플라즈마 용접

플라즈마는 제4의 물질 상태다: 너무 강하게 가열되고 이온화되어 전기 전도성을 띠게 된 기체를 말한다. 에서는 바로 이걸 활용한다: 는 과 모재 사이에서 타오르지만, 수냉 노즐에 의해 조여진다. 는 좁은 구멍을 통과하도록 강제되어, TIG와 비슷한 넓은 아크에서 매우 높은 에너지 밀도를 가진 날카롭고 집속된 플라즈마 제트로 변한다.

조임이 물리적으로 하는 일

를 호스에서 나오는 물이라고 생각해봐. 노즐이 없으면 넓게 퍼지지만, 구멍을 좁히면 집속된 제트가 뿜어져 나온다. 플라즈마에서는 전기 전도성 기체에 바로 이 일이 일어난다: 노즐이 를 압축하고, 전류 밀도가 상승하며, 제트 중심부의 온도는 자유 보다 훨씬 높은 값에 도달한다. TIG와의 차이는 바로 이 조임이며, 여기서 세 가지 결과가 나온다:

• 깊은 용입: 플라즈마 제트가 깊고 좁게 녹여 들어가 — 판재 전체를 관통하는 "키홀"(Keyhole)까지 간다.

• 좁은 : 열이 집중적으로 투입되므로 HAZ가 작게 유지된다 — 변형이 적고, 조직 변화도 적다.

• 높은 속도: 얇은 판재는 용가재 없이도 높은 속도로 용접할 수 있다.

두 가지 가스, 두 가지 역할

플라즈마에서는 두 가지 가스로 작업한다:

• (보통 Ar): 토치를 통해 흐르며 이온화되어 실제 플라즈마 제트를 형성한다.

• (Ar 또는 Ar-He): 제트를 외부에서 감싸 용융풀을 산화로부터 보호한다.

두 가스의 유량과 혼합이 용입과 비드 형상을 제어한다 — 그래서 플라즈마는 TIG보다 파라미터에 민감하다.

파일럿 아크 — 숨은 안정성 비결

작은 보조 아크가 전극과 노즐 사이에서 지속적으로 타오른다 — 파일럿 아크다. 이는 모재 접촉 없이도 플라즈마를 유지한다. 이 덕분에 공정이 극도로 안정적으로 점화되고, 특히 시작과 중단 시에 안정적이다. 자동화 설비와 깨끗한 시작을 위해 이는 금값이며, 주 아크가 언제든 즉시 점화되기 때문이다.

두 가지 운전 모드:

• 마이크로 플라즈마 (0,1–15 A): 0,05 mm부터의 초박판용 — 브레이징처럼 정밀하지만 진짜 용접 연결이다. 는 아주 작은 전류에서도 끊기지 않을 만큼 안정적이다.

• 키홀 플라즈마 (100 A 이상): 플라즈마 제트가 판재를 관통하고 토치 뒤에서 다시 닫힌다 — 10 mm까지의 판재에 한 패스로 한 겹 비드, 용가재 전혀 없이.

플라즈마, TIG, 레이저?

세 가지는 겹치지만 역할 분담은 명확하다: TIG는 단품 생산을 위한 다루기 쉬운 정밀함, 플라즈마는 더 깊은 용입과 높은 속도를 가진 더 강력한 변형, 레이저는 자동화 양산을 위한 더 극단적인 단계다. 경험칙: 일반 작업장에는 보통 TIG로 충분하다; 플라즈마는 높은 에너지 밀도, 깊은 용입, 반복 정밀도가 필요할 때 가치가 있다.

응용 분야는 정밀함과 속도가 함께 필요한 모든 곳이다: 배관, 박벽 스테인리스 용기, 의료기기 부품, 자동화 양산.

대가는: 설비가 TIG보다 비싸고 복잡하며, 파라미터 운용이 더 까다롭고, 노즐이 마모된다. 그 대신 현존하는 가장 안정적인 아크 중 하나를 얻는다.