융지 진동 효과 펄스 적용 ♣ 적정 전류 전압 유지 ( 적절한 아크 길이 ) ♣ Ar 가스 사용 ♣ 적정 실드가스량 유지 ( 최소노즐경 13Ø 이상 , 선풍기 바람 )

아연도강판 기공 대책아연도강판 기공 대책아연도강판 기공 대책아연도강판 기공 대책

아연도강판 틈새 변화에 따른 기공 개선아연도강판 틈새 변화에 따른 기공 개선아연도강판 틈새 변화에 따른 기공 개선아연도강판 틈새 변화에 따른 기공 개선

기공 및 슬래그량 변화기공 및 슬래그량 변화기공 및 슬래그량 변화기공 및 슬래그량 변화

백화현상개선전후 (AIR BLOW 활용 )

아연 증기 배출아연 증기 배출 (( 온도온도↓↓ ))-- 백화현상개선백화현상개선아연 증기 배출아연 증기 배출 (( 온도온도↓↓ ))-- 백화현상개선백화현상개선

아연도강판 기공아연도강판 기공 ,, 스패터 저감 스패터 저감 (pa(pa 사사 ))아연도강판 기공아연도강판 기공 ,, 스패터 저감 스패터 저감 (pa(pa 사사 ))

공정 ( 부번 ): 기공 발생 (SPFH 590 2.6t 흑색아연도금 ) 개선

개선전 : 개선후

흑연아연도금 면취 가공후 기공 미발생→ 열처리부 가공 난이로 양산 적용 난이→ 겨냥각도 및 노즐길이 티칭 수정< 문제점 >

1. 기공 발생 ( 흑색아연도금 ) 2. 노즐 내경 작고 길이 짧음 3. 티칭 불합리

< 개선안 >1. 노즐 내경 증대 (12 ￠→ 15 ￠ ), 길이 연장 2. 겨냥 각도 티칭 수정 기포 발생율 35%→ 5%

아연도강판 기공 개선아연도강판 기공 개선 -- 조건개선조건개선아연도강판 기공 개선아연도강판 기공 개선 -- 조건개선조건개선

공정 ( 부번 ): HZFC-D 부 ( 아연말화성피막처리 ) 이음용접 기공 개선

개선전 : 개선후

1. 노즐 변형으로 실드 가스

공 급 장해 2. 도금부의 용융 가스 ( 아연증기 ) 발생

< 문제점 > 1. 노즐 형상 변형하여 사용2. 도금부 용융 가스 발생으로 인한 기

공

< 개선안 >1. 노즐 개선 ( 단면 형상 ) 품 적용2.FLANGE 용접부 모따기 가공하여 도금 (HZFC-D) 부 제거하여 기공 개선

아연도강판 기공 개선아연도강판 기공 개선 -- 피막부 제거피막부 제거아연도강판 기공 개선아연도강판 기공 개선 -- 피막부 제거피막부 제거

공정 ( 부번 ): SUS MTG 용접 노즐 및 돌출 길이 개선 - 기공

개선전 : 개선후

< 문제점 > 1. 팁 교환 주기 임의 판단→ F/PROOF

화2. 노즐 짧고 와이어 돌출길이 너무 길

어 가스 분위기 조성 미흡 ( 기공 발생 )

< 개선안 > 1. 팁교환 F/PROOF 화2. 노즐및 , 돌출 길이 수정3. 전압 조정 ( 비드 높이 )

조건 조정 기공 개선 조건 조정 기공 개선 - - 노즐 및 돌출길이 노즐 및 돌출길이 조건 조정 기공 개선 조건 조정 기공 개선 - - 노즐 및 돌출길이 노즐 및 돌출길이

공정 ( 부번 ): CMT 용접부 기공 발생

개선전 : 개선후

< 문제점 > 1. 용접 비드에 블로우 홀 , 피트 발생

< 개선안 >1.CMT 토치내 부품 균열로 냉각수가 가스내로 스며 듬 → 수리후 기공 없음

수분 유입 기공 개선수분 유입 기공 개선 -CMT -CMT 용접용접수분 유입 기공 개선수분 유입 기공 개선 -CMT -CMT 용접용접

공정 ( 부번 ): P IPE JOINT ( 연질화부 ) 기공 개선

개선전 : 개선후

< 문제점 > 1.JOINT 와 P IPE 연질화처리부 이음

용접부 기공 과다 발생 (N2 가스 )

< 개선안 >1.용접이음부에 방질화처리하며 도포 방법 표준화

연질화처리부 기공 개선연질화처리부 기공 개선 -- 방질화방질화연질화처리부 기공 개선연질화처리부 기공 개선 -- 방질화방질화

Al Al 용접 기공 발생 요인용접 기공 발생 요인Al Al 용접 기공 발생 요인용접 기공 발생 요인

항목 문제점 현상 대책실시

용접조건 관리

1) Ar 가스 유량 부족 2) 하절기 선풍기 바

람 날림3) T IG 텅스텐봉 연마

교체 주기 관리 4) 노즐 캡 청소 , 교환 주기 관리

1) 유량 조정 완료 10 L /min→20 L /min 2) 작업자 교육 실시 완료 3) 청소 , 교체주기 체크시트

기록 관리

용접재료 습도관리

소재 단품 발청 , 표면

수분 및 오염

1) 우천시 적재 위치 관리 - 로케이션 정위치 화 2) 상대 습도 80% 이상시 소재

예열 건조 60℃

Al Al 용접 기공 개선 사례 용접 기공 개선 사례 - TIG- TIG 용접용접Al Al 용접 기공 개선 사례 용접 기공 개선 사례 - TIG- TIG 용접용접

항목 문제점 현상 대책실시

용접재료 습도관리

용접 와이어 건조 작업 미실시

1) 건조로 작동 실시 중 2) 개봉한 와이어 잔여분 건조로에 보관 실시

개선후 TIG

용접부

Al Al 용접 기공 개선 사례 용접 기공 개선 사례 - TIG- TIG 용접용접Al Al 용접 기공 개선 사례 용접 기공 개선 사례 - TIG- TIG 용접용접

탄소강의 용접성탄소강의 용접성탄소강의 용접성탄소강의 용접성

3. 균열 (CRACK)

• 탄소당량- 고장력강에 첨가된 합금성분들이 용접 후 경화

성에 미치는 정도를 C 로 환산한 값- 0.4% 이하에서는 용접양호하나 0.5% 이상이

면 용접곤란 (MS 191-81 에서는 0.43% 기준 )

- 탄소당량이 높으면 경도 증가

• 최고경도- Hv 350 이상이면 용접곤란- (MS 191-81 에서는 보안부위 Hv 345, 일반

부위 Hv 392 기준 )- 냉각속도가 빠르면 경도증가

• 탄소당량- 고장력강에 첨가된 합금성분들이 용접 후 경화

성에 미치는 정도를 C 로 환산한 값- 0.4% 이하에서는 용접양호하나 0.5% 이상이

면 용접곤란 (MS 191-81 에서는 0.43% 기준 )

- 탄소당량이 높으면 경도 증가

• 최고경도- Hv 350 이상이면 용접곤란- (MS 191-81 에서는 보안부위 Hv 345, 일반

부위 Hv 392 기준 )- 냉각속도가 빠르면 경도증가

[%]144540246

VMoCrNiSiMnCCeq ++++++=

40666)(

:

:,max

±=

+=

CeqH

Ceq

ba

baCeqH

v 연강탄소당량

상수의한냉각속도에

열영향부 경화열영향부 경화 -- 탄소 당량 규제탄소 당량 규제열영향부 경화열영향부 경화 -- 탄소 당량 규제탄소 당량 규제

주철의 용접성주철의 용접성주철의 용접성주철의 용접성

주철 용접부 결함과 대책주철 용접부 결함과 대책주철 용접부 결함과 대책주철 용접부 결함과 대책

자동차용접 품질관리방법

48

균열의 종류

특징 발생원인 잘 발생되는 강재

방지대책

저온균열= 저온지연균열

1.Ms 변태점 또는 300°C 이하에서 발생

2.지연파괴현상3.입계 또는 수소의

벽개파괴4.열영향부에서 발

생

1.모재의 경화성 (M 조직 )

2.확산성 수소량

3.구속응력 ( 용접잔류응력 )

1.고장력강2.저합금강3.합금강4.고탄소강5.주철

1.예열 및 후열처리수소방출 , 급랭방지

2.저수소계 용접봉사용

3.구속도가 작은 이음

4.저강도 용접봉5.Ceq 낮은 강재사

용라멜라티어(Lamellar Tear)

1.발생시기는 저온균열과 동일

2.개재물과 Matrix와의 이상 계면파괴 , 개재물과 개재물 사이의 딤플(Dimple) 파면

1.판두께방향의 연성저하

2.판두께방향으로 작용하는 수축응력

3.각변형에 의한 변형집중

4.모재의 경화성

5.S,P 불순물6.ᅮᅮ,╋ 이음

1.고장력강2.저합금강

1.내 라멜라티어강재 사용(S<0.008%)

2.구속도가 적은 이음

3.용착금속 체적저감

4.이음부 면적확대5.용접패스수 적게6.단조물 사용7.육성용접

저온 균열저온 균열 -- 고장력강고장력강 저온 균열저온 균열 -- 고장력강고장력강

저온 균열의 형태저온 균열의 형태저온 균열의 형태저온 균열의 형태

저온 균열 발생 사례저온 균열 발생 사례저온 균열 발생 사례저온 균열 발생 사례

대 책 ♣ 490 Mpa 급 C,S,P 저감 ♣ 490 Mpa 급 이상 C,S, P,Ni 저감 ♣ 시공 구속 조건 완화 / 구속 응력 최소화 설계

고온 균열고온 균열 -- 고장력강고장력강고온 균열고온 균열 -- 고장력강고장력강

고장력강에 사용되는 용접법고장력강에 사용되는 용접법고장력강에 사용되는 용접법고장력강에 사용되는 용접법

구분 주요 내용종 류 특 성

결함대책

● 대표적 용접법으로 TIG, MIG, MAG, 프라즈마 아크용접 , 전

자 빔용접 , 피복아크용접 , 서브머지드아크용접등이 있다

●TIG 경우 DCEN, 박판은 펄스제어 적용 - 용접봉 이물질 제거 , 통풍 0.5m/s 이내 - 아르곤가스에 수소 첨가하여 용접속도 향상 ( 언더컷 방지 )

●MIG 경우 DCEP, 펄스제어방식 , 정전압 또는 수하특성

- 아르곤가스에 1~5% 산소 혼합 ( 아크 안정성 개선 )

- 시일드가스 조성에 따라 아크 , 비드 , 스패터 영향

♣ 결함으로서는 고온균열 ( 응고균열 S,P 함량 ) 저온균

열 ( 예열 , 구속응력 최소화 ) 응력부식 입계부식 틈새

부식등이 있으며 구체적 조직 및 내용에 따른 대응

방법은 고온균열 및 저온균열 대책 참조

스텐레스강의 용접 특성스텐레스강의 용접 특성스텐레스강의 용접 특성스텐레스강의 용접 특성

스테인레스강에 사용되는 용접재료스테인레스강에 사용되는 용접재료스테인레스강에 사용되는 용접재료스테인레스강에 사용되는 용접재료

구분 주요 내용일반특성

● 열처리재와 비열처리재가 있음 비열처리재 : 순수 Al(1~) Al-Mn(3~) Al-Si(4~) Al-Mg(5~) ● 연강대비 열전도 3~5 배 선팽창계수 2 배 - 집중적 입열 필요 . 냉각시 변형 , 균열발생 높음 ● 산화피막형성으로 내식성 우수 - 용접전 피막제거 ( 표면연마 , 메탄올등으로 세척 ) ● 액상선과 고상선온도차 작음 - 가스 배출 불충분으로 기공 발생

● 고상선온도 부근에서 결정립 사이의 액상이 소량이 되는 시기

에 수축응력이 적용되어 균열 발생 - 결정립계나 저융점의 개재물이 용해되어 액상막을 형성하고

고온 균열로 이어짐

Al Al 합금의 용접 특성합금의 용접 특성Al Al 합금의 용접 특성합금의 용접 특성

Al Al 균열 발생 요인 대책균열 발생 요인 대책Al Al 균열 발생 요인 대책균열 발생 요인 대책

품명 : FILLER NECK 부 크랙 개선

개선전 개선후

● 개선전 발생위치가 루트면 HAZ 이고 이부위

는 반복하중시 응력이 집중됨 ( 탱크 바디홀 끝단에 용접 )

● 이음 형상 변경 바디홀을 버링하여 후랜지 끝단에 용접하도록 형상 변경 ( 설변 )

Al Al 용접부 크랙 개선 사례용접부 크랙 개선 사례Al Al 용접부 크랙 개선 사례용접부 크랙 개선 사례

P.W P.W 적정 조건 설정 방법적정 조건 설정 방법P.W P.W 적정 조건 설정 방법적정 조건 설정 방법

4. Projection 용접 접합 강도

프로젝션 용접 과정프로젝션 용접 과정프로젝션 용접 과정프로젝션 용접 과정

Material Method Man

Measurement Machine

용접기초 이론숙지

조건Check

작업숙련도

용접각도

전극연마기준

교환주기

용접조건

1,2,3 차 조건 불합리

Embos높이 Size

아연도금강판

도금층 두께

부품평탄도

냉 각

전극형상 / 교환주기

냉각방법

냉각 수온상승

Holder 형상Nipple 위치

가압력

가압력 불균일

과대 / 과소

전 류

전류산포

초 , 중 , 종Test

사용 전력부하

용접조건일상점검 ( 표준 )

용접조건 정기 관리

전류 / 가압력

Nugget 경관리

용접강도

강도부족

검사방법

Embos 위치

프로젝션 강도 특성요인도프로젝션 강도 특성요인도프로젝션 강도 특성요인도프로젝션 강도 특성요인도

품명 : . M6 너트 접합 강도 산포 (2.0t 고장력강 +M6)개선전 개선후

● 개선전 품질기준 : 토르크 550 Kg-cm ACT : 350~900 Kg-cm ( 토르크 산

포 )

● 개선후 ( 토르크 기준 확보 안정화 ) 1) 프레스 단품 금형 수정 ( 평면도 유

지 ) 2) 전극 접촉면 최소화 (25 ￠→ 15 ￠교체 )

3) 평면도 유지 보조 지그 제작 사용

용접 좌면 평면도 개선 사례용접 좌면 평면도 개선 사례용접 좌면 평면도 개선 사례용접 좌면 평면도 개선 사례

품명 : . 너트 프로젝션 접합 강도 시험

개선전 개선후

● 개선전 1. 접합강도체크를 토르크렌치를 이용

함2. 여성작업자 사용 곤란

● 개선후 1. 너트 박리 분리력 측정 , 용착 강도

시험 2. 여성 작업자 가능 ( 너겟 시험 대체

가능 )

프로젝션 용착강도 시험 개선 프로젝션 용착강도 시험 개선 프로젝션 용착강도 시험 개선 프로젝션 용착강도 시험 개선

품명 : . 프로젝션 돌기 사이즈 규격

개선전 개선후

● 개선전 1. 기종별 돌기 형상 상이 ( 설계 담당

별 )2. 일부 차종 프로젝션용접부 이탈

● 개선후 1. 프로젝션 돌기 설계 표준화

프로젝션 돌기 표준화 프로젝션 돌기 표준화 프로젝션 돌기 표준화 프로젝션 돌기 표준화

고장력강 프로젝션 용접 테스트 고장력강 프로젝션 용접 테스트 고장력강 프로젝션 용접 테스트 고장력강 프로젝션 용접 테스트

고장력강 고장력강 P.W P.W 테스트 결론테스트 결론고장력강 고장력강 P.W P.W 테스트 결론테스트 결론

● 450 Mpa 이상 고장력강의 PROJECTION 용접

- DC 인버터 용접 방식 적용 필요

● 980 Mpa 급 초고장력강의 PROJECTION 용접

- 4 각수직돌기형 용접 너트 적용 검토 ( 너트 사이즈 증대 )

● 핫스템핑강의 PROJECTION 용접

- 핫스템핑강의 Al-Si 코팅 박리

Microsoft Office PowerPoint 97-2003 ÇÁ·¹Á

5. HIVIS 적용 소개 HIVIS

(High Technology Integrated Vehicle Inspection System) 차체부문 1). 지능형 용접 시스템 2). 용접점 누락 방지 시스템 3). 서보 건 4). 점용접 비파괴검사 시스템 5). 용접팁 드레싱 칼라분석 시스템 6). CMT 용접기 하드웨어 7). 프로젝션용접 (하드웨어 HIVIS)

지능형 용접시스템 이란 용접조건의 변화에 대해 피드백을 통한 용접전류 자가보정 기능을 갖춘 용접 시스템

▷기존설비 : 1 차측 (T/C) 의 출력값 확인 가능 . 해당전류 값으로 용접 실시▶지능형 : 2 차측 (용접건 )에서 전류 /전압을 검출하여 저항값 변화에 따른 실시간으로 전류 보정

전류검출

전압검출

보정된 전류공급

1. 전류 , 전압 검출 2. 용접부 저항계

산 3. 전류 보정

1) 1) 지능형 용접시스템지능형 용접시스템1) 1) 지능형 용접시스템지능형 용접시스템

지능형 용접시스템의 필요성 용접시 저항값 (R) 이 일정하지 않아 발생하는 발열량의 산포가 발생SPOT 용접에서의 방해요소 (R 의 산포 )

저항 용접 품질 방해 요소저항 용접 품질 방해 요소저항 용접 품질 방해 요소저항 용접 품질 방해 요소

♣ 입력된 용접조건에 따른 일정한 전류로 용접 실시 . 1. 용접전류 통전시 용접 전극부 의 실제 전류값 모름 . 2. 용접결과 데이터 저장 관리 . ( 실시간 용접불량 검출 안됨 )

기 존 ♣ 용접조건 변화에 따른 전류값 자기 보정 실시 . 1. 용접전류 통전시 용접 전극부 의 실제 전류값 보정 실시 . 2. 용접상황 실시간 감시로 불량 검출 .

지능형 용접 시스템

지능형 용접 시스템 적용 효과 최적의 용접품질 상태를 유지하기 위한 조건 보정 , 조절 지능형 용

접 설비를 구축하여 공정내 용접의 고품질을 보증하기 위함

지능형 용접시스템 적용 효과지능형 용접시스템 적용 효과지능형 용접시스템 적용 효과지능형 용접시스템 적용 효과

목적 실시간 로보트 스폿용접 누락 방지를 통한 용접품질 보증 .

문제점 로봇 점용접 공정에서 용접점수 와 상관없이 TC 의 용접완료 신호에 의하여 로봇은 용접작업을 완료함 - ( 용접점 누락시 확인기능 없음 )대응 방안 용접점 누락 방지용 PLC 프로그램을 추가하여 입력 타점수와 실 작 업 용접 타점수를 실시간 비교하여 용접누락을 방지하는 시스템

용접작업

용접점수COUNT

타점수비교

작업완료

경보 & 라인정지

공법 타점수 입력

OK

NG

2) 2) 용접점 누락 방지 시스템용접점 누락 방지 시스템2) 2) 용접점 누락 방지 시스템용접점 누락 방지 시스템

용접 누락 방지 시스템 회로용접 누락 방지 시스템 회로 용접 누락 방지 시스템 회로용접 누락 방지 시스템 회로

♣ 저항 용접 고품질 요건 확보가 더욱 절실

- 기존 전류 파형 , 통전시간 제어 만으로 한계

♣ 용접 과정시 가열과 연화로 용접부 오목하게 변위 발생

- 전극 가압력의 즉응성 필요

♣ 즉응성이 나쁘면 날림 , 기공 결함 발생

♣ 가압 시스템의 엄격한 적용 제어 및 모니터링의 필요성 대두

3) 3) 서보 건서보 건3) 3) 서보 건서보 건

서보건의 필요성 가압부의 정적특성 ,동적특성에 따른 즉응성 정밀 제어로 용접부의 고품질 확보 (용접흔등 외관 개선 )

♣ 서보 모터 , 벨트 , 볼 스크류에 의한 회전 토르크로 가압

♣ 서보 모터 피드백 전류 이용 , 전극 간의 가압력 측정

♣ 계측 가압력 이용 소프트 터치 제어 - 압흔 깊이 보상 제어

서보 건의 특징서보 건의 특징 서보 건의 특징서보 건의 특징

♣ 로봇과 저항 용접의 동기화 - 용접 목표 접근 시간 단축

♣ 압흔 깊이 , 전극 이동 , 가압력 저하에 따른 보상 제어

- 용접 강도 향상

♣ 공압 가압시 발생하는 충격 감소 ,

소프트 터치

♣ 소음 감소에 의한 환경 개선

♣ 가압 시간의 최적화 -CYCLE TIME 단축 , 생산성 향상

서보 건의 장점서보 건의 장점 서보 건의 장점서보 건의 장점

목적 초음파를 이용한 비파괴검사로 재료비절감 및 용접품질 보증

현 문제점 작업 (검사 )자에 의한 수동 파괴검사로 검사시간 과다 및 파괴검사 후 폐기에 따른 재료비 증가 /검사 어려운 곳 검사 누락 발생대응 방안 초음파를 이용하여 용접점을 검사함

수동공구 사용

( 정 , 망치/ 에어함

마 )

파괴 검사 비파괴 검사

4) 4) 점용접 비파괴검사 시스템점용접 비파괴검사 시스템 4) 4) 점용접 비파괴검사 시스템점용접 비파괴검사 시스템

구 분 일반 초음파 검사 시스템 집적식 초음파 검사 시스템

약 도

측 정원 리

•검사부 초음파 파형의 반사시간 차이 분석

•다수 탐촉자의 신호를 동시에 분석 하여 도식화 ( 녹색부 : 정상용접 )

용접부 탐촉자 터치

용접부 탐촉자 터치출력 화면 출력 화면

탐촉자 52 개 집적

탐촉자

t1 t2

시간 시간

점용접 초음파 비파괴검사 비교점용접 초음파 비파괴검사 비교 점용접 초음파 비파괴검사 비교점용접 초음파 비파괴검사 비교

목적 용접팁의 연마상태를 분석하여 드레싱 미실시 또는 드레싱 부족으로 인한 용접불량 (분리 )을 방지하여 용접품질을 보증 . 현 문제점 점용접 로봇 팁 드레싱 안됨 : 커터 회전 안됨 , 가압력 부족 등 점용접 로봇 팁 드레싱 부족 : 커터 마모 , 가압력 부족 등 대응 방안 용접팁 연마 후 연마상태를 자동 칼라분석 장치를 이용하여 용접팀 연마 불량 유무를 검출함 ( 드레싱부 황색 ; 정상 , 흑색 /회색 ; 불량 )

팁 불량유형

미연마 ( 칼라 = 검정 )

연마불량( 기울기 15 도

이상 )

과다 마모( 팁 높이 )

팁

정상상태

정상 ( 황색 )

5) 5) 용접팁 드레싱 칼라 분석 시스템용접팁 드레싱 칼라 분석 시스템 5) 5) 용접팁 드레싱 칼라 분석 시스템용접팁 드레싱 칼라 분석 시스템

용접팁 드레싱 칼라 분석 기준값 설정용접팁 드레싱 칼라 분석 기준값 설정 용접팁 드레싱 칼라 분석 기준값 설정용접팁 드레싱 칼라 분석 기준값 설정

목적 아크 용접시 전류를 최소화하여 저전류 저입열량에 의한 용접으로 스패터 발생 감소 및 용접부 열변형 방지로 용접품질을 향상 . 용접시 발생하는 융착 발생 감소로 가동율 향상 현재문제점 ♣ 아크용접 (CO2) 시 고전류에 의한 스패터 과다 발생 ♣ 용접시 고온 지속으로 용접부 열변형 발생 ♣ 용접시 와이어 융착 다발 ♣ 와이어 선단 뭉침으로 커팅 필요

대응 방안 전류를 최소화하여 적은 열량으로 용접이 가능한 CMT (cold metal transfer) 용접기 적용

6) CMT 6) CMT 용접기용접기 6) CMT 6) CMT 용접기용접기

CMT CMT 용접기 원리용접기 원리 CMT CMT 용접기 원리용접기 원리

와이어 버퍼

와이어 피더 토치 서보 모터

CMT CMT 용접기 주요 시스템용접기 주요 시스템 CMT CMT 용접기 주요 시스템용접기 주요 시스템

단락단락 // 펄스펄스 /CMT /CMT 용적 이행 비교용적 이행 비교단락단락 // 펄스펄스 /CMT /CMT 용적 이행 비교용적 이행 비교

동영상자료

MAG ¿ëÁ¢.m MIG¿ëÁ¢.m CMT¿ëÁ¢.m

1. 세라믹 로케이션 핀 적용 - 분류 , 조기 마모 방지

2. 타점 카운터기 적용 - 팁 드레싱 , 교환 주기 설정 관리

3. DC 인버터 용접기 적용 –고장력강 780Mpa 이상

4. 방호팁 적용 – 규격외 혼입 , 편심 방지

5. 타점 누락 카운터 & 리미트 스위치 적용 - 타점 ( 수량 ) 누락 방지

6. 역방향 조립 방지 GUIDE 적용 – 너트 오샵 방지

7. 볼트 길이 감지 센서 적용 - 이종 볼트 조립 방지

8. 칩 용착방지 에어 분사장치 적용 - 스패터 용착 방지

9. 스터드용접 콜렛 교체 주기 표준화 - 교체주기 20,000 타점

10. 스터드 누락방지시스템 적용 -PLC 프로그램 , 총용접수량 카운팅

11. 스터드 자동검사 시스템 - 레이져 변위 센서활용 , 편심 및 위치 체크

7) 7) 하드웨어 하드웨어 HIVISHIVIS 7) 7) 하드웨어 하드웨어 HIVISHIVIS

방호팁 방호팁 (( 홈 팁홈 팁 )) 적용적용 방호팁 방호팁 (( 홈 팁홈 팁 )) 적용적용

볼트 길이 감지 센서 적용볼트 길이 감지 센서 적용 볼트 길이 감지 센서 적용볼트 길이 감지 센서 적용

타점누락카운터 타점누락카운터 & & 리미트 스위치리미트 스위치 타점누락카운터 타점누락카운터 & & 리미트 스위치리미트 스위치

광전관

리미트 스위치 대체리미트 스위치 대체 , , 광전관 사용 예광전관 사용 예 리미트 스위치 대체리미트 스위치 대체 , , 광전관 사용 예광전관 사용 예

감사합니다