다공성은 TIG 용접에서 가장 흔하고 지속적인 결함 중 하나입니다. 이는 용접 표면에 작은 핀홀로 나타나거나 용접 표면 아래에 숨겨진 빈 공간으로 나타납니다. 처음에는 사소한 외관 문제처럼 보일 수 있지만 다공성은 실제로 강도를 감소시키고 피로 수명을 단축하며 압력이나 유체를 유지해야 하는 구성 요소에 누출 경로를 만들 수 있습니다.
다공성의 문제는 그것이 단일 소스에서 나오는 것이 아니라는 것입니다. 오염된 기본 재료, 충전제 취급, 습기, 보호 가스 불안정성 및 아크 기술은 모두 용융 풀에 가스를 유입시킬 수 있습니다. 일단 거기에 도달하면 금속이 응고되기 전에 해당 가스가 빠져나가지 않을 수 있습니다.
다행스럽게도 다공성의 메커니즘은 잘 알려져 있으며 이를 방지하는 방법도 알려져 있습니다. 이 문서에서는 다공성의 잠재적 원인을 식별하고 효과적인 예방 전략을 구현하는 데 도움이 되는 포괄적인 체크리스트를 제공합니다.
다공성 TIG 용접은 용접 금속이 응고된 후에도 용접 금속 내부에 가스 공동이 존재하는 것입니다. 이러한 공동은 가스가 용융 풀에 갇혀 냉각되기 전에 빠져나올 수 없을 때 형성됩니다. 그 결과 외부에서 연속적으로 보일 수 있지만 구조를 약화시키는 빈 공간이 포함된 용접이 생성됩니다.
여러 소스에서 가스가 수영장에 유입될 수 있습니다.
모재나 충진재의 기름, 도료, 녹, 산화물 등이 분해되어 가스로 변하는 현상
수분은 액체 금속에 용해되고 냉각되면서 분리되는 수소를 추가합니다.
통풍이나 불량한 가스 흐름과 같은 차폐 문제로 인해 공기가 아크와 혼합될 수 있습니다.
이러한 가스가 제때에 방출되지 않으면 용접부에 고정된 상태로 유지됩니다.
강도 및 피로 저항
다공성은 고체 금속의 유효 면적을 줄이고 각 공극 주위에 응력을 집중시킵니다. 반복적인 하중 하에서는 집중된 응력이 균열 시작점이 됩니다. 흩어져 있는 모공은 클러스터보다 덜 손상되지만 둘 다 피로 수명을 단축시킵니다.
누출 방지 및 압력 무결성
용접이 기밀 또는 액체 밀봉이 필요한 경우 단일 기공도 채널 역할을 할 수 있습니다. 여러 개의 정렬된 기공은 동일한 효과를 생성할 수 있으며 종종 압력 테스트 중에 실패로 이어질 수 있습니다. 이는 밀봉이 주요 요구 사항인 스테인레스 스틸 및 알루미늄 튜브에 특히 중요합니다.
부식 및 표면 무결성 위험
열린 기공은 물, 산 또는 작업장 잔여물을 가두는 주머니를 만듭니다. 스테인리스강에서는 국부적인 부식과 구멍이 발생합니다. 알루미늄의 기공에는 나중에 사용 중에 얼룩이 생기거나 탄화되는 오일이나 액체가 있을 수 있습니다.
표면 핀홀 다공성
무작위로 나타나거나 중심선을 따라 정렬된 비드 면의 작고 둥근 구멍입니다. 이는 차폐, 청결 또는 환경 안정성에 주의가 필요함을 나타냅니다.
표면 아래
다공성 부드러운 비드 아래에 숨겨진 이 유형은 거품이 풀 내에서 핵을 형성하고 성장하지만 표면은 닫힌 상태로 유지될 때 형성됩니다. 조인트는 육안 검사를 통과할 수 있지만 분할 또는 누출 테스트 중에 보이드가 나타날 수 있습니다.
군집 다공성
국부적인 영역에 쌓인 많은 작은 공극은 종종 짧은 거리에 걸쳐 작용하는 단일 원인(예: 솔기의 한 부분에 부딪히는 통풍 또는 모재 금속의 오염된 패치 등)을 나타냅니다.
분화구 다공성은
표면이 얼면서 영양분을 공급할 만큼 충분한 차폐나 충전재가 없으면 풀이 너무 빨리 수축할 때 비드 끝에 나타납니다.
조인트나 필러가 오염되면 가스가 방출될 수 있으므로 예방은 철저한 청소부터 시작됩니다.
모든 표면 오염물질 제거 : 오일, 페인트, 녹, 밀스케일, 산화막 등을 제거해야 합니다. 이러한 오염물질은 아크 열에 의해 분해되어 수소 및 일산화탄소와 같은 가스를 방출합니다.
기계적 세척 : 탄소강의 경우 금속이 노출될 때까지 연마합니다. 알루미늄의 경우 전용 스테인리스 스틸 와이어 브러시를 사용하여 흡습성(수분 흡수)이 있는 산화물 층을 분해합니다.
화학적 탈지 : 아세톤이나 이소프로필 알코올로 표면을 닦으십시오. 잔류물을 남길 수 있는 용제를 피하십시오.
조인트 부위 청소 : 조인트 양쪽에서 최소 20~50mm 정도 청소를 연장합니다.
필러 로드를 올바르게 보관하십시오 . 수분 흡수를 방지하기 위해 밀봉된 용기 또는 로드 전용 오븐에 보관하십시오.
사용 전 청소 : 용접 전 아세톤과 깨끗한 천으로 충진봉을 닦습니다. 먼지와 윤활유의 양에 놀라실 수도 있습니다.
깨끗한 장갑을 끼고 취급하십시오 . 피부 기름이 용접부를 오염시킬 수 있으므로 맨손으로 필러 팁을 만지지 마십시오.
막대 끝 부분 검사 : 사용하기 전에 검게 변하거나 산화된 끝 부분을 잘라냅니다.
파라핀 층으로 보호된 플레이트를 용접하는 경우 탈지 작업이 절대적으로 필요합니다. 파라핀 오염은 용접이 끝날 때까지 눈에 띄지 않을 수 있는 다공성의 일반적인 원인입니다.
차폐 가스 문제는 다공성의 가장 직접적인 원인 중 하나입니다. 아르곤은 처음부터 끝까지 풀을 일관되게 덮어야 합니다.
올바른 가스 사용 : 강철, 스테인리스강, 알루미늄의 TIG 용접에는 100% 아르곤을 사용하십시오. 질소는 차폐에 적합하지 않은 선택입니다. 질소는 액체 금속에 쉽게 용해되고 냉각 중에 빠져나오려고 할 때 다공성을 유발합니다.
순도 수준 확인 : 산업용 TIG에는 최소 99.99%의 아르곤 순도가 필요합니다. 알루미늄과 티타늄의 경우 고순도 아르곤(99.999%)을 고려하세요.
가스원 확인 : 가스통 교체 후 갑자기 기공이 나타난다면 오염된 가스나 병 안의 수분을 의심해 보세요.
가스 흐름은 올바르게 설정되어야 합니다. 너무 낮거나 너무 높으면 문제가 발생합니다.
노즐 크기에 따른 최적의 유량 :
| 노즐 # | 내경(mm) | 권장 유량(L/min) | 권장 유량(CFH) |
|---|---|---|---|
| #4 | 6.5 | 4-6 | 10-15 |
| #5 | 8.0 | 6-8 | 15-18 |
| #6 | 9.5 | 7-10 | 18-22 |
| #8 | 12.5 | 10-14 | 22-30 |
너무 낮음 : 공기를 치환하지 못하여 산화 및 다공성 발생
너무 높음 : 주변 공기를 보호 가스 흐름으로 끌어들이는 난류를 생성합니다.
일반 규칙 : 실내에서는 12-20 CFH가 일반적입니다. TIG 용접
가스 렌즈에는 난류를 안정적인 층류로 변환하는 다층 스테인레스 스틸 메시가 포함되어 있습니다. 혜택은 다음과 같습니다:
더 넓고 더 깊은 차폐 범위
더 긴 텅스텐 돌출부(최대 10mm 이상)
가시성 향상
공기 혼입 위험 감소
모든 연결부 검사 : 호스, 피팅, 조절기 및 토치 연결부를 정기적으로 검사해야 합니다.
비누 테스트 : 순한 비눗물을 관절 부위에 바르고 거품이 있는지 확인합니다.
토치 구성 요소 확인 : 마모된 O-링, 갈라진 컵 또는 손상된 후면 캡을 교체하십시오.
상점이 가만히 있는 경우는 거의 없으며 가벼운 바람도 차폐를 방해할 수 있습니다.
팬과 통풍을 피하십시오 . 직접적인 공기 흐름에서 멀리 떨어진 곳에 작업 공간을 두십시오. 약간의 공기 움직임이라도 가스 적용 범위를 방해할 수 있습니다.
장벽 사용 : 실외 또는 미풍이 부는 환경에서는 용접 스크린이나 임시 인클로저를 설치하십시오.
한계를 숙지하십시오 . 주변 풍속이 2m/s를 초과하는 경우 용접을 피하십시오.
수분 수준 모니터링 : 습도가 높은 날(80% 이상)에는 알루미늄 용접이 특히 기공이 발생하기 쉽습니다.
필요 시 예열 : 두꺼운 판의 경우 100~150°C로 예열하면 흡착된 수분을 제거하고 냉각 속도를 늦추어 기포가 빠져나갈 시간을 더 많이 확보할 수 있습니다.
세로 방향으로 연마 : 텅스텐을 원주 방향이 아닌 세로 방향(전극 축과 평행)으로 연마합니다. 가로 연삭 흔적으로 인해 호가 방황하고 초점이 맞지 않게 됩니다.
전용 그라인더 사용 : 가능하면 오염 방지를 위해 텅스텐 전용 그라인더를 사용하세요.
올바른 팁 모양 유지 : DC 용접의 경우 날카로운 테이퍼를 유지하십시오. AC 알루미늄의 경우 약간 둥근 팁이 더 잘 작동합니다.
텅스텐 크기를 암페어와 일치시키십시오 :
| 현재 범위 | 텅스텐 직경 |
|---|---|
| 50-100A | 1.6mm |
| 100-200A | 2.4mm |
| 200-300A | 3.2mm |
컵 크기 확인 : 노즐 개구부가 텅스텐 직경 및 가스 흐름 요구 사항에 맞게 충분히 큰지 확인하십시오.
손상 검사 : 깨진 세라믹 컵이나 뒤틀린 콜렛은 가스 적용 범위와 아크 안정성을 손상시킵니다.
컵을 깨끗하게 유지하십시오 . 가스 흐름을 방해할 수 있는 튄 자국과 잔해물을 제거하십시오.
때로는 다공성을 가져오기보다는 '용접'하는 경우가 있는데, 이는 기술이 엄청나게 중요합니다.
짧게 유지하십시오 . 긴 호는 다공성의 적입니다. 긴 호는 원뿔을 넓히고 차폐를 약화시키며 공기가 수영장과 섞이게 합니다.
대상 범위 : 호 길이를 1.0~2.0mm로 유지합니다. 얇은 소재의 경우 최대한 조여주세요.
경험 법칙 : 아크 길이는 텅스텐 직경의 1.5배를 초과해서는 안 됩니다.
적절한 각도 유지 : 토치 각도를 수평에서 70~85°(수직에서 10~20°)로 유지합니다. 과도한 기울기(20~30° 이상)로 인해 가스 흐름이 편향되어 수영장의 뒤쪽 가장자리가 노출됩니다.
필러 주의 : 필러 와이어 팁은 항상 가스 실드 내에 있어야 합니다. 너무 멀리 당기면 뜨거운 팁이 산화되어 다시 들어갈 때 오염이 발생합니다.
원활하게 공급 : 호에 직접 주입하지 말고 웅덩이의 앞쪽 가장자리에 필러를 부드럽게 추가하십시오.
실드에 필러를 유지하십시오 . 가열된 필러 와이어가 실드 가스 봉투에서 나오지 않도록 하십시오.
담그고, 담그지 마세요 : 필러를 풀에 깊숙이 담그지 말고 가볍게 두드려주세요.
전류 테이퍼 사용 : 풋 페달 또는 크레이터 채우기 기능을 사용하여 2~3초에 걸쳐 전류를 점차적으로 줄입니다.
분화구 채우기 : 현재 테이퍼를 사용하여 함몰된 부분을 채우는 동안 계속해서 필러를 추가합니다.
사후 흐름 존중 : 아크 소멸 후 토치를 5~15초 동안 제자리에 유지하여 냉각 텅스텐과 크레이터를 보호합니다.
백 퍼지가 필수입니다 . 스테인리스 스틸에서는 루트 측을 차폐해야 합니다. 백퍼징을 하지 않으면 산소와 질소가 용접 뒷면으로 용해되어 '설탕' 및 내부 다공성을 유발합니다.
입열량 조절 : 스테인레스는 열전도율이 낮습니다. 과도한 열은 탄화물 석출과 다공성을 유발합니다. 최소한의 전류와 더 빠른 이동 속도를 사용하십시오.
펄스형 TIG 고려 : 펄스 모드는 열 입력을 제어하고 안정적인 아크 특성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
수소는 적입니다 . 알루미늄은 수소에 매우 민감합니다. 액체 알루미늄은 수소를 쉽게 용해하지만 고체 알루미늄은 그렇지 않습니다. 갇힌 수소는 응고 중에 다공성을 형성합니다.
산화물을 철저하게 제거 : 산화알루미늄이 수분을 흡수합니다. 용접 직전에는 스테인리스 브러시를 사용하고, 먼저 아세톤으로 깨끗이 닦아 주십시오.
적절한 균형을 유지하면서 AC를 사용하십시오 . AC 전류는 산화물을 분해하기 위한 음극 세척을 제공합니다. 적절한 청소를 위해 20-30% 전극 양극으로 AC 밸런스를 설정하십시오.
예열 고려 : 두꺼운 알루미늄의 경우 100~150°C로 예열하면 습기를 제거하고 가스 배출을 위한 냉각 속도를 늦추는 데 도움이 됩니다.
작은 직경의 튜브 보기 : 작은 알루미늄 튜브는 용접이 빠르게 냉각되어 수소가 빠져나갈 시간이 거의 없기 때문에 특히 어렵습니다. 직경이 작은 경우에도 내부 퍼지를 고려하십시오.
두께에 맞게 전류 일치 : 연강의 경우 두께 0.001'당 약 1A를 기준으로 사용합니다.
안정적인 이동 유지 : 일정한 속도는 수영장이 얼기 전에 용해된 가스를 방출하는 데 도움이 됩니다.
과도한 열을 피하십시오 : 과열하면 질감이 거칠어지고 가스 흡수가 증가합니다.
펄스형 TIG는 다음을 통해 다공성을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
융합을 유지하면서 평균 열 입력을 줄입니다.
용접 풀을 콤팩트하게 유지하고 제어하기 쉽게 함
저전류 단계에서 더 나은 가스 배출 허용
얇은 재료의 경우 펄스 주파수를 30-100Hz로 설정하십시오.
최신 도구는 운영자의 판단을 넘어 예방 계층을 추가합니다.
용접 카메라는 비드 모양, 호 길이 및 차폐 동작을 실시간으로 보여줍니다. 비드가 갑자기 넓어지거나 열영향부가 확장되는 경우 기공이 형성된 후가 아닌 즉시 조정이 가능합니다.
열화상은 과열을 조기에 감지하여 다공성이 발생하기 전에 개입할 수 있습니다.
육안검사 : 표면의 핀홀, 변색, 불규칙한 비드의 출현 등을 확인
누출 테스트 : 중요한 부품의 경우 압력 테스트를 통해 표면에 보이지 않는 다공성을 드러냅니다.
절편화 : 문제 해결 시 샘플을 절단하고 연마하여 지하 공극을 드러냅니다.
모든 TIG 용접 작업 전과 도중에 이 빠른 참조 체크리스트를 사용하십시오.
기본 재료
접합 부위에 기름, 페인트, 녹, 산화물이 깨끗합니까?
물질이 아세톤이나 알코올로 탈지되었습니까?
알루미늄의 경우: 전용 스테인레스 브러시를 사용하여 산화물을 기계적으로 제거했습니까?
청소 영역이 조인트에서 최소 20mm 이상 확장되었습니까?
충전재 금속
필러 로드는 깨끗하고 건조한 곳에 보관됩니까?
사용하기 전에 막대를 아세톤으로 닦았습니까?
로드 끝부분에 산화나 흑화 현상이 없습니까?
필러는 깨끗한 장갑으로 다루나요?
차폐가스
가스는 순수 아르곤(최소 99.99%)입니까?
노즐 크기에 따라 유량이 적절합니까(표 참조)?
최근에 호스와 부속품의 누출 테스트를 거쳤습니까?
가스 오염이 의심되는 경우 테스트할 수 있는 예비 병이 있습니까?
토치 및 소모품
텅스텐이 세로 방향으로 연마되어 있습니까?
노즐이 깨끗하고 균열이 없습니까?
O-링과 씰의 상태는 양호합니까?
콜릿 크기가 텅스텐 직경에 맞습니까?
환경
작업 영역에 외풍이나 팬이 없습니까?
야외에서 용접하는 경우 장벽이 설치되어 있습니까?
습도가 허용 가능한 범위 내에 있습니까? (높은 경우 예열을 고려하십시오)
호 길이가 1.0~2.0mm로 빡빡하게 유지됩니까?
토치 각도가 70-85°로 유지됩니까?
필러 와이어는 항상 가스 실드 내에 유지됩니까?
이동 속도가 일정하고 재료 두께에 적합한가요?
스테인리스의 경우: 백 퍼지가 활성화되어 있고 적절합니까?
알루미늄의 경우: AC 밸런스가 올바르게 설정되어 있습니까(20-30% EP)?
전류가 점차적으로 줄어들고 있습니까?
분화구는 제대로 채워졌나요?
포스트플로우가 5~15초간 유지되나요?
텅스텐은 식을 때까지 보호됩니까?
TIG 용접의 다공성은 예방할 수 있지만 예방하려면 여러 요인에 걸쳐 세부적인 주의가 필요합니다. 청결은 기본입니다. 모재나 필러가 오염되면 가스가 용접 풀로 방출될 수 있습니다. 보호 가스는 순수하고 적절하게 흐르며 외풍으로부터 보호되어야 합니다. 토치 기술, 특히 아크 길이 및 필러 와이어 관리는 갇혀 있는 가스가 응고되기 전에 빠져나갈 수 있는지 여부에 직접적인 영향을 미칩니다.
재료별 문제에는 맞춤형 솔루션이 필요합니다. 스테인레스강은 백퍼징이 필요합니다. 알루미늄에는 엄격한 산화물 제거와 수소 제어가 필요합니다. 용접 카메라와 같은 최신 모니터링 도구는 품질 보증을 한층 더 강화합니다.
이 체크리스트를 체계적으로 살펴보면 다공성이 나타날 때 그 원인을 식별할 수 있으며 더 중요한 것은 애초에 다공성이 발생하지 않도록 예방할 수 있다는 것입니다. 그 결과 시각적 요구 사항과 성능 요구 사항을 모두 충족하는 더욱 강력하고 안정적인 용접이 가능해졌습니다.
