피복아크용접기능사 필기시험 10회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 피복아크용접기능사 필기시험 10회 핵심 요약노트







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1. 용접 종류 및 장비 특성


1.1 TIG 용접 및 전극봉

  • 텅스텐 전극봉 종류: 순 텅스텐, 1~2% 토륨 텅스텐, 지르코늄 텅스텐이 주로 사용됩니다. (3% 토륨 텅스텐은 해당되지 않습니다.)

  • TIG 토치 종류별 사용 전류:

    • 공랭식 토치: 가볍고 취급 용이하며, 일반적으로 200A 정도까지 사용합니다.

    • 수랭식 토치: 고전류 용접에 사용되며, 650A 정도까지 사용합니다.


1.2 피복 아크 용접봉 및 용접성

  • 피복제의 주요 역할: 아크를 안정시키고, 용착 금속의 급랭을 방지하며, 질화 및 산화를 방지하는 환원성 분위기를 조성합니다. 또한, 슬래그 제거를 쉽게 합니다.

  • 용접봉의 탄소량: 용접 후 변형 및 균열 방지를 위해 탄소(C) 함량을 적게 하는 것이 중요합니다.


1.3 용접 장비의 특징

  • 직류 아크 용접기: 교류 용접기에 비해 역률이 양호하며, 아크의 안정성이 우수하여 비피복 용접봉 사용이 가능합니다.

  • 가포화 리액터형 교류 용접기: 가변 저항의 변화를 이용하여 전류의 원격 조정이 가능합니다.

  • 불활성 가스 금속 아크 용접 (MIG/MAG): 용착 효율이 높고 용융 속도가 빠르며 스패터 발생이 작습니다. 다만, 보호 가스를 사용하므로 바람의 영향을 받아 방풍 대책이 필요합니다.

  • 용접 로봇화 특징: 비드의 높이, 폭, 용입 등을 정확히 제어하고, 아크 길이를 일정하게 유지하며, 생산성이 향상됩니다.



2. 용접 공법 및 이음 종류


2.1 주요 용접 공법

  • 서브머지드 아크 용접 (SAW) 용융형 용제: 흡습성이 거의 없고, 비드 외관이 아름다우며, 화학적 균일성이 양호합니다.

  • 일렉트로 슬래그 용접 이음: 모서리 이음, 필릿 이음, T 이음은 사용되나, X 이음은 해당되지 않습니다.

  • 스터드 용접 (Stud Welding): 볼트나 환봉 등을 강판에 직접 용접하는 방법입니다.

  • 압접 (Press Welding): 스폿 용접, 심 용접, 프로젝션 용접 등이 이에 속하며, 서브머지드 아크 용접은 융접에 속합니다.


2.2 용접 이음 (겹치기 이음)

  • 겹치기 이음 (Lap Joint): 두 모재를 서로 겹쳐서 용접하는 이음 방식으로, 구조가 간단하고 가공이 용이합니다. 주로 필릿 용접으로 접합합니다.



3. 용접 전/후 처리 및 결함


3.1 가용접 및 예열

  • 가용접 (Tack Welding) 주의사항:

    • 본 용접보다 낮은 온도로 예열해야 합니다.

    • 개선 홈 내의 가접부는 슬래그 제거를 위해 백치핑을 통해 완전히 제거해야 합니다.

    • 가접의 위치는 모서리를 피해야 하며, 본 용접에 사용하는 것보다 작은 지름의 용접봉을 사용해야 합니다.


3.2 열처리

  • 용접 후 열처리 (PWHT): 잔류 응력 제거, 경화된 강재를 연하게 하여 인성 회복이 목적입니다. (담금질에 의한 경화는 목적이 아닙니다.)

  • 잔류 응력 제거 방법: 노 내 풀림법, 저온 응력 완화법, 피닝법 등이 있습니다. 역변형법은 용접 변형을 예측하여 방지하는 변형 방지법에 속합니다.

  • 뜨임 (Tempering): 담금질한 강을 A1 변태점 이하의 일정 온도로 가열 후 서랭하여 인성을 증가시키는 열처리법입니다.

  • 탄소강 주강품 풀림 조건: 유지 온도는 625 ± 25°C 이며, 판 두께 25mm에 대하여 약 1시간 유지합니다.

  • 표면 경화 열처리: 질화법이 대표적입니다.


3.3 아크 쏠림 방지 및 결함

  • 아크 쏠림 방지 대책: 교류 용접기를 사용하거나, 접지점을 2개 이상으로 하고, 짧은 아크를 사용합니다.

  • 치수상의 결함: 변형, 치수 불량, 형상 불량이 속합니다.



4. 가스 및 절단 작업


4.1 가스 성질 및 계산

  • 연소의 3요소: 가연물, 산소, 점화원.

  • 아세틸렌 (C2H2) 성질: 불포화 탄화수소로 불완전하며, 공기보다 가볍고, 아세톤에 약 25배 용해됩니다.

  • 고압가스 용기 색상:

    • 산소: 녹색

    • 수소: 주황색

    • 아르곤: 회색

    • 아세틸렌: 황색

  • 용해 아세틸렌 가스량 계산: 용해 아세틸렌 1kg은 약 905L의 가스가 발생합니다.

    아세틸렌 가스량 (L) = 905 x (병 전체 무게 - 빈 병의 무게)

    (예시: 905 x (27kgf - 24kgf) = 2,715L)


4.2 절단

  • 가변압식 가스 용접 토치 팁 능력: 매시간당 소비되는 아세틸렌 가스의 양으로 나타냅니다.

  • 플라스마 절단: 아크 플라스마의 온도는 약 20,000 ~ 30,000°C의 고온입니다.

  • 분말 절단: 철분이나 용제의 미세 입자를 압축 가스로 분사하여, 산화열 또는 화학작용으로 절단하는 방식입니다.

  • 가스 가우징: 용접부 뒷면 따내기나 홈 가공에 사용하며, 스테인리스강, 알루미늄 등의 비철 합금은 절단할 수 없습니다.


4.3 강재의 절단 부분 (판두께, 드래그, 드래그 라인, 홈)

  • 판두께: 절단하고자 하는 모재의 두께.

  • 드래그 (Drag): 절단 산소 가스 압력에 의해 절단면 하단이 절단 방향으로 끌려 들어가는 현상.

  • 드래그 라인: 절단면에 생기는 평행한 줄무늬.

  • 홈 (Kerf): 절단면이 움푹 패이거나 불규칙한 요철이 생긴 부분.



5. 재료 공학 및 야금


5.1 주강 및 탄소강

  • 주강에서 탄소량 증가에 따른 변화: 강도와 경도는 증가하나, 충격값은 감소하고 용접성은 저하됩니다.

  • 순철의 자기 변태점: A2 변태점 (770°C)입니다.


5.2 합금 및 금속

  • 오스테나이트계 스테인리스강 (Cr-Ni계): 표준 성분은 18% 크롬 (Cr)과 8% 니켈 (Ni)입니다.

  • 네이벌 황동 (Naval Brass): 6:4 황동에 내식성 개량을 위해 1% 전후의 주석(Sn)을 첨가한 합금입니다.

  • 하이드로날륨 (Hydronalium): 알루미늄 (Al)에 약 10%까지 마그네슘 (Mg)을 첨가한 합금으로, 내식성, 강도, 연신율이 우수합니다.

  • 마그네슘 (Mg) 성질: 조밀 육방 격자 구조이며, 냉간 가공이 어렵습니다.

  • 초경 합금: 텅스텐 카바이드 (WC), 타이타늄 카바이드 (TiC) 등의 금속 탄화물을 코발트 (Co)로 소결한 것입니다.



6. 도면 해독 및 제도 일반


6.1 도면 기호 및 치수

  • 일반 구조용 압연강재 (SS400): 400은 최저 인장 강도 400N/mm²를 나타냅니다.

  • □ 15 기호: 한 변의 길이가 15mm인 정사각형을 의미합니다.

  • 용접 기호 ‘Z3’: 필릿 용접부의 목 길이가 3mm임을 의미합니다.

  • 길이 치수 측정: KS 규격에서 길이 치수는 특별한 지시가 없는 한 그 대상물의 측정을 2점 측정에 따라 행한 것으로 지시합니다.

  • 안전색: 화재 안전 및 금지 표시는 빨간색으로 나타냅니다.


6.2 도면 투상법 및 선 종류

  • 제3각법에 의한 정투상도: 투상면이 물체와 관찰자 사이에 위치하는 투상법입니다. 정면도의 오른쪽에 우측면도, 정면도의 위에 평면도가 배치됩니다.

  • 한쪽 단면도: 물체의 중심선을 기준으로 한쪽은 외형도로, 다른 한쪽은 단면도로 나타내는 투상도입니다.

  • 가상선 (Virtual Line): 가공 전 또는 가공 후의 모양을 표시하는 데 사용하는 선이며, 가는 2점 쇄선으로 나타냅니다.


6.3 배관 도시 기호

  • 체크밸브 (Check Valve): 흐름을 한쪽 방향으로만 허용하고 역류를 방지하는 밸브를 나타냅니다.

  • 고정식 지지장치 (Fixed Support): 관의 접속부 아래에 지지장치를 표시하고, 그 지지장치 부분에 X 표시를 하여 관의 이동을 완전히 구속하는 지지장치임을 나타냅니다.



7. 주요 공식 요약

  • CO2 아크 전압 산출 공식 (박판):

    V0 = 0.04 x I + 15.5 ± 1.5 (I: 용접 전류)

  • 아크 출력 계산:

    아크 출력 (kW) = (용접 전류 (A) x 용접 전압 (V)) / 1000

  • 퓨즈 용량 계산:

    퓨즈 용량 (A) = 1차 입력 (VA) / 전원 전압 (V)







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