모재

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모재

모재(base metal, 母材)는 접합되는 부재이다. 예를 들어 볼트 접합의 경우는 첨접재에 의해 결합되는 부재가 모재이며 또한 용접 접합의 경우는 용착 금속에 의해 연결되는 부재를 모재라 한다.

개요

모재는 용접 또는 절단 가공의 대상이 되는 재료 즉 중요한 재료이다. 모재는 열에 의해 조직상의 열영향을 받지 않는 부분이다. 용접이나 열 절단의 열로 금속조직이나 기계적 성질이 변화하나 용융하지 않은 모재의 부분을 열영향부(heat affected zone : HAZ)라로 한다. 융접은 모재의 접합부를 용융한 상태로 가열하여 모재와 용가재가 융합되도록 하는 용접이다. 용가재로 쓰이는 재료는 모재와 같거나 유사한 재료를 사용하여야 한다. 모재는 용접 또는 가스 절단의 소재가 되는 금속으로서 용접 조건의 선정이나 용접의 난이(難易)는 모재(母材)의 성질에 따라 결정되는 경우가 많으므로 모재에 적합한 용접법을 사용하는 것이 바람직하다.

현대 과학 기술은 여러 가지 특성을 동시에 조합하여 갖고 있는 재료를 요구하는데 일반적으로 복합재료는 여러 가지 상으로 구성된 재질로서 각 구성 재료 개개의 성질이 조합되어 나타난다. 복합 재료는 두 개 이상으로 구성되었으며 그중 하나를 모재, 기지(matrix)라고 하고 이것을 연속적으로 분산상인 보강재(reinforcement)라고하는 다른 재료로 둘로 싸고 있다.

모재 금속에 관한 특성

탄소강(보통강)

순철

철중에 불순물이 전혀 함유되어 있지 않은 순수한 철을 얻기는 매우 힘들다. 보통 순철이라고 하는 것에도 다소의 불순물이 함유되어 있다. 순철은 탄소 함유량 이 0~0.02% 정도로 기계구조용 재료로 사용되는 일이 거의 없으나 전기재료로 많이 사용되고 있다. 순철(Pure Iron)에는 α, γ, δ의 3개의 동소체가 있다. α철은 910℃ 이하에서는 체심 입방격자, γ철은 910~1400℃ 사이에서 면심 입방격자, δ철은 1400~1530℃ 사이에서는 체심 입방격자이다.

강

강은 학술적으로는 탄소를 0.035~1.7% 포함한 것이나 보통 0.04~0.6% 정도의 것이 많다. 강에는 다른 금속 원소가 많이 포함되지 않고 주로 탄소만 함유된 것을 탄소 강 또는 보통강이라 하고 니켈, 크로뮴, 망가니즈, 텅스텐, 몰리브데넘 등의 특수 금 속 원소가 포함된 강을 특수강 또는 합금강라고 한다. 탄소강은 비교적 염가로 고강도를 얻을 수 있지만, 이와 같은 성질만으로 모든 공 업적 응용을 못한다. 일반적으로 탄소강은 다음과 같은 한계성을 갖고 있다.

• 인성과 연성을 감소시킴 없이 10,000psi 이상의 강도를 얻을 수 없다.
• 부품의 조직을 완전한 마르텐자이트로 할 수 없다. 즉, 경화능이 작다.

합금강

탄소강에 다른 원소를 1개 이상 첨가하면 우수한 기계적 성질과 물리적 성질 등을 얻을 수 있다. 이와 같이 탄소 이외의 금속을 합금시킨 강을 합금강 또는 특수강이라고도 한다. 구조용 합금강은 기계를 구성하는 주요 부품 또는 구조물을 만드는 데 사용하는 강재로서 인장 강도, 탄성 한도, 연신율, 단면 수축률, 충격값, 피로 한도, 등의 기계 적 성질이 우수하며 탄소강에서 얻을 수 없는 성질을 얻기 위해 탄소강에 니켈, 크로뮴, 규소, 망가니즈, 몰리브데넘, 텅스텐(W), 타이타늄(Ti), 등을 첨가한 것이다. 공구용 특수강은 각종 공구 재료에 사용되는 합금강은 탄소 공구강 보다 강도, 경 도, 인성, 내 마멸 성이 우수하여야 하므로 높은 탄소 함량 외에 크로뮴, 텅스텐, 니켈, 망가니즈 등을 일종 또는 그 이상 첨가한 강을 말한다. 담금질 효과가 좋고 또 결정입자도 미세하고 경도가 크며, 내마멸성이 우수하다. 또 고온에서 경도가 유지되기 때문에 절삭공구, 형단조용 공구 등으로 쓰인다.

모재의 표면 청결 유지 방법

재료의 제조사에 따라 적정한 강재가 납입되었어도 가공 중에 잘못하면 바뀌게 된다. 따라서 두 종류 이상의 강재를 혼용하는 구조물에서는 바뀌지 않도록 하기 위한 방지책이 필요하다. 예를 들면 재료 전부에 그 강종의 기호를 마킹하여 놓거나 가공 중에 강종에 따라 일차적인 방청 페인트를 칠하는 것이 좋은 방법이다. 이와 같은 식별 방법은 강재를 잘못 쓰는 것을 방지하기 위한 것만이 아니고 가공, 용접, 변형 제거 등 작업자가 그 강종을 도면과 비교하여 판별할 수 있어 적정한 용접 재료(용접봉) 선택이나 시공법을 적용할 수 있기 때문이다. 균열이나 기포 등의 용접 결함을 방지하기 위하여 적합한 보관 방법에 의하여 용접 모재의 표면의 녹, 수분, 페인트, 기름기 등이 제거된 청결 상태를 유지해야 한다.

모재의 표면 청결 유지 방법

• 용접 철판 보관 시 철판과 철판 사이에 통풍이 되도록 받침판을 사용한다.
• 용접 모재 보관 시 피용접물에 물기나 습기가 다량 있으면 용접 불량이 생기므로, 통풍이 잘되고 습기가 없는 곳에 보관한다.
• 용접 모재를 많이 쌓아서 보관하지 않는다.
• 사용 용도에 따라 구분하여 보관한다.
• 용접 모재 산화막이 생길 경우, 사용 전에 평줄이나 핸드그라인더를 사용하여 산화막을 제거한다.
• 모재 표면에 물이나 습기가 있으면 용접 불량이 생기므로 열을 가해 습기를 제거한다.

보관 관리 방식

• 용접 모재 두께별로 보관한다.
• 용접 모재의 사용 방법에 따라 재료의 종류별로 보관한다.
• 용접봉의 지름에 맞추어 용접 모재를 보관한다.
• 용접 모재 사용 시 오래된 것부터 사용한다.

같이 보기

• 가공

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