필러 재료는 용접 강도에 어떤 영향을 미칩니까?

예를 들어 플럭스 코어 와이어는 솔리드 와이어보다 최대 30%까지 금속을 더 빨리 증착할 수 있어 무거운 프레임이나 실외 용접에 이상적입니다. 그러나 외관과 청결이 우선시되는 얇은 게이지 또는 눈에 보이는 용접에는 여전히 솔리드 와이어를 선택하는 것이 좋습니다.

베이스 메탈과 필러 구성 일치

강력한 용접은 화학적 호환성에서 시작됩니다. 필러 성분을 모재와 일치시켜야 적절한 융착, 균형 잡힌 미세 구조 및 장기적인 내구성을 보장할 수 있습니다.

화학적 호환성 및 금속 결합

필러의 구성이 모재에 가까울수록 야금학적 결합이 더 잘 이루어집니다. 주요 합금 원소가 너무 다르면 융합 영역이 부서지기 쉬우거나 균열이 발생하기 쉽습니다.

• 을 위한 연강ER70S-6과 같은 필러는 저탄소 강판의 인장 강도와 거의 일치하는 약 70ksi(480MPa)의 인장 강도를 제공합니다.
• 을 위한 스테인리스 스틸 304ER308L과 같은 필러는 용접 후에도 크롬-니켈 균형을 유지하여 내식성을 보존합니다.
• 을 위한 이종 금속전이 합금(예: 니켈 기반 필러)을 사용하면 갈바닉 부식과 열 불일치 균열을 방지할 수 있습니다.

때때로 엔지니어는 의도적으로 언더매칭 필러 - 모재보다 강도가 약간 낮은 금속을 사용합니다. 이렇게 하면 용접부가 갑자기 균열이 생기지 않고 응력을 받아 구부러질 수 있습니다. 압력 용기 또는 하중 지지 프레임의 경우, 오버매칭 필러(모재보다 높은 인장 강도)를 사용하면 극한 조건에서 안전을 보장할 수 있습니다.

미세 구조 및 입자 제어

용접이 냉각되면 필러의 합금 원소가 결정이 성장하고 응고되는 방식에 영향을 미칩니다. 미세하고 균일한 입자 구조는 용접의 인성과 내피로성을 높입니다.

• 니켈 또는 몰리브덴 추가 입자 크기를 세분화하고 충격 인성을 최대 30%까지 높일 수 있습니다.
• 실리콘 및 망간 산소를 제거하여 다공성을 줄이고 용접 금속의 밀도를 높입니다.
• 냉각 제어 는 특히 빠르게 냉각되는 얇은 게이지 소재에서 딱딱하거나 부서지기 쉬운 영역을 최소화합니다.

예를 들어 스테인리스 스틸 인클로저의 경우 크롬과 니켈이 균형 잡힌 필러는 열 순환에서도 안정적으로 유지되는 매끄럽고 내식성 있는 미세 구조를 형성합니다.

강도 및 내구성 요소

올바른 필러는 용접부의 구부러짐, 파손 또는 내구성 여부를 결정합니다. 강도, 인성, 피로에 대한 내성이 모두 장기적인 성능을 좌우합니다.

인장 및 항복 강도 기여도

필러의 인장 및 항복 강도는 용접 조인트가 변형되거나 파손되기 전에 견딜 수 있는 응력의 양을 결정합니다. 필러의 강도가 모재와 거의 일치하면 용접부는 구조물의 진정한 연속체가 됩니다.

예를 들어, ER70S-6 연강 필러는 인장 강도가 약 70ksi(≈ 480MPa)로 프레임과 브라켓에 사용되는 대부분의 저탄소 강재와 일치합니다. 이 경우 더 약한 필러를 사용하면 연성 영역이 생성되어 하중을 받으면 조인트가 늘어나거나 균열이 생길 수 있습니다.

하지만 강도가 높다고 해서 항상 좋은 것은 아닙니다. 필러가 너무 강하면 접합부가 부서지기 쉽고 충격이나 진동에 의해 균열이 발생하기 쉽습니다. 그렇기 때문에 많은 엔지니어가 HVAC 하우징이나 전자 인클로저와 같은 유연한 판금 제품에 약간 약한 필러를 선택하여 균열 대신 응력을 흡수합니다.

디자인 팁:

강도가 다른 금속을 접합할 때는 항상 필러를 약한 재료와 일치시켜야 합니다. 이렇게 하면 접합부가 지나치게 뻣뻣해지는 것을 방지하고 용접부 전체에 균일한 응력 분포를 보장할 수 있습니다.

피로 및 주기적 부하 저항

많은 용접 실패는 한 번의 큰 힘이 아닌 수천 번의 작은 반복 하중 후에 발생합니다. 필러 구성과 용접부 청결도는 피로 균열을 방지하는 데 중요한 역할을 합니다.

미세한 입자의 저다공성 용접은 응력을 고르게 분산시킵니다. 망간과 실리콘이 함유된 필러는 산소를 제거하여 균열의 시작점이 될 수 있는 내포물을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 기계 프레임이나 운송 장비와 같이 진동이 발생하기 쉬운 어셈블리에서 연성 필러를 사용하면 고경도 대체재에 비해 피로 수명을 최대 40 %까지 늘릴 수 있습니다.

예를 들어, 판금 마운팅 브래킷의 한 생산 공정에서 고강도 오버매칭 필러를 연성 필러로 교체한 결과 테스트 중 20만 번의 진동 사이클을 거친 후 미세 균열이 감소했습니다. 이 작은 변화로 신뢰성과 고객 만족도가 모두 향상되었습니다.

부식 및 환경 저항

필러 금속 선택은 다양한 환경에서 용접의 성능도 좌우합니다. 습기, 염분 또는 온도 변화에 노출된 접합부는 산화와 피팅 부식에 견딜 수 있어야 합니다.

• 을 위한 스테인리스 스틸 용접18% Cr + 8% Ni 필러는 녹을 방지하는 패시브 보호막을 유지합니다.
• 을 위한 해양 또는 실외 부품몰리브덴(Mo)을 함유한 필러는 구멍 및 틈새 부식에 대한 저항력을 높여줍니다.
• 을 위한 도장 또는 코팅 인클로저깨끗하고 스패터가 적은 필러를 선택하면 표면 결함이 줄어들고 코팅 접착력이 향상됩니다.

필러를 잘못 선택하면 수명이 크게 단축될 수 있습니다. 예를 들어 스테인리스 부품에 사용되는 탄소강 필러는 습한 환경에서 수개월 내에 갈바닉 부식을 유발할 수 있습니다. 필러의 화학적 특성을 환경 노출 조건에 맞추는 것은 구조적 무결성과 시각적 품질을 모두 유지합니다.

용접 공정 호환성

각 용접 공정에는 특정한 필러 특성이 필요합니다. 필러 유형, 보호 가스 및 기술을 일치시켜야 안정적인 아크, 깨끗한 비드 및 일관된 결과를 보장할 수 있습니다.

다양한 용접 방법에 따른 필러 선택

용접 기술마다 필러에 대한 고유한 열 및 작동 요구 사항이 있습니다: