경화육성용접 품질 향상을 위한 CFP GMAW 공정개발

Abstract

웨어플레이트는 대체로 SAW나 FCAW또는 Compound Mater Arc Welding에 의해 제조된다. SAW는 대전류를 사용하므로 용착속도는 높지만 용입이 깊은 문제점이 있고 FCAW의 경우 고경도를 얻기가 힘들고 FCW의 가격이 높은 단점이 있다. 또한 CMAW는 지나치게 희석율이 높아 요구경도를 얻기 위하여 컴파운드 파우더가 많이 소모되는 문제점을 가지고 있다. 상기 CMAW의 문제점을 해결하기 위해 컴파운드 손실을 최소화하고 희석률 증가에 의한 경도감소를 최소화 할 수 있는 공정이 필요하다. 따라서 컴파운드 손실을 최소화와 하기 위해 점결제인 물유리로 Compound를 점결시켜 GMAW로 용접하는 Compound filler plate - Gas Metal Arc Welding(CFP GMAW) 공정을 개발하였고 최적 용입조건을 찾기 위해 전류 A, CTWD mm, CFP두께 mm를 변화시켜 실험을 하였다. 실험결과 다음과 같은 결론을 내릴 수 있었다. 1) 아크중에 비동축으로 분말을 투입하여 용접하는 CMAW의 깊은용입과 컴파운드 손실율을 보완하기 위하여 분말판재를 미리 제작하여 기판위에 두고 그위에 GMAW로 용접하여 희석에 의한 경도감소와 높은 컴파운드의 손실률을 방지하고 용입의 산포를 현저히 줄인 공법을 개발하였다. 2) CFP GMAW 후 발생되는 비드외관 불량은 용접도중 아크열에 의해 CFP 내에서 점결제로 사용된 물유리가 CFP표면으로 부상해서 생긴다는 것을 알았다. 또한 용접 중 아크열에 의해 CFP표면으로 부상한 물유리볼이 컴파운드내의 가스발생제와 뭉쳐서 물유리볼을 더 크게 생성시켜 비드외관불량을 가중시켰다. 이러한 문제점을 컴파운드내에 첨가된 가스발생제를 제거함으로서 개선할 수 있었다. 3) 기존 Φ^(2.4) 와이어에서 Φ^(1.6) 와이어를 변경하여 아크발열을 낮추고 와이어저항발열을 높여 용입을 얕게 하였다. 따라서 CFP GMAW의 평균경도가 865Hv로 CMAW의 779Hv보다 높고 표준편차 또한 작아서 품질이 우수하였다. 4) 반응표면분석법을 이용한 최적 용입조건 검토에서 최적용입깊이는 360 A, CTWD 30mm, CFPT 5mm에서 0.76mm로 나타났다. 즉, 전류가 증가하고 CTWD는 감소 그리고 CFPT는얇으면 용입이 깊어진다는 것을 알 수 있었다. 또한 분석결과 전류와 CFPT가 용입에 지배적인 것을 알 수 있었다.

Wear plate is generally produced by SAW(Submerged Arc Welding), FCAW(Flux Cored Arc Welding) and CMAW(Compound Metal Arc Welding). In case of SAW, it has high deposition ratio but it has problem of deep penetration due to high current. In FCAW, it is difficult to get high hardness and the price of wire is high. Also CMAW has some problems of compound powder loss and deep penetration. In order to overcome those problems above, it is required to develop a process for minimizing compound powder Loss and obtaining shallow penetration to prevent reducing hardness which is due to increasing dilution ratio. Therefore, We had development of CFP GMAW process to minimized compound powder loss, to the high hardness is obtained by reducing dilution ratio We experiment on CFP GMAW to find the welding condition for obtaining optimum penetration by changing welding current, CTWD, and the thickness of CFP. From the result of the experiments with Response Surface Method to find the optimal condition, the penetration depth 0.76mm was obtained with current 330A, CTWD 30mm, and the thickness of CFP 5mm.