가스텅스텐/CO2가스 아크용접기능사 필기시험 5회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 가스텅스텐/CO2가스 아크용접기능사 

필기시험 5회 핵심 요약노트







아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

실전테스트를 하는 것을 권해 드립니다.


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I. 용접 일반 및 설계 기준


1. 용접 설계 및 이음

  • 연강의 안전율: 충격 하중을 받는 연강재 이음부의 안전율은 12로 설정합니다.

  • 기본 용접 이음 형식: 맞대기 이음, 모서리 이음, T자 이음, 겹치기 이음 등이 있으며, 마찰 이음은 기본 형식에 속하지 않습니다.

  • 용접 시공 계획 (준비): 용접 홈 가공, 부재의 조립, 모재의 가용접 등이 포함되며, 변형 교정은 용접 후에 실시하는 작업입니다.

  • 피복 아크 용접 맞대기 홈 기준 (판 두께):

    • I형: 6mm 이하, 양쪽 용접.

    • V형: 20mm 이하, 한쪽 용접.

    • X형: 15mm ~ 40mm, 양쪽 용접.

    • U형: 16mm ~ 50mm, 한쪽 용접.


2. 용접 결함 및 변형 관리

  • 구조상 결함: 용접 결함 중 기공(Porosity)은 구조상 결함에 속합니다.

  • 용접 결함의 원인:

    • 언더컷 (Undercut): 전류가 너무 높을 때 발생.

    • 오버랩 (Overlap): 전류가 너무 낮을 때 발생.

    • 슬래그 섞임 (Slag Inclusion): 전류가 낮을 때 발생 (과대할 때 X).

    • 기공 (Porosity): 용접봉 흡습, 용융금속과 고체의 용해도 차, 화학반응에 의한 가스 방출 등이 원인입니다.

  • 변형 교정법 - 역변형법: 용접에 의한 변형을 예측하여 용접하기 전에 용접 반대 방향으로 미리 변형을 주고 용접하는 방법입니다.

  • 비파괴 검사 - 침투 검사 (PT): 용접부의 표면에 사용되는 검사법으로, 비교적 간단하고 비용이 저렴하며, 특히 자기 탐상 검사가 되지 않는 비자성 금속재료에 주로 사용됩니다.



II. 용접법 및 관련 기술


1. TIG 및 CO2 용접

  • TIG 용접 - 청정 효과 (Cleaning Action): 가스 이온이 모재에 충돌하여 모재 표면의 산화물을 제거하는 현상입니다.

  • CO2 아크 용접 - 전진법 특징: 비드 높이가 낮고 평탄한 비드가 형성됩니다. (용입은 후진법보다 얕음).

  • 운봉 (Weaving): 피복 아크 용접 시 용접선 상에서 용접봉을 이동시키는 조작으로, 아크의 발생, 중단, 재아크, 위빙 등이 포함됩니다.

    • 위빙 폭: 용접봉 심선 지름의 2 ~ 3배로 하는 것이 가장 적당합니다.


2. 기타 용접법

  • 스터드 용접 (Stud Welding): 볼트나 환봉을 피스톤형 홀더에 끼우고 모재와 볼트 사이에 순간적으로 아크를 발생시켜 용접하는 방법입니다.

  • 서브머지드 아크 용접 (SAW) - 용제 역할: 아크 안정, 용접부 보호, 용착금속의 재질 개선이 주 역할이며, 용락 방지 역할은 하지 않습니다.

  • 플라스마 아크 용접: 타이타늄, 니켈 합금, 구리, 스테인리스강, 탄소강 등에 적합합니다. 텅스텐이나 백금과 같이 용융점이 매우 높은 재료는 전자빔 용접이 더 적합합니다.

  • 하드 페이싱 (Hard Facing): 금속 표면에 스텔라이트, 초경합금 등의 금속을 용착시켜 표면경화층을 만드는 방법입니다.

  • 그래비트 용접: 철분계 용접봉을 사용하며, 수평 필릿 용접을 전용으로 하는 일종의 반자동 용접입니다.


3. 용접기 및 전기

  • 전격 방지기: 아크를 끊음과 동시에 릴레이가 차단되어 용접기의 2차 무부하 전압을 20 ~ 30 V 이하로 유지시켜 전격을 방지합니다.

  • 교류 아크 용접기 (가변저항 이용): 가변저항의 변화를 이용하여 용접 전류를 조정하는 방식은 가포화 리액터형입니다.

  • 용융 속도 결정 식: 용융 속도 = 아크 전류 x 용접봉 쪽 전압 강하

  • 역률 및 효율 계산 예시 (AW-250, 무부하 전압 80V, 아크 전압 20V, 내부 손실 4kW):

    • 아크 전력 (Pa) = 20 V x 250 A = 5,000 W

    • 소비 전력 (Pc) = 5,000 W + 4,000 W = 9,000 W

    • 전원 입력 (Pin) = 80 V x 250 A = 20,000 W

    • 효율 (eta): (Pa / Pc) x 100 = (5,000 / 9,000) x 100 약 55.6%

    • 역률 (PF): (Pc / Pin) x 100 = (9,000 / 20,000) x 100 = 45%



III. 용접 재료 및 야금학


1. 재료 특성

  • 연신율 계산: 연신율 (epsilon) = ((변형된 길이 - 처음 길이) / 처음 길이) x 100

    • (예시: ((62 mm - 50 mm) / 50 mm) x 100 = 24%)

  • 주철 조직도: 마우러 조직도는 주철 조직을 지배하는 C와 Si 함유량에 따른 조직의 변화를 나타낸 그래프입니다.

  • Fe-C 상태도: A3, A4 변태점 사이에서의 결정 구조는 면심 입방 격자(FCC)입니다.

  • 재결정 온도: 주석 (Sn)은 재결정 온도가 상온 이하로 보기 중 가장 낮습니다.

  • 금속 순도 단위: 금 (Au)의 순도는 K (Carat) 단위로 표시합니다.


2. 합금 종류

  • 7-3 황동 (Cartridge Brass): Cu 70% + Zn 30% 합금으로, 연신율이 비교적 크고 인장 강도가 매우 높습니다.

  • Al-Cu-Si계 합금: 라우탈 (Lautal).

  • 해드필드강 (Hadfield Steel): 오스테나이트 조직의 Mn강 (Mn 10 ~ 14%, C 0.9 ~ 1.3%). 내마멸성, 내충격성, 인성이 우수하며, 약 1,000°C에서 담금질(급랭)하여 사용합니다.


3. 피복 아크 용접봉

  • 피복제 (Flux) 성분: 아크 안정제, 가스 발생제, 슬래그 생성제가 포함되며, 피복 이탈제는 포함되지 않습니다.

  • 연강용 용접봉의 시험편 처리 (KS D 7005):

    • SR (Stress Relief): 625 ± 25°C에서 1시간 동안 응력 제거 풀림을 한 것입니다.

    • NSR: 용접한 상태 그대로 응력을 제거하지 않은 것입니다.



IV. 용접 안전 및 가스 취급


1. 가스의 특성

  • 불활성 가스: Ar (아르곤), Ne (네온), He (헬륨). 아세틸렌 가스 (C2H2)는 폭발성 물질을 생성할 수 있어 불활성 가스가 아닙니다.

  • 가연성 가스 구비조건: 발열량이 클 것, 불꽃 온도가 높을 것, 용융 금속과 화학반응이 일어나지 않을 것, 연소 속도가 빠를 것 (느릴 것 X).

  • 불꽃 온도 (가장 높음): 산소-아세틸렌 불꽃 (O2-C2H2)으로 약 3,430°C입니다.


2. 안전 수칙

  • 화재 분류: D급 화재는 금속 화재입니다.

  • 가스 누설 검사: 용접 전, 중, 후에 수시로 비눗물을 이용하여 체크해야 하며, 수돗물이나 필요할 때만 체크하는 것은 부적절합니다.

  • 산소 용기 취급: 밸브 조정기, 도관, 취부구 등에는 기름이 묻은 천을 사용해서는 안 됩니다 (폭발 위험). 마른 걸레로 깨끗이 닦아야 합니다.

  • 압력 조정기 취급: 조정기를 설치한 후 밸브를 천천히 열어야 합니다 (빠르게 열면 배관 손상).



V. 기계 제도 (Mechanical Drawing)


1. 선의 종류 및 기입

  • 가는 2점 쇄선: 피치선, 가상선. (중심선은 가는 1점 쇄선)

  • 모따기 치수 기입: 모따기 각도가 45°이고 길이가 2mm인 경우 C2와 같이 기입합니다.


2. 기호 및 도시법

  • 나사 표시 기호:

    • M: 미터 보통나사

    • UNC: 유니파이 보통나사

    • Rc: 관용 테이퍼 암나사

    • G: 관용 평행나사

  • 배관용 탄소 강관 기호:

    • SPPS: 압력 배관용 탄소 강관

    • SPPH: 고압 배관용 탄소 강관

    • SPLT: 저온 배관용 탄소 강관

  • 도형의 생략 (대칭): 대칭 중심선의 한쪽 도형을 중심선을 조금 넘는 부분까지 그려서 나타낼 경우, 중심선 양 끝에 대칭 그림 기호를 생략할 수 있습니다.



VI. 주요 용어 설명

  • 액상선 (Liquid Line): Fe-C 상태도 등에서 액체 (Liquid) 상을 접하고 있는 경계선을 의미합니다.

  • 제3각 정투상도 (Third Angle Projection): 물체를 투상면과 관찰자 사이에 놓고 투상하여 얻는 도법으로, 우리나라와 미국, 캐나다 등에서 주로 사용하는 국제 표준 도법입니다.

  • 게이트 밸브 (Gate Valve): 관로에 직각으로 설치된 판 (Gate)을 상하로 움직여 유체의 흐름을 열거나 닫는 (개폐용) 밸브입니다. 유체의 흐름을 조절하는 데는 사용하지 않습니다.

  • 필릿 용접 (Fillet Weld): 서로 직교하거나 경사지게 만나는 두 부재의 모서리나 T자 이음, 겹치기 이음 등에 삼각형 모양으로 용접하는 것을 의미합니다.

  • 바이메탈 재료 (Bimetal): 열팽창 계수가 다른 두 종류의 판을 붙여서 하나의 판으로 만든 것으로, 온도 변화에 따라 휘거나 변형을 구속하는 힘을 발생하며 온도 감응 소자 등에 이용됩니다.







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