5.2주제 강판별 용접불량 및 대응 (박홍원)

2016 기술세미나 – 용접 . 1

2016 년 용접기술 세미나 <2 주제 >

강판별 용접불량 및 대응

전문위원 박 홍원

2016 . 5 .

2016 기술세미나 – 용접 . 2

목 차

1. 고장력강판의 Projection 용접

불량

및 대응

2. 도금강판의 기공 ( 피트 ) 발생 및

대응

2016 기술세미나 – 용접 . 3

1. 고장력강판의 (PROJECTION)

Proj- 용접 불량 및 대응

2016 기술세미나 – 용접 . 4

고장력강판의 구분

H-SCP

DP(Dual Phase) 강 : Ferite+Martensite

Trip 강 : Ferite+Martensite+Austensite

Mart 강 : Martensite

Ultra High Strengh Steel ＞ 800MPALow Strengh

Steel ＜340MPA

High Strengh Steel

1. 고장력강판의 Proj- 용접 불량 및 대응

2016 기술세미나 – 용접 . 5

고장력강판의 종류와 도면표시 규격

기호 강화조직

화학성분 (wt %) 인장시험 참고치

C Si P S 항복강도(N/mm2)

인장강도(N/mm2)

신율(%) n 치 r 치

SPRC 340

P 첨가고용강화형

0.1 이하

0.05이하

0,1 이하

0.04 이하

196 이상 340 이상 35 이상

0.16 이상

1,5 이상

SPRC 340E 186 이상 340 이상 38 이상 1.5 이상

SPRC 340ES 186 이상 340 이상 38 이상 2.0 이상

SPRC 370 215 이상 3709 이상 34 이상 1.3 이상

SPRC 390 235 이상 390 이상 33 이상 1.2 이상

SPRC 440 0,1 이하

0.3 이하

0.1 이하

0.015이하

265 이상 440 이상 32 이상 1.1 이상

SPRC 440X 255 이상 440 이상 34 이상 1.1 이상

도면표시 방법 S P R C 440 EEXCELLENT FORMABILITY 440 N/mm2 급COLD ROLLED고 ( 高 ) r 형PLATESTEEL

DRAWING 성형용 냉간압연 고장력강판


2016 기술세미나 – 용접 . 6

구분

종 류 및

기 호

인장시험 굽힘시험

인장강도

(N/mm2)

항복점

(N/mm2)

신율 (%)

굽힘각도

내측반경

두께 (mm) 두께 mm

0.6~1.0

1.0~2.3

1.6~2.0

2.0~2.5

2.5~3.25

3.25~6.0

1.6~3.25

3.25~6.0

냉간압연강판

SPFC 390 390 이상 235 이상 30 이상 31 이상

180 。

밀착

SPFC 440 440 이상 275 이상 26 이상 27 이상 밀착

SPFC 490 490 이상 315 이상 23 이상 24 이상 밀착

SPFC 540 540 이상 355 이상 20 이상 21 이상 두께의 0.5 배


SPFC 590RA 590 이상 370 이상 29 이상 30 이상 두께의 1.0 배


열간압연강판

SPFH 490 490 이상 345 이상 22 이상 23 이상 24 이상 25 이상

180 。

두께의0.5 배

두께의1.0 배


두께의1.0 배

두께의1.5 배


두께의1.5 배

두께의1.5 배

자동차용 가공성 냉간압연 / 열간압연 고장력강판

고장력강판의 종류와 도면표시 규격


2016 기술세미나 – 용접 . 7

고장력강판 적용 부품품명 /( 재질 ) 이미지 품명 /( 재질 ) 이미지

Base Brkt/ (SPFH 590DP)

Assist Arm Brkt/ (SPFH 590DP-P)

Reinf S/Sill Inr / (SGAFC 980)

Seat Striker Mtg / (SPFC 590DP)

Trailing Arm/ (SPFH590FB-P)

Cowl Side Pnl/ (SAPH 440)

Stiffner Mtg Brkt/ (SGARC 440)

Eng Mtg Brkt Rr/ (SGARC 440)


2016 기술세미나 – 용접 . 8

용착강도부족 -CO2 보강 용접볼트 나사산마모 용접강도 약함 용접 강도값 변화 빈번함

용접시 스패터 과다 너트 용접부 스패터 과다 초고장력강판 – CO2 보강나사산수정 (TAP’G)

작업

고장력강판의 Proj- 용접 문제 유형


2016 기술세미나 – 용접 . 9

유형 문제 유형 파생 문제 현장 조치

1 - 용착강도 / 토오크값 미달 Mt’g / 체결작업 시 분리 - co2 보강 작업

2 – 나사산 마모 / 변형볼트 / 너트 체결 불가 후 공정 체결 시 볼트 파손

- 전량 체결 확인작업 - tapp’g 작업

3 - 스패터 과다 / 모재 변형

외관 고객 불만상대부품과 Match’g 성 저하 작업자 작업 기피노이즈 , 발청 등 2 차 문제 유발

- 요구 시 제거 작업- 전량 확인 작업- 생산량 감소

4 - 입열 과다 / 부적합환경 발청 과다 ( 하절기 )

과다 시 체결 어려움외관 고객 불만

-전량 확인 작업-요구 시 제거 작업

5 - 장비 / 설계사양 부적합 상기 1~4 유형 과 동일-상기 1~4 결과조치 와 동일


고장력강판의 PROJ- 용접 문제 유형

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 10

Projection 용접불량 유형별 개선사례

사례 1. 접합강도 불균일 개선 ( 안정적 강도 확보 )

대상부품 부품 사양 문제점

BRKT-1 SPRC 440 1.4t + M6-Nut 강도 불균일

1. 현상 및 문제점

: 고장력강판 모재에 M6 너트 용접 후 토오크 및 용착강도 미달 발생 (수시 ) ( 고객사 분리 발생 , 자체 측정 시 값 산포 큼 ) - 분리 방지 위하여 전류값 표준 대비 높이 설정 후 작업 ; 스패터 과다 , 나사산 붕괴 발생 전량 태핑 작업 후 출하

브라켓 -1


1,

2016 기술세미나 – 용접 . 11

2. 원인 분석 • 입열량의 변화요인 점검 - 전류 변동여부 체크 : T/C 전류값 변동 없음 - 공기압 변동 체크 : 공기압 일정 유지 - 전극 냉각상태 확인 : 냉각상태 불량

전극냉각

확인방법

표준 : 연속 10 회 통전 후 맨손으로 전극을 만질 수 있을 정도면 냉각 양호

부적합 : 맨손으로 만졌을 때 매우 뜨거 움


첨부 #1. 전극의 냉각관리


1,

2016 기술세미나 – 용접 . 12

▣ 전극 냉각이 불량인 경우

-. 전극이 고온으로 되어 마모가 심하게

되어 연마 회수가 증가한다 .

-. 전극이 고온이 되면 저항이 증가하여

전류가 흐르기 어렵게 되어 너겟이

작아지거나 생기지 않기도하여 용접

접합강도가 약해진다

-. 스패터의 발생이 많아진다

-. 전극이 융착한다

첨부 #1 . 전극의 냉각 관리


전극의 냉각수 튜브 관리 기준

냉각수 튜브

5~10mm

팁

45。

샹커

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 13

첨부 #1 . 용접장비의 냉각수 유량 관리


냉각수 유량 관리 표준

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 14

3. 대응 - 조치내역 - 전극의 냉각수 튜브 교체하여 셋팅 위치 조정 (62 mm → 8 mm) - 냉각수 파이프 및 냉각기 ( 칠러 ) 청소

- 표준화 : “ 장비 일상점검 체크시트에 10 회 연속 작업 후 맨손으로 전극을 만질 수있는 가” 점검 항목 추가


냉각수 튜브

8mm

TIP

냉각수 튜브

실측 : 62mm

TIP

튜브표준화


1,

2016 기술세미나 – 용접 . 15


: 모재에 M6 볼트 용접 후 용착강도 SPEC 대비 미달 발생 ( 고객사 분리 발생 , 자체 측정 시 미달값 수시 발생 ) - 분리 방지 위하여 전류값 높이 설정 후 작업 ; 스패터 과다 , 용착강도 미달 수시 발생 CO2 용접 보강 후 출하

사례 2. 접합강도 불균일 개선


BRKT-2 SGARC 440 1.4t + M6-Bolt 강도 미달



1,

2016 기술세미나 – 용접 . 16

2. 원인 분석 • 용착강도 변화 요인 점검 - 너겟경 체크 : 너겟경 표준대비 작다 - 전극 냉각상태 확인 : 맨손 점검 시 양호 - 분류 발생 여부 확인 : Bolt Projection 용접 하부전극 Bush 의 절연 안됨 ( BUSH 재질 : KCF-sus 파이프에 도금 처리하여 절연기능 갖게 처리 함 )

하부전극

절연 부쉬

도금훼손


사례 2. : 접합강도 불균일 개선

너겟경 불량 상태 너겟경 양호 상태하부전극 단면

첨부 #2. 너겟경 관리 표준

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 17


첨부 #2 : 용접 너트 / 볼트의 강도 및 너겟경 관리 표준 (MS 181-04)4 각 /6 각 용접너트 토오크 값 기준

4 각 /6 각 용접 너트 너겟경 기준

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 18


첨부 #2 : 용접 너트 / 볼트의 강도 및 너겟경 관리 표준 (MS 181-04)용접 볼트 용착강도 값 기준

용접 볼트 너겟경 기준

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 19

3. 대응 - 조치내역 - 절연 부시 신규 교체 ( 절연부시의 상태 점검 결과 절연용 도금 피막 훼손으로 분류

발생 )

- 표준화 관리 : “ 장비 일상점검 체크시트에 시업 전 테스터기로 전류 흐름 없는가” 점검항목 추가 ( Weld Bolt 용접기의 하부전극 only)


사례 2. : 접합강도 불균일 개선

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 20

사례 3. 접합강도 SPEC 미달 개선


BRKT-3 초고장력강판 (980 MPA) + M6-Nut 강도부족


: 초고장력 강판 모재에 M6 너트 용접 시 토크값 / 용착강도값 미달 발생 ( 자체 측정 시 값 미달 ) - 용접조건 조정 ( 전류 ↑ , 가압력 ↑ ) 으로 안정적 접합강도 확보 어려움

CO2 용접보강 후 출하



1,

2016 기술세미나 – 용접 . 21

2. 원인 분석 • 용착강도 미달요인 점검 - 너겟경 체크 : 너겟경 불균일 및 표준대비 적음 → 초고장력강판의 용접특성 확인

* 고장력강의 용접강도 확보 어려운 이유


사례 3 : 접합강도 작음 개선 ( 강도값 SPEC 미달 )

첨부 #3. 고장력강판의 용접 특성

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 22


구분 내 용

특 성

• 인장강도 340MPA(34 kgf/mm2) 이상• 강도 향상을 위한 첨가 금속의 영향으로 모재의 전기저항이 증가하여 발 열이 용이함으로 낮은 전류영역에서 용접 가능 ( 연강대비 전류 낮게 관리 ) • 고장력화 할수록 스패터 발생 한계전류가 낮아지며 , 높은 가압력 필요• 용접부 경도는 재료의 화학성분과 냉각속도 ( 유지시간에 반비례 ) 에 의존 → 용접조건의 정밀관리 필요

( 소재별 스패터 발생 한계 )가압력 (kN)

용접

전류

(kA)

588 MPa 급

연강

440 MPa 급

680 MPa 급

첨부 #3 . 고장력강판의 용접특성

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 23


첨부 #3 . 고장력강판의 용접강도 확보

* 십자 인장시험의 플러그형 파단 (≒ 모재 물고 떨어짐 ) 확보 방안 - 화학성분의 한계값 규정 - ① 1.5C+P+3S = 0.23 (wt%)

② C+Si/90+(Mn+Cr)/100+P=0.115(wt%) ③ C+Si/30+Mn/60+2P+4S ( 유지시간 25 cyc) : 0.24 % ( 유지시간 5 cyc) : 0.31 %

* 점용접부의 피로강도 고려

고장력강의 점용접 이음부의 노치와 잔류응력으로 모재의 고강도화 효과 적음

→ 적절한 입열량으로 후통전 실시하여 압축응력이 부가되어 피로한계 2 배 향상

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 24

3. 대응 - 조치내역 - 용접방식 변경 : 다단 통전으로 변경 적용하여 용접조건 보완

※ 다단 통전 적용 경우 ※ 1) 아연도금 강판 저항용접 시 1 차 용접으로 아연도금 녹인 후 2 차 본 용접 실시 함

2) 고장력 강판 저항용접 시 1 차 본 용접 후 용접 열영향부 (코로나 본드 ) 연화방지 위한

열처리 개념으로 2 차 용접 실시함 필요에 따라 3 차 용접 적용하기도 함 ( 시험실 조건 효과 얻음 )


사례 3 : 접합강도 작음 개선 ( 강도값 SPEC 미달 )

구분용접시간 (HZ) 용접전류 (KA)

비고초기가압 통전 1 통전 2 유지 1 유지 2 전류 1 전류 2

변경 전 34 4 - 12 0 12.7 -변경 후 30 4 2 10 5 12.7 8.7

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 25

사례 4. 용착강도 안정적 확보위한 인버터 용접기 적용


BRKT-4 SAFH 590FB-P 2.9t + M6-Bolt/Nut 강도값 불안정


: 고장력 후판 모재에 M6 볼트 / 너트 용접 후 용접강도 표준값 미달 발생 ( 품질확인 위한 잦은 분리확인시험으로 폐기비용 과다 )) - 용접조건 수시 관리하나 강도값 산포 빈번히 발생 CO2 용접 보강 후 출하 ( 간헐적 시행 )



1,

2016 기술세미나 – 용접 . 26

2. 원인 분석 • 용착강도 변화 요인 점검 - 후판 고장력강판에 단상교류 용접기로 안정적인 입열량 확보 한계 (M6-Nut 경우 용접조건 과다 셋팅 시 너트 나사산 마모 발생 )

* 단상식용접기와 인버터식 용접기 비교

부품정보 : 450 MPA 급 3.2t + M12 너트

결 과 : AC 단상 용접기 : 10.6~14KN 인버터 용접기 : 15.4~22KN


사례 4. : 용착강도 안정적 확보위한 인버터 용접기 적용

M12 NUT10.6

15.4

너트의 압출파단하중kN

고장력강판 450MPA 3.2t ±³·ù¿ëÁ¢±â Á¡¿ëÁ¢ Àü°æ(180µµ¿¡¼ ¹ÌÅë ÀÎ¹öÅÍ ¿ëÁ¢±â Á¡¿ëÁ¢ Àü°æ(ÅëÀü

AC 단상식 인버터식일본 용접기술 중

단상교류식 인버터식

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 27

3. 대응 - 조치내역 - 용접기 인버터식 으로 교체


사례 4. : 용착강도 품질보증위한 인버터 용접기 적용

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 28


: 냉연강판 모재에 M6 너트 용접 후 볼트 삽입 어려움 ( 자체 확인 시 삽입어려움 발생 ) 볼팅성 확인 검사 , 태핑 작업 후 출하

사례 5. 부품 평탄도 미확보로 볼트 삽입 어려움 개선


BRKT-5 (SPCC 1.2t + M6-NUT ) 볼팅삽입 어려움



1,

2016 기술세미나 – 용접 . 29

2. 원인 분석

- 모재의 너트 용접홀 부 평탄 미확보로 너트 내부로 용융물 & 스패터 유입 프레스 피어싱 공정의 펀치 마모로 모재의 홀 부 변형 발생

밀착 밀착갭발생

단면 A-A B 부 상세

B

B


사례 5. : 부품평탄도 미확보로 볼트삽입 어려움 및 대응

A A

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 30

1 공정 2 공정 3 공정 4 공정

평탄도불량 원인 : Punch Pin 의 마모로 펀칭후 후진 시 모재 변형시킴 )


사례 5. : 부품평탄도 미확보로 볼트삽입 어려움 및 대응

3. 대응 – 조치내역

- 임시조치 : 초기가압시간 증대 (19 → 25HZ) - 근본조치 : Punch Pin 교체

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 31


: 동일 사이즈 너트에 대한 모재의 너트 용접부 홀 사이즈가 상이하여 가이드 PIN 및 하부팁 홀더 경 관리 표준 안됨

모재 홀의 최소값에 맞추어 가이드 Pin 외경 관리로 모재와 너트의 센터 불일치 발생

사례 6. 모재의 너트 용접부 홀 사이즈 표준화


BRKT-6 내용 참조 볼트 삽입 어려움



1,

2016 기술세미나 – 용접 . 32

2. 원인 분석

* 모재의 너트 용접부 홀 과 PIN 사이즈의 공차관리 미흡 - 모재의 홀 사이즈 SPEC 이 다양화 대비 PIN 사이즈 단일화 사용



1,

2016 기술세미나 – 용접 . 33

2. 원인 분석



순 차종 이미지 품명 / 품번 SPEC( 변경 전 )

SPEC( 변경 후 )

1 TA 89381-1Y220HINGE BRKT INR R 9 +0.1/0 9 +0.1/0

2 TA 89381-1Y040HINGE BRKT INR L 9±0.1 9 +0.1/0

3 TA 89361-1Y040HINGE BRKT OTR L 9 ±0.1 9 +0.1/0

4 TA 89491-1Y220HINGE BRKT OTR R 9 ＋ 0.1/0 9 +0.1/0

5 TA 89461-1Y000HINGE BRKT L 8.9±0.2 9 +0.1/0

6 TA 89491-1Y000HINGE BRKT R 8.9±0.2 9 +0.1/0

▣ M8 NUT 용접부 홀 치수 조사

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 34

정상 작업 스패터 , 용융물 유입

웰드너트

가이드PIN

모재


모재쏠림

GAP ; 大


1,

2016 기술세미나 – 용접 . 35

3. 대응 – 조치내역 모재 너트 용접부 홀 사이즈 단일화 및 PIN 공차 관리



순 NUT 사이즈 모재 Hole SPEC( 현대차 설계기준 ) 가이드 핀 경 하부

TIP holder 경1 M4 5.0 4.90 5.01 M5 5,5 5.40 5.52 M6 6.6 6.50 6.63 M8 9.0 8.90 9.04 M10 11.0 10.9 11.05 M12 14.0 13.9 14.0

공차 별도표기 없을경우 프레스 공차 적용 +0 / - 가공공차 -0 / + 가공공차

(S13905 참조 )

< Weld Nut 용접부 모재 홀 및 핀 규격 표준화 >

2016 기술세미나 – 용접 . 36

2. 아연도금강판의 기공 ( 피트 ) 발생 및 대응

2016 기술세미나 – 용접 . 37

2. 도금강판의 기공 ( 피트 ) 발생 및 대응

SGA FH590 60/60 P t0.8표면처리의 종류 기호

크롬산계 처리 C

인산염계 처리 P

방청유 도포 O

무처리 (無處理 ) M

특수크롬산계 처리 S

판두께 (mm)

표면처리의 종류

부착량표시 ( 외면 / 내면 )

원판의 종류

도금방법

도금방법

응용아연도금강판

합금화 용융아연도금강판

전기 아연도금강판

Zn-Fe 합금전기도금강판

Zn-Ni 합금전기도금강판

Zn/ZN-Fe 합금전기도금강판 유기피복강판

표기 SG SGA SE EZF EZN EDZF RCN

원판종류 구조용열간압연강판

냉간압연강판 열간압연강판드로용

냉간압연고장력강판

가공성 열간압연 고장력강판

가공성 냉간압연 고장력강판

표기 SAPH SPCC,SPCD, SPCE(N)

SPHC,SPHD,SPHE SPRC SPFH SPFC

1

2

1

2

3

3

도금강판의 도면표시 규격

2016 기술세미나 – 용접 . 38


아연도금강판 적용 부품품명 /( 재질 ) 이미지 품명 /( 재질 ) 이미지

Assist Arm Brkt/ (SGAPH440 60/60)

S/Frm Fr Mtg Brkt / (SGAPH 440)

Eng Mtg Brkt/ (SGARC 440)

Assist arm Brkt/ (SGAFH590FB

60/60)

Rr Tailing Arm/ (SGAFH 590 FB

60/60)Bombe Mtg Brkt / (SGARC 440)

Lwr Arm Mtg Brkt / (SGARC 440 60/60)

Extn C/Mbr Brkt/ (SGAPH 370)

2016 기술세미나 – 용접 . 39

기공 ( 피트 ) 의 유형

지그 에어호스훼손- 에어누설

노즐內 스패터 과다부착- 보호가스 트러블 보호가스 유량부족

아연증기 방출불량아연증기 방출불량

용접조건의 부적합

아연증기 방출불량 아연증기 방출불량


1,

2016 기술세미나 – 용접 . 40


브라켓 -A SGAPH440 60/60 2.6t + SWRCH 10A 6x4t 기공 ( 피트 )

1. 현상및 문제점

: MAG(혼합가스비 8:2) 용접시 기공 ( 피트 ) 발생으로 품질불량

문제부 재용접 ( 수정 ) 후 출하

( 사례 ): 아연도금강판의 MAG 용접시 기공 ( 피트 ) 발생 및 대응

브라켓 -A 추진 중


1,

2016 기술세미나 – 용접 . 41

2. 고장력강판의 Proj 용접 불량 및 대응

기공 ( 피트 ) 발생 현황

- 도금강판 적용 부품 MAG 용접시 기공 ( 피트 ) 발생

< 비도금강판 ( 비방청 사양 ) 용접시 기공 ( 피트 ) 발생 없음 >

대상부품 구분 불량율 비고

브라켓 - A 방청 사양 42 ~ 52 % 기공 ( 피트 ) 불량 발생율

사례 : 아연도금강판의 MAG 용접시 기공 ( 피트 ) 발생 및 대응

* 가스메탈아크용접 (GMAW) 의 보호가스 사용에 따른 분류-. CO2 용접 : 보호가스 ( 실드가스 ) 로 Co2 가스 100% 사용하는 용접-. MAG 용접 : 보호가스로 Ar 가스 와 CO2 가스 혼합하여 사용 ( 8 : 2 , 9 : 1 통용 )

-. MIG 용접 : 보호가스로 불활성 가스인 Ar , He 가스 100% 사용

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 42


2. 원인 분석

- 모재표면 녹 , 기름 등 이물 유무 확인 ; 문제없음 - 와이어 돌출이 적정한가 확인 ; 적정 (12mm) - 노즐높이 확인 ; 모재와 노즐 간 적정 간격 유지 - 보호가스 유량 확인 ; 19~20ℓ/min 로 표준조건 만족함 - 용접시 발생하는 아연증기 배출통로의 확보 유무 확인 ; 확보 않됨


기공 ( 피트 ) 은 왜 생기는 가 ？ 첨부 #4

2016 기술세미나 – 용접 . 43

첨부 #4 : 기공 ( 피트 ) 의 발생 요인 과 종류

기공의 주요인1) 응고 시에 액상 - 고상간의 용해도 차에

의해 방출된 가스가 응고금속 내 잔류2) 용착금속 내의 화학반응으로 발생한

가스가 응고금속 내 잔류3) 보호가스의 물리적인 와류에 의한

응고금속 내 잔류4) 재료별 기공발생의 주 원인 - 철 : Co 기체 , - 알루미늄 : 실드가스 중의 수소 (H), - Ni 합금 : 질소 (N2)5) 아연 도금강판의 용융아연 증기의

응고금속 내 / 표면 잔류

• 기공의 종류 - 핀홀 , 블로우 홀 , 웜홀 , 모 (毛 )

균열상 기공 , 응고수축 공간에 갖힌 기공 . 응고수축공간 갖힘 기공 모균열상 기공


액상

고상고상

2016 기술세미나 – 용접 . 44

용접속도빠르면- 비드폭 좁다- 용입 얇다- 비드높이 낮다-언드컷 발생 쉽다

토치각도 / 용접위치

역 기울면- 비드폭 좁다- 용입 깊다- 비드높이 높다

와이어 굵기

굵으면- 스패터 증가- 아크 불안정- 용입 얕다

팁 / 모재 거리

길면- 전류감소- 아크 길다- 용입 얕다

실드 가스

적으면- 기공발생

모재 표면

기름 ,녹 ,- 기공발생

용접전류

높으면- 비드폭 넓게- 비드높이 높게- 용입 깊게- 스패터 적다

아크길이

길면- 비드폭 넓게- 비드높이 낮게- 용입얕게- 스패터 크다

노즐높이

높으면- 기공발생낮으면- 노즐오염- 번백 쉽다

용접방향

와이어 돌출

길면- 전류감소- 아크불안정- 기공발생

10~20°

첨부 #4 : 기공 ( 피터 ) 의 발생 요인 ( 관리항목 )


2016 기술세미나 – 용접 . 45

첩부 #4 : 기공 ( 피트 ) 발생의 원인 및 대책

용접불량 원 인 대 책

기 공

용접부에 다량의 녹 , 기름 용접부를 깨끗이 한다

와이어에 기름이 묻어있을 때 와이어 통로의 기름 제거

송급 가스에 공기 혼입 가스 tube 연결부에 구멍 유무 확인

보호 가스가 흡습 되었을 때 용접용 가스를 사용한다

송급 가스가 흐르지 않을 때 봄베 가스량 및 밸브 오픈 여부 점검

노즐의 경이 너무 작을 때 노즐경을 적당한 것으로 바꿈 ( 노즐경 (mm)×20 > 사용전류 )

노즐과 모재의 길이가 너무 길 때 통상 6~15mm 로 한다

노즐에 Spatter 가 부착 가스와류 Spatter 제거

강풍으로 인한 차폐효과 미흡 시 풍속 2m/sec 이상 시 바람막이 설치

ARC 가 너무 길 때 전압을 낮게 한다

가접용량 불량 , 가접 용접 재료의 선택 , 후처리가 부적정할 때

가접을 충분히 하고 , 가접 용접재료의 선택과 후처리를 정확히 한다


2016 기술세미나 – 용접 . 46

특 성

대 책

• 스패터 발생 다량 ( 무도금판의 3 배 )• 실드가스 영향에 의한 기공 결함• 아연증기에 피트 , 블로우홀 등 기공 결함 발생 용융지 진동 효과 펄스 적용 적정 전류 , 전압 유지 ( 적절한 아크 길이 ) co2 용접은 Ar 과 Co2 혼합가스 사용 적정 실드 가스량 유지 ( 최소 노즐경 13Ø 이상 , 선풍기 바람 ) 아연증기 빠짐이 용이하도록 이음부 갭 확보

( GMAW 의 용접부 기공발생에 미치는 간극의 영향 ) 부품간 간격 G ((mm)

기공

수

(개/

27m

m)

첨부 #4 : 아연도금강판의 용융용접 특성


용접접합 편람

1,

2016 기술세미나 – 용접 . 47


3. 대응 – 조치내역 용접시 아연증기 배출 여유 확보위해 지그 유니트 수정


단면 A-A

지그 유니트

유니트 하단 부품과의 밀착부 컷팅- 아연증기 배출공간 확보

부품 -2

부품 -1

AA

부품 -1 부품 -2

부품 -1

부품 -2

2016 기술세미나 – 용접 . 48


아연도금강판의 MAG 용접시 아연증기 배출통로 확보 ( 부품수정 )

( 0. 3mm gap 확보 )

( 추진 검토 중 사례 )

시토미 켄이지

파나소닉 용접 시스템㈜

< 일본 WELDING TECHNOLOGY(2015.12)“ 용접결함에 대해서”중 기공성 결함 관련 내용을 직역한 자료임 >

참고자료 : 용접결함 중 기공성 결함

492016 기술세미나 – 용접 .

기공성 결함의 발생과 대책

50

용접결함과 영향에 대해서

용접결함과 영향에 대해서

용접부의 성능에 미치는 용접결함의 영향은 변형이나 잔류응력 , 경화 등을

고려한 넓은 범위에 있지만 통상적으로 그림 1 에 표현한 대로 표면결함과

내부결함에 많이 나타나며 . 통상적으로 균열 (CRACK), 기공 , 용입불량 등을

용접불량이라 부른다 .

용접결함의 크기 , 형상 , 발생하는 위치에 따라 품질에 주는 악영향의 정도로

판단하지만 결함이 발생하는 이음에 있어 사용조건 ( 인장 , 압축 , 반복하중

등 ) 이 가해지면 같은 크기 , 형상 , 위치의 결함으로도 품질에 주는 영향이

다르다

일반적으로 결함은 끝이 둥그스런 형상보다 뾰쪽한 형상이 악영향을 미친다

따라서 균열이나 용입불량 및 융합불량은 가장 중대한 결함이라 할 수 있고 또

변형 , 치수나 형상의 불량 , 경화 , 연화 , 취성 등도 용접부의 품질에

악영향을 미친다 .

2016 기술세미나 – 용접 .

51

용접결함의 종류

용접결함

표면결함

피 트

내부결함

균 열

변 형

잔류응력

경화 , 연화

취 성

언더 컷

오버 랩

기 공 (블로 홀 )

용입불량

슬러그

융합불량

균 열

그림 1 . 용접결함의 체계도


53

부적절한 시공요령에 의해서 결함이 발생한 경우는 바로 그 시공을 중지

하고 원인을 파악하는 것과 같이 원인에 관련하고 있는 이음 전부를 전수

검사해야 한다

또 개선된 시공요령을 적용할 경우 결함이 재발하지 않는 것을 충분히

확인 해야 합니다 .


용접결함의 종류

54

기공성 결함의 발생 원인

용접에 있어서 기공성 결함이란

수소 (H2), 질소 (N2), 일산화탄소 (Co), 아르곤 (Ar) 등의 가스나 아연

(Zn) 증기 등의 기체에 의해서 용접금속 내부에 생기는 결함의 총칭이고

일반적으로 “피트” 와 “블로 홀 (웜 홀 )” 로 크게 나누어 진다

JIS 의 용접 용어 에서는

- 블로 홀 : 용착금속 중에 생기는 구상 또는 구멍이라 설명하고 있고

- 피 트 : 비드의 표면에 생기는 작은 오목한 구멍이라 표현 함

- 웜 홀 : 가스압에 의해서 길쭉하게 성장한 블로 홀이 비드 표면에서 애벌레

처럼 연결해서 생기는 오목한 표면결함 이라 정의 함

이들 기공 결함이 발생하는 위치나 모양은 여러가지 라서 그림 2 에 가리키는

요인도 처럼 분류 할 수있고 이들의 항목을 올바로 관리해서 결함을 미연에

방지해야 함


55

기공결함

모 재 와이어 보호가스

기 기 용접시공

* 재질( 화학성분 )

* 개선형상부적절 치수정도 불량

* 표면상태 산화막 (흑피 ), 녹 기름 , 도금 , 도료 , 수분의 부착

* 종류

* 화학성분

* 보관상태(흡습 , 녹 )

*바람

* 가스유량 과부족

* 가스조성 , 순도

* 노즐 내 스패터 부착

* 토오치- 노즐형상 / 치수-팁 마모 , 라이너 막힘

* 가스유량조정기

* 와이어송급장치 ( 가압 , 교정 )

* 용접전원 ( 보수 , 관리 )

* 와이어돌출길이

* 와이어 목적 위치

* 토오치 각도

*예열 , 후열

* 용접전류 , 전압

*임시적인 강도

* 위이빙

* 작업자기능 부족

* 용접속도

* 용접법

그림 2 . 기공결함 발생 요인도2016 기술세미나 – 용접 .

기공성 결함의 발생 원인

56

기공성 결함의 대책

1. 모재의 오염방지와 청소

1) 모재에 수분 , 습기 , 녹 , 유지 , 도료등이 부착하지 않도록 관리 → 부착한 경우는 제거 와 청소 철저히 한 후 용접작업 실시 2) 프라이머인 방청 도료가 도포되어 있는 강재를 용접할 경우 → 이음부의 프라이머 제거 후 용접 실시 3) 모재 취급 시 깨끗한 장갑 사용 및 맨손이나 더러운 장갑 사용 금지

2. 가스실드 아크용접의 경우

1) 용접조건에 맞는 적정한 실드가스 유량으로 용접 해야 함 - 가스유량이 너무 작으면 실드 부족이 되고 , 너무 많으면 실드가 난류가 되어 블로홀 발생하기 쉽다 2) 바람이 있는 경우는 토오치 근처의 풍속이 2m/sec 이하로 방풍대책 필요 3) 노즐내부 스패터 부착 시 실드가스의 흐름이 혼란되어 블로홀의 영향이 되기 때문에 스패터는 용접 작업 중 수시로 제거해야 한다 4) 적절한 “ 팁 – 모재간 거리”를 유지하고 용접해야 한다 5) 공기중의 질소 (N2) 는 블로홀이 되어 잔류하기 쉽기 때문에 공기의 혼입 을 방지해야 된다


57

3. 용접재료의 흡습 관리

1) 용접재료는 실내의 흡습하지 않는 곳에 관리해야 한다 2) 피복용접봉은 종류에 따라 건조창고에 정해진 조건으로 건조 , 보온을 실 시한 것을 사용한다 - 건조온도가 너무 높으면 피복재가 변질 , 열화되어 용접결함의 원인이 되므로 주의가 필요하다 .

4. 적정한 용접조건에 의한 시공

1) 용접전류값 등의 용접조건은 적정범위 내 설정 – 과대전류 시 블로 홀 발생 2) 아크길이 , 운봉도 적정범위 내에서 작업 3) 용접속도가 너무 빠르면 블로홀 이나 피트가 발생하기 쉽다 5. 기타 관리 (알루미늄 용접의 경우 ) 1) 용접현장의 상대습도가 80% 이상 일때 용접작업 피할 것 2) 용접 개시 전 적절한 프리 플로우 ( 가스 사전흘림 ) 시간을 설정한다 3) 가스호스는 흡습하는 고무계 재료는 사용하지 말고 비닐 혹은 테프론계 사 용함이 좋다 4) 용접 토오치의 라이너는 두루마리 와이어 한 개 기준으로 청소 함이 좋다



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첨부 - 기공성 결함의 개선사례 ( 참조 )


( 연강 , CO2 용접 )

改善前改善後

(팁~ 모재간 거리 )

( 노즐~ 모재간 거리 )

( 노즐~ 모재간 거리 )

( 그림 3. 피트 개선 사례 )

노즐~ 모재간거리 가깝게하고 , 실드효과를 개선

( 피 트 )

59


6. 레이저 용접에서의 블로홀의 원인 과 대책

레이저용접의 특징인 키홀 용접은 용융폭이 좁기 때문에 용융지의 냉각이 빠르고 발생한 기공이 부상할 수 없어서 그대로 블로홀로 남음

1) 주요원인 - 키홀 상태가 용접 중에 유지 못하게 되어서 스패터나 블로홀이 발생 - 키홀 안에 들어간 레이저광이 용융금속을 국부적으로 증발시키고 그 증발한 기공이 용융지 중간에 남아서 블로홀로 남음 ( 이때 블로홀의 성분은 금속증기 및 실드가스 등이 있음 )

2) 대책 - 펄스빔 / 트윈빔 을 적용한다 - 초점위치 가변 - 고용한계가 큰 질소가스를 사용한다 - 레이저광 입사각 ( 전진각 ) 을 작게 한다 - 하이브리드 용접이나 여열 적용


60

마무리

근년에 용접공법도 진화하고 최신기술을 탑재한 용접기계 , 용접로봇도 시장에 출시되고 있지만 이런 용접시공에

있어서의 기본적인 사항은 지금도 옛날과 같이 변하지

않습니다

본 내용을 바탕으로 앞으로 여러 분야에서 용접에 관계하고 , 전 세계에서 활약하는 분들께 조금이라도 도움이 되길

바랍니다 . (끝 )2016 기술세미나 – 용접 .

감사합니다

61

Technology

5.2주제 강판별 용접불량 및 대응 (박홍원)