설계단계 및 시공단계에서의 용접 변형 최소화 방안에 대하여 설명하시오.

용접변형은 국부적인 가열/냉각으로 불규칙적인 열팽창/열수축으로 발생

 

설계단계의 용접변형 최소화 방안

 

용접부 저감, 이음부 위치 및 형상 변경, 구조 변경, 형상 사용에 의한 강성 증대

수축변형시 수축마진고려

 

시공단계의 용접변형 최소화 방안

 

용접 입열량의 저감, 용접법의 변경, 용접 순서, 적층법의 변경, 치공구 사용

 

V형 이음에서는 각 변화가 한 방향에서만 일어나지만 X형 이음부에서는 뒷면 용접시 발생하는 각 변화가 반대 방향이므로 앞면 용접의 각 변화와 상쇄되어 전체적인 각 변형이 작게 된다.  V형 이음의 경우에 대구경 용접봉을 쓰는 것이 각 변형이 오히려 적으며 X형의 경우에는 양면의 상하 개선 비율(대칭도)을 적절하게 조절하면 각 변형을 거의 없게 할 수 있다.  
가장 일반적인 상하 개선 비율은 6:4 혹은 7:3 정도 이다.

 

용접 속도의 영향
용접 Arc가 이음선을 따라 진행하면 그 용접 지점으로부터 열이 사방으로 확산하게 되고 용접 지점보다 앞서 진행하게 되는 열은 아직 용접이 이루어 지지 않은 부분에 변형을 초래하게 된다.  
따라서, 용접 속도를 빠르게 하는 것이 각 변형 방지 유효하다.  용접 진행 속도가 느릴수록 앞서 전파되는 용접열이 많아지고, 속도가 빠를수록 적어지니까 진행이 빠를수록 변형이 적어진다.
또한 용접 Pass수가 적을수록 각 변형 및 세로 방향 뒤틀림이 적어진다.

 

열분포를 고르게 하기 위해서 용접 순서를 조절한다.(후퇴법, 대칭법 등)

용접순서를 이용한 용접변형 경감방법은 구조물 형상에 따라서 다르나 선박건조를 위한 소조립공정에서는 용접순서가 용접변형의 크기에 거의 영향을 주지 않는다.

 

 

치공구(지그)는 부재를 고정시켜주는 역할도 하지만 용접변경 경감 및 방지대책으로 사용 됨.

1.     전혀 구속을 하지 않는 경우

2.     정반에 부재가 밀착하도록 위에서 하중을 가한 경우

3.     약간의 역변형이 발생하도록 하중을 가한 상태에서 용접을 하는 경우