아크물리의 전문가는 아니지만 제가 이해하는 수준에서 답변 드립니다. 1. 잘 아시겠지만 용접에서 아크는 저항열에 의해 형성된 플라즈마 입니다. 그리고 플라즈마는 물질의 제4의 상태를 나타냅니다. 완벽한 진공은 아무런 물질도 없는 상태이니 아무것도 형성될 수 있는게 없습니다. 하지만 외부에서 이온/전자를 공급하거나 현실적인 진공에서는 일부 물질이 존재하므로 플라즈마가 생성될 수 있습니다. 반도체에서는 실제로 진공 플라즈마를 이용해 식각이나 증착을 합니다. 청정효과가 있기 위해서는 덩치가 큰 Ar+이 존재하여야 합니다. He 분위기에서는 이온화 효과가 없는데, 이는 He의 bombarding eneryg가 작기 때문입니다. 결과적으로 진공 상태에서는 청정효과가 일어나지 않습니다. 용접에서 아크를 생성시키는 방법은 접촉식과 비접촉식으로 나눌 수 있습니다. 접촉식은 금속/Flux/Gas 등의 이온화를 이용하는 것이고, 비접촉식은 고주파나 고전압을 이용합니다. 아크용접 중에는 고주파의 도움을 받을 수 있겠지만 어쨌든 고열에 금속/Flux/Gas의 이온화가 일어나기 때문에 이들이 아크를 유지시키는 통로의 역할을 한다고 보시면 될것 같습니다. SEM의 경우 전자총은 열방사형도 있고, 전계방사형도 있습니다. 기본적으로 다른 이유 때문에 필라멘트를 교환하는 것으로 알고 있는데, 전자를 방출(이온 방출이 아님)하면 필라멘트가 소모되는가에 대해서는 잘 모르겠습니다. 개인적인 생각으로는 전자 방출이 결국 전기 통로에 의해 형성되는 현상이라 전기선을 통해 외부에서 지속적으로 전자가 공급하는 것이라 단순 열전자 방출이 아니면 소모되지 않을 것 같습니다. 2. 이 질문은 CO2 보호가스 분위기에서 FCAW이 Spray Mode가 가능한가에 대한 질문 같은데, 맞나요? FCWA은 Flux의 영향으로 100% CO2 분위기에서도 Spray Mode가 가능합니다. 구굴에서 용접봉 회사 카다로그 같은거 보시면 쉽게 찾으실 수 있을 것 같네요.

안녕하세요. 용접공부를 하고 있는 학생입니다. 제가 잘은 알지 못하지만 답변을 드리면 먼저 문의 1.의 경우 TIG용접의 경우 진공상태에서 아크가 어떻게 발생되는가?, AC-TIG 용접에서 왜 텅스텐전극이 상하는가?, TIG 청정효과는 무엇인가? 라는 질문으로 이해 하였습니다. 먼저 TIG용접에서의 아크는 고압방전에 의해 발생되게 됩니다. 그리고 고압방전에 의해 쉴드가스(Ar)이 이온화가 되어 플라즈마 상태가 됩니다. 따라서 진공상태이더라도 쉴드가스가 나오고 있다면 아크발생에는 문제가 되지 않습니다. TIG용접에서의 아크는 쉴드가스가 이온화 되어서 형성되기때문입니다. 그리고 진공상태이기 때문에 주변에 산소가 없어서 더더욱 용접부 산화가 덜 발생될수 있어 좋은환경이라고 할수 있습니다. 보통 진공상태로 용접하는 경우는 Ti합금과 같이 산소와 반응을 잘하는 합금 용접시 주변환경을 진공상태로 만들어놓고 용접을 하기도 합니다. 그리고 청정효과에 대해서도 말씀하셨는데 청정효과는 TIG용접시 DCEP(Direct Current Electrode Positive)의 극성일때 발생하게 됩니다. 보통의 TIG용접의 경우 DCEN(Direct Current Electrode Negative)입니다. 따라서 잘아시다시피 전기의 흐름에서 전기는 +에서 -로 흐르게 되고 전자는 그반대 방향으로 움직이게 됩니다. DCEP의 경우 전극이 +이기때문에 전자는 모재에서 텅스텐 적극쪽으로 이동하게 되고 그때 텅스텐 전극에 충격을 가하게 됩니다. 이때의 전자는 Ar이 이온화된 전자입니다. 그리고 텅스텐 전극에서는 양이온이 모재쪽으로 이동하게 되면서 모재의 산화피막에 충격을 가해 산화피막을 제거하게 됩니다. 따라서 AC-TIG 용접시 전극의 손상은 DCEP 극성일때 전자가 텅스텐전극에 충격을 가하면서 손상이 발생하고 모재의 산화피막을 벗기는 청정효과는 양이온에의해서 형성되게 됩니다. 문의2. FCAW의경우 가스에 따라 차이가 있지만 보통 CO2 100%의경우 Co2가스의 특성상 열적핀치효과에 의해 반발이행을 뛰게 됩니다. 하지만 Flux 내에 들어있는 Ti02와 같은 아크안정제에 의해 일반 GMAW Co2용접보다는 이행모드가다르게 됩니다. 먼저 IIW(international institute of welding)에 의한 용적이행 분류에 따르면 저전류 FCAW의 경우 자유이행과 벽면이행 2가지 모드로 구분이 되어있고, 자유이행은 앞에서 말씀하신 입상용적이행(Globule)이행입니다. 입상용적이행의 경우 낙하이행과 반발이행 2가지로 분류됩니다. 벽면이행의 경우 Slag를 타고 용적이 이행하는 것이 되겠습니다. 중대전류에서의 경우 스프레이이행을 뛰게 됩니다. 그리고 저전류 FCAW가 스프레이이행이 가능한가라는 부분에서는 먼저 동일전류에서 Co2 100%보다 Ar80% co2 20%가 스프레이이행이 더 쉽습니다. .

FCAW Metal Trasfer에 대해 첨언합니다. AWS Welding Handbook에 보면 CO2만 가지고 용접할 경우의 Transfer는 Spray Type이라고 표현하고 있습니다. 이는 Flux의 역할에 의해 비록 완전한 Spray는 아니지만, 그에 준한 상태가 된다고 표현하는 것으로 이해합니다. 또한 Ar이 75% 이상이 포함되면, 그때 부터는 Spray가 완전하게 이루어진다고 명기하고 있습니다. (AWS Welding Handbook Vol.2 Part 1)