CO2용접 시 용융 금속 입자와 슬래그가 날아다니는 경우가 많습니다.
CO2용접 중 발생하는 스패터의 형태를 그림에서 나타낸다.
대략 세 가지 유형이 있는 것을 볼 수 있습니다. 하나는 단락으로 인한 튀김, 다른 하나는 가스 발생으로 인한 튀김, 세 번째는 자유 전이로 인한 튀김입니다.
작은 금속 다리는 물방울 단락 회로의 후반 단계에서 형성되고 전기 폭발로 인한 스플래시는 정상 단락 스플래시라고도 합니다. 이러한 종류의 스패터는 저전류에서 매우 작고 스패터의 양도 그림 a와 같이 작습니다.
전류가 클 경우 순간적인 단락이 자주 발생하는데, 즉 단락 초기에 작은 액체 금속 브리지가 형성되어 그림 b와 같이 큰 전기 폭발이 발생하는 경우가 많습니다.
전류가 크면 루프 인덕턴스가 작고, 일단 단락이 발생하면 그림 c와 같이 용융 물방울과 용융 웅덩이가 강하게 튀기 쉽습니다.
고전류, 두꺼운 용접 와이어, 저전압의 조건에서는 잠수 아크 용접이 자주 발생합니다. 단락이 발생하면 용융 풀의 용융 강이 종종 플러싱되어 그림 d와 같이 튀는 현상이 발생합니다.
아크가 발생하거나 와이어가 너무 빨리 공급되면 용접 와이어와 용융 풀이 단락됩니다. 이때 용접 와이어가 여러 조각으로 터져서 그림 e와 같이 스패터가 발생할 수 있습니다.
용접 중 야금학적 요인으로 인해 용융 풀과 물방울이 CO2(또는 CO) 가스로 채워집니다. 과도한 내부 압력으로 인해 가스가 빠져나가거나 폭발하며, 종종 그림 f 및 g에서 볼 수 있듯이 튀는 현상이 동반됩니다.
자유 전이에서 CO2 아크의 수축으로 인해 아크가 물방울 바닥에 집중되어 물방울이 용접 와이어 축에서 벗어나게 되므로 물방울이 떨어지면 회전 형태로 날아가거나 물방울과 용접 와이어 사이의 얇은 목이 통과합니다. 큰 전류가 폭발하여 그림 h 및 k의 튀는 형태가 발생합니다.
CO2용접 스패터의 원인 및 감소 대책
스패터는 CO2 용접의 주요 공정 문제 중 하나입니다. 스패터를 생성하는 데는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 하나는 단락 브리지의 전기 폭발로 인한 스패터이고, 다른 하나는 야금학적 요인으로 인한 스패터입니다.
전 소련 학자 빈추크는 단락 브리지에 큰 전류가 흐르면 단락 브리지가 과열되어 폭발하여 물보라가 발생한다는 것을 발견했습니다. 그 에너지는 폭발 전 100~150us 시간 동안 축적됩니다.
이런 종류의 전기 폭발 스플래시는 일반적인 단락 회로(단락 시간 > 2ms)에서 용접 와이어와 용융된 물방울 사이에 단락 브리지가 발생합니다(그림 a 참조). 브리지가 파괴되면 많은 양의 액체가 용융 풀로 밀려나고 소량의 미세한 물방울만 스패터가 됩니다.
일반적으로 단락 전류 피크 값이 작을 때 스패터는 작고, 반대로 값이 클 때 스패터는 커집니다. 순간 단락(단락 시간 < 2ms)의 경우 용융된 물방울과 용융 풀 사이에 단락 브리지가 발생합니다(그림 b 참조). 작업물 표면에 부착되기 쉬운 큰 입자의 스플래시는 제거하기 어렵고, 심지어 작업물의 표면 마감을 손상시킵니다.
분명히 전기 폭발 스플래시를 줄이는 방법은 먼저 순간 단락을 피하는 것입니다. 즉, 단락 초기 단계의 전류를 줄이는 것입니다(예: 단락 전류의 상승 속도 억제). 둘째, 정상 단락의 피크 전류를 줄입니다. 종종 단락 전류 상승 속도를 줄이고 단락 후반 단계의 단락 전류를 빠르게 줄이고 금속 표면 장력에 의존하여 작은 브리지를 끊으면 스패터 없는 전환이 달성됩니다.
가스 누출 또는 폭발로 인해 발생하는 또 다른 유형의 스패터는 종종 용접 야금 공정의 특성과 관련이 있습니다. 감소 조치는 충분한 실리콘 및 망간 원소를 함유해야 하는 탈산 용접 와이어를 사용하는 것입니다. 요구 사항이 높으면 알루미늄 및 티타늄을 함유한 용접 와이어도 사용할 수 있습니다. 이들은 CO 가스 형성을 억제합니다.
또한 용접와이어 및 작업물 표면의 청소, 녹제거, 탈지에도 주의하여야 합니다.
