챕터 5. 용접이음

챕터 5. 용접이음

1. 용접의 개요

     용접은 모재를 용융 또는 반용융상태로 가열하여 접합하는 열구적 결합법이다.

 (1) 용접의 장점

     1. 재료가 절감된다.

     2. 이음효율이 높다.

     3. 기밀성이 높다.

     4. 사용하는 판재의 두께에 제한이 없다.

     5. 공정수를 줄일 수 있어 제작비가 싸다.

     6. 소음이 없고 페인트 작업도 쉽게 할 수 있다.

     7. 무게를 줄일 수 있다.

     8. 제품의 생산율이 좋고 부수도 쉽다.

     9. 소량생산에 적합하며 제작일이 단축된다.

     10. 설비비가 적게 든다.

     11. 작업자 양성이 쉽다.

 (2) 용접의 단점

     1. 진동을 감쇠시키기 어렵다.

     2. 용접부의 비파괴검사가 어렵다.

     3. 용접할 때 고열이 발생하여 변형하기 쉽고, 잔류응력이 남으면 재질이 변화된다.

      ㄱ. 용접중 변형을 반지하려면 미리 가접 or 피닝 한다.

      ㄴ. 잔류응력을 없애려면 풀림처리 한다.

     4. 용접이 최적조건을 벗어났을 때는 결함이 발생하기가 쉽다.

2. 용접의 종류

     1. 융접 : 모재의 접합부를 가열하여 용융 또는 반용융상태로 접합하거나 용가재를 가열용융시켜 융합하는 용접법이다.

     2. 압접 : 모재를 반용융 또는 냉간에서 기계적 압력이나 해머 등으로 압력을 가하여 접합시키는 방법이다.

     3. 납땜 : 융점이 낮은 납을 용융시켜 접합할 부위에 충전하여 모재를 결합시키는 방법이다.

용접의 종류

3. 용접부와 용접기호

 (1) 용접부의 구성

     1. 용착부 : 용접봉과 모재의 일부가 용융하여 응고된 부분

     2. 열열향부 : 용융은 되지 않지만 열에 의해서 조직과 특성이 변화한 모재의 부분

     3. 용접부 : 용착부와 열영향부를 합한 것

     4. 덧붙임 : 용접부의 표면에 치수 이상으로 올라온 용착금속

 (2) 용접의 종류

     1. 그루브 용접 : 접합하는 모재사이의 홈을 그루브라 하고 그루부 부분에 행하는 용접

      ㄱ. 한쪽그루브 : I, J, L, U, V

      ㄴ. 양쪽그루브 : K, 양쪽 J형, X, H

그루브용접

     2. 필릿용접 : 직교하는 2개의 면을 결합하는 용접을 말하며 용접부의 단면모양은 3각형이다.

      ㄱ. 용접선의 방향이 힘의 작용방향과 거의 직각인 것을 앞면 필릿용접, 평행인 것을 측면 필릿용접

      ㄴ. 용접선이 연속으로 되면 연속 필릿용접, 중간에 끊어져 있으면 단속 필릿용접,

         지그재그로 서로 끊어져있으면 지그재그 단속필릿용접

     3. 비드용접 : 접합하려고 하는 모재의 용접홈이 가공하지 않고, 두 판을 맞대어 그 위에 비드를 용착시켜 용접하는 방법

     4. 플러그용접 : 접합할 모재의 한쪽에 구멍을 뚫고 판의 표면까지 용접하여 다른쪽 모재와 접합하는 용접법

     5. 슬롯용접 : 플러그용접의 둥근구멍 대신에 가늘고 긴 홈에 비드를 붙이는 용접법

     6. 덧붙임 용접 : 마멸된 부분이나 치수가 부족한 표면에 비드를 쌓아올린 용접

 (3) 용접기호

용접기호, 보조기호

4. 용접이음의 종류

     1. 맞대기 용접이음 : 모재를 일정한 간격으로 놓고, 그 양 끝에 있는 홈을 일직선으로 놓고 비드를 쌓아 접합시키는 방법

     2. 겹치기 용접이음 : 두 모재의 일부를 겹쳐 필릿용접으로 이음한 것

     3. T형 용접이음 : 2개의 모재를 수직방향으로 놓고 T자 모양으로 접합하는 용접

     4. 모서리용접이음 : 2개의 모재를 L자모양으로 모서리와 모서리를 접합하는 용접

     5. 가장자리 용접이음 : 2개 이상의 모재를 가장자리끼리 서로 접합시키는 방법

     6. 십자형 용접이음 : 모재를 십자형으로 접합하는 용접

용접이음의 종류

5. 용접부의 결함

용접부의 결함

6. 용접이음의 효율

     1. 형상계수

       ㄱ. 맞대기용접 : 인장하중(0.75), 압축하중(0.85), 굽힘하중(0.80), 전단하중(0.65)

       ㄴ. 필릿용접 : 모든 하중의 경우(0.65)

     2. 용접계수

       ㄱ. 공장용접으로서 아래보기와 같은 양호한 용접인 경우 (1.0)

       ㄴ. 수평용접, 수직용접, 위보기용접의 경우(0.5)

7. 용접이음의 강도설계

 (1) 맞대기용접이음

     - 모재의 두께가 같은 맞대기 용접부에서 인장하중 P

     모재의 두께가 서로 다른 용접부에서 인장하중 P (두께가 얇은 쪽을 택하여 계산)

     - 굽힘모멘트 M

 (2) 필릿용접이음

     필릿용접은 필릿단면에 내접하는 직각 이등변 삼각형을 고려한 높이 a(목두께)를 기준으로 용접부 강도를 계산

필릿용접

  1. 측면(옆면) 필릿용접이음

측면필릿용접이음

 2. 전면(앞면) 필릿용접이음

전면 필릿용접이음

     - 용접이음 한쪽면일 때 

     - 용접이음이 상하 양면이거나 양쪽면이음일 때 (용접부가 2개이므로 2배가 된다.)

 3. 축선이 편심되어 있는 인장부재의 필릿용접이음

축선이 편심되어 있는 인장부재의 필릿용접이음

 4. 편심하중을 받는 필릿용접이음

편심하중을 받는 필릿용접이음

        Ip를 구하는 식은 아래와 같다.

용접부 단면의 극단면2차 모멘트 Ip