3.8.4 전극,노즐,가스의 역할 및 SERIES ARC의 발생원인

1. 전극

전극주변으로 공급하는 플라즈마 가스(Plasma GAS)를 파이롯 아크(PILOT ARC)로부터 플라즈마화 하여 메인 전류(전극으로부터 모재에 아크를 이행시킴)를 공급하는 역할(임무)를 하고 있습니다.

따라서,전극에는 아크 발생이 쉽게되는 높은 융점의 텅스텐 전극을 사용하고 있습니다.

(1)텅스텐 전극의 용점(℃)
텅스텐
W WO₃
용점
3,370
2,130
전극의 온도
2,700 ~ 3,200

플라즈마 가스(Plasma GAS)는 고순도를 요구합니다.

(2)텅스텐 전극의 종류
종류
색상 전극봉 경
색상
순텅스텐(W)
백색
1~6.4
AL,NI
토리 텅스텐(WT)
적색
1~6.4
철강,SUS
엘 텅스텐(WL)
황록색
1~6.4
철강,SUS
와이 텅스텐(WY)
주황색
1~6.4
AL,NI


2. 노즐


노즐은 플라즈마 기류를 냉각시켜,아크를 모으기(집속)위하여,열전도성이 좋은 동을 사용학고 있습니다.

(1) 역할 (임무)
① 노즐은 열집중 효과의 역할을 하고 있습니다.
② 따라서 노즐형상(모양)에 따라서 용접에 영향을 줍니다.플라즈마 용접에는,어떤모양의 노즐에 따라 높은 에너지밀도와 지향성을 얻을 수 있는 중요한 요소입니다.

노즐경의 최대전류
NOZZLE(노즐) DIA (Ø)
최대전류치
1.2
~45A
1.6
~100A
2.0
~125A
3.2
~300A
4.0
~500A


3. 가스(GAS)

(1) 플라즈마(Plasma) 가스의 비교
항목
Plasma(PILOT) GAS
Ar
Ar+He
Ar+H₂
용접전압

용접속도
느리다
보통 빠르다
전극소모
빠르다
보통 느리다
아크착화성
양호 불량 보통

        * 사용 : 아크 착화성,가스가격이 저렴하므로 일반적으로 알곤가스를 사용
        * 주의 : 수소 포화를 받는 모재에는 수소 혼합가스의 적용은 불가

(2) 쉴드가스(SHIELD GAS)의 비교
항목
 
Ar
Ar+He
Ar+H₂
용접전압

용접속도
느리다
보통 빠르다

        * 사용 : 열집중 효과를 얻기 위하여 일반적으로 알곤+H2 가스를 사용
        * 주의 : 수소 포화를 받는 모재에는 수소혼합가스의 적용은 불가

(3) 플라즈마(PILOT) 가스의 역할
①플라즈마 가스가 아크방전에 의하여 플라즈마화 한전극과 모재간의 거리에 전기회로를 형성
②플라즈마 기류안에 흐르는 전류에 따라서 발생한 JOULE열을 모재에 전달
③아크 방전에 따라서 플라즈마에 있는 에너지 (분해 에너지)를 모재 위에 방출하여 모재 표면온도를 향상시킴.
④전극의 산화 방지를 이행.전극의 수명을 향상시킴.

(4) 수소혼합가스를 사용하는 이유
① 플라즈마 가스(파이롯 가스)
3~5% 수소 혼합가스 사용으로 THERMAL PINCH(열집중) 효과를 얻을수 있습니다.

일반적으로, 수소(분자,원자,이온)는 대단히 가벼우므로 플라즈마안에서 바깥으로 분리하려는 특성을 가지고 있으며,수소는 플라즈마로부터 열 에너지를 얻기 위하여 분리하므로,플라즈마에서 열 에너지를 모으면서 냉각(Plasma)하여 THERMAL PINCH(열집중)효과를 발생합니다.

플라즈마 용접에서 THERMAL PINCH효과의 정도는 아크전압에서 결정됩니다.
즉,높은 아크전압은 높은THERMAL PINCH(열집중)효과를 발생시킬수 있습니다.

② SHIELD GAS
3~25% 수소 혼합가스 사용으로 THERMAL PINCH(열집중)효과를 얻을 수 있습니다.
이 경우,수소 혼합비가 많으면 많을수록 THERMAL PINCH효과를 많이 얻을수 있습니다.
플라즈마 안으로 SHIELD GAS 가 투입되었을 때, 수소(분자,원자,이온)의 역할은 상기 플라즈마 가스역활과 같습니다.

4. SERIES ARC 발생원인

① 최대 전류치 한계
② 노즐의 수냉효과 의 원인
③ 플라즈마 & SHIELD GAS 종류의 원인
④ 플라즈마 가스의 유량이 원인

 

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