전기저항 용접 (Electric Resistance Welding)

 

전기저항 용접

○ 전기저항 용접의 발명자

→ 1877년/미국의 E. Thomson (전기 실험 도중 전기 회로에 고장 → 도선 / 도선 접합)

 

○ 전기저항 용접의 원리
→ 용접할 재료(피 용접물)를 서로 접촉시켜 놓고 전류를 통과시키면 접촉면에 전기저항 열이 발생 → 접촉면 고온 상태

→ 가압 → 접촉면 압착

 

○ 전기저항열 산출공식 (Joule의 법칙)

    Q = 0.24 I² R t

 

    Q : 저항열(cal), R : 저항(Ω), I : 전류(A), t : 통전시간(sec)

 

○ 전기저항 용접의 분류(종류)

 

 

1. 점 용접(Spot Welding) - 겹치기 용접

 

○ 점 용접의 원리

 

- 용접시킬 소재를 겹쳐서 각각 전극에 연결 → 전류 통과 중접촉면에 접촉 저항 발생 → 발열
 → 용접부 온도 급격히 상승
 → 접촉부 금속 용융
 → 수직 압력 가함
 → 접촉부 변형 및 접촉 저항 감소
 → 소재 내부 고유저항 상승

 → 접촉부 주위의 소재 융융 상태 (바둑알 모양 → 너킷(Nugget) 형성)
 → 상하 전극으로 용접부 밀착/가압

 → 전극 전류 차단 (통전시간 1/400 ~ 몇 초)

○ 전기저항 용접에 미치는 요인

(1) 용접전류
(2) 통전시간
(3) 가압력
(4) 모재 표면의 상태
(5) 전극의 재질 및 형상
(6) 용접 피치

※ 전기저항 용접의 3대 요소 

   용접전류, 통전시간, 가압력 

 

2. 프로젝션 용접(Projection Welding) - 겹치기 용접

 

- 용접시키기 위해서 겹쳐질 소재의 한쪽(혹은 양쪽)에 돌기를 만듦
→ 용접 전류 통과 시 돌기 부분에 집중
→ 가압 시 돌기 부분에 응력집중 발생
→ 돌기 부분 집중적으로 압접 됨

 

○ 프로젝션 용접의 장점
- 여러 점 동시 용접 가능 → 능률 향상
- 돌기부 형상 설계 → 이음부의 견고성 향상

 

○ 프로젝션 용접의 용도

- 강판, 강력 청동, 스테인리스강 니켈 합금 용접에 적합

 

3. 시임 용접(Seam Welding)-겹치기 용접

 

○ 시임 용접의 원리

 

- 롤러 타입의 전극 사이에 2장을 겹쳐서 끼워 넣음 → 롤러에 통전 시킴 → 롤러 회전(가압)

→ 소재가 연속적으로 이동하면서 점 용접이 형성 → 선 용접 이 됨

 

○ 시임 용접의 장점

- 연속적인 점 용접 형성함 → 용접 강도 향상
- 롤의 회전에 의해 신속 용접 가능 → 용접 생산성 향상

 

○ 시임 용접의 용도
- 기밀 / 수밀을 요하는 이음부 용접

 

4. 업셋 용접(Upset Welding) - 맞대기 용접

 

○ 업셋 용접의 원리

 

- 소재를 서로 맞대어 가압(작은 힘) → 통전 → 접촉 저항에 의해 접촉부 발열 → 소재 고유저항에 의해 온도 상승

 → 단접 온도 → 도달 → 축방향으로 가압(큰 힘) → 소재 압접 → 전류 차단(용접 완료)

 

5. 플래시 용접(Flash Welding) - 맞대기 용접

 

○ 플래시 용접(불꽃 용접)의 원리

 

- 용접하고자 하는 소재를 약간 띄움 → 한 소재는 고정대/또 다른 소재는 이동대의 전극에 고정 

→ 전원 연결 → 이동대의 소재를 고정대 소재로 천천히 이동 → 두 소재 접촉면 사이의 요철(튀어나온 부분)이 
순간 Touch → 집중 저항/집중 대전류 흐름 → 국부적 발열/용융/불꽃 비산 → 두 소재 접촉면 간극 발생

→ 다시 이동대 전진 → 다른 부분 접촉 및 플래시 → 이 과정 반복 → 청정도와 가열온도 알맞은 상태  

→ 강한 압력으로 업셋

 

※ 용접 후 불순물/용융 금속이 용접부 주위로 밀려 나옴

 

6. 퍼커션 용접(Percussion Welding) - 맞대기 용접

 

○ 퍼커션 용접(=방전 충격 용접)의 원리

 

- 콘덴서에 전기적 에너지 비축 → 용접할 두 소재를 접촉 → 1/1000초 이내에 비축된 전기에너지를 금속 접촉면에 

방전 → 접촉부위 아크 발생 → 접촉부 고열 발생/용융 → 충격적 가압 실시

 

○ 퍼커션 용접의 용도

 

- 짧은 시간 / 작은 가압력으로 작업 → 1.0mm 이하의 금속선/열전대 접합 시 사용