네, 천연가스로 브레이징을 할 수 있습니다. 하지만 중요한 주의사항이 있습니다. 주변 공기와 혼합될 경우 효과적인 경우가 거의 없습니다. 브레이징에 필요한 고온에 도달하려면 천연가스를 산소-연료 토치에서 순수한 산소와 결합해야 합니다. 표준 공기-가스 토치를 사용하면 적절한 브레이징 접합에 충분한 열을 제공하지 못합니다.
기술적으로는 가능하지만, 표준 토치에서 공기와 함께 천연가스를 사용하는 것은 낮은 화염 온도로 인해 대부분의 브레이징 응용 분야에서 비효율적입니다. 천연가스로 성공적으로 브레이징하는 비결은 필요한 열을 제공하지만 다른 일반적인 연료 가스와 비교했을 때 고유의 장단점을 갖는 산소-천연가스 시스템으로 업그레이드하는 것입니다.
천연가스만으로는 브레이징에 부족한 이유
브레이징은 모재를 840°F(450°C) 이상의 온도로 가열하여 필러 금속이 녹아 접합부로 흘러들어가게 하는 것으로 정의됩니다. 사용하는 연료는 이 임계값을 효율적으로 극복할 수 있어야 합니다.
결정적인 장벽: 화염 온도
표준 토치는 연료와 주변 공기(약 78% 질소, 산소는 21%에 불과함)를 혼합합니다. 이 질소는 엄청난 양의 열을 흡수하여 화염의 최대 온도를 효과적으로 제한합니다.
천연가스와 공기 화염은 약 3,500°F(1,950°C)에서 연소됩니다. 이는 기술적으로 많은 브레이즈 합금의 녹는점보다 훨씬 높지만, 지속적으로 주변 환경으로 열을 잃는 실제 작업물을 가열할 수 있는 열적 "여유 공간"이 거의 남지 않습니다.
열 출력(BTU) 문제
화염 온도는 이야기의 절반일 뿐이며, 총 열 출력이 똑같이 중요합니다. 천연가스는 프로판이나 아세틸렌과 같은 연료보다 열량(입방 피트당 BTU)이 낮습니다.
이렇게 생각해보세요. 성냥 하나는 끝부분이 매우 뜨겁지만 큰 철 프라이팬을 가열할 수는 없습니다. 천연가스/공기 화염은 가장 작고 얇은 부품을 브레이징 온도까지 빠르게 올릴 수 있는 열 에너지 밀도가 부족합니다.
해결책: 산소 도입(산소-천연가스)
천연가스를 브레이징에 적합한 연료로 만들려면 공기를 순수한 산소로 대체해야 합니다. 이를 산소-천연가스 시스템이라고 합니다.
산소-천연가스 작동 방식
방정식에서 열 흡수 질소를 제거하면 연소 반응이 훨씬 더 효율적이고 강렬해집니다.
산소-천연가스 화염은 약 5,000°F(2,770°C)의 훨씬 더 높은 온도에서 연소됩니다. 이는 광범위한 금속 두께를 빠르고 효율적으로 브레이징 온도까지 가열하는 데 필요한 열 에너지를 제공합니다.
일반적인 응용 분야
산소-천연가스는 구리, 황동 및 연강과 같은 일반적인 재료를 브레이징하는 데 완벽하게 적합한 공정이며, 특히 천연가스가 공용 라인을 통해 공급되는 제작 작업장에서 그렇습니다.
장단점 이해하기
연료 가스를 선택하는 것은 성능, 비용 및 편의성에 따른 결정입니다. 기능적이지만 산소-천연가스가 사용 가능한 가장 뜨겁거나 강력한 옵션은 아닙니다.
열 및 속도: 천연가스 대 기타 연료
산소-천연가스 화염은 5,600°F(3,100°C) 이상에 도달할 수 있는 산소-아세틸렌 화염보다 상당히 차갑습니다.
이 온도 차이는 산소-천연가스가 더 느리게 가열된다는 것을 의미합니다. 두꺼운 부품이나 열을 빠르게 전도하는 금속(두꺼운 구리와 같은 경우)의 경우 산소-아세틸렌이 작업을 훨씬 더 빨리 수행합니다. 그러나 대부분의 일반적인 작업의 경우 산소-천연가스의 가열 속도는 완벽하게 적절합니다.
비용 및 편의성
이것이 천연가스의 주요 이점입니다. 일반적으로 사용 가능한 연료 가스 중 가장 저렴하며 공용 라인에서 직접 배관할 수 있어 무거운 실린더를 관리, 보관 및 재충전할 필요가 없습니다.
이에 비해 아세틸렌과 산소 모두 운송 및 취급해야 하는 임대 또는 구매한 실린더가 필요하며, 이는 상당한 물류 오버헤드와 비용을 추가합니다.
화염 특성 및 접합부 청결도
연료가 무엇이든 성공적인 브레이징에는 필러 금속의 접합을 방해하는 산화물이 없는 깨끗한 표면이 필요합니다. 토치 화염 자체가 여기에서 역할을 합니다.
적절하게 조정된 "중성" 또는 약간 "환원성"(연료가 풍부한) 화염은 가열 중 금속을 보호하기 위해 접합부 표면의 산소를 소비하는 데 도움이 됩니다. 이는 플럭스 사용과 결합되어 브레이즈 합금이 적절하게 흐르는 데 필요한 깨끗한 화학적 환경을 조성합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
최고의 연료 가스는 특정 응용 분야, 예산 및 물류 제약 조건에 전적으로 달려 있습니다.
- 주요 초점이 고정된 작업장에서의 비용 효율성인 경우: 산소-천연가스는 구리, 황동 및 강철 브레이징에 탁월한 선택이며, 낮은 운영 비용을 제공하고 실린더 관리를 제거합니다.
- 주요 초점이 성능, 속도 및 다용도성인 경우: 산소-아세틸렌 시스템은 가장 높은 화염 온도를 제공하므로 두꺼운 재료, 대형 어셈블리 및 더 빠른 생산 작업에 이상적입니다.
- 주요 초점이 휴대성 및 간헐적인 수리인 경우: 간단한 공기-MAPP 또는 공기-프로판 토치가 작은 구리 파이프에 대한 납땜 및 일부 저온 브레이징에 종종 충분하며 최대의 편의성을 제공합니다.
궁극적으로 올바른 연료를 선택하는 것은 생성할 수 있는 열 에너지를 특정 프로젝트의 열 요구 사항과 일치시키는 것입니다.
요약표:
| 연료 유형 | 화염 온도 (산소 사용 시) | 주요 이점 | 최적의 용도 |
|---|---|---|---|
| 산소-천연가스 | ~5,000°F (2,770°C) | 저렴한 비용, 배관된 공용 공급 | 고정된 작업장, 비용 효율적인 구리/강철 브레이징 |
| 산소-아세틸렌 | ~5,600°F (3,100°C) | 가장 높은 온도, 빠른 가열 | 두꺼운 재료, 대형 어셈블리, 고속 작업 |
| 공기-프로판 | ~3,500°F (1,950°C) | 휴대성, 편의성 | 소규모 수리, 저온 브레이징 |
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