Transcript 스터드(STUD) 용접

스터드(STUD) 용접
1938년 Mr.Ted Nelson에 의해 발명
조선소 갑판에서 용접일을 하던 Mr.Ted
Nelson이 휴식 시간에 DC전원에 연결
된 전선으로 무의식중의 장난에 의하여
환봉이 선박의 철판에 달라 붙는 것을
보고 연구하여 만든 것이 스터드 용접
이라고 합니다.
인천직업전문학교 산업설비과
목차
1. 수업목표
5. 용접방법
2. 스터드(Stud)용접의 원리
6. 스터드용접 재료
2-1. Drawn Arc Process(DA Type)
2-2. Short Cycle Process(SC Type)
2-1. Capacitor Discharge Process(CD Type)
3. 스터드(Stud)용접의 특징
4. 스터드(Stud)용접의 용접장치
4-1. 용접 토치
4-2. 스터드(Stud)
4-3. 페룰(Ferrule)
7. 용도
8. 적용
9. 평가
스터드 용접
수업목표
1. 스터드 용접법의 원리를 이해하고 설명할 수 있다.
2. 스터드 용접법의 용접장치 구성을 이해하고, 용접방
법을 알 수 있다.
스터드(Stud)용접의 원리
스터드 용접(Stud Welding)은 볼트, 환봉, 핀 등의 금속 고정구를 철판
이나 기존 금속면에 모재와 스터드 끝면을 용융시켜 스터드를 모재에
눌러 융합시켜 용접을 하는 자동 아크 용접법이다.
스터드 끝에는 작은 돌출부가 마련되어 있어 이 돌출부를 모재에 대
고 스위치를 당기면 조절기의 접점 회로가 닫히면서 충전된 전기가
돌출부를 통해 순간적으로 흐른다. 이때 높은 저항이 생기면서 돌출
부는 녹아버리고 순간적으로 아크가 발생하여 모재와 스터드의 접촉
면을 녹여 용착이 되도록 한다. 이와 같이 아크가 일어나는 동안 두 면
은 스프링 작용 또는 공기 압력으로 맞대고 눌려지며 이 눌려진 순간
융합이 이루어져 용접이 되는 것이다.
Drawn Arc Process(DA Type)
스터드를 Welding Gun의 Chunk에 넣고 작업할 용접 위치와 자세를
잡은 후 Switch를 누르면 1초 안에 모든 작업이 완료된다.
이 방식에는 Stud 사양에 맞는 Ferrule이라고 부르는 세라믹 아-크 실
드가 사용된다.
Short Cycle Process(SC Type)
이 방식은 DA Type과 용접원리는 같으나 용접시간을 아주 짧게 사용
(1~100ms)하여 자동차 산업의 차체 판넬에 널리 사용된다.
Capacitor Discharge Process(CD Type)
1) CD Type의 스터드 용접은 콘덴샤에 전기적 에너지를 저장했다가 순간적인 방
전에 의해 발생한 아-크로 인해 용접 열이 발생하며 이때 용융된 부위에 Welding
Gun의 스프링 압력에 의해 융착된다.
2) 아-크 열은 순간적인 저항열에 의해 Stud Base의 돌기(Ignition Tip)가 증발되면
서 발생된다.
3) CD Type에는 Contact Mode와 Gap Mode의 두 가지 방법이 사용된다.
4) 충전용량, 충전전압, 스프링 압력 등 이 세 조건은 CD Type 스터드 용접에 필
수적이다.
스터드(Stud)용접의 특징
1.
용접변형이 적다.
2.
용착 금속부 또는 열영향부가 경화되는 경우가 있다.
3.
용접조건이 부적절한 경우에도 외관상으로는 별 문제가 없다.
4.
철강재료 이외에 구리, 황동, 알루미늄, 스테인리스강에도 적용
5.
모재에 구멍을 뚫지 않고 볼트를 100% 용착시키므로 시간이 절약
되며 미숙련공도 바로 작업 할 수 있으므로 경제성을 보장한다.
(빠른 작업속도)
6.
용접봉, 후럭스, 가스 등의 보조재료가 일체 필요 없다.
7.
전자세 용접이 가능
스터드(Stud)용접의 용접장치
스터드 용접장치는 용접전
원, 제어장치, 용접토치 또
는 용접헤드로 이루어져 있
다.
용접전원으로는 직류, 교류
어느것이나 사용되나 현장
용접 등에서는 용접 케이블
이 길어 이것에 수반되는 전
압강하, 아크의 불안정 등이
문제가 되어 세렌정류기를
이용한 직류용접기가 많이
사용되고 있다.
용접장치 - 용접토치
용접토치(Welding Gun)는 끝에
스터드를 끼울 수 있는 스터드
척(Stud Chuck)과 내부에는 스
터드를 누르는 스프링 및 전자석
(Solenoid), 통전용 스위치 등으
로 구성되어 있다.
용접장치 – 스터드(Stud)
스터드는 보통 5~16㎜ 정도의 것이 많
이 쓰이며 용도에 따라 여러 가지 모양
이 있다. 용접부의 형상은 대부분 원형
이나 장방형으로 되어 있다. 스터드의
끝부분은 그림과 같이 탈산제를 충진 또
는 부착시켜 용접부의 기계적 성질을 개
선하고 있으며 용접부의 단면적이 증가
함에 따라 그 필요성도 증가된다.
용접장치 – 페룰(ferrule)
페룰은 내열성의 도기로 만들며 아크를
보호하기 위한 것이며 모재와 접촉하는
부분은 홈이 패여 있어 내부에서 발생하
는 열과 가스를 방출할 수 있도록 되어
있다. 그 역할을 살펴보면 다음과 같다.
(1) 용접이 진행되는 동안 아크열을 집
중시켜 준다.
(2) 용융금속의 산화를 방지한다.
(3) 용융금속의 유출을 막아준다.
(4) 용착부의 오염을 방지한다.
(5) 용접사의 눈을 아크 광선으로부터
보호해 주는 등 중요한 역할을 한다.
스터드(Stud)용접의 용접방법(1)
※ 잠시 기다리시면 동작형상을 보여줍니다. ※
스터드 용접은 용접전 모재와 스터드
의 재질, 스터드의 지름에 따라 전류
를 잘 선택해야 한다. 장비에 표시되
어 있는 출력선(2차선) 소켓의 (+) 전
극은 항상 모재에 접지시켜서 사용하
며 알루미늄 용접시는 (-)전극을 모재
에 접지하여 사용한다. 또 스터드의
지름이 클 경우에는 많은 전류가 필요
하므로 용접기의 부하를 고려해 여러
대의 용접기를 병렬로 연결하여 사용
하면 효과적이다.
스터드(Stud)용접의 용접방법(2)
용접을 할 때는 용접토치의 스터드 척에 스터
드를 끼우고, 스터드 끝부분에는 페룰을 붙인
다. 그 다음 통전용 스위치를 당기면 전자석
(Solenoid)의 작용에 의해 스터드가 약간 끌어
올려진다. 이때 모재와 스터드 사이에서 아크
가 발생되어 모재와 스터드 끝부분이 용융된다.
아크 발생시간(통전시간)은 모재의 두께 및 스
터드의 지름에 알맞게 미리 제어장치로 조정해
두면 소정 시간 아크가 발생된 후 소멸됨과 동
시에 전자석에 전류가 차단되므로 스터드를 잡
아 당기던 것이 스프링에 의해 용융 풀에 눌려
지므로 용접이 된다. 마지막으로 스터드에서
척을 빼고 페룰을 파괴하여 제거하면 용접이
완료된다. 일반적으로 아크 발생 시간은 0.1~2
초 정도로 한다.
스터드(Stud)용접의 용접재료
① 스테인리스강
오스테나이트계 스테인리스강의 스터드는 같은 재질의 모재 또는 연강 모재
에 용접이 가능하다. 용접조건은 연강 스터드 용접과 거의 같다.
② 황동
황동 스터드의 재료는 아연(Zn)의 함유량이 적어야 하며, 판의 두께가 두꺼울
때에는 모재를 예열하여 용접하는 경우도 있다.
용접이 가능한 스터드의 지름은 3~10㎜ 정도이며 페룰은 사용하지 않아도 된
다. 용접조건은 직류 역극성을 사용하고 용접전류는 같은 지름의 철 스터드에
대한 값의 1/2 정도로 통전시간을 어느 정도 길게 해주는 것이 좋다.
③ 알루미늄
알루미늄 스터드 용접은 특수 형상의 페룰과 스터드의 용접단에 용제를 부착
시킨 것과 불활성 가스(Inert Gas) 분위기 내에서 용접하는 방법 등이 있다. 이
중 불활성 가스 용접법이 일반화 되어 있으며 불활성 가스로는 알곤(Ar) 또는
헬륨(He)을 사용한다.
스터드(Stud)용접의 용도
■ 건축분야 : 닥트 단열, 방음설비, 배관, 원자력 발전소, 오피스텔, 교량
■ 가정용품분야 : 식기, 주방기구, 가정전기기구, 잡화.
■ 자동차분야 : 마크, 계기, 내장재, 윈도우샷시.
■ 선박분야 : 단열 및 방수설비, 각종의장, 배선, 배관.
■ 전기 기기관계 : 배전반, 자동판매기, 에어콘, 엘리베이터, 냉장고.
■ 중공업 분야 : 보일러, 유압기기, 공조설비, 변압기, 내화물의 고정.
적 용 (1)
1. 스터드 용접(Stud Welding)은 볼트, 환봉, 핀 등의 금속 고정구를
철판이나 기존 금속면에 모재와 스터드 끝면을 용융시켜 스터드를
모재에 눌러 융합시켜 용접을 하는 자동 아크 용접법이다.
2. 철강재료 이외에 구리, 황동, 알루미늄, 스테인리스강에도 적용이
가능하다.
3. 스터드 용접장치는 용접전원, 제어장치, 용접토치 또는 용접헤드로
이루어져 있다.
적 용 (2)
4. 용접방법
평 가
1. 일반적인 스터드 용접의 아크 발생시간은?
① 0.1~2초
③ 5~6초
② 3~4초
④ 7~8초
2. 스터드 용접으로 용접 가능한 재료는 무엇이 있는가?
철강재료 외에 구리, 황동, 알루미늄, 스테인리스강