전자빔 용접법

 

 

전자빔 용접법

 

 

 

1. 개요

 

전자빔 가공은 고속으로 가속된 전자가 가진 에너지를 이용한 가공법으로 전자가 물질에 충돌 하였을 때 운동에너지가 열에너지로 변환되는 것을 이용한 열가공과 이때 일어나는 화학 반응을 이용하는 비열 가공이 있다. 그중 열가공은 구멍 뚫기나 절단, 담금질, 증착, 용해 입자의 재조명, 용접 등에 활용되며 특히 용접에 활용도가 높다.

 

 

2. 전자빔 용접의 원리

 

10-5mHg의 고진공 용기 내에서 텅스텐 필라멘트를 가열하여 전자를 방출 시켜 음극에서(그리드) 집속(集速), 양극(에노)에서 50-150KW의 고전압으로 가속(加速)한다. 가속된 전자빔은 코일로 만든 전자렌즈를 통과 하는 동안 다시 집속되어 용접부 위에 접촉한다, 이때의 충격으로 열이 발생 하고 그발열로 용접한다. 이때의 전자 빔의 밀도는 10-7㎠까지 가능하며 에너지 밀도는 5 x 108W/㎠정도이다.( 보통 아크용접은 104W/㎠ 정도이다)

 

 

3. 특징

 

  1) 장점

 

     ① 고진공안에서 용접을 하므로 산화 작용이 잘일어 나는 재료도 용접 할 수 있다.

     ② 전자빔을 집중 시키므로 고용융 재료인 텅스텐, 몰리브덴 등을 용접 할수 있다.

     ③ 얇은 판재(0.5mm)에서 두꺼운 판재(300mm)까지 광범위 하게 용접 할수 있다.

     ④ 에너지 집중이 가능하기 때문에 최고 200mm/sec 까지의 고속으로 용접이 가능하다.

     ⑤ 용접봉을 사용하지 않으므로 슬래그 섞임이 일어 나지 않는다.

     ⑥ 용접부의 폭이 좁다. (깊이: 폭의 비는 10:1-30:1 정도이다.)

 

  2) 단점

 

     ① 배기 장치가 필요하고 피용접물의 크기에 영향을 받는다.

     ② 장치가 고가이다.

     ③ 합금 성분의 감소가 생긴다.

     ④ 용융부가 좁기 때문에 냉각 속도가 빨라 경화되기 쉽고 용접 균열이 생기기 쉽다.

     ⑤ 가속 전압이 높을수록 X선 발생이 많고 차폐시설이 요구되며 적절한 안전 점검과 주기적인 보수 유지가 중요

 

 

 

4. 응용

 

  1) 고용융 재료인 텅스텐, 몰리브덴 등을 용접한다.

  2) 원자로 용접에 필요한 지르코늄(Zr), 니오브(Nb) 등의 활성금속

  3) 알류미늄 동 등 산화가 쉽게 일어나는 재료

  4) 작은 에너지를 0.07- 0.15mm의 박판이나 1mm이하의 작은 촛점의 용접에 사용.

  5) 고속 전자빔에 의한 금속 및 비금속의 천공 작업 (Boring)도 발달되고 있다

 

 

 

5. 결언

 

전자빔 용접은 많은 장점이 있음에도 장비가 고가이고 X선을 발생 시키므로 적절한 안전점검과 주기적으로 보수 유지가 절대적으로 필요하다.