[기계안전기술사] 문제풀이 2021년 123-1-4 테르밋 용접

문제

4. 테르밋 주조용접(Thermit cast welding)과 테르밋 가압용접(Thermit pressure
welding)을 설명하시오.

정답
1. 개요
테르밋 반응이라 함은 금속 산화물이 알루미늄에 의하여 산소를 빼앗기는 반응을 총칭하는 것으로 이 반응을 용접에 응용한 것을 테르밋 용접법이라 하며 금속 산화물과 알루미 늄 분말의 혼합물을 실용되며 이를 철강용 테르밋제라 함

알루미늄 분말과 산화철 분말을 약 1:3의 중량비로 혼합하여 점화하면 강한 환원작용에 의 해철과 알루미늄을 생성하면서 현저하게 높은 고열을 발생하는데, 이 반응을 테르밋 반응 thermit reaction)이라 하며 약 3,000 °C의 열이 발생한다.

철강용 테르밋제의 반응은 다음과 같다.
3FeO + 2A1 → 3Fe + AzO3 + 187.1 kcal
Fe2O3 + 2A1 → 2Fe + Al2O3 + 181.5 kcal
3Fe3O4 + 8A1 → Fe + 4Al2O3 + 719.3 kcal
이상과 같은 반응으로 산화철이 환원되면서 용융 상태의 순철로 되는데,
이 용융 금속을 용 가재로 하여 모재의 용접에 사용하거나 열원으로 용접하는 용접법을 테르밋 용접(thermit welding)이라 한다.

2. 종류
1) 테르밋 주조 용접법(테르밋 용융 용접법)
테르밋 반응으로 도가니 안에 용해시켜 놓은 용융 금속 을 도가니 밑부분에 있는 구멍으로부터 미리 이음주위에 만 든 주형 속에 주입하여 용접 톰 간격 부분을 용착시킴
테르밋 반응열로 용접부를 예열하여 용융 금속과 모재를 융합

2) 테르밋 가압 용접법
테르 밋 반응에 의해 생긴 고온의 용융 알루미늄과 환원된 용철을 단순히 용접부의 가열을 위한 열 원으로만 사용하여 관이나 환봉을 맛대기 접합 하는 가압 용접
이 방법은 일종의 압으로 모재의 단면을 맞대어 놓고 그 주위에 테르밋 반응에서 생긴 슬랙 및 용융 금속을 주 입하여 가열시킨 후 큰 압력을 주어서 용접하는 방식임

3. 특징
  ① 용접 작업이 단순하고 용접 결과의 재현성이 높음.
  ② 용접용 기구가 간단하고 설비비가 저렴 또한 작업 장소의 이동이 쉽다.
  ③ 용접 작업 후의 변형이 적음.
  ④ 전력이 불필요함.
  ⑤ 용접 시간이 비교적 짧음.

▣ 테르밋 용접법 (Thermit welding)
□ 원리
용접 열원을 외부로부터 가하는 것이 아니라, 테르밋 반응에 의해 생성되는 화학반응열을 이용하여 금속을 용접하는 방법
ㅇ 테르밋제 : 산화철분말(3~4) : 알루미늄분말(1)è무게비임
ㅇ 점화제 : 과산화바륨과 알루미늄(또는 마그네슘)의 혼합 분말
ㅇ 테르밋 반응 온도 : 약 2,800°C

□ 테르밋 용접 종류
① 응용 테르밋 용접법
  용접 홈을 800~900°C로 예열한 후 도가니에 테르밋 반응에
  의하여 녹은 금속을 주철에 주입시켜 용착시키는 법

② 가압 테르밋 용접법
  일종의 압접으로
  모재의 단면을 맞대어 놓고, 그 주위에 테르밋 반응에서 생긴
  슬래그 및 용융 금속을 주입하여 가열시킨 다음 강한 압력을  주어 용접.

□ 테르밋 용접의 특징 및 용도
특징
  ① 용접 작업이 단순하고 용접 결과의 재현성이 높음.
  ② 용접용 기구가 간단하고 설비비가 저렴 또한 작업 장소의 이동이 쉽다.
  ③ 용접 작업 후의 변형이 적음.
  ④ 전력이 불필요함.
  ⑤ 용접 시간이 비교적 짧음.

특징 (철도기차레일용접 사용)
    ①전기가 불 필요
    ②변형이 적고 용접시간 짧음
    ③설비비가 비싸다
    ④용접 작업이 단순