용접에서 다공성(포로시티)이란 무엇인가?

다공성의 원인에 대한 직접적인 답변을 원하신다면 용접에서 다공성을 유발하는 요인은 일반적으로 용융된 용접 금속이 완전히 응고되기 전에 가스가 갇히는 데서 비롯됩니다. 이처럼 갇힌 가스는 용접부 내부에 작은 공극, 미세한 구멍 또는 공백을 남깁니다. 쉽게 말해, 용접에서 다공성을 정의하려면 이는 가스와 관련된 용접 결함으로, 표면에 노출되기도 하며, 때로는 표면 아래에 숨어 있기도 합니다.

다공성은 금속이 냉각되고 경화되는 과정에서 용접부 내부에 갇힌 가스를 의미합니다.

TWI의 기술 지침에 따르면, 다공성은 용접 풀에서 방출된 가스가 응고 중인 금속에 고정되어 형성된 공극입니다. 제작자 또한 둥근 형태의 구멍이 일반적으로 관찰되는 외부 증상이며, 길쭉한 결함은 웜홀(wormhole) 또는 파이핑(piping) 형태로 나타날 수 있다고 설명합니다.

용접에서 다공성이 의미하는 바

초보자를 위한 질문 용접에서의 다공성(porosity)이란 무엇인가? 라고 생각해 보세요. 이는 고체 금속이 존재해야 할 곳에 형성된 공극(빈 공간)을 의미합니다. 이러한 공극은 유효 용접 면적을 감소시키고, 외관을 해치며, 누출 경로를 생성하고, 적용되는 규격 및 사용 조건에 따라 추가 연마, 수리 또는 불합격 판정을 유발할 수 있으므로 중요합니다. 표면 기공은 단순히 미관상의 문제가 아닐 수도 있습니다. 일부 작업에서는 가시적인 기공이 용접부 내부 깊숙이 분포된 가스 함입을 암시할 수 있습니다.

왜 갇힌 가스가 약점(약한 부위)을 유발하는가

기술적으로 더 정확히 말하면, 기공은 질소, 산소 또는 수소가 용접 풀에 유입되어 제때 배출되지 못할 때 형성된다. 불충분한 쉴딩 가스 보호는 아크 영역으로 공기가 유입되게 한다. 기름, 그리스, 페인트, 녹, 프라이머 또는 아연 코팅과 같은 오염물질은 가열 시 가스를 발생시킬 수 있다. 작업물, 메탈 피ラー, 전극 또는 플럭스 상의 습기 또한 수소 유입 위험을 증가시킨다. 불안정한 용접 기술, 노즐 거리 과다, 과도한 가스 유량으로 인한 난류, 또는 외부 기류 등은 모두 쉴딩 보호를 방해할 수 있다. TWI는 쉴딩 가스 내 약 1%의 공기 혼입만으로도 분산형 기공이 발생할 수 있다고 지적한다.

• 쉴딩 가스 보호의 상실
• 오염되거나 코팅된 베이스 금속
• 소모재 또는 이음부 상의 습기
• 가스 유량 문제, 누출 또는 외부 기류
• 용접 풀을 불안정하게 만드는 용접 기술

이러한 기공들의 배열 형태와 위치는 단순한 결함 명칭보다 더 많은 정보를 제공하므로, 용접 비드 자체가 첫 번째 진단 단서가 된다.

용접 기공의 유형 및 그 의미

다공성 비드는 거의 결코 진정으로 무작위로 보이지 않는다. 기공의 크기, 간격, 위치는 일반적으로 아크 영역에서 무엇이 변했는지를 파악하는 첫 번째 단서가 된다. 따라서 누구도 조절 레버를 돌리거나 가스 유량만을 탓하기 전에 시각적 진단을 수행하는 것이 유용하다. 다양한 용접 기공 유형 은 결함 이름이 유사해 보일지라도 각기 다른 최초 점검 항목을 시사한다.

흔히 관찰되는 기공 패턴 및 그 의미

비드를 지도처럼 활용하라. 표면에서 관찰되는 외관은 원인을 단독으로 입증하지는 않지만, 원인을 신속하게 좁히는 데 도움이 된다.

표면 기공이 내부 용접 결함을 암시하는 방식

가시적인 핀홀(pinholes)은 쉽게 식별할 수 있어 유용하지만, 이를 너무 가볍게 넘겨서는 안 됩니다. TWI의 지침에 따르면, 표면에 노출된 기공은 일반적으로 분산된 다량의 기공성을 나타냅니다. 쉽게 말해, 가스가 표면까지 도달했다면 그 바로 아래에도 더 많은 가스가 갇혀 있을 가능성이 있습니다. 따라서 표면 기공성은 외관상의 문제를 넘어 품질 경고 신호로 작용할 수 있습니다.

잠재된 기공은 상황을 더욱 복잡하게 만듭니다. 방사선 검사(RT) 및 초음파 검사(UT)는 일반적으로 내부 기공성을 탐지하는 데 사용되며, TWI는 방사선 검사가 기공성 특성화 측면에서 일반적으로 더 우수하다고 지적합니다. 비드(bead) 외관이 양호해 보이더라도 검사 결과에서 둥근 공극(cavities)이 여전히 확인된다면, 근본 원인 분석은 대개 동일한 주요 원인들—즉, 쉴딩(shielding), 오염, 습기, 또는 용융풀의 응고 속도—으로 귀결됩니다.

웜홀(wormhole) 결함과 선형 기공성(linear porosity)이 진단을 변화시키는 경우

The 용접에서의 웜홀 결함 형태가 진단에 영향을 미치기 때문에 중요합니다. 고립된 소량의 기체 포켓이 아니라, 웜홀(wormholes)은 용접이 응고되는 과정에서 더 큰 부피의 기체가 생성되어 갇혔음을 시사합니다. TWI는 웜홀을 심한 표면 오염, 두꺼운 페인트 또는 프라이머, 그리고 기체가 보다 쉽게 갇힐 수 있는 틈새와 유사한 이음부 조건(특히 필렛 용접된 T자 이음부)과 연관지었습니다.

선형 기공 다른 방향을 가리킵니다. 기공들이 일렬로 나타나거나 파이핑 기공(piping porosity) 용접 방향으로 길게 뻗은 특징을 보일 경우, 문제는 대개 무작위가 아니라 반복적입니다. 이음매의 한 구간에 있는 재료가 오염되었을 수 있거나, 혹은 패스 전체에 걸쳐 차폐 가스가 동일한 방식으로 교란되었을 수 있습니다. Xiris 또한 선형 및 웜홀 형태를 일관된 공정 결함, 오염, 그리고 가스 커버리지 문제와 연관지었습니다.

그게 진주를 읽는 진정한 가치입니다. 패턴은 영역을 좁히지만, 여전히 여러 가지 가능성이 있는 경로를 열어두고 있으며, 뚫림은 종종 동시에 하나 이상의 경로에서 발생합니다.

모든 용접 과정에서 용접의 엽기성 원인

포어 패턴이 올바른 방향으로 안내하면, 진짜 작업은 원천에서 시작됩니다. 대부분의 용접 방법에서, 용접 부지런성의 원인 보통 네 가지로 나니다. 더러운 기본 금속, 가스 공급이 안좋은, 젖거나 분해된 소모품, 환경 간섭. 실제로는 이 두 가지가 겹치는 경우가 많습니다. 은 점에 약간의 기름기가 있고, 은 점에 이 쌓이고, 팬이 공기를 동시에 작업 부위에 퍼뜨리기 때문에 이 나타날 수 있습니다. 그래서 스마트 문제 해결은 주요 매개 변수 변경 전에 기본적인 검사로 시작합니다.

가속기 를 용접 용기 에 갇히는 오염

오염은 가장 흔한 질병 중 하나입니다. 용접에서 엽기성 발생의 이유 도장, 그리스, 오일, 접착제, 녹, 압연산화피(밀 스케일), 도금 잔여물 또는 습기 등이 아크에 의해 가열될 경우 용융 풀로 기체를 방출할 수 있습니다. 제작업체는 특히 압연산화피 및 녹 위에서 용접 시 분해 기체가 생성될 수 있으며, 아연과 같은 코팅은 급격히 기화되어 심각한 기체 방출을 유발할 수 있음을 명시적으로 지적합니다.

• 용접 부위 근처에 도장, 프라이머, 오일, 그리스, 접착제, 녹, 압연산화피가 있는지 점검하세요.
• 공작물만을 바라보지 말고, 더 넓은 범위를 살펴보세요. 오염된 필러 와이어, 오염된 GTAW 필러, 심지어 더러운 장갑조차도 불순물을 추가할 수 있습니다.
• 방비트 스프레이 사용 여부를 검토하세요. 과도한 제품이 끓어 기체로 변해 용융 풀을 오염시킬 수 있습니다.
• 기공이 국소적으로 발생한 경우, 전체 공정을 변경하기 전에 먼저 해당 접합부의 정확한 구간을 점검하세요.

가스 유량 및 기류(드래프트)로 인한 보호 가스 실패

많은 용접 내 기공 발생 원인 차선의 차폐로 돌아가지만, 항상 명백한 방식으로는 아니다. 빈 실린더, 구부러진 호스, 손상된 O링, 타버린 호스, 오염된 가스 라인, 막힌 노즐, 또는 누출되는 연결부 등 모두 보호 기능을 저하시킬 수 있다. 가스 유량이 과도하게 높을 경우에도 난류가 발생하여 외부 공기가 용접 영역으로 유입될 수 있으며, 이 문제는 "OTC DAIHEN"과 "The Fabricator" 지침서 모두에서 언급된다. OTC DAIHEN 그리고 The Fabricator 지침서에서 설명한다.

• 실린더가 비어 있지 않은지 확인하십시오.
• 호스에 절단, 구부러짐, 핀치 또는 오염이 있는지 점검하십시오.
• 노즐 개구부에 스패터로 인한 막힘 또는 제한이 있는지 확인하십시오.
• 가스 커버리지가 불균일해 보일 경우 토치 또는 건의 위치를 확인하십시오.
• 배면에서 공기가 유입될 수 있는 열린 루트 또는 이음새 간극을 주의 깊게 관찰하십시오.

수분, 소모품 및 표면 준비 오류

습기는 쉽게 간과되며, 종종 너무 늦게서야 원인으로 지목된다. 습기가 있는 전극, 플럭스 코어드 와이어 문제, 서브머지드 아크 용접(SAW)용 플럭스의 수분 흡수, 차가운 판재 표면의 응결수, 또는 이음부에 남아 있는 물 등은 모두 용접부에 기체를 유입시킬 수 있다. 제조업체는 SMAW 전극, FCAW 소모품 및 SAW 플럭스가 부적절하게 보관될 경우 수분을 흡수할 수 있음을 지적한다. 따라서 소모품의 상태는 금속 표면 청결도만큼 중요하다.

• 용접 전에 이음부가 깨끗하고 건조한지 확인하십시오.
• 교대 근무 사이에 전극, 와이어 및 플럭스를 어떻게 보관하는지 점검하십시오.
• 전압 또는 전류를 조정하기 전에 충전재의 상태를 점검하십시오.
• 두꺼운 재료, 랩 조인트(lap joint), 또는 저온 환경에서 반입된 금속 표면에 응결수가 있는지 확인하십시오.
• 가스 커버리지를 방해할 수 있는 팬, 열린 문, 인근 공기 흐름 등을 점검하십시오.

이것들은 대부분의 용접 기공(porosity) 원인 뒤에 있는 보편적인 경로들이다 . 문제는 각 용접 공정이 이러한 요인들을 서로 다르게 드러내기 때문에, 비드 상의 동일한 기공이 GMAW에서는 한 가지 의미를 갖는 반면, GTAW, SMAW 또는 FCAW에서는 다른 의미를 가질 수 있다는 점이다.

MIG 용접 및 기타 공정에서의 기공성

둥근 기공은 비드 상에서 동일해 보일 수 있지만, 그 뒤에 있는 공정에 따라 진단 방식이 달라진다. 따라서 mIG 용접에서의 기공성 은 TIG, 스틱, 플럭스 코어드 또는 서브머지드 아크 용접에서 발생하는 기공성과 동일한 방식으로 추적해서는 안 된다. 가장 신속한 문제 해결 방법은 결함을 먼저 해당 공정에 맞추는 것이다. 각 공정은 용융 풀을 서로 다른 방식으로 보호하며, 서로 다른 소모품을 사용하고, 예측 가능한 고유한 위치에서 주로 결함이 발생한다.

MIG 용접에서 기공성이 흔히 발생하는 이유

GMAW의 경우, 차폐 가스가 용융 풀 주변에 노출되어 있으므로 MIG 용접 기공성 은 종종 건 앞단 또는 가스 유로의 어느 지점에서 시작된다. 밀러(Miller)는 불충분한 가스 커버리지, 오염된 베이스 재료, 과도한 건 각도, 습기나 오염물질이 섞인 가스 실린더, 노즐을 벗어난 와이어의 과도한 연장 등을 일반적인 원인으로 꼽는다. 버나드(Bernard)와 트레가키스(Tregaskiss) 는 막힌 또는 크기가 부적절한 노즐, 스패터 축적, 손상된 호스 또는 O링, 오염된 라이너, 더러운 와이어를 추가로 지목한다. 작업장 용어로는 다공성 MIG 용접부 대개 과도한 와이어 스틱아웃(stickout), 스패터로 막힌 노즐, 불량한 컨택 팁 리세스(contact-tip recess), 누출, 기류 또는 와이어 자체가 용융 풀로 유입시킨 오염물질에 기인한다.

TIG, 스틱, 플럭스 코어드 및 SAW 용접에서 기공 발생 원인의 차이

TIG 용접은 여전히 보호 가스에 의존하지만, 고장이 발생하기 쉬운 지점은 달라집니다. 제조업체는 오염된 필러 재료, 더러운 장갑, 난류를 유발하는 과도한 가스 유량, 손상된 토치 캡 실링, 호스 누출, 그리고 기류를 GTAW 결함의 주요 원인으로 지적합니다. 스틱 용접(Shielded Metal Arc Welding, SMAW)의 경우, 토치에서 가스를 공급하는 별도의 보호 노즐이 없기 때문에 결함 원인 탐색 방식이 다시 달라집니다. 여기서는 SMAW 전극 내 습기, 개방된 루트(root)로 유입되는 공기, 그리고 지역적인 기류가 노즐 크기보다 훨씬 더 중요한 요인이 됩니다. 플럭스 코어드 용접(Flux-Cored Arc Welding, FCAW)은 두 가지 경로로 나뉩니다. 가스 보호형 FCAW는 MIG 용접과 유사한 가스 커버리지 위험을 공유하지만, FCAW 와이어 자체도 부적절한 보관 시 습기를 흡수할 수 있습니다. 서브머지드 아크 용접(Submerged Arc Welding, SAW)은 문제를 후단(flux 처리 단계)으로 이동시킵니다. 제조업체는 서브머지드 아크 용접용 플럭스가 스펀지처럼 습기를 흡수할 수 있으므로, 건조한 보관 조건과 플럭스로의 완전한 피복이 최우선 점검 사항이 된다고 강조합니다.

문제 해결을 가속화하는 공정별 점검 사항

전압, 전류, 이동 속도를 임의로 변경하기 전에 해당 공정에서 가장 먼저 고장이 발생할 가능성이 높은 항목들을 점검하십시오.

공정을 우선으로 한 진단은 많은 추측을 제거해 줍니다. 그럼에도 불구하고, 한 층만 추가되어도 상황이 다시 달라집니다: 탄소강, 스테인리스강, 알루미늄은 오염 및 가스 갇힘에 대해 동일한 용접 공정을 사용하더라도 각각 다르게 반응합니다.

금속 종류가 용접 기공성 진단을 바꾸는 이유

동일한 기공 형태가 항상 동일한 근본 원인을 의미하지는 않습니다. 실무에서 금속 내 기공 기본 재료뿐 아니라 공정 전반을 통해 검토해야 합니다. 탄소강, 스테인리스강, 알루미늄은 아크에 서로 다른 표면 조건을 유발하므로, 먼저 점검해야 할 항목도 달라집니다. 밀러(Miller)의 가이드라인에 따르면, 알루미늄은 청결 및 보관 관리에서 탄소강보다 훨씬 관대하지 않으며, 호바트 브라더스(Hobart Brothers)는 수화 알루미나, 탄화수소 및 수분으로부터 발생하는 수소를 알루미늄 용접 기공의 주요 원인으로 지적합니다.

탄소강, 스테인리스강, 알루미늄이 왜 서로 다른 특성을 보이는가

탄소강의 경우 일반적으로 먼저 녹, 압연산화피(밀 스케일), 코팅, 기름 또는 공장 내 이물질을 점검하게 됩니다. 《파브리케이터(The Fabricator)》지에 따르면, 녹과 압연산화피는 분해 가스를 생성할 수 있으며, 아연 코팅은 아크 내에서 급격히 기화될 수 있습니다. 따라서 강재의 기공 종종 표면 상태로 거슬러 올라갑니다. 알루미늄은 다릅니다. 알루미늄의 산화층은 수분을 흡수하여 수화되며, 가열 시 수소를 방출하기 때문에 알루미늄은 특히 청결도와 건조도에 민감합니다. 스테인리스강은 여전히 동일한 일반적인 차폐 및 오염 방지 규칙을 따르지만, 『더 패브리케이터(The Fabricator)』는 스테인리스강 및 고니켈 용접재가 오염물질을 특히 잘 끌어당긴다고 지적하며, 따라서 충전재(filler) 취급에 각별한 주의가 필요하다고 강조합니다.

산화물, 수분 및 표면 피막이 각 금속에 미치는 영향

그렇기 때문에 동일한 핀홀이 서로 다른 결론으로 이어질 수 있습니다. 만약 금속 상에 기공이 발생한 경우 동일한 장비와 절차를 사용했음에도 불구하고, 탄소강에서는 녹이나 스케일을, 알루미늄에서는 산화막과 수분을 원인으로 지목하게 됩니다.

용접 전 재료별 세정 우선순위

탄소강의 경우, 눈에 보이는 산화, 공장 내 오염물질, 코팅을 중점적으로 점검해야 합니다. 스테인리스강의 경우 용접 부위와 필러 금속을 이식된 기름 및 이물질로부터 철저히 제거해야 합니다. 알루미늄의 경우 밀러(Miller)는 용접 전에 재료가 완전히 건조되었는지 확인하고, 깨끗한 수건으로 탈지한 후 스테인리스강 브러시로 산화층을 제거할 것을 권장합니다. 또한 밀러는 알루미늄을 수직으로 보관하면 재료 사이에 갇힌 습기를 줄일 수 있다고 지적합니다.

재료 종류는 진단 범위를 신속히 좁혀주지만, 진단을 완료하지는 못합니다. 완벽하게 세정된 금속이라도 설정과 용접 기술이 가스 차폐 영역을 방해하기 시작하면 여전히 가스가 갇힐 수 있습니다.

설정 및 기술 오류로 인한 용접 기공

금속이 올바르게 세정된 후에도 용접 기공 은 설정이나 손동작이 용융풀 주변의 가스 차폐를 방해할 경우 여전히 발생할 수 있습니다. 따라서 용접 기공 표면 준비 문제만은 아닙니다. 많은 경우, 가스 피막이 불안정해지고, 아크가 일관성을 잃거나, 용융 풀이 가스가 깨끗이 배출되기 전에 응고됩니다.

가스 유량, 아크 길이 및 스틱아웃 문제

보호 가스는 극단적이지 않고 안정적이어야 합니다. 유량이 너무 적으면 용접 풀이 외부 공기에 노출됩니다. 반대로 유량이 지나치게 많아도 동일하게 해로운데, 이는 난류가 외부 공기를 보호 구역으로 끌어들일 수 있기 때문입니다. 실내 MIG 용접의 경우, 에민 아카데미(Emin Academy)는 일반적으로 15~25 CFH를 권장 유량 범위로 제시하며, 과도한 유량은 난류를 유발할 수 있다고 설명합니다. 스틱아웃 또한 중요합니다. 틱웰드(Tikweld) 틱웰드(Tikweld)는 많은 MIG 용접 응용 분야에서 전극 연장 길이를 약 1/4~3/8인치로 일관되게 유지할 것을 권장합니다. 와이어가 지나치게 길게 연장되면 아크 안정성과 보호 가스 제어 모두 저하됩니다.

• 먼저 유량계를 점검한 후, 호스, 피팅 및 오링(O-rings)에 누출이 없는지 확인하세요.
• 노즐 내 스패터 축적 여부를 점검하여 가스 흐름이 제한되거나 방향이 바뀌지 않도록 하세요.
• 건이 작업물에서 멀리 느껴진다면, 먼저 스틱아웃을 줄이고 와이어 또는 가스를 변경하기 전에 재시험해 보세요.
• 기체 유량을 증가시킨 후 다공성이 발생하기 시작했다면, 기체 유량을 다시 높이기보다는 난류를 줄이십시오.

토치 각도, 이동 속도 및 노즐 거리 오류

건의 위치는 불결한 이음부만큼이나 깨끗한 용접 풀을 노출시킬 수 있습니다. Emin 아카데미 토치 각도가 약 20도를 초과하면 보호 가스 커버리지가 방해받을 수 있다고 경고하며, 더 정밀하게 제어된 10~15도의 푸시 각도가 MIG 용접 시 보호 기능을 유지하는 데 도움이 된다고 설명합니다. 노즐과 작업물 사이의 거리가 길면 보호 가스가 지나치게 확산되어 용융 풀이 외부에 노출될 위험이 있습니다. 이동 속도 또한 상황을 다시 변화시킵니다. 밀러(Miller)는 이동 속도가 너무 빠르면 좁고 불균일한 비드가 형성되며 접합 성능이 저하되며, 반대로 이동 속도가 너무 느리면 과도한 열이 공급되어 비드 폭이 넓어진다고 보고합니다. 이러한 두 조건 모두 용융 풀의 예측 가능한 거동이 사라지기 때문에 가스 포획 방식에도 차이를 초래할 수 있습니다.

• 전체 용접 진행 과정에서 노즐이 이음부에 일관되게 근접해 있는지 확인하십시오.
• 용융 풀 앞부분을 노출시키는 극단적인 푸시 각도 또는 드래그 각도를 줄이십시오.
• 비드가 좁고 불규칙한 경우, 약간 느리고 안정적인 이동 속도로 테스트하세요.
• 비드가 지나치게 넓고 둔중한 경우, 열 입력을 점검하고 특정 위치에 오래 머무르지 않도록 주의하세요.

전압·전류 및 열 균형의 단서

사람들이 물을 때 용접 비드 내 기공이 발생하는 원인은 무엇인가? 청소 후 외관상 이상이 없어 보여도, 불안정한 아크 설정이 종종 그 원인 중 하나입니다. 밀러(Miller)는 낮은 전압이 불량한 아크 시동과 제어 불량을 유발할 수 있으며, 과도한 전압은 용접 풀의 난류를 초래해 침투 깊이가 불일치하게 만든다고 지적합니다. MIG 용접에서는 와이어 공급 속도 또한 전류에 영향을 미치므로, 설정값이 너무 높거나 낮으면 비드 형상과 풀 거동이 달라집니다. 풀이 너무 빨리 응고되면 가스가 배출되지 못하고, 풀이 지나치게 불안정해지면 쉴딩 가스가 붕괴되어 공기가 혼입될 수 있습니다.

• 여러 조절 장치를 동시에 조작하기 전에 먼저 비드를 관찰하세요.
• 와이어가 스텁(stubbing)되는 현상, 불규칙한 아크 동작, 또는 과도하게 강렬한 스패터 분사 여부를 확인하세요.
• 한 가지 변수만 조정한 후, 비드 형상, 소리, 기공 패턴을 비교하세요.
• 가스 공급 및 건 위치, 전압, 와이어 공급 속도를 별도로가 아닌 함께 재점검하십시오.

그래서 용접부의 기공 대개 여러 개의 작은 설정 오류가 중첩되어 발생합니다. 체계적인 점검 순서를 따르면, 무작위 조정보다 실제 원인을 더 빠르게 파악할 수 있습니다.

기공 용접 결함 진단 작업 흐름

기공이 있는 비드는 추측을 유도합니다. 이를 억제하십시오. 기공 용접 결함 생산 중에 발생할 경우, 가장 빠른 해결책은 전압, 와이어 공급 속도, 이동 속도를 동시에 변경하는 것이 아니라 용접 시스템을 체계적인 순서로 점검하는 데서 나옵니다. TWI의 지침에 따르면, 표면에 노출된 기공은 일반적으로 분산된 기공이 다량 존재함을 나타내므로, 처음 관찰되는 미세한 기공 하나만으로 전체 문제를 판단해서는 안 됩니다.

기공이 발생했을 때 점검해야 할 첫 번째 세 가지 사항

고장이 가장 자주 그리고 가장 갑작스럽게 발생하는 지점에서 시작하십시오.

첫째, 가스 공급을 점검하십시오. 실린더가 비어 있지 않은지, 레귤레이터와 유량계가 정상 작동하는지, 그리고 가스 경로에 누출, 절단된 호스, 손상된 O링, 압착된 배관 또는 불량한 연결부가 없는지 확인하십시오. 또한 용접기(Fabricator)는 결함 있는 솔레노이드 및 오염된 호스를 실제 원인으로 표시합니다.

둘째, 아크 부위의 쉴딩(shielding)을 점검하십시오. 팬 작동, 개방된 문, 인근 공기 흐름, 노즐 거리 과다, 부적절한 건 각도, 과도하게 높은 가스 유량 등은 모두 쉴딩 커버리지를 방해하고 용접 영역으로 외부 공기를 유입시킬 수 있습니다.

셋째, 노즐, 소모품 및 접합면을 점검하십시오. 스패터로 막힌 노즐, 습기 있는 전극 또는 플럭스, 더러운 필러 와이어, 기름, 그리스, 녹, 프라이머, 아연, 작업물 표면의 습기 등은 모두 우선 점검 대상에 포함됩니다.

가스 공급에서부터 표면 준비까지 단계별 워크플로우

1. 쉴딩 가스 공급을 확인하십시오. 정확한 가스가 사용 중이며, 실제로 토치 또는 건에 공급되고 있는지 확인하십시오.
2. 가스 경로에 누출 또는 흐름 저항이 없는지 점검하십시오. 기계 설정을 조정하기 전에 호스, 피팅, 실링재, 노즐 및 전단 부품을 점검하십시오.
3. 기류 및 난류 제거 TWI는 약 1%의 공기 유입만으로도 분산 기공이 발생할 수 있음을 지적합니다. 난류를 유발하는 경우, 더 많은 가스 유량이 항상 더 나은 것은 아닙니다.
4. 노즐 위치 및 작업 기법 점검 노즐이 용융풀에서 너무 멀리 떨어져 있거나 각도가 지나치게 급격할 경우, 쉴딩 가스가 퍼져 나가고 후방에서 공기가 유입될 수 있습니다.
5. 소모품 상태 재확인 전극, 플럭스 또는 SAW 플럭스의 습기 흡수 여부와 함께, 필러 또는 와이어의 오염 여부를 확인합니다.
6. 청소 및 이음새 상태 재점검 용접 부위 및 그 인근의 페인트, 기름, 그리스, 녹, 압연 산화피막 및 코팅을 제거합니다. 가스가 유입되거나 갇힐 수 있는 개방된 루트 및 틈새에 주의합니다.
7. 파라미터 조정은 마지막 단계로, 한 번에 하나씩 수행 아크 불안정성, 급속 응고, 그리고 불량한 크레이터 정지 기법이 문제를 악화시킬 수 있습니다. 용접부의 다공성 하지만 가스 누출 및 오염 여부를 확인한 후에는 반드시 검토해야 합니다.

가시적 다공성(기공)이 심각한 재작업 위험을 시사할 때

표면에서 기공이 관찰되는 경우, 해당 결함이 단순히 외관상 문제라고 가정하지 마십시오. 연마, 도장 또는 부품의 다음 공정으로 이송하기 전에 결함의 범위를 반드시 확인하십시오.

여기서 많은 용접 결함인 다공성(기공) 결정이 잘못 내려집니다. TWI는 표면 노출 기공이 일반적으로 광범위하게 분포된 다공성을 나타내며, 또한 방사선 검사(RT)가 초음파 검사(UT)보다 이 결함을 탐지하고 특성화하는 데 일반적으로 더 효과적이라고 지적합니다. 수리 여부 또는 폐기 여부를 결정할 때는 임의로 설정한 허용 한계가 아니라 적용 가능한 규격, 용접 절차 사양(WPS), 검사 계획 및 고객 요구사항을 따라야 합니다. 즉, 사람들이 ‘용접에서 다공성(기공)의 원인은 무엇인가?’라고 물을 때, 더 나은 질문은 ‘어떤 공정 제어가 먼저 실패했는가?’이며, 해당 실패가 공정 자체를 강화하지 않는 한 다음 부품에서도 동일하게 반복될 가능성이 있는가?’입니다. 용접에서 다공성(기공)을 유발하는 원인은 무엇인가? 용접에서 다공성(기공)을 유발하는 원인은 무엇인가?

용접 생산 과정에서 다공성(기공)을 방지하는 방법

그 규율은 다음 단계를 조립하기 전에 가장 중요합니다. 만약 여러분이 용접 시 기공을 방지하는 방법 에 대해 묻고 계신다면, 그 해답은 단 하나의 마법 같은 조정이 아닙니다. 그것은 가스 커버리지를 안정적으로 유지하고, 표면을 깨끗이 하며, 소모품을 건조하게 하고, 검사를 충분히 가까이에서 수행하여 초기 편차를 조기에 포착할 수 있는 반복 가능한 관리 계획입니다. ABICOR BINZEL 및 Mecaweld 의 지침은 항상 동일한 패턴을 강조합니다: 대부분의 용접 기공 은 오염, 습기, 공기 흐름 또는 가스 공급이 변동을 허용할 때 발생합니다.

기공 방지 체크리스트 작성

• 재료 준비 상태: 용접 전에 유막, 녹, 페인트, 산화피막, 코팅 및 표면 습기를 제거하세요. 더러운 이음부를 보호 가스로 극복하려는 데 의존하지 마십시오.
• 소모품 보관: 와이어, 필러 로드, 전극 및 플럭스를 건조하고 보호 상태로 유지하세요. 습기 차거나 눈에 띄게 열화된 소모품은 문제를 무시한 채 용접을 시도하기보다는 즉시 교체하세요.
• 가스 유로 점검: 실린더 공급원, 레귤레이터 압력 표시, 호스, 실링재, 토치 퍼지(purge), 노즐 상태를 점검하세요. 유량이 너무 낮거나 난류를 동반한 과도한 유량 모두 다공성 용접부 .
• 고정장치 일관성: 부품 위치, 조립 정밀도 및 토치 접근성을 안정적으로 유지하여 용접 간 쉴딩(shielding) 특성이 변하지 않도록 하세요.
• 공정 변수 제어: 인증된 용접 조건을 고정하고, 양산 중 스틱아웃(stickout), 아크 길이, 이동 속도 또는 토치 각도를 임의로 변경하지 마세요.
• 검사 체계: 초기 미세 구멍(pinholes), 오염된 노즐, 특정 위치에서 반복되는 오염, 용접 부위 근처의 공기 흐름 변화 등을 주의 깊게 관찰하세요. 우선 육안 점검을 실시하고, 적용 분야에서 요구될 경우 비파괴 검사(NDT)를 추가로 수행하세요.

생산 팀이 제어된 용접 시스템을 필요로 할 때

대량 생산 및 안전이 중시되는 작업은 미세한 결함 하나하나에도 높은 비용을 초래합니다. 로봇 및 자동화 셀에서 ABICOR BINZEL은 노즐 오염, 압력조절기 불일치, 가스 유로 막힘, 심지어 약간의 기류(드래프트)와 같은 단순한 문제들조차 전체 시스템이 통합적으로 제어될 때까지 반복적으로 발생할 수 있음을 지적합니다. 바로 이때 표준화된 지그 및 피ixture, 문서화된 점검 절차, 그리고 실시간 모니터링이 반복적인 시행착오 조정보다 훨씬 더 큰 가치를 지니게 됩니다.

자동차 제조사의 경우, 소이 메탈 테크놀로지 는 이러한 생산 방식의 실용적인 사례입니다. 해당 기업의 공개 정보에 따르면, 가스 차폐 아크 용접 및 레이저 용접을 자동 조립 라인과 결합하여 적용하고, IATF 16949 품질 관리 시스템을 도입하며, 초음파 검사(UT) 및 방사선 검사(RT)와 같은 검사 방법을 활용하고 있습니다. 섀시 부품에 대해 반복 가능한 용접을 필요로 하는 팀은 해당 기업의 맞춤형 용접 역량 강철, 알루미늄 및 기타 금속의 경우, 제어된 생산 방식이 기공 발생을 유발하는 변동성을 줄이는 한 가지 모델이다. 결국, 기공 방지는 단일 불량 용접 라인에 대한 대응보다는, 고품질 용접 라인을 반복적으로 구현할 수 있는 공정을 구축하는 데 더 중점을 둔다.

자주 묻는 질문: 용접 기공의 원인과 해결 방법

1. 용접 기공의 주요 원인은 무엇인가?

주요 원인은 금속이 완전히 응고되기 전에 용접 풀 내부에 가스가 갇히는 것이다. 이러한 가스는 불충분한 쉴딩 가스, 오염된 베이스 금속, 습기 있는 필러 재료 또는 전극, 표면의 수분, 혹은 용융 풀을 공기 중에 노출시키는 용접 기술 등에서 비롯될 수 있다. 많은 경우, 기공은 단일 요인만으로 발생하지 않으며, 미세한 가스 누출, 경미한 오염, 부적절한 토치 위치 등 여러 요인이 복합적으로 작용하여 동일한 결함을 유발할 수 있다. 따라서 가장 먼저 점검해야 할 항목은 가스 공급 경로, 노즐 상태, 주변 공기 흐름, 그리고 이음부의 청결도이다.

2. 쉴딩 가스를 과도하게 사용하면 기공이 발생할 수 있는가?

예. 많은 용접공들이 가스 유량이 낮은 것만 고려하지만, 과도한 유량 역시 문제를 일으킬 수 있습니다. 보호 가스가 지나치게 강하게 흐르면 난류가 발생하여 주변 공기를 아크 영역으로 끌어들일 수 있습니다. 이로 인해 용접부의 보호 효과가 오히려 약화됩니다. 유량을 증가시킨 후 기공이 발생하기 시작했다면, 노즐에 비산물(스패터)이 쌓였는지 점검하고, 토치가 작업물에서 지나치게 멀리 떨어져 있는지 확인하며, 기류나 누출 여부를 먼저 검사한 후 다른 설정을 변경하세요. 단순히 가스 유량을 높이는 것보다 안정적인 가스 커버리지가 더 중요합니다.

3. 금속 표면이 깨끗해 보일 때도 MIG 용접에서 기공이 발생하는 이유는 무엇인가요?

깨끗한 금속이라도 MIG 용접 시 기공이 발생할 수 있습니다. GMAW(가스 금속 아크 용접)는 일반적으로 용접 건의 전단부 또는 가스 공급 시스템에서 문제가 발생할 때 기공을 형성합니다. 흔히 간과되는 원인으로는 전극선 삐져나온 길이(스티아웃)가 지나치게 길거나, 노즐이 막혀 있거나, 접촉 끝부분의 함몰 정도가 부적절하거나, 호스가 손상되었거나, 실링 부위에 누출이 있거나, 전극선이 오염되었거나, 용접 부위 근처에 공기 흐름이 존재하는 경우 등이 있습니다. 외관상 깨끗해 보이는 설정이라도, 용접 건의 각도가 일정하지 않거나 노즐이 용융풀에서 지나치게 멀리 떨어져 있으면 보호 가스가 제대로 작용하지 않을 수 있습니다. 따라서 MIG 용접 시에는 판재의 상태보다 먼저 용접 건, 가스 유로, 전극선의 상태를 점검하는 것이 일반적으로 더 현명합니다.

4. 표면 기공은 심각한 용접 결함인가, 아니면 단지 미관상 문제인가?

표면 다공성은 자동으로 무시해서는 안 됩니다. 눈에 보이는 핀홀(pinholes)은 용접비드 아래에 더 많은 가스 기공이 존재할 수 있음을 나타내는 신호일 수 있으며, 특히 하중을 지지하거나 누출을 방지해야 하는 작업에서는 더욱 그렇습니다. 용접부가 허용 가능한지 여부는 외관만으로 판단하는 것이 아니라, 관련 규격, 검사 계획 및 사용 조건에 따라 결정됩니다. 연마, 도장 또는 부품의 후속 공정으로 이동하기 전에 결함의 범위를 확인하고 근본 원인을 시정해야 합니다. 그렇지 않으면 수리 과정에서 동일한 문제가 재발할 수 있으며, 이로 인해 추가 재작업이 발생할 수 있습니다.

5. 제조업체는 반복 생산에서 다공성을 어떻게 방지할 수 있습니까?

제조사는 용접 기계의 설정뿐만 아니라 전체 용접 시스템을 관리함으로써 기공률을 낮춘다. 가장 효과적인 절차에는 일관된 표면 준비, 건조한 소모품 보관, 검증된 가스 공급, 깨끗한 노즐, 반복 가능한 고정장치, 안정적인 용접 조건, 그리고 초기 편차를 조기에 발견하기 위한 정기적인 검사가 포함된다. 자동화 셀은 손작업에 비해 토치 위치와 용접 움직임을 보다 일관되게 유지할 수 있으므로 이러한 목표 달성에 도움이 된다. 예를 들어, 샤오이 메탈 테크놀로지(Shaoyi Metal Technology)와 같은 기업은 섀시 부품 생산 과정에서 로봇 용접 라인과 IATF 16949 품질 관리 시스템을 도입함으로써 보다 체계적이고 통제된 제조 방식을 구현하고 있으며, 이는 품질 재현성 향상과 가스 관련 용접 결함 감소를 지원한다.