전반적으로 극성에 대한 열 분포라든지 전자와 이온의 흐름까지 이해를 하고 계시는것 같군요. 일반적으로 비소모성 전극을 사용하는 GTAW의 경우 극성의 변화가 구분되기에 교재에도 자세히 설명을 하고 있습니다. GTAW의 경우에 만약 역극(용접전극을 +로, 모재를 -로)으로 할 경우 용접이 안되는 것이 아니고 전극에 열분포가 높아져서 텅스텐 전극봉의 소모가 많이 발생되어 용접품질에 영향을 줄수도 있습니다. 따라서 일반적으로 정극으로 연결하고있으나 알루미늄의 용접경우 극성에따른 전자 및 이온의 흐름을 이용한 청정효과가 있기에 전극봉을 굵게하여 역극으로 연결하기도 합니다. GTAW가 아닌 SMAW, FCAW, SAW의 경우는 역극(용접봉을 +)으로 연결하여 용접을 하고 있습니다. 즉 열분포 및 전자, 이온의 흐름을 반영 용접봉이 잘 녹아야 목적하는 이음의 효과를 얻을수 있기에 그렇다고 이해하시면 좋을듯 합니다. 직접 경험은 없지만 가끔 현장 감독을 하다보면 용접사가 정극(용접봉이 -)으로 연결하여 용접이 잘 안된다고 용접기가 이상하다고 하는 것을 보는데 이때 보면 극성이 바뀐 상황을 알수 있습니다. 극성에따라 입열량도 당연히 차이가 있을수 있기때문에 ASME code IX에서는 충격시험이 요구되는 추가필수요건에 극성이 바뀔경우에는 반드시 인증시험을 하도록 요구하고 있습니다. 답변이 도움이 되었는지 모르겠습니다. 원리를 뜯어가며 이해하시면 조금 도움이 될것 같네요. 수고하세요. 참 자격시험은 자기주관이 너무 강하면 실패할수도 있습니다. 참고하세요.

우선 약간의 혼란을 먼저 드리지요 SMAW 용접에서 DCEP 즉, 직류역극성을 쓰면 깊은 용입이 얻어진다는 것은 100% 단정적으로 맞는 얘기는 아닙니다. Flux의 조성에 따라서 약간의 예외도 있습니다. 실제로 용접봉 카다로그를 보시면 SMAW 용접봉 중에 (+)도 있고, (-)도 있습니다. 물론 AC가 요즘은 훨씬 더 많이 있고, AC와 (-) 혹은 (+)를 병행할 수 있도록 된것도 있지요. DCEP가 늘 좋은 결과만을 보여 준다면 모든 용접봉이 - 아주 박판을 때울때를 제외하고는 - DCEP를 추천해야 하는 데, 그렇지 않은 것이 있지요. 하여간 약간의 혼선을 뒤로 하고... Koinsnet에서도 설명한 바와 같이 321SS라는 재질에 대해 예를 들어 보지요 321는 Ti이 조금 들어 있는 강종입니다. Austenitic Stainless Steel에 대해 공부를 하셨다면 쉽게 아실 수 있고, 요즘 석유 화학 분야에서 많이 쓰이고 있는 재질이지요 그런데, 이 재질의 용접시에는 321를 쓰지 않고 Nb(Cb)가 들어 있는 347을 씁니다. 그 이유는 용접과정에서 321에 들어 있는 Ti이 Slag로 소실되기 때문에 안정화 원소를 보충해 주기 위해 347을 용접봉으로 사용하게 됩니다. 그런데, 유일하게 321 재질의 용접봉이 있는 사례가 있습니다. 물론 솔직히 거의 사용되고 있지 않지만, 있기는 있습니다. 그게 GTAW에 사용되는 ER321 입니다. ASME Sec. II Parc C 혹은 AWS의 자료를 찾아 보시면 확인할 수 있을 겁니다. 이 말은 GTAW에서는 Slag의 형성이 없어서 Ti이 소실 되지 않는 다는 얘기는 아닐 것이고.. 왜냐하면 겉보기에 Slag가 없어 보이긴 하지만, 실제로는 GTAW에서도 Slag는 형성되기 때문입니다. 이러한 현상을 저를 다음과 같이 설명하곤 합니다. Arc에 의해 Metal Decomposition이 발생하는 Process에 그렇지 않고, 단순하게 열을 가해서 녹여서 붙이는 Process의 차이점이다... 라고 물론 이런 표현이 많은 반박과 반론이 있을 수 있다는 점은 충분히 이해합니다. 제가 써 놓고도 다분히 말이 안되는 측면이 있다고 인정은 합니다. 하지만, 그렇게 설명하지 않으면 쉽게 이해되기 어려운 측면이 있지요 또다른 표현으로 Consumable Type의 Electrode인 경우와 Non-Consumable Type의 Electrode인 경우의 차이점이라고도 할 수 있습니다. 즉, Electrode가 직접 전자의 충돌로 열을 받아서 녹는 경우와 그렇지 않고 단순히 다른 용접봉을 녹이기 위한 열만을 제공하는 경우의 차이점이겠지요 후자의 경우가 GTAW에 속하며, 이경우에는 전자의 충돌이 모재에 이루어 지는 쪽이 더 깊은 Penetration을 만드는 것은 이미 알고 계신 사항입니다. 이를 종이위에 그려 놓고 열의 이동과 금속의 용해를 기준으로 생각해 보면 일면 이해가 되는 부분이 있을 겁니다. 제가 지적하고 싶은 부분은 질문에 소개한 바와 같이 열의 집중이 달라지겠지만, 문제는 그 열의 크기가 근본적으로 다르다는 점입니다. 즉, 녹아서 흘러 내리는 용탕이 가지는 열의 크기와 전자가 때려서 만들어 내는 열의 크기가 다르다는 얘기지요 그리고 그런 열(온도)의 차이가 결국 앞서 소개한 바와 같이 ER321 용접봉에서 Ti의 Slag손실을 막아주는 역할을 하게 되는 것으로 이해하시면 되겠습니다. 해외에서 어떤 사람이 아래와 같이 설명을 해 놓은 자료가 있습니다. 역시 세부적인 내용으로는 약간 반박의 여지가 있지만, 그 설명의 전개가 아주 좋아서 소개합니다 DCEN puts more of the heat into the work and DCEP concentrates the heat onto the electrode. The problem arises in the fact that this only holds true if you are using GTAW or are stick welding with a bare electrode. It does not take into account that penetration is greatly influenced by the plasma gases created by different flux coatings. It is correct about 95% of the time when they state that in SMAW, DCEP gives deeper penetration. You always have to go by what the manufacturer says concerning the use and characteristics of a particular electrode. Most reverse polarity rods are designed to have the metal core melt faster that the flux coating. This forms a cup like crater at the end of the electrode and the theory is that the molten metal and positive ions created in the arc plasma shoot across the arc with such force and attraction for the negatively charged workpiece that this is what causes you to get a more aggresive arc and deeper penetration. Again, it depends on the flux coating, but most of the time in SMAW, reverse polarity will give you deeper penetration. If you are TIG welding, then you will want to go with "Welder", and get your deeper penetration with DCEN. By the way, it is that same bombardment of positively charged ions in the plasma, being attracted to the negativlely charged work, that breaks up the oxides when using AC GTAW to weld aluminum.

아 DCEN에서 왜 Melting Rate가 증가하는 지에 대한 설명이 누락되었군요. 추가합니다. Melting Rate는 전류와 관계가 있습니다. 전류 즉 전기(전자)의 흐름에 의해 용접봉이 녹는 양이 결정됩니다. 동일한 전압에서 전류가 높아지는 녹는 양이 증가합니다. 그런데 전류는 (+)에서 (-)로 진행하지요, 전자와 반대 방향입니다. 많이 녹을려면 전류의 진행 방향에 역행해야 많이 녹겠지요 순행을 하면 상대적으로 녹는 양이 적게 됩니다. 그래서 SMAW에서 DECP를 쓰게 되면, 전자는 모재를 때려서 충분히 뜨겁게 만들어 주고, 전류는 용접봉을 좀더 많이 녹이고.. 그러니 DECP가 깊은 용입을 얻게 되는 것이지요. 많은 분들이 용접을 공부하시면 제일 먼저 Process를 공부하십니다. 하지만, 그전에 제일 중요한 것은 녹이고자 하는 재질에 대해 공부해야 하고, 그 다음으로는원론적인 전기와 Arc의 역할 등에 대해 공부를 하셔야 합니다. 그 다음의 개별 Process는 그런 원론적인 내용들이 실무에 적용하기 위한 Application의 내용이니 그리 어렵지 않게 익히도 적용할 수 있지요. 전류는 흐름이고 전압은 압력입니다. 흐름과 압력을 이해하지 못하고 용접 Bead의 형상에 대한 기본적인 이해가 어렵겠지요. 약간의 억지가 섞인 답변입니다만, 이해 하시는 데 어려움은 없을 것으로 예상합니다.

빠른 답변 감사드립니다.

여기 자료실에 극성에 따른 입열의 차이점을 그림으로 이쁘게 설명한 자료를 추가적으로 등록해놨습니다. 좀더 도움이 되실 겁니다.

관리자님 너무 감사드립니다. ㅠㅠ