바로발주에 방문해주시는 고객 중 많은 분들이 궁금해하시는 개념 중 하나가 ‘언더컷’입니다. 아무래도 용접 시 흔히 발생할 수 있는 현상이니 그런 거라고 생각되는데요. 언더컷을 정확히 이해하기 위해서는 언더컷을 포함하는 상위 개념인 ‘용접결함’에 대해 먼저 알 필요가 있습니다. 그래서 오늘은 용접결함에 대해 소개해드리려고 합니다.
용접결함이란?
용접결함(weld defects)란 글자 그대로 용접 시 결함이 생기는 경우를 말합니다. 학술적으로는 용접부에 발생한 외관상 및 성능상으로 불만족스러운 각종 결함들로 정의할 수 있습니다. 용접 결과 형상이나 응력집중이 발생한 경우, 재질을 열화하여 강도나 연성이 손상된 경우 등 다양한 형태로 나타납니다.
철골을 사용하는 건설, 조선업계 그리고 자동차, 철도, 압력 기기 등의 기계부품의 제작에서 용접은 필수적입니다. 금속과 금속을 연결하기 위해서 용접이 최선의 방법이기 때문이죠. 또한 용접을 하면서 어쩔 수 없이 발생하는 것이 용접결함입니다. 그렇다면 이러한 용접결함이 발생하는 원인은 무엇일까요?
용접결함의 발생 원인 및 해결방안
1. 언더컷
- 정의 및 발생 원인: 언더컷은 용접부의 가장자리가 용접재보다 낮아지는 현상으로, 주로 용접 전류가 너무 높거나 용접 속도가 너무 빠를 때 발생합니다. 이외에도 부적절한 용접 각도나 불균형한 열 분포로 인해 언더컷이 발생할 수 있습니다.
- 영향 및 대응 방안: 언더컷은 용접부의 기계적 강도를 약화시키고 피로 수명을 단축시킵니다. 이를 방지하기 위해, 용접 전류와 속도를 조절하고, 용접 각도를 최적화하는 것이 중요합니다. 또한, 적절한 열 입력 관리를 통해 열 분포를 균일하게 유지하는 것이 필요합니다.
2. 기공
- 정의 및 발생 원인: 용접 과정에서 가스가 포함되어 생기는 공동을 기공이라고 합니다. 이는 용접재 또는 용접봉에 포함된 수분, 오일, 먼지 등의 오염물질이 가스를 발생시켜 발생할 수 있습니다.
- 영향 및 대응 방안: 기공은 용접부의 강도를 저하시키고, 균열의 발생 원인이 될 수 있습니다. 기공을 줄이기 위해서는 용접 전 용접재와 용접봉을 철저히 청소하고, 필요한 경우 사전 가열을 통해 수분을 제거해야 합니다.
3. 균열
- 정의 및 발생 원인: 용접부 또는 그 주변에 발생하는 균열은 주로 열 영향으로 인한 금속의 변형, 열처리가 부적절하거나 용접 재료의 선택이 잘못되었을 때 발생합니다.
- 영향 및 대응 방안: 균열은 구조적인 실패를 초래할 수 있으므로 매우 심각한 결함입니다. 적절한 용접재의 선택, 올바른 열처리 공정의 적용, 그리고 용접 시 발생하는 열응력을 최소화하는 방법으로 균열을 예방할 수 있습니다.
4. 오버랩
- 정의 및 발생 원인: 용접재가 적절하게 융합되지 않고, 레이어가 겹치는 현상을 말합니다. 이는 주로 용접 속도가 너무 빠르거나 용접 전류가 적절하지 않을 때 발생합니다. 오버랩은 용접부의 기계적 성질을 저하시키며, 특히 인장 강도와 충격 흡수 능력에 부정적인 영향을 미칩니다.
- 영향 및 대응 방안: 오버랩을 방지하기 위해서는 용접 전류를 적절히 조정하고, 용접 속도를 조절해야 합니다. 또한, 용접사의 기술 향상을 위한 교육과 실습이 중요합니다.
5. 슬래그 혼입
- 정의 및 발생 원인: 용접 과정에서 발생하는 슬래그가 용접부 내부에 남아 있는 현상입니다. 이는 주로 청소 불량, 용접 전류의 부적절한 설정, 또는 용접 속도의 문제로 발생합니다. 슬래그 혼입은 용접부의 인장 강도를 감소시키고, 피로 강도에 악영향을 미칩니다.
- 영향 및 대응 방안: 슬래그 혼입을 방지하기 위해서는 용접 후 슬래그를 철저히 제거하는 것이 중요합니다. 또한, 적절한 용접봉과 용접 방법의 선택이 필요합니다.
용접 가공을 할 때 아래쪽 레이어의 찌꺼기가 충분히 제거되지 않았을 때 주로 발생합니다. 또한 용접부의 개선 정도가 적당하지 못하거나 용접 전류가 낮을 경우에도 발생합니다. 이렇게 발생한 슬래그는 균열의 원인이 되기도 합니다.
6. 융합불량
- 정의 및 발생 원인: 용접재와 기저재 간에 충분한 융합이 이루어지지 않은 상태를 의미합니다. 이 결함은 주로 용접 전류가 너무 낮거나, 용접 속도가 적절하지 않을 때 발생합니다. 융합불량은 용접부의 강도를 크게 저하시키며, 균열의 원인이 될 수 있습니다.
- 영향 및 대응 방안: 융합불량을 방지하기 위해 용접 전류와 속도를 적절히 조정하고, 용접 부위를 철저히 청소해야 합니다.
7. 용입부족
- 정의 및 발생 원인: 용접재가 기저재의 전체 두께를 관통하지 못하는 경우를 말합니다. 이는 용접 전류가 충분히 높지 않거나, 용접 속도가 너무 빠를 때 발생할 수 있습니다. 용입부족은 용접부의 기계적 성질을 저하시키며, 특히 충격 강도에 부정적인 영향을 미칩니다.
- 영향 및 대응 방안: 용접 전류와 속도를 적절하게 조정하여 충분한 용입을 확보해야 합니다.
8. 크레이터
- 정의 및 발생 원인: 용접 종료 시점에 용접부에 형성되는 화구 모양의 움푹 파인 부분을 의미합니다. 이는 주로 용접 전류를 갑자기 줄이거나, 용접을 너무 일찍 종료할 때 발생합니다. 크레이터는 균열의 발생 원인이 되며, 용접부의 기계적 성질에 악영향을 미칩니다.
- 영향 및 대응 방안: 용접을 마무리할 때는 점차적으로 용접 전류를 줄이면서 용접을 마무리해야 합니다.
9. 언더필
- 정의 및 발생 원인: 용접재가 충분히 채워지지 않아 용접부가 원래의 물체보다 낮은 경우를 말합니다. 이는 용접재의 부족, 용접 전류의 부적절한 설정, 또는 용접 속도의 문제로 발생합니다. 언더필은 용접부의 강도를 저하시키고, 외관상의 문제를 일으킬 수 있습니다.
- 영향 및 대응 방안: 용접 재료의 공급 속도와 용접 전류를 적절히 조정하여 용접부가 충분히 채워지도록 해야합니다.
용접결함의 예방법
쭉 읽다 보니 현상을 부르는 명칭은 달라도 근본적인 원인이 다 비슷하다는 느낌이 드실 거라고 생각합니다. 그래서 용접결함이 발생하지 않기 위해 예방하는 방법도 비슷합니다. 이제부터는 예방법을 소개해드리겠습니다.
- 저수소계 용접봉 등 다른 적합한 용접봉으로 교체
- 충분히 예열하고, 후열한 뒤에 용접 실시
- 용접부의 청결을 유지하고 수분 제거
- 야외 용접 시 바람막이 설치
- 용접부의 전류를 높다 싶으면 낮게 아니면 반대로 적절하게 조정
- 운봉속도를 적절하게 유지하기
- 용접봉의 각도를 적절한 정도로 유지
결론: 용접결함의 품질 향상을 위한 조언
용접결함은 용접 공정의 품질을 저하시키고 제품의 신뢰성에 영향을 미칩니다. 결함의 원인을 정확히 이해하고, 적절한 대응 방안을 마련하는 것은 용접 품질을 향상시키고 제품의 안전성을 보장하는 데 매우 중요합니다. 용접 공정의 조건을 최적화하고, 용접재와 용접봉의 품질을 관리하는 것부터 시작해야 합니다. 또한, 정기적인 검사와 테스트를 통해 용접 부위의 결함을 조기에 발견하고, 적절한 조치를 취하는 것이 필요합니다. 이러한 노력을 통해 용접 공정의 품질을 지속적으로 개선하고, 최종 제품의 신뢰성을 높일 수 있습니다.
오늘은 용접결함에 어떤 종류가 있고 해결책이 있는지 알아보았습니다. 오늘 내용은 다소 개괄적인 느낌이 강했습니다. 바로발주에서는 조만간 고객 분들이 많이 궁금해하시는 ‘언더컷’에 대한 콘텐츠를 따로 제작할 예정입니다. 훨씬 심도 있는 내용들이 들어갈 예정이니 바로발주 자주 방문해주시면 감사하겠습니다!