아크가 안정되게 일지 못하고 날리거나 꺼질 것 같이 불안정하다면 용접이 제대로 될 수가 없습니다.

스패터, 언더컷, 기공 및 융합불량(LF, Lack of Fusion) 등의 결함이 쉽게 발생하겠죠.

수도꼭지를 적당히 열면 안정된 물기둥을 이루며(층류) 나오지만

너무 세게 혹은 적게 틀면 물기둥을 유지하지 못하고 규칙없이(난류) 쏟아져 나오거나

물기둥이 끊기듯 이어지듯 쪼록쪼록 나오는 것에 비유할 수 있을 것 같습니다.

차이점은..

물은 특별한 조건이 갖춰져 있지 않아도 대기중으로 흘러나올 수 있지만

아크는 특정 조건 즉, 토치와 모재 사이에서 전류가 흐를 수 있는 여건이 되어야 한다는 것입니다.

위의 내용을 통해서 아크가 안정되게 유지할 수 있게 하기 위해서는

기본적으로 두 가지 요건이 충족되어야 한다는 것을 알 수 있어요.

우선, 토치와 모재 사이에 전기가 흐를 수 있는 분위기가 형성되어야 합니다.

전극이나 모재로부터 방전된 전자가 이끌려 (+)극으로 이끌려 흘러 들어갈 수 있도록

공간을 전리(플라즈마 혹은 이온화)시켜 둘 필요가 있는 것이죠.

양이온이 방전된 전자에게 있어서 모재-토치 사이의 강을 건널 수 있게 하는 징검다리가 된다고 하였습니다.

둘째, 충분한 양의 전자가 적당한 압력(pressure=voltage)에 의해 안정된 흐름(flow=current)을 유지해야 합니다.

전자의 양이 충분하지 않은데 높은 압력으로 밀거나 전자의 양은 충분한데 압력이 부족하다면

원활한 흐름이 유지될 수가 없을 거에요.

전류 설정 혹은 전압 설정만 높이게 되면 아크가 불안정하게 되는 이유입니다.

전극과 모재 사이의 거리는 저항에 빗댈 수 있다고도 지난 연재에서 설명하였습니다.

옴의 법칙에 따라,

거리가 증가하면 저항도 함께 증가하기 때문에 동일한 전류를 유지하기 위해 더 높은 전압이 필요하게 됩니다.

주변 조건이 동일하다면, 전극과 모재 사이의 거리가 멀어질수록 아크는 불안해질 가능성이 높은 것이죠.

그렇기 때문에 용접부 보호(shield)나 아크 안정정이 확보되는 범위 내에서

토치와 모재 사이의 거리는 가능한 한 짧게 유지하는 것이 좋습니다.

전극과 모재 사이의 거리가 짧아지면 전리 밀도가 높아져 방출된 전자가 흐를 수 있는 통로가 안정되게 확보됩니다.

용접 중에 전극과 모재 사이의 거리가 크게 변한다면 아크는 불안정해질 수 밖에 없기 때문에

아크 길이를 유지하는 것은 아크 안정성을 유지하는 측면에서 매우 중요하다고 할 수 있겠습니다.

비교적 아크 길이를 유지하기가 어려운 수동용접에서 결함이 발생하기 쉬운 이유도

아크가 비교적 불안정하기 때문인데

그래서 아크길이의 자기제어 효과가 있는 정전압 전원을 채용한 반자동 용접과

AVC(Automatic Voltage Control)를 채용한 자동용접기법이 개발되어 수동용접을 대체하고 있는 추세에요.

전극과 모재사이의 거리 즉, 아크의 길이는 전압과 비례관계가 성립하므로

결국, 전압을 컨트롤 하면 아크 길이를 제어할 수가 있는 것입니다.

** 나름의 학습을 통해서 정리한 것으로 100% 맞다고 말씀드리지는 못하겠으니 이견 있으신 분들은 

   아래의 링크에 댓글로 남겨주시면 보완하겠습니다.

https://cafe.naver.com/welding1st/890