구리 & 구리 합금 — 재료공학

구리는 전기적, 열적으로 최고의 도체다. 다른 어떤 실용 금속도 열을 이렇게 잘 전달하지 못하고, 바로 그 점이 할 때 구리를 진짜 난제로 만든다. 의 열이 용접부를 제대로 녹이기도 전에 차가운 모재 덩어리로 순식간에 빠져나가기 때문이다. 그래서 구리 용접에서는 에너지를 많이 넣고, 두꺼운 단면에서는 을 확실히 해야 한다.

먼저 종류부터. (Cu-OF)와 탈산 구리(Cu-DHP)는 배관과 열교환기에 쓰는 일반적인 순구리다. 중요하다: 산소 함유 구리(Cu-ETP)는 함부로 용접하면 안 된다. 산소가 불꽃의 수소와 결합해 수증기가 되면서 금속 안에 기공을 찢어 놓는다. 이걸 수소병이라고 한다. 그래서 용접 구조물에는 항상 무산소 구리나 탈산 구리를 쓴다.

다음은 합금이다. (구리-아연)은 밸브와 부속의 고전 재료지만, 아연은 용접 온도에서 증발한다. 빠져나오는 아연 증기는 독성()일 뿐만 아니라 비드에 을 남긴다. 은 해수 배관과 조선의 열교환기 재료다. 각 계열마다 자기만의 가 필요하다.

청동에서는 먼저 (적청동)과 (황청동)을 구분해야 한다. 색만 봐도 구별된다. 주석청동(, )은 붉은빛이고 구리색으로 반짝인다. 알루미늄청동()은 금빛 노란색이라 과 헷갈릴 정도로 비슷하다. 그래서 일상에서 자주 혼동된다. 둘 다 베릴륨이 없어서 가공할 때 건강상 문제없다. (, )는 완전히 다르다. 약 2%의 만으로도 강철만큼 단단해지면서 전기도 통한다. 스프링, 접촉 단자, 불꽃 없는 공구에 딱이다. 하지만 바로 이 합금이 위험물질이다. 자세한 건 바로 뒤에.

청동의 열 관리 – 짧고 강하게: 청동은 생각보다 열을 잘 못 견딘다. 핵심 요령은 높은 에너지에 짧은 작용 시간을 조합하는 것이다. 오래 붙잡고 있지 말고, 부위를 빨리 녹이고 바로 다음으로 넘어가야 한다. 출력이 부족한 채로 "질질 끓이면" 청동의 특성이 망가진다. 합금 원소가 타 버리고 조직도 상한다. 즉, 전류는 충분히, 시간은 짧게, 빠르게 작업한다.

⚠️ 베릴륨: 위험물질! 베릴륨과 그 화합물은 독성이 있고 발암성이다. 베릴륨 구리를 연삭하거나 하거나 연마하면 베릴륨 함유 분진과 흄이 생겨 폐를 영구적으로 손상시킨다. 은 공인 직업병(BK-Nr. 1110)이다. 그래서 베릴륨 함유 부품은 절대 건식 연삭하지 말고, 집진 없이 용접하지 마라. 집진 장치, 적합한 호흡 보호구, 습식 분진 결합으로만 작업해라. 분진을 압축공기로 날리지 말고, 습식으로 회수하거나 H급 산업용 청소기로 빨아들여라. 구속력 있는 보호 조치는 위험물질령(GefStoffV)과 TRGS 900에 있다. 의심스러우면 안전관리 전문가에게 물어봐라.

할 때는 세 가지 함정이 도사린다. 첫째, 높은 열전도율: 없이는 두꺼운 구리에서 깨끗한 용입이 안 나오고 비드가 겉만 "붙는다". 둘째, 기공: 구리는 액체 상태에서 수소를 녹이고, 응고할 때 기공이 생긴다. 깨끗하고 기름기 없는 표면과 건조한 는 필수다. 셋째, 특정 합금의 경향인데, 이는 용가재 선택으로 조절한다.

구리는 보통 (직류, 전극 마이너스)로 용접하고, 두꺼운 부품은 MIG나 피복아크용접으로도 한다. 는 아르곤 또는 아르곤-헬륨을 쓴다. 헬륨은 용융풀에 열을 더 넣어 주는데, 바로 높은 열전도율이 빼앗아 가는 그 열이다.