전극의 종류는 무엇입니까?

올바른 용접 전극을 선택하는 것은 아크 안정성, 용접 침투 및 접합 강도에 직접적인 영향을 미칩니다. 방대한 배열 탐색 구리 전극 분류(소모성 대 비소모성, 스틱 대 TIG, 코팅 대 베어)는 모든 산업 코디네이터에게 어려움을 줄 수 있습니다. 이 종합 가이드는 이러한 중요한 용접 범주를 분석하여 특정 모재 및 전원에 가장 적합한 것을 선택하는 데 도움을 줍니다.

 

주요 시사점

●  스틱 용접(SMAW) 코어 와이어는 모재 금속보다 얇아야 하며 E6010, E6011, E6013 또는 E7018과 같은 특정 AWS 분류에 따라 인장 강도, 용접 위치 및 최적의 전력 설정이 결정됩니다.

●  코팅 깊이는 특수 망간강에 사용되는 나선부터 보호 환원 가스와 서냉 어닐링 슬래그를 생성하는 견고한 압출 피복까지 다양합니다.

●  비소모성 TIG 전극은 색상으로 구분된 텅스텐 합금(순수, 토리아산염 또는 지르코니아화)을 사용하여 AC 또는 DC 프로필 전반에 걸쳐 아크 안정성과 오염 저항성을 확립합니다.

●  탄소흑연 MIL-E-17777C로 분류된 전극은 산업용 가우징, 절단 및 트윈 탄소 아크 설정에 대해 고유한 성능 등급을 제공합니다.

●  전원 공급 장치 호환성에 따라 전극 선택이 결정됩니다. 여기서 교류(AC)는 아크 블로우를 방지하고 직류(DC)는 특정 침투 깊이와 이동 속도를 제어합니다.

SMAW(스틱 용접 전극) 종합 가이드

코어 와이어 크기 및 기본 금속 두께 이해

산업용 스틱 용접 전극은 일반적으로 1/16인치에서 5/16인치 범위의 표준 크기 스펙트럼으로 제조됩니다. 올바른 직경을 선택하는 것은 임의적이지 않습니다. 기본 엔지니어링 규칙에 따르면 코어 와이어는 항상 용접하는 특정 모재보다 좁아야 합니다. 심선이 너무 두꺼우면 전극을 녹이는 데 필요한 열이 더 얇은 가공물을 통과하게 됩니다.

기본 재료 구성에 따른 스틱 전극 분류

안정적인 구조적 결합을 보장하려면 전극 코어 와이어의 화학적 구성을 작업물과 일치시켜야 합니다. 제조업체는 연강, 고탄소강, 주철, 비철(무철) 재료 및 고도로 특수화된 합금을 포함한 특수 핵심 금속의 기능 분석을 제공합니다. 연강 전극은 일반적인 제조를 지배하는 반면, 주철 변형은 엔진 블록과 기계 베이스의 고유한 열팽창 특성을 처리하도록 설계되었습니다. 비철 성분은 철 오염으로 인해 접합부가 파손될 수 있는 알루미늄 또는 구리 가공에 탁월합니다.

인장 강도 요구 사항 및 내하중 용량

모든 완성된 용접은 용접되는 모재보다 더 강해야 합니다. 결과적으로 내부 코어 와이어와 플럭스 재료는 특정 하중 지지 용량을 충족하거나 초과해야 합니다. 표준 AWS(American Welding Society) 분류 시스템을 살펴보면 이러한 기계적 특성을 쉽게 해독할 수 있습니다. 4자리 코드의 처음 두 자리는 평방 인치당 수천 파운드(PSI) 단위로 최소 인장 강도를 나타냅니다.

위치 용접 기능(평면, 수평, 수직 및 오버헤드)

중력은 위치를 벗어난 제작 중에 용융된 웅덩이에 작용합니다. 이로 인해 다양한 전극 구성이 평평한 위치, 수평 위치, 수직 위치 또는 머리 위 위치에서 중력에 대응하기 위해 다양한 속도로 동결되도록 세심하게 설계되었습니다. AWS 분류의 세 번째 숫자를 직접 보면 이러한 위치 기능을 식별할 수 있습니다. 숫자 '1'은 수직 또는 오버헤드 통과 중에 용융 금속을 제자리에 고정하기 위해 빠르게 얼어붙는 웅덩이를 활용하는 모든 위치 전극을 나타냅니다.

플럭스 코팅에서 철 분말 혼합물의 역할

많은 현대식 고강도 용접 소모품은 높은 비율의 철 분말을 플럭스 혼합물에 직접 포함합니다. E7018과 같은 제제에서 이 철 분말 혼합물은 코팅의 최대 60%를 구성할 수 있습니다. 용접할 때 아크의 강렬한 열 에너지가 이 분말을 추가 용융 강철로 변환합니다. 이러한 역학은 증착 속도를 크게 증가시켜 팀이 조인트를 더 빠르게 채우고 전반적인 생산 효율성을 높이며 더 부드러운 용접 비드 모양을 생성할 수 있게 해줍니다.

얇은 게이지와 열악한 장착을 위한 소프트 아크 지정

얇은 판금과 불규칙한 간격이 있는 제대로 준비되지 않은 조인트에는 정밀한 열 제어가 필요합니다. 이러한 시나리오의 경우 소프트 아크 지정이 있는 전극을 선택해야 합니다. 소프트 아크는 더 넓고 덜 공격적인 열 프로필을 제공하여 얇은 게이지를 통한 화상 위험을 최소화합니다. E6012 및 E6013과 같은 옵션은 고전적인 저침투 솔루션입니다. 불완전한 장착이나 가벼운 부품을 다룰 때 초보자와 생산 팀에게 우수한 퍼들 제어 기능을 제공합니다.

급속 동결 및 모든 위치 선택(E6010 대 E6011)

프로젝트에 이상적이지 않은 표면 조건이 포함된 경우 E6010 및 E6011과 같은 셀룰로오스 전극이 업계 표준입니다. 이 제품은 건전한 용접을 보장하기 위해 심한 녹, 오일, 밀 스케일 및 기타 표면 오염 물질을 깊숙이 분사하는 독특한 능력을 보유하고 있습니다. 비슷한 심침투 성능을 공유하는 E6010은 직류(DC)에서만 작동하는 반면, E6011은 교류(AC) 및 직류(DC) 전원 모두에서 다양한 작동을 제공합니다.

 

차폐 및 코팅 깊이에 따른 전극 분류

베어 전극 및 와이어 드로잉 제약

베어 전극은 매우 구체적인 대상 응용 분야에 맞게 설계된 비절연 와이어 구성으로 구성된 가장 간단한 범주를 나타냅니다. 이러한 옵션은 와이어 드로잉 공정 중에 필요한 최소한의 윤활제 외에 표면에 화학 코팅이 없는 것이 특징입니다. 이러한 잔류 드로잉 화합물은 아크 스트림에 매우 약간의 안정화 효과를 제공하지만 일반적으로 중공업 보호에는 중요하지 않습니다. 결과적으로, 베어 와이어는 망간강 용접과 같은 틈새 작업이나 별도의 차폐 가스가 도입되는 자동화 설정에 사용됩니다.

가벼운 코팅 전극 및 아크 스트림 안정화

광 코팅 용접 전극은 표면 세척, 침지, 브러싱, 스프레이, 텀블링 또는 닦기를 통해 적용되는 정밀하고 균일한 화학 성분이 특징입니다. 표준 식별 시스템 내에서 E45 시리즈 아래에 위치한 이러한 가벼운 코팅은 아크 스트림의 성능을 향상시키도록 설계되었습니다. 화학적 코팅은 용융 풀의 표면 장력을 변경합니다. 이러한 변화로 인해 전극 팁을 떠나는 액체 방울이 더 작아지고 더 자주 발생하게 되어 보다 균일한 금속 흐름을 만드는 데 직접적으로 도움이 됩니다. 또한 이러한 코팅은 쉽게 이온화된 물질을 아크 경로에 도입하여 일관된 전하를 유지함으로써 아크 안정성을 높입니다.

차폐된 아크(두껍게 코팅된) 전극 및 슬래그 형성

차폐된 아크 또는 두껍게 코팅된 전극은 침지 또는 고압 압출을 통해 코어 와이어 위에 도포된 상당한 플럭스 층을 활용합니다. 이는 아크 구역 주변에 환원 가스 쉴드를 생성하는 동시에 용융 풀 위에 조밀한 슬래그 퇴적물을 형성함으로써 이중 보호 층을 제공합니다. 이 무거운 슬래그는 상대적으로 느린 속도로 응고되기 때문에 야금학적으로 중요한 역할을 합니다. 용접 비드 내에 열 에너지를 유지함으로써 밑에 있는 금속이 천천히 냉각되고 응고될 수 있습니다. 이러한 느린 냉각은 어닐링 효과를 생성하고 유해 가스의 포획을 제거하며 웅덩이가 굳기 전에 고체 불순물이 표면에 무해하게 부유하도록 합니다.

 

중전극 코팅의 화학적 조성

가스 구역 보호를 위한 셀룰로오스 코팅

셀룰로오스 코팅의 화학적 조성은 수용성 면 또는 대체 형태의 유기 셀룰로오스에 크게 의존합니다. 제조업체는 이러한 유기 섬유를 소량의 정확한 양의 나트륨, 칼륨, 티타늄 및 선택된 미네랄과 혼합합니다. 용접 아크의 극심한 열에 노출되면 셀룰로오스가 빠르게 연소되어 아크 흐름과 용접 영역 바로 주변에 고속 환원 가스 차폐막이 생성됩니다. 이 가스 장벽은 대기 산소와 질소가 용융 풀과 접촉하는 것을 차단하여 대기 노출로 인한 취성 및 다공성을 방지합니다.

야금 정제를 위한 미네랄 코팅

미네랄 코팅은 규산나트륨, 점토 및 다양한 금속 산화물과 같은 무기 물질을 활용합니다. 가스 실드에 의존하는 대신, 광물이 많은 플럭스는 용접 풀을 덮는 액체 슬래그로 직접 녹습니다. 이들 물질은 용탕 내의 황, 인, 산화물 등 유해한 불순물을 적극적으로 용해하고 감소시킵니다. 광물 코팅은 침전물이 손상되기 전에 이러한 오염 물질을 포착함으로써 매우 깨끗하고 고품질의 용접 구조를 제공합니다.

합성 저수소 및 합금 조합

고급 산업 용접에는 광물과 셀룰로오스 제제의 장점을 결합한 정교한 코팅이 필요한 경우가 많습니다. E7016 및 E7018과 같은 저수소 옵션은 아크 영역에서 습기를 완전히 차단하여 고강도 강철에서 수소로 인한 균열을 방지하도록 설계되었습니다. 또한 야금학자는 특정 합금 원소를 플럭스 코팅에 직접 통합하여 최종 용접 용착물의 물리적 특성과 기계적 강도를 수정할 수 있습니다. 코팅이 녹으면서 이러한 합금 원소가 풀에 혼합되어 화학적 특성이 바뀌고 안전한 이동 속도가 빨라집니다.

 

TIG 용접용 비소모성 텅스텐 전극(GTAW)

TIG 전극의 색상 코딩 및 화학적 조성

가스 텅스텐 아크 용접(TIG)은 순수 텅스텐, 1~2% 토륨을 함유한 텅스텐, 0.3~0.5% 지르코늄을 함유한 텅스텐의 세 가지 주요 유형으로 분류된 비소모성 텅스텐 전극을 사용합니다. 업계에서는 작업 현장에서 빠른 식별을 보장하기 위해 막대 끝에 간단한 페인트 색상 코딩 시스템을 활용합니다.

●  녹색: 순수 텅스텐 배합(순도 99.5%).

●  노란색: 1% 토륨이 합금되어 있습니다.

●  빨간색: 2% 토륨이 합금되어 있습니다.

●  브라운: 0.3~0.5% 지르코늄이 합금되어 있습니다.

순수 텅스텐 로드는 합금 변형 제품보다 전류 운반 용량이 낮고 표면 오염에 대한 저항성이 낮기 때문에 덜 중요한 작업으로 제한됩니다.

Thoriated 대 Zirconiated 성능 지표

Thoriated 옵션은 순수 텅스텐에 비해 상당한 성능 향상을 나타냅니다. 토륨을 통합하면 더 높은 전자 출력, 더 쉬운 아크 시작, 탁월한 아크 안정성 및 까다로운 열 부하 하에서 연장된 서비스 수명을 제공합니다. 지르코늄 처리된 변형은 일반적으로 순수 텅스텐과 토리아 처리된 옵션 사이의 중간 성능을 발휘합니다. 그러나 지르코늄 합금 로드는 교류(AC) 전원과 함께 사용할 때 탁월한 성능 안정성을 보여 고품질 알루미늄 제작에 이상적입니다.

점 형상 및 고주파 아크 제어

미세한 아크 제어와 조밀한 비드 프로파일을 얻으려면 합금 텅스텐 전극을 정확한 지점까지 연마해야 합니다. 그러나 전통적인 터치 시작 기술과 함께 표준 직류 장비를 사용하는 경우 이러한 날카로운 포인트 형상을 유지하는 것은 어렵습니다. 터치 시작은 팁을 무디게 만들고 용접 금속에 원치 않는 텅스텐 함유물을 도입합니다. 함유물을 줄이고 팁 형상을 보존하려면 고주파 전류를 일반 용접 회로에 중첩해야 합니다. 이 구성을 사용하면 물리적 접촉 없이 아크가 간격을 뛰어넘을 수 있지만 토륨 및 지르코늄 합금은 접촉 시작이 불가피할 경우 뾰족한 모양을 더 오래 유지할 수 있습니다.

가스 컵 확장 및 오염 방지

텅스텐 전극이 보호 가스 컵 너머까지 연장되는 거리는 용접하는 조인트의 레이아웃에 따라 전적으로 달라집니다. 경량 소재의 기본 맞대기 접합의 경우 3.2mm의 확장이면 우수한 가스 차폐를 유지하는 데 충분합니다. 단단한 필렛 구성에는 더 깊은 도달 거리가 필요하므로 6.4mm 의 확장이 필요합니다. ~ 12.7mm 작동 중에는 토치를 약간 기울인 상태로 유지하고 필러 로드를 조심스럽게 추가하십시오. 이 기술은 용가재가 뜨거운 텅스텐 팁과 충돌하는 것을 방지하여 로드를 멈추고 로드를 제거하고 재연삭해야 하는 심각한 오염을 제거합니다.

 

공기-탄소 아크 절단용 탄소 및 흑연 전극

군사 사양 및 산업 분류

미국 용접 협회는 탄소 전극에 대한 표준 지침을 발표하지 않습니다. 대신, 중공업 조달은 '탄소 흑연 비코팅 및 구리 코팅 전극 절단 및 용접'이라는 제목의 군사 사양 MIL-E-17777C에 의존합니다. 이 엄격한 군용 사양은 일반, 비코팅, 구리 코팅의 세 가지 주요 상용 등급을 기반으로 명확한 분류 시스템을 확립합니다.

크기 조정, 공차 및 품질 보증 표준

높은 암페어 작동 중에 안전하고 예측 가능한 전류 흐름을 보장하기 위해 MIL-E-17777C는 정확한 물리적 치수를 규정합니다. 이 문서는 크기 공차, 품질 보증 모니터링, 배치 샘플링 및 엄격한 물리적 스트레스 테스트에 대한 명시적인 요구 사항과 함께 엄격한 직경 및 길이 매개변수를 제공합니다. 이러한 엄격한 표준은 탄소 막대가 극심한 산업 전류에 노출될 때 부서지거나 갈라지지 않음을 보장합니다.

고강도 응용 분야(가우징, 절단 및 이중 탄소 아크)

이러한 견고한 탄소 흑연 옵션은 재료 결합보다는 열 절단, 가우징 및 금속 제거용으로 설계되었습니다. 공기 탄소 아크 가우징은 단일 탄소 막대와 압축 공기의 고압 흐름을 결합하여 결함이 있는 용접부나 균열된 주물을 녹여 즉시 날려버립니다. 또는 트윈 탄소 아크 용접 공정에서는 두 개의 탄소 전극을 동시에 사용하여 특수한 국부 가열 및 브레이징 응용 분야를 위한 강렬하고 독립적인 아크 불꽃을 생성합니다.

 

전원 호환성: 직류(DC) 전극

역극성(DCEP)과 정극성(DCEN) 구별

직류 용접에서는 두 가지 전기 구성, 즉 역극성과 직선 극성 사이에서 명확한 선택이 필요합니다. 역극성 또는 DCEP(양극 전극)는 용접 스틱을 전원 공급 장치의 양극 단자에 연결합니다. 직선 극성 또는 전극 음극(DCEN)은 전극을 음극 단자에 연결합니다. 이러한 방향 선택은 열 에너지가 아크 전체에 분산되는 방식을 근본적으로 변화시켜 열을 전극 팁이나 베이스 플레이트 금속 내부에 직접 집중시킵니다.

침투 깊이와 이동 속도의 균형

선택한 전기 극성에 따라 침투 깊이와 이동 속도 사이에 뚜렷한 작동 상충관계가 발생합니다. 대부분의 응용 분야에서 직선 극성(DCEN) 전극은 모재 금속에 더 적은 열 에너지를 집중시켜 루트 침투가 더 얕습니다. 안전한 웅덩이를 형성하기 위해 녹여야 하는 금속이 적기 때문에 DCEN을 사용하면 훨씬 더 빠른 용접 속도가 가능합니다. 반대로, 역극성(DCEP)은 조인트에 깊고 추진력 있는 침투를 제공합니다. 이는 두꺼운 구조 플레이트에 필수적이지만 번스루(burn-through)를 방지하려면 더 제어되고 느린 이동 속도가 필요합니다.

비철 및 합금강에 대한 재료 적응성

피복된 비철, 순수 및 고합금강 소모품을 작동하는 데에는 직류가 여전히 선호되는 선택입니다. 성능을 극대화하려면 팀에서 각 전극 유형에 대한 특정 제조업체 권장 사항을 주의 깊게 상호 참조해야 합니다. 이 기술 가이드는 이상적인 비금속 페어링의 개요를 설명하고 잘못된 조인트 핏업이나 비정상적인 환경 조건에 대응하기 위한 중요한 조정을 제공합니다.

 

전원 호환성: 교류(AC) 전극

제한된 공간과 무거운 판에서 아크 블로우 완화

팀이 좁고 제한된 공간에서 용접해야 하거나 높은 전류 수준이 필요한 두꺼운 강철 섹션을 처리해야 하는 경우 교류가 매우 바람직합니다. 이러한 무거운 구성은 종종 아크 블로우라고 알려진 현상을 일으키는 강력한 방향성 자기장을 생성합니다. 아크 블로우는 아크를 불규칙하게 편향시켜 심각한 스패터링, 구조적 블로우홀, 갇힌 슬래그 함유물 및 조인트를 따라 완전히 융합되지 않는 결과를 초래합니다. 교류는 전기적 방향을 빠르게 순환시키기 때문에 이러한 방향성 자기장이 형성되는 것을 방지하여 아크 블로우를 성공적으로 제거합니다.

전극 소비 역학(AC 대 DCEN)

산업 공정에서 절단 또는 가우징을 위해 단일 탄소 전극만 사용하는 경우 DCEN(직류 직선 극성)이 AC 전원보다 우수합니다. DC 직선 극성 회로에서 단일 탄소 막대를 작동하면 작동 중에 전극 팁의 소모율이 훨씬 낮아집니다. 이러한 역동성은 소모품의 작동 수명을 연장하고 장기간 생산 중에 로드 교체 빈도를 줄여줍니다.

 

결론

올바른 용접 전극을 선택하면 아크 안정성, 침투 깊이 및 전반적인 용접 품질이 결정됩니다. 산업 운영자는 프로젝트를 시작하기 전에 명시적인 제조업체 사양과 비교하여 비금속 화학, 용접 위치 및 전원 극성을 평가해야 합니다. 고급 전원 및 프리미엄 용접 시스템 PDKJ는 모든 전극 유형의 성능을 극대화하는 데 필요한 정밀한 전기 제어 및 안정성을 제공합니다. PDKJ의 고성능 시스템을 선택하면 제조 시설에서 증착 속도를 향상하고 결함을 제거하며 모든 제조 작업에서 규정을 준수하는 결과를 보장할 수 있습니다.

 

자주 묻는 질문

Q: 산업용 아크 용접에 사용되는 주요 전극 유형은 무엇입니까?

A: 주요 유형의 전극에는 셀룰로오스 또는 광물과 같은 플럭스 코팅으로 분류된 소모성 스틱 변형과 토륨 또는 지르코늄과 합금된 비소모성 텅스텐 막대가 포함됩니다.

Q: 제작 중 서로 다른 전극이 용접 침투에 어떤 영향을 줍니까?

A: 무겁게 코팅된 전극은 역극성(DCEP)을 통해 깊은 침투를 제공하는 반면, 가벼운 코팅 또는 직선 극성(DCEN) 전극은 얇은 금속에서 더 빠른 이동 속도를 위해 침투를 제한합니다.

Q: TIG 작업을 위해 텅스텐 전극을 합금해야 하는 이유는 무엇입니까?

A: 합금 텅스텐 전극은 더 높은 전류 용량, 더 쉬운 아크 시작, 향상된 안정성 및 표면 오염에 대한 탁월한 저항성을 제공함으로써 순수 변형 전극보다 성능이 뛰어납니다.

Q: 아크 블로우의 원인은 무엇이며 특정 전극은 이를 어떻게 해결합니까?

A: 높은 전류는 아크 블로우를 유발하는 자기장을 생성합니다. AC 호환 전극으로 전환하면 이러한 편향이 제거되어 블로우홀과 슬래그 포함이 방지됩니다.