인버터 제어 방식의

용접 전원 공급 장치

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1.저항용접의 원리

1)용접할 모재에 발생되는 접촉저항에 대전류를 흘려, 발생되는 열로써 용접하는 형태.

Q=0.238IRT

Q : 저항열(cal)

I  : 전류(A)

R : 저항(Ω)

t  : 통전시간(sec.)

2)용접에 영향을 주는 변수

a.전류:대용량의 전류를 단시간에 흐르게 할 수 있는 정밀 제어 장치 필요.

b.가압력:접촉저항(R)을 변화시켜 용접 직경(Negget)을 형성하는 요인이다.

예로, 실린더 가압이나 사람이 직접 가압하는 수동방식이 있다.

c.통전시간:전류가 흐르는 시간

위와 같이 세 가지 변수가 주 요인이고, 기타 전극의 형상이나 피용접물의 재질․판두께 등이 용접에 영향을 줄 수 있다.

3)저항용접의 특징

a.용접 온도가 아크 온도보다 저온이기 때문에 열변형도가 적다.

b.작업속도가 빠르다.

c.자동화가 용이하다.

d.깨끗한 용접결과르 얻을 수 있다.

4)저항용접의 종류

5)저항용접의 형태

a.교류식 AC 용접:상용 교류 전원을 사용.

부피가 큰 수전 설비를 요하며, 가격이 비교적 저렴하여

산업용으로 많이 사용한다.

b.인버터 용접:상용전원을 정류, 고주파로 변환 후 다시 정류하여 사용.

소형․대용량이 가능하다.

c.콘덴서 용접:콘덴서의 순간 방전에 의하여 대용량의 전류를 얻는 방식.

소용량의 전원으로도 대용량의 전류가 가능하다.

2.점(SPOT)용접 방식

1)직접 용접

2)간접 용접

3)SERIES 점용접

4)TWIN 점용접

용접의 성능이나 기계적 구조로 볼 때 직접 통전 방식이 유리하나, 피용접체의

형상이나 구조에 따라 간접이나 SERIES 점용저을 하는 경우가 있다. 간접이나

SERIES 점용접은 직접 통전 방식에 비해 용접 강도를 얻기가 힘이 든다. 또한

같은 용접성을 얻기 위해서는 용량이 커지는 것이 불가피하다.

3.인버터 용접기와 콘덴서 용접기

1)인버터 용접기

a.용접기 간략도

b.용접기 원리

-전원을 삼상 정류하여 DC를 얻고, 제어부에서 Contro하여 용접 Trans에 고주파

전력을 공급한다. 2차 용접 전류의 출력을 다이오드를 통해 DC로 변환 후 피용접

체에 흘리게 된다.

-제어 방식 : 주로 PWM(Puls Width Modulation)방식을  많이 사용한다.

-제어 주파수 : 4Hz～1kHz방식에서 사용한다.

-특징 : 용접 전류 및 용접 시간으 조정이 가능하다.

용접 시간의 최소 단위는 1ms이며, 주파수가 높기 때문에 교류식에 비해

소형으로 용접 Trans의 제작이 가능하다.

2)콘덴서 용접기

a.용접기 간략도

b.용접기 원리

-충전 SCR이 On 상태가 되면 “C"는 서서히 충전되어 용접 가능한 상태가 된다.

피용접물을 전극과 전극 사이에 넣어서 가압하여 일정 가압력에 도달했을 때

충전 SCR이 Off되고, 방전 SCR이 ON되면, 콘덴서 “C"에 축척된 에너지가 한

순간에 용접 Trans을 통해 방전된다.

-방전 시간 : 방전 시간을 제어할 수는 없고 단지 1차 Tap 전환을 하여 가능하다.

-용량 : 1/2CV * 10WS

콘덴서[C]를 전류[V]까지 충전 시 축적된 에너지

-방전 전류 파형 : 콘덴서의 용량(C),용접 Trans의 유도 계수(L) 및 코일

저항(R)에 의해 결정.

3)인버터 용접기와 콘덴서 용접기의 특성 비교

분류 종목	인버터 용접기	콘덴서 용접기
용접 전류 조정 방법	실제 용접 전류 조정이 가능	충전 전압으로 조정
통전 시간	1ms 단위로 조정 가능	Tap 전환 기능, 범위가 좁다. 한 번 고정되면 조정 불가능.
전류 Checkor	주로 내장형, 실제 전류 Display	외부 부착형 Option
품질 관리	불량․양품 판정 기능	미흡
품질성	용접시 불꽃 발생이 적고, 안정된 용접 가능.	불꽃이 많이 발생.
전류 파형	DC에 가깝다.	펄스성
용접 용도	동종 접합 및 이중 접합도 가능	열전도율이 좋은 금속 용접, 주로 이중 접합 용접에 이용
전원	3ø 220V/380V	단상 220V/380V
역율	양호	양호
Trans 부피	小	大
Control부	Digital부 Display	콘덴서 충방전 제어부
제어 Index	아주 빠르다(ms 단위)	콘덴서의 충방전 시간에 제약 (8초 정도)
사용 예	정밀 용접부, TV 전자관, 자동차	전지 용접, 안테나 등

예전에 인버터가 생산되기 전에 먼저 개발되어진 것이 콘덴서 용접기이지만, 현재는

인버터가 콘덴서의 성능을 다 만족하고 있으며, 또한 보다 새로운 기능이 많아졌다.

4.프로젝션(Projection)용접

1)원리 : 점용접의 한 가지 형태로 피용접체의 일부에 돌기를 만들어 전류를

흘리고, 가압해서 용접하는 방법이다.

2)특징 : -두꺼운 판과 얇은 판의 조합, 성질이 다른 금속의 조합에 있어서도

히트-바란스되게 하기가 용이하다.

-프로젝션의 크기로서 전류의 통로를 제한할 수 있기 때문에 전류밀도를

높일 수 있어 작은 전류로서도 용접이 가능하다.

-점용접에서는 어려운 작은 용접점을 얻을 수 있다.

동시에 다점의 용저비이 가능하므로 좋은 능률을 얻을 수 있다.

-전극면적이 넓기 때문에 기계적 강도 및 열전도와 열방전이 좋아 전극

수명이 길어진다.

-상․하 전극을 평탄한 것을 사용하기 때문에  압흔(壓痕)이 거의 없다.

-전류와 가압력의 집중이 좋기 때문에 용접 피치를 작게하고, 구조상 좋은

위치에 용접점을 배치할 수 있다.

-판금가공품(坂金加工品)만 아니라 단조품, 관, 선재 등 응용범위가 넓다.

이상과 같은 장점을 가지고 있지만 점용접에 비해서 용접기의 용량, 성능에

있어서는 대형이고 더구나 고정밀의 것이 필요하기 때문에 설비비가 비싸다. 그리고

용접부에도 꽤 높은 정도의 프로젝션을 필요로 하는 등의 결점이 있다.

3)형상

a. 버튼형 : 판두께 0.8 - 2.4 mm의 비교적 박판에 적용하는 형상이다.

b. 콘 형  : 판두께 2.5 - 6.4 mm의 비교적 두꺼운 파넹 적용하는 형상이다.

c. 구 형  : 복잡한 부품에 적당하고, 비교적 두꺼운 판이나 단조용에 적용하는

형상이다.

4)치수

프로젝션의 치수 결정은 판두께를 기준으로 하여 아래의 식에서 얻을 수 있다.

이것은 Mallory사의 재료이고, 참고치이다.

용접강도는 프로젝션 경에 의해 정해지지만 프로젝션으 높이는 선단감도에 큰

영향을 준다.

5. 현 용접물의 구조

1)아연도금 강판 + 회전자형 철심(0.35mm - 0.5mm의 규스강대를 쌓아 올린 것)

2)얇은 아연도금 강판에 돌기가 나와 있는 Projection Type 용접이다.

3)직접 통전 방식은 힘들어 간접 통전 방식을 사용해야 한다.

4)용접 부위가 아래․위 두 부분이다.

6. 용접을 위한 전극 구조

1)회전자를 잡는 전극을 두 용접기의 전극에 공통으로 사용하여 아래폭, 위폭 용접기를      따로 두는 방식이다.

2)회전자를 잡는 전극을 용접기의 전극으로 사용하지 않고 전류으 통로로 사용하며,

용접기 1대를 사용하는 방식이다.

*문제점 : 위ㆍ아래쪽의 극성 변화에 따른 용접성 우려

7. 용접성을 더 좋게 하기 위한 방법

1)통전 방식

통전 시간의 제어와 가압력의 제어를 병행하게 되면 더 좋은 용접 결과를 얻을 수

있다.

점용접에서는 목적에 따라 위와 같이 여러종류으 용접 조건을 사용하게 된다.

a.는 싱글 펄스(Single Pulse) 통전으로 가장 일반적인 통전형식이다.

b.의 반복 통전은 통전과 휴지를 반복하는 것으로서 두꺼운 판의 용접이나,

여러장의 판을 겹쳐서 용접하는 것 등에 이용되어진다.

c.의 슬로프 콘트롤(Slope Control) 통전은 전류치를 조금씩 변화시켜서 통전하는

방식으로 통전 개시 후에 전류를 조금씩 증가시키는 것을  ‘마두 제어’라 말하고,

통전 종료 전에 전류를 조금씩 감소시키는 것은 ‘마이 제어’라 말한다.

마두 제어는 피 용접재에 표면 상태가 좋지 않은 경우에 갑자기 큰 전류를

흘리면 표면 비산이나 내부 비산이 발생하기 때문에 이것을 방지하는 목적으로

사용된다.

마이 제어는 급냉에 따른 갈라짐 등의 내부 결함이 발생할 경우에 이것을

방지하기 위하여 이용된다.

d.의 소둔(Damper) 통전은 용접 전류를 흘려서 접합한 후 용접부를 냉각하여 다시

통전하는 용접부의 소둔을 하는 것이다. 이와 같은 방식은 고탄소강이나 저합금강

등의 경화성 강을 용접하는 경우에 이용되고, 소둔 처리에 의해 경도를 내려서 인

성을 회복하기 위하여 이용되어진다.

2)가압 방식

a.는 가장 일반적으로 이용되고 있는 定가압 방식이다.

b.는 피 용접물에 충격적인 힘을 가할 필용가 없는 경우에 이용되는 가압 방식으로

전극을 강하시키는 방법을 공기실린더의 상․하 기동 내의 압력을 대기압으로

해서 피스톤이나 전극을 자중(自重)으로 하강시켜 전극이 피 용접재에 접촉하여 소

정의 압력을 가한다(“자중강하”라고 한다.)

c.는 듀랄류민과 높은 힘을 요하는 AL합금의 용접에 이용되는 가압 방식으로서 나게

트가 응고할 때, 갈라짐이나 기공(Blow hole) 등 내부결합의 발생을 방지하기 위하

여 용접 전류가 흐른 직후에 용접 압력의 2배 정도의 단조 가압력을 가하는 것이다.

d.는坂과 판을 잘 접촉하게 하고, 접촉저항이 작고 균일하게 하기 위하여 초기 가압력

을 용접 가압력보다 크게하는 가압 방식이다. AL합금에 이 방식을 이용하는 경우

는 용접 전류 종료 후에 c의 단조 가압력을 가하는 것이 보통이다.

c. 및 d.의 가압 방식은 2단 가압 방식 또는 가변 가압 방식이라 한다.

8.참조

판두께(mm)	A ～ AF급		B ～ BF급		C ～ CF급
	최소치	평균치	최소치	평균치	최소치	평균치
0.4	2.7	3.2	2.4	2.8	1.9	2.2
0.5	3.0	3.5	2.7	3.2	2.1	2.5
0.6	3.3	3.9	3.0	3.5	2.3	2.7
0.7	3.6	4.2	3.2	3.8	2.5	2.9
0.8	3.8	4.5	3.4	4.0	2.7	3.1
0.9	4.0	4.7	3.6	4.3	2.9	3.3
1.0	4.3	5.0	3.8	4.5	3.0	3.5
1.2	4.7	5.5	4.2	4.9	3.3	3.8
1.4	5.0	5.9	4.5	5.3	3.5	4.1
1.5	5.2	6.1	4.7	5.5	3.6	4.3
1.6	5.4	6.3	4.8	5.7	3.8	4.4
1.8	5.7	6.7	5.1	6.0	4.0	4.7
2.0	6.0	7.1	5.4	6.4	4.2	5.0
2.3	6.4	7.6	5.8	6.8	4.5	5.3
2.5	6.7	7.9	6.0	7.1	4.7	5.5
2.6	6.9	8.1	6.2	7.3	4.8	5.6
2.8	7.1	8.4	6.4	7.5	5.0	5.9
3.0	7.4	8.7	6.6	7.8	5.2	6.1
3.2	7.6	8.9	6.8	8.0	5.3	6.3
3.6	8.1	9.5	7.3	8.5	5.6	6.6
3.8	8.3	9.7	7.5	8.8	5.8	6.8
4.0	8.5	10.0	7.7	9.0	6.0	7.0
4.5	9.0	10.6	8.1	9.5	6.3	7.4
5.0	9.5	11.2	8.6	10.1	6.7	7.8

1)나게트 경

2)여러 가지 금속간의 저항 점용접성

[주의]A:우수. B:양호. C:기능. C':특수 장치로 가능. D:불량

모재의 종류 모재의 종류	연강	도금연강	스테인리스강	니켈합금	알루미늄합금	마그네슘합금	티탄	구리	황동	인청동
연강	A	C	C	C	D	D	X	D	D	D
도금연강		C	D	D	X	X	X	D	D	D
스테인리스강			A	B	X	X	X	D	D	D
니켈합금				A	X	X	X	D	D	D
알루미늄합금					B	B	X	C'	D'	D'
마그네슘합금						A	X	C'	D'	D'
티탄							A	X	X	X
구리								D	C	D
황동									C	A
인청동										B

3)금속의 물성치

金屬	기호	고유저항 (μΩ－㎝)	열전도율 (㎈／㎝.SEC.'C)	밀도 (g/cm)	비열 (cal/c 'c)	융점 ('c)
은	Ag	1.63	1.0	10.49	0.056	960
동	Cu	1.72	0.94	8.96	0.096	1083
알루미늄	Al	2.81	0.53	2.7	0.215	660
마그네슘	Mg	4.6	0.38	1.74	0.25	650
몰리브덴	Mo	5.14	0.36	10.2	0.081	2625
아연	Zn	5.75	0.27	7.13	0.092	419
니켈	Ni	7.24	0.22	8.90	0.105	1455
철	Fe	10	0.18	7.87	0.11	1539
주석	Sn	11.5	0.16	7.23	0.054	232
납	Pb	22	0.083	11.34	0.031	327

*참조 ; (조건) 아연도금강판 : 2장 겹침, 전극 : 원추대형(CR형), 삼상 60Hz

판두께(mm)	팁경(mm)	가압력(kgf)	용접전류(KA)	통전시간(C/S)
0.4	6.0	130	7.5	5
0.5	6.0	150	7.5	6
0.6	6.0	170	8.0	7
0.8	6.0	210	8.0	9
1.0	6.0	250	8.0	11
1.2	6.0	290	8.5	13
1.6	6.0	370	9.0	18
2.0	6.0	450	9.0	22
2.3	6.0	510	10.0	25
2.8	6.0	610	11.0	30

(주의) 단, 현장에서 사용되는 경우는 10 - 20%를 가산한 전류치를 장려함.

본 표는 두 장의 판두께의 비가 1 : 1의 경우이며, 표의 팁경은 팁의 선단경을

말한다.

◆ 예 - 판 두께 1.2t를 기준으로, 팁경 6Φ,전류 8.5KA일 때 ;

⇒ 팁경 6Φ의 프로젝션 용접 전류는 `1/2*8.5KA=4.3KA`에 의해

4.3KA

⇒ 팁경 2Φ의 프로젝션 용접 전류는 `1/3*4.3KA=1.4KA`에 의해

1.4KA

∴돌기 구경 2Φ, 돌기 수 12개일 때 ; 1.4 * 12 = 16.8KA ≒

20000A이다. 따라서, 여기서는 간접 통전 방식이므로 전류에 여유를

주었을 경우, 용접 가능한 전류가 30000A - 40000A이면 된다.