기술자료: 스폿 용접 기술의 새 역사, Fronius사의 DeltaSpot 장비
무단전재 & 재배포 금지 - 제휴.제안&광고문의: Copyright ⓒ 월간 [용접저널]
제3회부산국제용접&절단&레이저설비산업전시회
스폿 용접 기술의 새 역사, Fronius사의 ‘DeltaSpot’ 장비

자료: 오스트리아 Fronius
번역: 베스트 FA
“한계를 넘어서”는 오스트리아의 용접 전문 기업인 Fronius 사의 신조다. 당사는 DeltaSpot 장비로 다시 한 번 이 도전적인 모토에 충실하고 있다.
당사의 DeltaSpot 장비가 기존의 다른 스폿 용접 장비에 비해 혁신적인 점은 저항 용접 프로세스에 있어서 프로세스 테이프 공급 방식을 채택했다는 것이다.
각각의 모든 용접 스폿은 사용되지 않은 전극을 통해 100% 같은 용접 결과를 이끌어 내며, 실로 높은 독보적인 프로세스 안정성을 지향한다.
더욱이 이 장비는 알루미늄과 알루미늄, 스틸과 알루미늄 간의 접합과 같이, 어떠한 소재 타입에도 표면의 스패터를 전혀 발생시키지 않고 용접을 가능케 하는 놀랍고도 혁신적인 장비다. 그러나 이 같은 기술 혁신에도 불구하고 이 장비의 원리는 단순함 그 자체로, 그 어떠한 다른 장비로도 비교할 수 없는 훌륭한 결과를 기대해도 좋을 것이다.

1. 프로세스: 테이프를 채택하여 프로세스 안전성 확보
이 장비 프로세스에 있어 상당히 간단하고 새로운 원리의 실체는 프로세스 테이프를 공급한다는 점이다. 이것은 전극과 모재 사이에서 움직이며 매 스폿을 하고 나면 프로세스 테이프는 다음 스폿이 될 수 있도록 새롭게 공급된다.
또한 이러한 프로세스는 매번 접촉 표면의 상태가 항상 깨끗한 상태로 유지될 수 있게 하며, 매 스폿 지점에 대해 100% 재생한 동일한 용접 결과를 만들어 준다. (그림 1. 델타 스폿 용접 장비 사진, 그림 2. 델타 스폿 용접 장비의 원리 - 프로세스 테이프 채택 참조)

프로세스 테이프는 합금 효과로부터 전극을 보호하고 일정한 높은 처음 상태의 품질을 제공하며, 프로세스 테이프의 효과로 스팟되는 점마다 항상 새로운 전극의 상태로 유지하게 한다.
용접 과정에서 얼마나 사용하더라도 전극 표면 자체는 항상 깨끗한 상태로, 적용 사양에 따라 70m 테이프 한 개로 21,000스폿까지 찍을 수 있다.
프로세스 테이프는 좀 더 낮은 용접 전류를 필요로 하는 결과에 대한 열 균형에 영향을 주며, DeltaSpot에 비교적 낮은 전력 등급을 지닌 파워소스를 사용할 수 있다. 또한 프로세스 테이프는 소재 저항이 다른 이종 소재의 용접 시 용접 너겟의 모양에 적극적으로 영향을 미칠 수 있다. (그림 3. 델타 스폿 장비의 용접 진행 방식 참조)

2. 용접 특성
(1) C-형태의 상부 건
DeltaSpot 장비에 있어 가장 큰 장점 중 하나는 C-형태의 건이다. 그 장점으로는 높은 접촉 압력과 우수한 접근성이 특별한 제품 형상에도 적용 가능하게 한다는 것이다. 이것은 높은 프로세스 안정성으로 3종의 소재 용접을 가능케 하며 8Kn의 높은 전극 가압력은 초 고강도 스틸 재질 이종 용접도 가능하게 한다.

(2) 방해 변수를 최소로 유지
저항 용접에는 공통적인 특정 방해 변수가 있기 마련이다. 전극 마모, 션트, 소재의 배치(한 세트 구성) 차이 및 코팅 등이 전형적인 방해 요소라 할 수 있다. 그러나 DeltaSpot은 다른 저항 용접기와는 달리, 독보적인 프로세스 테이프가 이러한 방해적인 요소들을 최소화한다는 장점을 지닌다.
C-형상의 건에 의해 수직 형태의 전극 조작은 Expo(전극의 Radius가 오목) 형태의 전극을 사용하여 외관상으로 스팟 용접부가 배제되어야 하는 사양에 매우 이상적이다.

3. 장비의 장점 및 특징
(1) 장비 활용에 있어서의 장점
(표 1. 델타 스폿 용접 장비의 특징 참조)

① 유용성
DeltaSpot은 지금까지 생각해보지 못한 많은 다른 분야에도 가능성을 열어준다. 스틸과 코팅 스틸, 고강도와 수퍼 고강도 스틸 소재, 알루미늄, 크롬-니켈, 티타늄, 마그네슘, 바이메탈(이종) 접합, 스틸과 알루미늄 등 그 어떠한 소재에도 용접이 가능하기 때문이다. 더욱이 이종 소재의 용접뿐 아니라, 다른 두께의 소재에도 DeltaSpot은 우수한 프로세스 안정성으로 용접을 가능하게 한다.

② 박판에서 후판까지
DeltaSpot은 3개의 다른 소재와 두께 조합 간 용접도 동일한 높은 프로세스 안정성으로 가능하게 한다. 알루미늄 저항 용접 접합은 그 자체로 높은 기술력이 된다.
이종 소재와 다른 두께 간 용접에 있어서 각기 다른 소재는 저항 발생의 원인이 되는데, 이 장비의 프로세스 테이프는 이러한 소재 차이를 고려하는 “훌륭한 조율”의 역할을 할 수 있다. (그림 4. 너겟 단면 참조)





또한 다양한 건 형태의 개발로 Fronius는 보다 많은 분양에로 적용을 확대했다. DeltaSpot 장비 건의 다른 목 두께는 다양한 사용 분야에서 월등한 용접 접근성을 제공한다.
예를 들어, 자동차 제조 및 관련 부품 공급 산업에 있어 완벽한 프로세스 안정성을 보장할 뿐 아니라, 높은 용접 품질이 요구되는 기계 엔지니어링, 플랜트 건설, 철도 차량 건설 분야에서도 그 활용성이 뛰어나다. (그림 5. 델타 스폿 용접 장비, 표 2. 델타 스폿 로봇 적용 참조)

(2) 시스템에 있어서의 장점: 다양한 시스템 구성성
DeltaSpot의 큰 장점 중 하나는 매우 다른 구성 요소들 간에도 시스템이 완벽하게 조화를 이룬다는 것이다.
전체 시스템 구성은 용접 건과 건 컨트롤 장치를 포함하는데, 이 장비는 일반적인 표준의 중-파 인버터가 용접 파워소스로 사용될 수 있으며 기계 장치와 전기적인 연결 장치들이 모든 일반적인 타입의 로봇과 필드 버스 시스템과 연결되어 사용할 수 있게 한다. (그림 6. DeltaSpot 시스템의 구성 예 참조) 실제로 Fronius Xplorer는 매우 조작이 간단하다. 예를 들어, 프로그램은 용접하려는 특성에 맞게 정확한 숫자를 입력하거나 또는 직관적으로 커브를 그려가는 방식으로 이상적인 그래프 곡선을 만들게 한다.(그림 7. Fronius Xplorer 조작 참조)

(3) 경제성 측면에서의 장점
① 표면 스패터: 제로 상태
DelatSpot은 소재 표면에 어떠한 스패터도 남기지 않는다. 이러한 결과에 따른 용접물 자체와 작업 환경으로 인해, 수고스러운 클리닝 작업이 필요 없을 뿐만 아니라 대부분의 경우 작업물 용접 후의 머시닝 작업 또한 필요치 않게 한다.

② 좁은 플랜지에 대한 작업성 향상
플랜지에 대해 특별히 개발된 전극은 기존 작업 플랜지보다 40% 정도까지 플랜지 폭을 감소할 수 있도록 하여 우수한 접근성을 보여 준다.
이것은 모재가 덜 필요하게 되어 전체 용접물의 무게 감소를 이끌어 낸다. 프로세스 테이프는 전극의 마모 현상을 절대적으로 감소시켜 전극의 전체적인 사용 수명을 매우 길게 유지하도록 한다.



③ Expo 타입 전극의 채택
점차적으로 용접부 외관이 중요해짐에 따라, 당사에서는 Expo 타입의 전극을 개발했다. 이것은 바깥보다 안쪽으로 향해 패어 있는 모양을 띠고 있어, 모재는 접합의 마지막 공정 이후 원래 상태로 돌아가기 전에 팽창하기 위한 충분한 공간을 확보하게 한다. (그림 8. 최소한의 전극 자국을 위한 특별한 모양의 EXPO 전극, 그림 9. 델타 스폿 용접 장비의 적용 사진 참조)
모재에 전극이 들어간 모양을 사용한 경우 외관상 거의 자국이 남지 않게 되며, 이것은 궁극적으로 용접 후의 머시닝 작업을 필요치 않게 한다.
이러한 Expo 타입 전극은 모든 금속적 소재, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스, 스틸 또는 특별한 금속 등에서의 적용을 가능하게 한다.

■ 문의처: BEST F.A ☎ 055-286-6060
제3회부산국제공작기계,공구및금형가공설비산업전
상 호: 메탈넷코리아 매체사업부문(Metal Network Korea Company)
주 소: 서울특별시 구로구 구로 3동 212-26번지 E-Space 310호 (우편번호)152-053
문의전화번호: 02-3281-5037(代表)         팩스번호: 02-3281-0280
Copyright ⓒ 1992-2010[창립18년] Metal Network Korea Company All rights reserved.