브레이징 용접에서 접합 강도는 근본적으로 모세관 현상에 따라 달라집니다. 이는 세 가지 중요한 요소, 즉 모재의 청결도, 부품 간의 간격(틈새), 그리고 올바른 열 적용에 의해 좌우됩니다. 전통적인 용접과 달리 브레이징 용접은 모재를 녹이지 않습니다. 그 강도는 필러 금속이 넓고 깨끗한 표면에 접착될 때 형성되는 야금학적 결합에서 비롯됩니다.
브레이징 접합의 궁극적인 강도는 필러 금속 자체의 강도뿐만 아니라 접합부의 설계와 접합 공정의 완벽함에 의해 결정됩니다. 강력한 브레이징은 접합된 표면적을 최대화하고 해당 표면이 필러 금속에 완벽하게 젖도록 보장한 결과입니다.
기초: 접합부 준비
브레이징 용접 실패의 대부분은 부적절한 준비로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 공정의 핵심인 야금학적 결합은 표면이 깨끗하고 적절하게 구성되지 않으면 형성될 수 없습니다.
청결의 절대적인 필요성
기름, 그리스, 녹, 산화물과 같은 오염 물질은 물리적인 장벽 역할을 하여 용융된 필러 금속이 모재와 밀접하게 접촉하는 것을 방해합니다. 이는 결합 형성을 막습니다.
세척은 두 단계로 이루어집니다: 화학적 세척 (탈지제 또는 용제를 사용하여 기름 제거) 후 기계적 세척 (와이어 브러시, 사포 또는 연삭을 사용하여 산화물 제거). 표면은 조립 직전에 깨끗하고 밝아야 합니다.
접합부 설계를 통한 강도
모재가 녹지 않기 때문에 접합부의 강도는 총 접합 표면적의 함수입니다.
브레이징에서 겹치기 이음은 맞대기 이음보다 본질적으로 더 강합니다. 좋은 경험 법칙은 겹침 길이를 가장 얇은 모재 부재 두께의 최소 3배로 설계하는 것입니다. 이 설계는 접합부가 모재 자체보다 강하도록 보장합니다.
결합의 물리: 모세관 현상
모세관 현상은 용융된 필러 금속을 두 모재 부품 사이의 좁은 틈으로 끌어당겨 접합부 전체에 완전히 분배하는 현상입니다. 이를 위해서는 두 가지 조건이 충족되어야 합니다.
"젖음"의 원리
젖음은 액체가 고체 표면에 퍼지는 능력입니다. 왁스칠된 자동차 보닛에 물방울이 맺히는 것(젖음 불량)과 깨끗한 유리창에 퍼지는 것(젖음 양호)을 생각해 보세요.
강력한 결합을 위해서는 용융된 필러 금속이 모재를 "적셔야" 합니다. 이는 완벽하게 깨끗하고 산화물이 없는 표면에서만 발생하며, 여기서 플럭스가 필수적인 역할을 합니다.
접합부 간격의 "골디락스" 규칙
부품 사이의 간격은 최대 강도를 달성하는 데 가장 중요한 단일 매개변수입니다.
- 너무 좁으면: 간격이 너무 작으면 필러 금속이 접합부로 흐를 수 없습니다.
- 너무 넓으면: 간격이 너무 넓으면 모세관 현상이 사라집니다. 접합부는 필러 금속으로 채워지겠지만, 본질적으로 접합 강도가 거의 없는 약한 주조물이 될 것입니다.
대부분의 일반적인 필러 금속의 경우 이상적인 간격은 0.001에서 0.005인치(0.025에서 0.127mm) 사이입니다. 이 작은 간격은 필러를 전체 접합부로 끌어당기는 데 필요한 강력한 모세관 힘을 생성합니다.
공정 제어: 열, 플럭스 및 필러
깨끗하고 적절하게 설계된 접합부에서는 이제 실행에 성공 여부가 달려 있습니다. 목표는 전체 접합 어셈블리를 브레이징 온도까지 균일하게 올리는 것입니다.
플럭스의 역할
플럭스는 세 가지 목적을 수행하는 화학 화합물입니다:
- 모재에 남아있는 잔류 산화물을 용해하고 제거합니다.
- 가열될 때 부품이 재산화되는 것을 방지합니다.
- 필러 금속의 젖음 작용을 촉진하여 부드럽게 흐르도록 돕습니다.
플럭스 용융은 또한 모재가 브레이징 온도에 도달하고 있음을 나타내는 유용한 온도 지표 역할을 할 수 있습니다.
전략적인 열 적용
흔한 실수는 필러 금속을 직접 가열하는 것입니다. 올바른 기술은 모재를 가열하는 것입니다.
열은 접합부 전체에 넓고 균일하게 적용되어야 합니다. 모재가 필러 금속의 작동 온도에 도달하면 접촉 시 필러 금속이 녹습니다. 그러면 모세관 현상이 이 용융된 필러를 중력에 관계없이 접합부로 끌어당깁니다.
일반적인 실패 지점 이해
접합부가 실패하는 이유를 깊이 이해하는 것은 성공을 보장하는 데 중요합니다. 브레이징 접합에 대한 신뢰는 이러한 일반적인 함정을 피했음을 아는 데서 비롯됩니다.
과열: 침묵의 강도 살인자
너무 많은 열을 가하는 것은 너무 적은 열을 가하는 것만큼이나 나쁩니다. 과열은 플럭스를 태워 필러 흐름을 막는 심한 산화를 유발할 수 있습니다. 또한 필러 금속이 모재와 과도하게 합금되어 접합부의 연성과 강도를 급격히 감소시키는 취성 금속간 화합물을 생성할 수 있습니다.
불완전한 필러 흐름
실패한 접합부를 분해했을 때 필러 금속으로 덮이지 않은 부분이 보인다면 이는 공정 실패를 나타냅니다. 원인은 거의 항상 세 가지 중 하나입니다: 불충분한 세척, 부적절한 접합부 간격 또는 냉점을 생성한 불균일한 가열.
부적절한 필러 금속 선택
필러 금속은 접합하려는 모재와 화학적으로 호환되어야 합니다. 잘못된 필러를 사용하면 젖음 불량, 약한 결합 또는 완성된 어셈블리에서 갈바닉 부식 가능성을 유발할 수 있으며, 특히 이종 금속을 접합할 때 그렇습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
이러한 원칙을 실제로 적용하려면 접합부의 특정 요구 사항에 맞게 접근 방식을 조정하십시오.
- 최대 인장 및 전단 강도가 주요 목표인 경우: 가장 얇은 금속 두께의 최소 3배 이상 겹치는 겹치기 이음을 설계하고 정밀하고 좁은 간격을 유지하십시오.
- 이종 금속(예: 구리-강철) 접합이 주요 목표인 경우: 화학적 호환성과 적절한 젖음을 보장하기 위해 해당 조합에 특별히 설계된 필러 금속 및 플럭스 시스템을 선택하는 것을 우선시하십시오.
- 일관성 없는 결과 또는 실패를 겪고 있는 경우: 즉시 세척 프로토콜과 열 제어를 재평가하십시오. 대부분의 문제는 준비를 더 꼼꼼히 하고 전체 접합부가 균일하게 가열되도록 함으로써 해결됩니다.
성공적인 브레이징 용접은 청결, 정밀도, 그리고 재료가 어떻게 상호작용하는지에 대한 근본적인 이해를 우선시하는 신중하게 제어된 공정의 직접적인 결과입니다.
요약 표:
| 요소 | 접합 강도에서 핵심 역할 |
|---|---|
| 청결도 | 적절한 필러 금속 젖음 및 접착을 위해 오염 물질을 제거합니다. |
| 접합부 간격 | 모세관 현상을 가능하게 합니다; 이상적인 간격은 0.001-0.005인치입니다. |
| 열 적용 | 필러 금속을 녹이고 완전한 흐름을 보장하기 위해 모재를 균일하게 가열합니다. |
| 접합부 설계 | 접합된 표면적을 최대화합니다; 겹치기 이음은 맞대기 이음보다 강합니다. |
| 플럭스 | 산화를 방지하고 젖음을 촉진하여 완벽한 결합을 만듭니다. |
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