압접법

압접(Pressure Welding)의 정의와 분류

압접은 모재를 완전히 용융시키지 않고 압력으로 접합하는 방법입니다. 모재가 재결정 온도 이상이거나 표면 산화막이 제거된 상태에서 압력을 가하면 원자간 인력으로 결합이 일어납니다.

기계적 에너지 활용 방식 분류

압접의 공통 특징:
- 용가재 불필요
- HAZ 폭 좁음
- 이종 금속 용접 가능
- 자동화·대량생산 적합
- 단점: 형상 제한(주로 봉·관·박판), 비파괴검사 불가

1. 가스압접(Gas Pressure Welding)

산소-아세틸렌 또는 산소-프로판 불꽃으로 접합면을 재결정 온도 이상(통상 1,300~1,350℃)으로 가열한 뒤 축방향으로 가압하여 접합.

압접 4대 조건: ① 가열 균일성 ② 단면 청정 ③ 충분한 압접 압력 ④ 적정 온도(1,300~1,350℃).

특징: 탈탄층 無, 장치 간단(플래시 용접기 대비), 용접봉·용제 불필요.

2. 냉간압접(Cold Welding)

가열 없이 상온에서 압력만으로 두 금속면을 1Å 거리까지 압축하여 원자간 인력으로 결합.

FIGURE OF MERIT (잔후비율):
$$\text{FoM} = \frac{\text{압접 후 두께}}{\text{소재 두께의 합}} \times 100\,(\%)$$

FoM이 작을수록(=두께 감소 클수록) 양호한 압접. AL은 약 30~40%까지 압축 필요.

장점: 열영향부 無, 숙련도 불필요, 전기저항 모재와 동일.
단점: 철강 불가(연성 부족), 가공경화, 압흔 잔존, NDT 불가.

3. 마찰용접(Friction Welding) — 가장 산업적 중요

결합 단면에 상대 운동과 압력을 가해 발생하는 마찰열을 이용. 가장 산업적으로 보편화된 압접법입니다.

2종 방식

8대 특징
1. 다른 용접법 대비 압력 작음
2. 자동화·대량생산 적합
3. 영향 인자 적음 → 품질 관리 용이
4. 치수 정밀도 ↑
5. 이종 금속 용접 우수 — 취약한 금속간 화합물 형성 억제
6. 철강 탈탄층 無
7. 아크 광 무 → 작업 환경 양호
8. 단점: 단면이 원형이어야 함, 너무 길거나 무거우면 적용 곤란

4. 초음파용접(Ultrasonic Welding)

18 kHz 이상의 횡진동을 1~7초간 가하여 접촉면 산화막을 파괴하고 원자간 인력으로 결합.

특징:
- 냉간압접 대비 압력 ↓ (변형률 ↓)
- 표면처리 간단, 압연재 그대로 가능
- 필름·박판 용접 우수 (0.01~2mm 금속, 1~5mm 플라스틱)
- 이종 금속 가능
- 판 두께에 따라 강도 변화 큼 → 제한 사항

5. 단접(Forge Welding) — 고대 대장간 기술의 현대 잔존

금속을 단조 온도(통상 강 1,000~1,300℃)로 가열한 후 망치·프레스로 두드려 접합. 현재는 일부 특수 응용에만 사용되며, 자동차 산업의 점진 단조(Progressive Forging) 라인에 일부 잔존합니다.

TLP 접합(Transient Liquid Phase) — 신기술

접합면 사이에 저융점 인서트 금속(예: Cu, Ni-P)을 두고 모재 융점 이하에서 가열. 인서트가 액상화되어 모재 원자가 인서트로 확산 → 균질화 → 응고하면 모재 조성으로 회복.

- 항공우주 SUS·내열강에서 활용
- 진공 또는 환원성 분위기 필수
- 정밀 정렬 필수 (간극 < 50µm)

압접법 요약 비교표