조소이론

용접 welding

Author
sculpture
Date
2016-08-06 16:01
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용  접 welding      김 이 순 2000. 12. 9



용접welding이란?


 금속과 금속을 이어서 하나로 만드는 방법(coalescence)에는 기계적 접합법(볼트, 리벳, 접어서 잇기)과 야금적 접합법(용접, 납접)이 있다. 용접은 이중 야금접 방법으로 서로 떨어져 있는 금속을 서로 녹여서 잇는 것을 말한다. 이를 위해 두 개의 금속은 밀접하게 접촉하여 한쪽의 분자들이 다른쪽의 것과 결합을 하여야 한다. 이 과정에서 표면의 불순물을 없애고 산화막을 제거하기 위하여 플럭스flux를 사용한다. 용접의 방법은 대장간의 단접(forge welding)과 같은 압접(pressure welding)과 표면 용해에 의한 융접(fusion welding)이 있다. 융접에는 다시 금속 자체를 접합부를 국부 가열하여 녹여서 접합하는 가스용접, 전기(arc)용접, 원자수소 용접, 테르밋 용접법이 있고, 접합부에 녹는점이 낮은 다른 금속을 놓고 이것을 녹여서 붙이는 납땜이 있다. 납땜은 모재를 녹이지 않고 용재의 화학적 결합력과 물리적 점착력을 이용하여 금속을 용접하는 방법이다. 납땜은 낮은 온도(섭씨 427도)에서 녹는 납을 사용하는 연납땜(soldering)과 그 이상의 재료인 동납과 은납등을 사영하는 경납땜(brazing)으로 구분한다.  


 용접의 역사


철기가 어떤과정을 거쳐 사람의 손에 쥐어졌는가에 대해선 '채광착오설'과 '산불설'의 두가지 설이 있다.

'채광착오설'에 따르면, 청동의 원료인 황동광(Cu2S)을 채광한다는 것이 색깔이 비슷한 적철광석(Fe2O3)을 잘못 채취한 뒤, 이를 청동 제조로에서 용해시키다가 철 성분만 남은 덩어리를 얻었다는 것이다. 이를 두들겨 최초의 철기를 만들었다는 것이 '채광착오설'의 뼈대이다. 또하나의 철기 발생설은 '산불설'. 산불 때문에 땅거죽 위에 드러나 있던 철광석이 철덩어리로 변한 것을 가지고 철기를 만들었다는 설이다.

 

기록과 유적 발굴로 정리된 내용에 따르면 인류가 처음으로 철을 사용한 것은 기원전 4천년쯤 소아시아 지역에서였다. 기원전 3천년 무렵에는 메소포타미아, 이집트 지역까지 철을 정련하는 기술이 알려졌다.

그러다가 철을 실제 생활에 사용한 철기 시대가 시작된 것은 기원전 8세기 경이고, 당시에는 절반쯤 녹은 철을 두드려 물건을 만드는 단철 기법이 사용되었고 유럽에서는 14세기에 이르러서야 주물을 사용하는 주철 작업이 이루어졌다. 중국에서는 철로 주조된 농기구와 무기류가 춘추시대 여러 무덤에서 출토되고, 최근 발견된 전국시대 (기원전 5-3세기경)의 주형으로 미루어보아 주철기술이 유럽에 비해 1,600년 정도 앞섰다는 것을 알 수 있다.

 

용접의 역사는 대단히 오랜 옛날로부터 금속의 이용과 함께 내려왔다. 용접(welding)은 여러 가지 공업의 발전과 더불어 급속히 보급되어 현재에는 일상 생활에 쓰이는 가정 기구를 비롯하여 여러 종류의 기계, 건축,선박, 교량 등의 제작과 현대 과학의 첨단을 걷고 있는 로켓트의 제작 및 원자로의 構築등에까지 큰 역할을 하고 있다.

 

 

3000 BC.

 

수메르인들이 청동기 시대에 현재 이라크 지방에서 땜질로 이어 붙힌 칼을 만든 것이 발굴되었다.

이집트인들이 숯불속에 철광석을 넣어서 무르게 한 다음 망치로 두들겨 붙힌 것이 단조용접의 첫 기록이다.

 

1475 BC.

At the tomb of Vizier Rekh-mi-re at Thebes, 브레이징 작업 과정 벽화가 있다.

 

1000-500 BC.

아일랜드에서 금판으로 제작된 상자가 발견되었는데 이음부를 겹쳐서 두들겨 붙혔다.

 

60 AD.

플리니Pliny가 금 브레이징과 소금 플럭스에 관해서 썼다.  설명 중에는 금속의 색깔을 가지고 용접하기에 쉬운가 어려운가를 논하고 있다.

 

310 - 400 AD

인도에서는 대장간에서 철판을 단조 용접해서 철기둥을 만들었다. 이 기둥은 약 7에서 8미터의 높이이고, 상부는 30센티미터, 하부는 40센티미터이며 6톤이나 나가는 거대한 기둥이었다. 비슷한 것들이 로마, 영국 등에서도 발견 되었다.

 

1774

용접에서 중요한 역할을 하는 산소라는 원소가 발견 됨

 

1801

영국의 Humphrey Davy (1778-1829)경이 밧데리를 이용하여 두 개의 탄소막대 사이에서 불꽃이 일어나는 것을 실증하여 보였는데, 이는 전기 용접의 선구적 연구였다.

 

1818

펜실베니아 대학의 Robert Hare 교수는 수소 취관을 발명하였다.

 

1831

패러디faraday가 발전기 발명

 

1836

영국의 화학자 Edmund Davy (1785-1857)는 아세틸렌의 성분을 설명하였다.

 

1839

Michael Faraday는 전압을 일으키는 단일극을 발명하였다.

 

1860s

영국인 Wilde가 전기 용접의 초기라고 부를 수 있는 방법의 특허를 받았다.

 

1860

프랑스 화학자 Berthelot (1827-1907)가 산소용접의 중요한 재료인 아세틸렌의 정확한 구성과 특성을 밝혀냈다.

 

1862

독일의 Friedrich Wohler (Woehler)가 탄화칼슘을 가지고 아세틸렌을 만들어 냈다.

 

1877-1903

산소 용접과 절단, 탄소 전기 와 금속 전기 용접이 개발 됨. Development of Gas welding and cutting, carbon arc and metal arc welding.

 

1885

Nikolai N. Benardos와 and Stanislav Olszewaski가 증기 엔진으로 발전기를 돌려서 일으킨 전기로 용접한 탄소 전기 용접의 영국 특허를 받음

 

1887

용접 토치가 개발됨.

영국 공장이 전기 용접을 사용하여 각종 기구를 생산하기 시작함.

 

1890

미국의 C. L. Coffin이 전기 용접봉의 특허를 받다.

 

1892

아세틸렌의 생산이 미국에서 상용화 되다.

미국의 Baldwin 기관차회사에서 기관차 수리에 탄소전기 용접을 사용함.

 

1885-1900

Elihu Thompson이 잔류저항 용접Welding(RW)을 발명하다.

 

1895

프랑스 Henri LeChatelier이 산소와 아세틸렌의 연소를 발견하다.

 

1903

독일의 Hans Goldschmidt가 테르밋 용접Thermit Welding (TW)을 발명했다. 이는 알루미늄 가루와 산화철이 발열하여 용접ㅎ는 것으로 철로를 용접하는 데 사용되었다.

 

1907

2명의 독일인이 미국으로 와서 전기 용접 산업을 본격적으로 일으킴.

 

1909

미국의 물리학자 Schonner가 플라즈마를 발명함.

 

1913

미국의 Avery and Fisher가 아세틸렌 실린더를 개발명.

 

1919

"American Welding Society "설립

 

1920s

구리합금이나 다양한 전기 용접봉이 개발 됨.

 

1924

첫 전체가 용접으로 완성된 철제 집이 지어짐.

 

1933

Lincoln Electric Co가 용접 전문서적 "Procedure Handbook of Arc Welding Design and Fabrication"을 출판했다.

 

1942

마그네슘과 스테인레스 스틸을 용접하기 위하여 Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)을 사용하다.

 

1948

오하이오 주립대학에서 대학과정에서 처음으로 용접과를 만들다

Air Reduction회사가 inert-gas metal-arc (MIG)기법을 개발하다.

 

1954

플라즈마 용접Plasma Arc Welding (PAW)이 개발 되다.

 

1965-1967

이산화 탄소 레이저CO2 lasers가 용접과 절단을 위해 개발되다.

 

2000

이스라엘에서 100만분의 1초 안에 2백만 암페어를 일으키는 자기진동 용접Magnetic Pulse Welding (MPW)을 소개했다. 이는 전혀 열을 발생시키지 않는 용접이다.

 

근래에 각종 금속 및 합금의 개발과 함께 그 용도가 넓어져서 금속 용접법에 대한 연구가 날로 향상 발전되어 가고 있다

문서출처 : http://sculpture.pe.kr/informweld.htm
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