용접기의 외부 특성 곡선

 

 용접기는 아크를 안정시키는데 필요한 외부특성 곡선을 가져야 한다. 외부특성곡선이란 부하전류와 부하단자 전압의 관계곡선으로 피복아크 용접에서는 수하특성, MIG 용접과 탄산가스 아크용접에서는 정전압특성 또는 상승특성이 이용되고 있다.

1. 정전압 특성

 

  수하특성과는 반대의 성질을 갖는 것으로서, 부하전류가 변하여도 단자전압은 변하지 않는 특성으로 CP 특성이라고도 한다.  이 특성은 와이어 송급속도가 전압에 의해 정해지게되며 보다 좋은 아크 조절을 위해서 필요하다.  이것은 용접 건(gun)의 nozzle 끝과 모재와의 거리에 의해서 결정되는 것이 아니고 용접기 내에서 결정된다.  만일 아크 길이가 용접기에 정해놓은 값보다 짧으면 자동적으로 전류가 상승해서 용접선(wire)이 빨리 녹고 아크 길이가 길어지면 전류는 감소하여 와이어는 녹는 율보다 빨리 공급하게된다.  다시 말하면 아크 전압이 일정하여 용접 와이어의 송급속도가 정해지면 전류 크기도 자동적으로 정해지게 된다.

 

2. 상승 특성

  전류가 증가하면 단자전압도 약간 증가하는 특성이며, 정전압특성과 같이 자동 및 반자동용접에 이용된다. 정전압 특성이나 상승 특성은 전극 와이어 송급의 고장으로 급히 정지되었을 때는 작동점은 전류가 0점의 방향으로 이동하므로 아크가 즉시 소실되어 용접기 콘택트 팁의 녹음을 막아주는 효과가 있다.

3. 수하 특성

 부하전류가 증가하면 단자전압이 저하하는 특성으로 피복아크용접과 서브머지드 아크용접에서 아크를 안정시키는데 필요한 아크 특성이다.  아래 그림 (c)에서 a,P,b곡선은 수하특성 곡선이고, 점선은 아크길이 ℓ₁, ℓ₂일 때의 아크 특성곡선이다.  수하특성 곡선과 아크특성곡선이 만나는 점 p는 아크안정점이다.  이때 어떤 원인으로 아크 길이가 짧아져 ℓ₁이 되면 전압은 크게 낮아지만(P에서 P₂로) 전류 변화는 적으며, 반대로 아크 길이가 길어져 ℓ₂가 되면 전압은 p-p₁으로 크게 높아지나 전류 변화는 적어 용접작업중 아크가 안정하게 지속되는 특성이 있어 피복아크 용접기에 많이 적용되는 특성이다.

  

4. 정전류 특성

  정전류특성은 수하특성곡선의 급경사부분에서 일어나며, 이 부분은 아크 길이가 ℓ₁에서 ℓ₂로 변할 경우 전압변동은 크나 전류는 거의 변하지 않는다.  즉 용접사가 아크를 짧게 해서 녹일 때 용융속도가 빨라지고 방울이 굵어져도 스패터는 심할 정도로 튀지는 않으며, 반대로 아크를 길게할 때도 여간해서는 아크가 꺼져버릴 정도로 전류가 약해지지도 않는다. 즉 전압의 변동은 심해도 전류는 일정한 값을 유지할 수 있어 아크가 매우 안정하고 용접봉의 녹는 속도가 일정하여 용접품질을 향상시킬 수 있기 때문에 수동용접이나 잠호용접에서 이러한 정전류 특성을 사용한다.

 

       (a) 정전압 특성             (b) 상승 특성               (c) 수하특성