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Jul 13, 2023

냉간 용접의 과학: 열 없이 금속 접합

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용접 절차를 생각할 때 가장 먼저 떠오르는 것은 아마도 열의 사용일 것입니다. 아크 용접, 마찰 용접, 초음파 용접, 레이저 용접과 같은 기술에는 모두 어떤 방식으로든 열이 관련됩니다. 실제로 열은 용접과 동의어로 간주되며 위의 예에서 두 금속을 함께 결합하는 데 매우 중요합니다.

그러나 이것이 유일한 방법은 아닙니다. 믿거나 말거나 실제로 냉간 용접이라는 과정을 통해 금속을 융합할 수 있습니다.

항공 및 전기 공학에서 일반적으로 사용되는 이 방법은 금속(및 기타 재료)을 결합하는 가장 좋은 방법 중 하나로 널리 알려져 있습니다.

불가능하게 들릴 수도 있지만 실제로는 가장 인기 있는 용접 방법 중 하나입니다. 그것에 대해 조금 더 알아 보겠습니다.

열 기반 용접은 두 공작물 사이에서 또는 중간에 다른 매체를 사용하여 원자 확산이 일어날 수 있도록 부품을 충분히 플라스틱으로 효과적으로 만드는 방식으로 작동합니다. 이는 전통적으로 열을 가하여 수행되었지만 원자를 동축하여 확산시키는 다른 방법이 있습니다.

미국 정부 공군/위키미디어 공용

냉간 용접(냉압 용접 및 접촉 용접이라고도 함)은 열 대신 진공 조건에서 압력을 사용하여 고체 확산이라는 프로세스를 통해 두 재료를 결합합니다.

또한 플라스틱과 같은 다른 재료를 결합하는 데에도 사용할 수 있습니다.

결과적으로 그렇습니다.

결과적인 결합은 일반적으로 공정이 완료되면 모재의 결합만큼 강력합니다.

공정 중에 금속은 액화되지 않으며 재료는 일반적으로 눈에 띄는 정도로 가열되지 않습니다. 그러나 이 공정에서는 먼저 문제의 금속에서 산화물 층을 제거해야 합니다.

이는 금속이 일반적으로 표면 산화층을 포함하고 있다는 사실에 주로 기인합니다. 이 층은 재료 표면의 얇은 장벽 역할을 하여 금속 조각 사이의 금속 원자 확산을 방지합니다.

대부분의 금속은 정상적인 조건에서 육안으로 보이지 않더라도 노출된 표면에 일종의 산화물 층을 가지고 있습니다. 또한 그리스, 먼지 등과 같은 다른 오염 물질 층을 집어들 수도 있습니다.

냉간 용접은 금속을 용접하기 전에 준비하여 이 문제를 극복합니다. 준비 공정에는 상단 산화물 또는 장벽 층이 제거될 정도로 금속을 청소하거나 브러싱하는 작업이 포함됩니다.

인문학/위키미디어 공용

여기에는 일반적으로 화학적 방법과 기계적 방법이 혼합되어 있습니다. 탈지, 와이어 브러싱. 금속 표면에 산화물 층이 최대한 없는지 확인하기 위해 기타 기술이 사용됩니다.

앞서 언급했듯이 냉간 용접을 적용할 금속에는 먼저 산화물 층이 없어야 합니다.

바람직한 표면 청결도가 확보되면 두 재료는 적절한 양의 힘을 사용하여 기계적으로 함께 압착됩니다. 일부 재료는 고압에서만 용접될 수 있으므로 이 힘의 크기는 재료 자체에 따라 다릅니다.

그러나 다른 요구 사항이 있습니다.

냉간 용접에 필요한 조건 중 하나는 재료 중 적어도 하나가 연성이 있어야 하고 심하게 경화되지 않아야 한다는 것입니다. 이는 분명히 냉간 용접 후보가 될 수 있는 재료 목록을 좁힙니다.

알루미늄이나 구리와 같은 연한 금속은 일반적으로 냉간 용접에 가장 적합한 선택입니다.

용접

냉간 용접으로 가능한 가장 일반적인 접합은 다음과 같습니다.

맞대기 접합에서는 접합 과정에서 발생하는 소성 변형이 자동으로 장벽을 깨뜨리기 때문에 금속의 장벽층을 제거할 필요가 없는 경우가 많습니다. 이러한 종류의 접합은 직경이 0.02인치(0.5mm)에서 0.4인치(10mm) 사이인 알루미늄 또는 구리선과 같은 금속에 가장 일반적으로 적용됩니다.

반면에 랩 조인트는 특별한 처리가 필요합니다. 그렇지 않으면 재료가 서로 달라붙지 않기 때문입니다. 랩 조인트는 시트를 함께 용접하거나 시트를 막대에 용접할 때 더 일반적으로 사용됩니다.