예, 열을 사용하는 모든 공정은 금속 변형을 유발할 수 있습니다. 하지만 브레이징은 이러한 영향을 극적으로 최소화하도록 특별히 설계되고 선택됩니다. 용접과 달리 브레이징은 금속을 훨씬 낮은 온도로 가열하며 녹이지 않는데, 이것이 치수 정밀도가 중요한 응용 분야에서 선호되는 주된 이유입니다.
브레이징이 용접보다 훨씬 적은 변형을 유발하는 핵심 이유는 온도입니다. 모재의 녹는점 이하에서 작동함으로써 브레이징은 열 응력을 훨씬 적게 발생시키므로, 어셈블리의 원래 모양과 정렬을 유지하는 데 더 우수한 방법이 됩니다.
열이 변형을 유발하는 이유: 열 응력의 원리
변형이 발생하는 이유를 이해하는 것이 이를 방지하는 열쇠입니다. 모든 문제는 금속이 가열되고 냉각될 때 어떻게 거동하는가에 달려 있습니다.
팽창과 수축
금속 조각을 가열하면 팽창합니다. 냉각되면 원래 크기로 수축합니다. 이 물리적 특성은 피할 수 없습니다.
불균일한 가열의 문제
변형은 팽창만으로 발생하지 않습니다. 불균일한 팽창과 수축으로 인해 발생합니다.
금속판의 한 부분을 강하게 가열하는 동안 나머지 부분은 차갑게 유지되면, 뜨거운 부분은 팽창하려고 하지만 주변의 차갑고 단단한 금속에 의해 제약을 받습니다. 이 싸움은 엄청난 내부 응력을 만듭니다.
응력 해소 및 변형
가열된 금속이 결국 냉각되고 수축할 때, 이러한 갇힌 응력은 해소되어야 합니다. 금속은 이 응력을 스스로 당기고 비틀어 새로운 변형된 모양을 만듦으로써 해소합니다. 모양의 이러한 영구적인 변화가 우리가 변형이라고 부르는 것입니다.
브레이징이 변형을 완화하는 방법
브레이징은 변형의 근본 원인에 직접적으로 맞서는 방식으로 용접과 근본적으로 다릅니다.
결정적인 온도 차이
이것이 가장 중요한 요소입니다. 용접은 모재를 녹입니다. 매우 높고 국소적인 온도(종종 녹는점보다 수천 도 높음)가 필요합니다.
브레이징은 모재 사이로 흐르는 필러 금속을 훨씬 낮은 온도, 즉 접합되는 부품의 녹는점 이하에서 녹여서 작동합니다. 열 입력이 적을수록 팽창이 적고, 이는 내부 응력이 적다는 것을 의미합니다.
국소적 열 대 균일한 열
TIG 또는 MIG와 같은 많은 용접 공정은 매우 강렬하고 집중된 열 지점을 도입합니다. 이는 용접부와 주변 금속 사이에 심각한 온도 구배를 생성하여 변형을 일으키기 쉬운 환경을 만듭니다.
브레이징은 토치나 용광로를 사용할 때 종종 더 넓은 영역을 더 부드럽고 균일하게 가열하는 것을 포함합니다. 전체 접합 영역을 동시에 온도로 올리면 부품이 단일 단위처럼 더 많이 팽창하고 수축할 수 있어 응력이 줄어듭니다.
녹음 없음, 응고 수축 없음
용접 풀이 액체에서 고체로 냉각될 때 상당한 수축을 겪습니다. 이 응고 수축은 주변 금속을 잡아당기는 또 다른 강력한 수축력을 추가합니다.
브레이징은 모재를 녹이지 않기 때문에 이러한 유형의 수축을 완전히 피하여 변형의 주요 원인을 제거합니다.
상충 관계 이해하기
변형을 피하기 위해 브레이징을 선택하는 것은 훌륭한 전략이지만, 용접과 비교했을 때의 상충 관계를 인지해야 합니다.
접합부 강도
적절하게 수행된 용접은 모재를 융합하여 원래 재료만큼 강하거나 더 강한 접합부를 만듭니다.
브레이징 접합부의 강도는 필러 금속의 전단 강도와 접합부 설계에 따라 결정됩니다. 매우 강력하지만, 구조적이고 하중을 지탱하는 응용 분야에서 완전 용입 용접만큼 강하지는 않습니다.
온도 제한
브레이징 접합부는 서비스 온도가 필러 합금의 녹는점에 가까워지는 환경에서 사용할 수 없습니다. 접합부가 단순히 분리될 것입니다. 용접 접합부는 일반적으로 훨씬 더 높은 온도를 견딜 수 있습니다.
청결도 및 맞춤(Fit-Up)의 필요성
브레이징은 부품 사이의 좁은 틈으로 녹은 필러 금속을 끌어들이기 위해 모세관 현상에 의존합니다. 이 작용은 표면이 극도로 깨끗하고 부품 사이의 틈(간격)이 작고 일정할 때만 작동합니다. 용접은 불완전한 맞춤에 대해 더 관대할 수 있습니다.
프로젝트에 적합한 선택하기
주요 목표를 사용하여 브레이징과 용접 사이의 결정을 안내하세요.
- 치수 정밀도 보존, 특히 복잡한 프레임이나 어셈블리에서 가장 중점을 두는 경우: 브레이징은 변형 위험을 최소화하는 탁월한 선택입니다.
- 고열 용접으로 파괴될 수 있는 얇거나 섬세한 재료를 접합하는 데 가장 중점을 두는 경우: 브레이징은 종종 더 우수하고 때로는 유일하게 실행 가능한 방법입니다.
- 무거운 구조적 하중에 대한 최대 접합부 강도에 가장 중점을 두는 경우: 적절하게 설계되고 수행된 용접이 일반적으로 더 강력하고 일반적인 선택입니다.
- 이종 금속(예: 구리와 강철)을 접합하는 데 가장 중점을 두는 경우: 브레이징은 이러한 재료를 용접하는 것이 종종 불가능하기 때문에 가장 효과적이고 널리 사용되는 방법 중 하나입니다.
작동하는 열 원리를 이해함으로써 자신감을 가지고 브레이징 공정을 선택하고 제어하여 변형을 최소화하면서 강력하고 정밀한 접합부를 얻을 수 있습니다.
요약표:
| 특징 | 브레이징 | 용접 |
|---|---|---|
| 모재가 녹나요? | 아니요 | 예 |
| 일반적인 열 입력 | 낮음 | 매우 높음 |
| 변형 위험 | 낮음 | 높음 |
| 이상적인 용도 | 치수 정밀도, 얇거나 이종 금속 | 최대 강도, 고온 응용 분야 |
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