강철 브레이징에서 중요한 온도는 강철 자체가 아니라 사용하는 특정 필러 금속에 의해 결정됩니다. 이 공정은 강철 부품을 선택한 브레이징 합금의 녹는점보다 높은 온도로 가열하지만, 항상 강철 자체의 녹는점보다는 낮은 온도로 가열하는 것을 포함합니다. 강철의 경우 이 온도는 일반적으로 1100°F(593°C)에서 2150°F(1177°C) 사이의 넓은 범위에 속하며, 이는 전적으로 필러에 의해 결정됩니다.
브레이징의 핵심 원리는 모재(강철 부품)를 가열하여 접촉 시 필러 금속이 녹을 만큼 충분히 뜨겁게 만드는 것입니다. 목표는 모세관 현상을 통해 녹은 필러를 틈새로 끌어들여 강철을 녹이지 않고도 강력한 야금 결합을 만드는 것입니다.
원리: 강철이 아닌 필러 금속에 관한 것
브레이징의 정의
브레이징은 840°F(450°C) 이상의 온도에서 발생하는 접합 공정입니다. 중요하게도 이 온도는 접합되는 모재의 고상선 온도(녹기 시작하는 지점)보다 낮아야 합니다.
약 2500°F(1370°C)에서 녹는 강철의 경우 브레이징이 발생할 수 있는 매우 넓은 범위가 제공됩니다.
필러 금속의 "작동 범위"
모든 브레이징 합금에는 두 가지 온도에 의해 정의되는 "작동 범위"가 있습니다.
- 고상선(Solidus): 합금이 녹기 시작하는 온도.
- 액상선(Liquidus): 합금이 완전히 액체가 되는 온도.
이상적인 브레이징 온도는 액상선 온도보다 약간 높아야 합니다. 이렇게 하면 합금이 충분히 유동적이어서 틈새로 빠르고 완전히 흐를 수 있습니다.
열과 모세관 현상의 작동 방식
어셈블리의 강철 부품을 광범위하고 균일하게 가열해야 합니다. 강철이 올바른 온도에 도달하면 필러 로드를 접합부에 댑니다. 강철의 열이 로드를 녹이고 녹은 합금이 부품 사이의 좁은 공간으로 빨려 들어갑니다.
열이 필러를 끌어당깁니다. 한 부품이 다른 부품보다 뜨거우면 필러가 더 뜨거운 영역으로 흐르게 되어 불완전한 접합이 발생합니다.
강철용 일반적인 필러 금속 및 해당 온도
선택하는 합금은 강도 요구 사항, 사용 조건 및 모재에 따라 달라집니다. 정확한 온도 권장 사항은 항상 제조업체의 기술 데이터 시트를 참조하십시오.
은 기반 합금(BAg 계열)
이들은 강도, 연성 및 낮은 녹는 온도로 인해 일반적인 강철 브레이징에 가장 많이 사용되는 합금입니다.
이들은 일반적으로 1145°F ~ 1650°F(618°C ~ 899°C) 범위에서 브레이징됩니다. 낮은 열 요구 사항으로 인해 토치 브레이징 시 취급이 더 쉽습니다.
구리 합금(BCu 계열)
순수 구리는 특히 제어 분위기 용광로 브레이징에서 강철 브레이징에 탁월한 필러입니다. 매우 유동적이며 비용 효율적입니다.
순수 구리의 일반적인 브레이징 온도는 2000°F ~ 2050°F(1093°C ~ 1121°C)입니다.
구리-인 합금(BCuP 계열)
강철 또는 기타 철강 재료 브레이징 시 이 합금을 사용하지 마십시오. 인이 강철의 철과 반응하여 접합부 계면에서 부서지기 쉬운 인화물을 형성하여 치명적인 접합부 파손을 초래할 수 있습니다.
니켈 및 코발트 합금(BNi, BCo 계열)
우수한 강도, 내식성 및 고온 사용이 요구되는 스테인리스강과 같은 고성능 응용 분야에 사용됩니다.
이러한 합금은 매우 높은 온도가 필요하며, 종종 1600°F ~ 2200°F(871°C ~ 1204°C)이며 거의 전적으로 진공 또는 분위기 제어 용광로에서 사용됩니다.
절충점 및 중요 요소 이해
올바른 온도 달성은 필요하지만 충분하지는 않습니다. 성공을 위해서는 다른 몇 가지 요소도 중요합니다.
과열의 위험
권장 온도 초과는 필러 금속 구성 요소의 분리(액화), 플럭스 손상, 강철의 심한 산화 또는 강철의 야금적 특성 변경(예: 열처리 손실)을 유발할 수 있습니다.
저온 가열 문제
강철이 충분히 뜨겁지 않으면 필러 금속이 제대로 녹거나 흐르지 못합니다. 표면에 뭉치거나 틈새로 침투하지 못하여 구조적 강도가 없는 결합이 발생할 수 있습니다.
플럭스 및 청결도의 역할
가열 전에 강철 부품을 기계적 또는 화학적으로 세척해야 합니다. 온도에서 플럭스 코팅은 강철이 산화되어 필러 금속의 흐름을 막는 것을 방지하는 데 필요합니다. 플럭스는 또한 남아 있는 표면 산화를 용해하는 데 도움이 됩니다.
틈새 간격은 협상 불가
브레이징은 모세관 현상에 의존하며, 이는 두 강철 부품 사이의 간격이 정확할 때만 작동합니다. 대부분의 합금의 경우 이는 0.001 ~ 0.005인치(0.025 ~ 0.127mm)의 매우 좁은 간격입니다. 너무 느슨하거나 너무 빡빡하면 접합부가 실패합니다.
성공적인 브레이즈 달성 방법
필러 금속 선택은 전체 공정을 결정하는 출발점입니다.
- 일반 수리 또는 접근 가능한 제작에 중점을 두는 경우: 우수한 강도와 토치 브레이징에 적합한 관대한 저온 적용 범위를 제공하는 카드뮴이 없는 은 합금(BAg 계열)을 선택하십시오.
- 고강도 또는 고온 사용에 중점을 두는 경우: 니켈(BNi) 또는 순수 구리(BCu) 합금을 고려하되, 이러한 까다로운 공정은 일반적으로 용광로가 필요하다는 점을 인지하십시오.
- 브레이징이 처음인 경우: 가장 유용한 도구는 선택한 필러 금속에 대한 기술 데이터 시트입니다. 정확한 고상선/액상선 온도와 권장 플럭스를 지정합니다.
필러 금속의 특정 요구 사항에 집중함으로써 추측에서 벗어나 예측 가능하고 신뢰할 수 있는 접합 공정으로 나아갈 수 있습니다.
요약표:
| 필러 금속 유형 | 일반적인 브레이징 온도 범위 (°F) | 일반적인 브레이징 온도 범위 (°C) | 주요 응용 분야 |
|---|---|---|---|
| 은 기반 합금(BAg) | 1145°F - 1650°F | 618°C - 899°C | 일반 강철 브레이징, 토치 작업 |
| 구리 합금(BCu) | 2000°F - 2050°F | 1093°C - 1121°C | 용광로 브레이징, 비용 효율적인 접합부 |
| 니켈 합금(BNi) | 1600°F - 2200°F | 871°C - 1204°C | 고강도, 고온 응용 분야 |
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