전기저항용접(Electric Resistance Welding)

 

<용접 분류>

• 납땜 및 테르밋 용접
• 가스용접
• 전기저항용접 ★
  • 맞대기저항용접
    • 업셋 맞대기 용접 (Upset Butt Welding) 
    • 플래시 맞대기 용접 (Flash Butt Welding)
  • 겹치기 저항용접
    • 점용접 (Spot Welding Process)
    • 심용접 (Seam Welding Process)
    • 프로젝션 용접 (Projection Welding Process)
• 아크용접
• 특수용접
  • 전자빔용접
  • 레이저빔용접
  • 일렉트로 슬래그 용접
  • 플라즈마 용접
  • 저온용접(공진용접)
  •  플라스틱용접
    • 열풍용접
    • 열기구용접
    • 마찰용접
    • 고주파용접
  • 폭발용접
  • 확산용접
  • 마찰용접 (플라이휠형, 컨벤셔널형, 마찰교반용접) 
  • 초음파용접
  • 냉간압접
  • 고주파용접 (High Frequency Welding) 

 

<기출>

• 19-3-1 저항용접의 주요 3요소를 설명하고, 저항용접의 종류를 5가지 쓰시오.
• 16-2-6 압접의 종류 중 플래시 버트(flash butt) 용접법과 고주파 용접법에 대해 설명하시오
• 금속 18-1-6  저항 용접이 대량 생산 공정에서 광범위하게 이용되고 있는데, 다른 용접법에 비해 어떠한 장점이 있는지 설명하시오.
• 금속 18-2-3 전기저항 용접 중에서 플래쉬 버트 용접(flash butt welding)과 프로젝션 용접 (projection welding)에 대하여 각각 개요와 특징을 설명하시오.
• 금속 16-4-3 플래시 버트 용접(flash butt welding)의 원리를 설명하고, 특징 5가지를 설명하시오.

 

 

 

1. 개요

 

1) 전기저항용접(Electric Resistance Welding) 정의

 용접물을 접촉시켜 놓고 전기를 통하여 접촉부의 전기저항열(줄열)에 의해 접합부를 가열하고, 동시에 큰 압력을 가하여 금속을 접합하는 방법 

 

2) 원리

• 줄의 법칙에 의한 발열량 Q = 0.24I^2Rt
• 용접재료는 전기고유저항이 크고(발열 증대)
• 열전달이 적으며(냉각 방지)
• 용접점이 낮을 수록 좋다 (쉽게 용접)
• 용접은 저전압 대전류가 필요하고, 수초 이내 통전시간으로 열손실과 집중도를 높이고 변질을 줄인다

3) 전기저항용접의 주요 3요소 (각 요소를 적절히 조절 필요)

① 용접전류

저전압 대전류, 전압은 1 ~ 10V, 전류는 수만 ~ 수십만 암페어

 

② 통전시간

열전도가 큰 소재는 대전류를 사용해 통전시간을 짧게 적용 

연강류는 대전류를 사용하지 않고 통전시간을 길게 적용 

 

③ 가압력

모재와 모재, 전극과 모재 사이의 접촉저항은 전극의 가압력이 클수록 작아진다 

 

2. 전기저항용접법 특징

 

1) 장점 (+ 타 용접 대비 장점)  

• 용접 시간이 짧음
• 재료 손실이 적고 용제가 필요 없음 (수초 이내 가공)
• 숙련공이 불필요
• 산화작용 및 용접 변형이 적음 (수초 이내 가공) 
• 고도의 신뢰도
• 상이한 금속이라도 쉽게 용접
• 가압 효과로 조직이 치밀함 
• 전기저항용접은 아크용접에 비해 단시간에 많은 전류 사용하지만 용접 온도는 아크 용접보다 낮음

2) 단점

• 장치가 고가이다
• 후열처리가 필요 
• 용접이음형식에 제약이 있음 (필렛 용접 등 불가) 
• 용접에 앞서 표면은 특별한 준비 처리를 요하기도 함 (닿는 면) 

3) 전기저항용접 전 주의사항

• 접합부에 있는 불순물을 제거할 것
• 전극부는 가급적 접촉저항이 적을 것
• 냉각수는 충분하도록 자주 보충할 것
• 모재의 모양, 두께에 알맞은 조건을 택할 것 

 

3. 전기저항용접 종류

• 전기저항용접 ★
  • 맞대기저항용접
    • 업셋 맞대기 용접 (Upset Butt Welding) 
    • 플래시 맞대기 용접 (Flash Butt Welding)
  • 겹치기 저항용접
    • 점용접 (Spot Welding Process)
    • 심용접 (Seam Welding Process)
    • 프로젝션 용접 (Projection Welding Process)

1) 맞대기 저항 용접 (Butt  Resistance Welding) 

(1) 업셋 맞대기 용접 (Upset Butt Welding)

2개의 용접재를 가압밀착시킨 상태에서 대전류를 통하여 접촉저항의 열로써 용접부가 적당한 온도가 되었을때 축 방향의 큰 압력을 이동 측 전극에 추가하여 용접 

• 접합면 사이에 산화물이 잔류하기 쉬움 
• 용접속도가 플래시 맞대기 용접보다 빠름 (플래시 대비 장점)
• 모재의 길이가 다소 짧아짐
• 업셋 부분이 균등하고 매끈함
• 용접기가 간단하고 저렴함 

업셋 맞대기 용접 개략도

 

맞대기 저항 용접 개략도

 

(2) 플래시 맞대기 용접 (Flash Butt Welding)

모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크 (spark)를 발생시키고 점점 압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료 

• 가열범위가 좁아 열영향부가 적음
• 접합면에 산화물이 잔류하지 않음 (업셋 대비 장점)
• 용접속도가 빠르고 소비전력이 적음 (업셋 대비 느림) 
• 이질재료의 용접이 가능
• 업셋 양이 적다
• 용접 강도가 크다 
• 파이프, 드릴, 각종  봉재 용접, 레일 연결 방법 

플래시 맞대기 용접 개략도

(3) 업셋 맞대기 용접과 플래시 맞대기 용접 비교

구분	업셋 맞대기 용접	플래시 맞대기 용접
용접시간	빠름	업셋 대비 느림
접합면 산화물 존재 여부	산화물 존재 가능	산화물 존재 X
용접 장비	간단하고 저렴함	용접 장비가 고가
환경 오염	상대적으로 깨끗함	플래시 비산에 의한 환경오염

 

플래시 vs 업셋

 

 

2) 겹치기 저항 용접 

(1) 점용접 (Spot Welding Process)

두 전극 간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융상태에 달하게 되어 용접 

• 열 효율이 우수함
• 작업속도가 빠름
• 열변형 및 잔류응력, 산화가 적음 
• 산화되기 쉬운 금속과 열전달률이 서로 다른 금속 사이에는 스폿용접이 비교적 곤란함 
• 설비가 복잡함 
• 전극과 판 사이의 저항, 판 내부의 저항, 판과 판 사이의 저항이 있는데 그 중 판과 판 사이의 저항이 가장 높아야함
  (해당 부위만 최대 발열량 발생되어 용융될 수 있도록) 

 

점용접법 개략

(2) 심용접 (Seam Welding Process)

점용접 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는 방법

• 접합부의 내밀성을 필요로  할 때
• 얇은 판재도 가능 
• 용접 방법에 따라 맞대기 시임(맞댄 후 사이를 용접), 매시 시임(겹친 판을 롤러로 가압), 포일 시임(포일을 대고 가압하여 심 용접을 함), 롤러 심(통전의 단속 간격을 길게 하여 점 용접을 연속으로 실시)로 나뉨 

심 용접법 개략도

뿌리기술백서

(3) 프로젝션 용접 (Projection Welding Process)

스폿용접과 같은 원리
금속판의 한쪾 또는 양쪽에 돌기부를 만들고 가압하면서 통전하면 돌기부에 전류 및 압력이 집중되어 용접온도까지 증대되었을때 가압력을 증대하여 일시에 다점 용접을 실시하는 것

• 판재의 두께가 다른 것도 용접 가능 
• 이종 재료 용접에 용이함 
• 피치가 작은 스팟 용접 가능 
• 용접의 신뢰도가 높음 (전류와 압력이 각 점에 균일하게 작용)
• 작업속도가 빠

프로젝션 용접 개략도

4. 전기저항용접 고찰

 

1) 고주파 용접법

2024.02.19 - [분류 전체보기] - [용접] 고주파 용접 (High Frequency Welding), 제관

 

 

2) 참고자료