음극 가열전류 설정 > 기술 및 AS상담

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전자빔 용접기에서 음극 가열전류 설정은 매우 중요한 작업입니다. 적절한 가열전류를 설정하지 않으면, 전자 방출이 부족해 빔 출력이 약해지거나, 과도한 가열로 음극(특히 필라멘트)이 조기에 열화되어 수명이 단축될 수 있습니다.

1. 음극 가열 방식 개요

대부분의 전자빔 용접기에서는 직가열형 또는 간접가열형 음극을 사용하며, 가열전류를 인가하여 필라멘트 또는 히터를 가열하고, 그 열로 음극이 전자를 방출합니다. 가열 전류는 보통 수 A ~ 수십 A, 전압은 수 V ~ 수십 V 수준입니다.

2. 가열전류 설정 방법 (일반적인 단계)

[1단계] 음극 전류 공급 장치 확인
장비 패널 또는 콘솔에 “Heater Current”, “Filament Current”, “Cathode Heating” 같은 메뉴나 다이얼이 있습니다. 전류 제한 회로 또는 전압 제한이 함께 설정되어 있는지 확인합니다.

[2단계] 초기 가열 전류 설정 (예비값)
음극 유형                       초기 가열 전류 예시 (범위)
텅스텐                               6–12 A
산화물 디스펜서 음극      2.5–6 A
LaB₆                               3–5 A (세심한 온도 제어 필요)

이 값은 장비/음극 모델마다 달라지므로 제조사 메뉴얼 기준값을 우선 참고합니다. 단계적으로 올리면서 방출 전류(Electron Beam Current)를 관찰합니다.

[3단계] 빔 전류 모니터링
가열전류를 조금씩 증가시키며, 전자빔 전류(Beam Current)가 일정 수준까지 증가하는지 확인합니다. 일반적으로는 "가열전류를 올릴 때 전자빔 전류도 선형적으로 증가하다가 일정 수준에서 포화되는 지점" → 이때 최소한의 가열전류로 최대한의 안정된 빔 전류가 나오는 지점에서 설정합니다:

[4단계] 설정값 고정 및 예열 유지 시간
빔 전류가 포화되는 지점보다 살짝 낮은 가열전류로 운용 → 필라멘트 수명 보존. 예열 시간이 필요한 경우 (보통 3~10분) 충분히 가열 후 빔 인가 시작

3. 자동 설정 장비의 경우
일부 최신 EBW 장비는 자동 가열 전류 조정 시스템이 내장되어 있습니다. 원하는 빔 전류/출력을 입력하면, 내부 알고리즘이 음극 가열전류를 실시간 조정합니다. 그러나 여전히 초기 설정/보정값은 수동 확인 필요합니다.

* 주의사항
- 과도한 가열: 필라멘트 단선, 음극 수명 단축 (텅스텐 증발 가속)
- 가열전류 과소: 전자방출 부족 → 빔 불안정, 출력 부족
- 진공 상태 확인: 음극 가열은 진공이 확보된 후에만 수행해야 산화 방지
- ON/OFF 반복 최소화: 잦은 전원 스위칭은 음극 피로를 유발

* 실무 요약
- 장비 매뉴얼에서 음극 종류별 권장 가열전류 확인
- 초기 전류값 설정 후 빔 전류 상승 확인
- 포화점 직전의 가열전류로 설정 (보통 80~90% 수준)
- 안정 운전 후 기록값 보존 (재현성 확보)