잠수 아크 용접은 주로 평면 용접 위치 용접에 적합합니다. 특정 공구 보조 도구를 사용하면 필렛 용접 및 수평 용접 위치 용접도 실현할 수 있습니다. 잠수 아크 용접에서 용접의 모양과 성능에 영향을 미치는 주요 요인은 용접 공정 매개 변수와 공정 조건입니다. 아래에서는 주로 평면 용접 위치의 상황을 논의합니다.
용접 매개변수의 영향
잠수아크 용접 이음매의 모양과 크기에 영향을 미치는 용접 공정 매개변수에는 용접 전류, 아크 전압, 용접 속도 및 와이어 직경이 포함됩니다.
(1) 용접전류
다른 조건이 변하지 않을 때, 용접 전류를 증가시키는 것이 용접 침투에 미치는 영향(그림 1 참조)은 Y자형 홈이든 I자형 홈이든 정상적인 용접 조건에서 침투는 용접 전류의 변화에 비례합니다. 즉, 그 효과는 그림 2와 같습니다. 전류가 작고 침투 깊이가 얕으며 여분의 높이와 너비가 부족합니다. 전류가 너무 크고 침투 깊이가 크고 여분의 높이가 너무 커서 고온 균열이 발생하기 쉽습니다.
a) I-조인트 b) Y-조인트
(2) 아크 전압
아크 전압은 아크 길이에 비례합니다. 동일한 아크 전압과 용접 전류에서 선택된 플럭스가 다르고 아크 공간의 전기장 강도가 다르면 아크 길이가 달라집니다. 다른 조건이 변경되지 않은 경우 아크 전압을 변경하는 것이 용접 모양에 미치는 영향은 그림 3에 나와 있습니다.
아크 전압이 낮고, 관통이 크고, 용접 폭이 좁고, 핫 크랙이 발생하기 쉽습니다. 아크 전압이 높으면 용접 폭이 증가하고, 초과 높이가 충분하지 않습니다. 잠수 아크 용접 중 아크 전압은 용접 전류에 따라 조정됩니다. 즉, 특정 용접 전류는 용접 아크의 안정적인 연소를 보장하기 위해 특정 아크 길이를 유지해야 하므로 아크 전압의 변화 범위가 제한됩니다.
a) I-조인트 b) Y-조인트
(3) 용접속도
용접 속도는 침투 깊이와 폭에 영향을 미칩니다. 일반적으로 용접 속도는 작고 용접 풀은 크고 용접 침투와 폭은 모두 더 큽니다. 즉, 침투 깊이와 침투 폭은 그림 4와 같이 용접 속도에 반비례합니다. 용접 속도가 용접 단면 모양에 미치는 영향은 그림 5에 나와 있습니다.
용접 속도가 너무 작고, 용융 금속의 양이 많고, 용접 이음매가 제대로 형성되지 않음: 용접 속도가 높을 때 용융 금속의 양이 부족하고 언더컷이 발생하기 쉽습니다. 실제 용접에서 생산성을 높이기 위해 용접 속도를 높이는 동시에 아크 전력을 높여 용접 품질을 보장해야 합니다.
H - 관통 깊이 B - 관통 너비
그림 5 용접속도가 용접단면 형상에 미치는 영향
a) I-조인트 b) Y-조인트
(4) 용접 와이어 직경
용접 전류, 아크 전압, 용접 속도가 일정할 경우 용접 와이어의 직경이 달라져 용접 이음매의 모양이 변합니다.
표 1에 나타난 용접의 모양과 크기에 대한 전류 밀도의 영향은 표에서 볼 수 있으며, 다른 조건은 변경되지 않고, 침투 깊이는 용접 와이어의 직경에 반비례하지만, 이 관계는 전류 밀도가 증가함에 따라 약해진다. 전류 밀도가 증가함에 따라, 용융 풀의 용융 금속의 양은 계속 증가하고, 용융 금속이 뒤로 이동하기 어렵고, 침투 깊이는 느리게 증가한다. 용접 이음매의 품질을 보장하기 위해 용접 전류와 동시에 아크 전압을 증가시켜야 한다.
용접 성형에 대한 공정 조건의 영향
(1) 맞대기 홈 형상 및 클리어런스의 영향
다른 조건이 동일할 때, 홈 깊이와 폭을 증가시키면 용접 침투가 증가하고, 융합 폭은 약간 감소하고, 초과 높이는 그림 6과 같이 크게 감소합니다. 맞대기 용접에서 갭 크기를 변경하면 용접 모양도 조정할 수 있습니다. 동시에 판의 두께와 방열 조건도 용접 폭과 초과 높이에 상당한 영향을 미칩니다(표 2 참조).
(2) 와이어 경사각 및 공작물 경사각의 영향
용접 와이어의 경사 방향은 그림 7과 같이 전방 경사와 후방 경사의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 경사의 방향과 크기가 다르고, 아크가 용융 풀의 송풍력과 열에 미치는 영향이 다르며, 용접 이음부 형성에 미치는 영향도 다릅니다. 그림 7a는 용접 와이어의 전방 경사를 나타내고, 그림 7b는 용접 와이어의 후방 경사를 나타냅니다. 용접 와이어가 특정 경사각 내에서 후방으로 기울어지면 아크 힘이 용융 풀 금속에 미치는 영향이 약해지고 용융 풀 바닥의 액체 금속이 두꺼워져 침투 깊이가 감소합니다. 그러나 용융 풀 앞의 모재에 대한 아크의 예열 효과가 강화되어 용융 폭이 증가합니다. 그림 7c는 후방 경사가 침투 깊이와 침투 폭에 미치는 영향을 나타냅니다. 실제 작업에서 용접 와이어를 앞으로 기울이는 것은 일부 특수한 경우에만 사용되며, 예를 들어 작은 직경의 원통형 작업물의 원형 솔기를 용접하는 경우가 그렇습니다.
작업물이 경사 용접인 경우 상향 용접과 하향 용접의 두 가지 경우가 있으며, 용접 형성에 미치는 영향은 그림 8과 같이 현저히 다릅니다. 상향 용접(그림 8a, b) 중 경사 각도가 6도~12도보다 크면 용접의 초과 높이가 너무 크고 양쪽에 언더컷이 나타나며 형성이 크게 저하됩니다. 실제로 상향 용접은 피해야 합니다. 하향 용접의 효과는 상향 용접의 효과와 반대입니다. 그림 8c, d를 참조하세요.
a) 전방 기울기 b) 후방 기울기 c) 용접 형성에 대한 와이어 후방 기울기 각도의 영향
(3) 플럭스 빌드업의 영향
잠수 아크 용접 플럭스의 높이는 일반적으로 25-40mm이고 아크는 필라멘트 주위에 묻혀야 합니다. 접합 플럭스 또는 소결 플럭스를 사용할 때 플럭스 스택 높이는 밀도가 낮아 용융 플럭스보다 20%~50% 더 높습니다. 플럭스 빌드업 높이가 높을수록 용접 높이가 높아지고 침투 깊이가 얕아집니다.
용접 공정 조건이 용접 금속 특성에 미치는 영향
용접 조건이 바뀌면 모재의 희석률과 플럭스 용융 비율(플럭스 용융량/용접 와이어 용융량)이 모두 바뀌어 용접 금속의 특성에 영향을 미치며, 그 중에서도 용접 전류와 아크 전압이 더 큰 영향을 미칩니다. 그림 9~11은 용접 전류, 아크 전압, 용접 속도가 플럭스 용융 비율에 미치는 영향을 보여줍니다.
플럭스 용융 비율의 변화로 인해 용접 금속의 화학적 조성 및 기계적 특성이 변화하며, 특히 소결 플럭스에 합금 원소를 첨가하면 용접 금속의 화학적 조성에 가장 큰 영향을 미칩니다. 그림 12~14는 다양한 용접 조건이 용접 금속의 Mn 및 Si 함량에 미치는 영향을 보여줍니다.
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