아크 용접열에 의한 부재의 열변형에 대한 답변을 부탁드립니다.
MAIN COLUMN은 DIA 1000에 15t 이며, 용접사재는 DIA 48 에서 165 까지 두께는 2.8t 에서 4.5t 입니다.
이 두 부재를 아크 용접을 실시하였을 때 문제가 없다는 것을 증명하라고 하는데 적절한 답변을 할 수 없어 이렇게 질문드립니다.
아무쪼록 명쾌한 답변을 긴급 부탁드립니다.
지금 질문하신 내용만 가지고는 뭐라고 답변하기 어렵군요,
용접부 변형에 관점을 두어 용접 관리하기는 매우 어렵습니다.
변형이 전혀 없이 용접할 수 없으니 문제지요.
변형을 줄이는 방법은 한마디로 용접부 수축에 의한 힘을 최대한 분산시키고 서로 상쇄되게 하는 방법이 필요합니다.
결함을 줄이는 문제와는 또 다릅니다.
결함을 줄이기 위해서는 연속된 용접부를 만드는 작업이 유리하지만 변형을 줄이기 위해서는 불 연속된 용접부를 만드는 것이 도리어 유리합니다.
(자세한 설명은 해당 내용을 기술 문서로 등록해 놓겠습니다. 참조하세요.)
대략적인 용접부 변형 방지 방법은 다음과 같이 제시할 수 있습니다.
1. 용접 형상의 영향
V형 이음에서는 각 변화가 한 방향에서만 일어나지만 X형 이음부에서는 뒷면 용접시 발생하는 각 변화가 반대 방향이므로 앞면 용접의 각 변화와 상쇄되어 전체적인 각 변형이 작게 된다. V형 이음의 경우에 대구경 용접봉을 쓰는 것이 각 변형이 오히려 적으며 X형의 경우에는 양면의 상하 개선 비율(대칭도)을 적절하게 조절하면 각 변형을 거의 없게 할 수 있다. 가장 일반적인 상하 개선 비율은 6:4 혹은 7:3 정도 이다.
2. 용접 속도의 영향
용접 Arc가 이음선을 따라 진해하면 그 용접 지점으로부터 열이 사방으로 확산하게 되고 용접 지점보다 앞서 진행하게 되는 열은 아직 용접이 이루어 지지 않은 부분에 변형을 초래하게 된다. 따라서, 용접 속도를 빠르게 하는 것이 각 변형 방지 유효하다. 용접 진행 속도가 느릴수록 앞서 전파되는 용접열이 많아지고, 속도가 빠를수록 적어지니까 진행이 빠를수록 변형이 적어진다.
또한 용접 Pass수가 적을수록 각 변형 및 세로 방향 뒤틀림이 적어진다.
3. 각 변형 방지책
(1) 이음의 모양이 가능한 한 용접부 단면이 대칭이 되도록 한다.
(2) 이음의 크기가 요구되는 강도 이상이 되지 않도록 하여 둉착량이 적도록 설계한다.
(3) 가능한 Pass수를 적게 한다.
(4) 용접속도를 빠르게 한다.
(5) 미리 용접 이음부에 예상 변형의 반대로 변형각을 주어준다.
(6) 튼튼한 JIG로 견고하게 고정한다.
(7) 열 분포를 고르게 하기 위해 용접 순서를 조절한다. (후퇴법, 대칭법 등)
용접부 변형에 관점을 두어 용접 관리하기는 매우 어렵습니다.
변형이 전혀 없이 용접할 수 없으니 문제지요.
변형을 줄이는 방법은 한마디로 용접부 수축에 의한 힘을 최대한 분산시키고 서로 상쇄되게 하는 방법이 필요합니다.
결함을 줄이는 문제와는 또 다릅니다.
결함을 줄이기 위해서는 연속된 용접부를 만드는 작업이 유리하지만 변형을 줄이기 위해서는 불 연속된 용접부를 만드는 것이 도리어 유리합니다.
(자세한 설명은 해당 내용을 기술 문서로 등록해 놓겠습니다. 참조하세요.)
대략적인 용접부 변형 방지 방법은 다음과 같이 제시할 수 있습니다.
1. 용접 형상의 영향
V형 이음에서는 각 변화가 한 방향에서만 일어나지만 X형 이음부에서는 뒷면 용접시 발생하는 각 변화가 반대 방향이므로 앞면 용접의 각 변화와 상쇄되어 전체적인 각 변형이 작게 된다. V형 이음의 경우에 대구경 용접봉을 쓰는 것이 각 변형이 오히려 적으며 X형의 경우에는 양면의 상하 개선 비율(대칭도)을 적절하게 조절하면 각 변형을 거의 없게 할 수 있다. 가장 일반적인 상하 개선 비율은 6:4 혹은 7:3 정도 이다.
2. 용접 속도의 영향
용접 Arc가 이음선을 따라 진해하면 그 용접 지점으로부터 열이 사방으로 확산하게 되고 용접 지점보다 앞서 진행하게 되는 열은 아직 용접이 이루어 지지 않은 부분에 변형을 초래하게 된다. 따라서, 용접 속도를 빠르게 하는 것이 각 변형 방지 유효하다. 용접 진행 속도가 느릴수록 앞서 전파되는 용접열이 많아지고, 속도가 빠를수록 적어지니까 진행이 빠를수록 변형이 적어진다.
또한 용접 Pass수가 적을수록 각 변형 및 세로 방향 뒤틀림이 적어진다.
3. 각 변형 방지책
(1) 이음의 모양이 가능한 한 용접부 단면이 대칭이 되도록 한다.
(2) 이음의 크기가 요구되는 강도 이상이 되지 않도록 하여 둉착량이 적도록 설계한다.
(3) 가능한 Pass수를 적게 한다.
(4) 용접속도를 빠르게 한다.
(5) 미리 용접 이음부에 예상 변형의 반대로 변형각을 주어준다.
(6) 튼튼한 JIG로 견고하게 고정한다.
(7) 열 분포를 고르게 하기 위해 용접 순서를 조절한다. (후퇴법, 대칭법 등)