본질적으로 브레이징 열처리는 제어된 환경에서 금속을 가열하고 모재 금속보다 낮은 온도에서 녹는 용가재를 사용하여 금속을 접합하는 공정입니다. 이 녹은 용가재는 모세관 현상에 의해 틈새가 좁은 접합부로 빨려 들어가 냉각 및 응고되면 강하고 깨끗하며 영구적인 야금학적 결합을 형성합니다. 이 공정은 종종 최고의 순도와 접합 무결성을 보장하기 위해 진공 상태에서 수행됩니다.
브레이징의 본질적인 원리는 접합되는 부품을 녹이는 것이 아니라, 부품 사이로 흘러들어가는 별도의 용가재 합금을 녹이는 것입니다. 이는 모재의 변형이나 손상 없이 강력한 결합을 생성합니다.
기본 원리: 브레이징 작동 방식
브레이징은 용접이나 납땜과 구별되는 몇 가지 핵심 원리를 기반으로 작동합니다. 이러한 기본 사항을 이해하는 것이 그 가치를 이해하는 데 중요합니다.
모재 녹는점 이하로 가열
접합될 부품과 용가재를 포함한 전체 어셈블리는 균일하게 가열됩니다. 핵심은 용광로 온도가 용가재의 녹는점보다 높게 올라가지만 모재 금속의 녹는점보다는 안전하게 낮게 유지된다는 것입니다.
용가재의 중요한 역할
모재에 따라 특수 브레이징 합금 또는 용가재가 선택됩니다. 이 용가재는 접합할 부품보다 정확히 낮은 온도에서 녹도록 설계되었습니다.
모세관 현상이 원동력
용가재가 녹으면 액체가 되어 작업물 사이의 좁은 틈으로 자연스럽게 빨려 들어갑니다. 모세관 현상으로 알려진 이 현상은 전체 접합부가 완전히 그리고 균일하게 채워지도록 합니다.
야금학적 결합 형성
어셈블리가 냉각되면 용가재가 응고됩니다. 단순히 접착제 역할만 하는 것이 아니라 모재 금속 표면으로 약간 확산되어 종종 재료 자체만큼 강한 강력하고 영구적인 야금학적 결합을 형성합니다.
공정의 네 가지 중요 단계
원리는 간단하지만, 실행은 정밀하고 다단계의 열 공정입니다. 일반적인 예시인 알루미늄 브레이징을 사용하여 단계는 온도로 명확하게 정의됩니다.
1단계: 초기 가열 및 산화물 균열 (최대 400°C)
부품이 가열됨에 따라 서로 다른 속도로 팽창합니다. 이 차등 팽창으로 인해 금속 표면의 부서지기 쉬운 보호 산화물 층(예: 산화 알루미늄)이 균열되고 부서져 아래의 순수한 금속이 노출됩니다.
2단계: 플럭스 활성화 또는 탈산 (~565°C)
전통적인 브레이징에서는 이 단계에서 화학 플럭스가 녹아 표면을 세척합니다. 진공 브레이징에서는 고온 및 저압 환경이 함께 작용하여 화학적 도움 없이 금속을 탈산하고 오염 물질을 제거합니다.
3단계: 용가재 액화 및 유동 (~577°C 이상)
이것이 핵심 사건입니다. 용광로 온도가 용가재의 녹는점을 초과하여 액체로 변합니다. 즉시 모세관 현상이 녹은 합금을 작업물 사이의 준비된 접합부로 끌어당깁니다.
4단계: 응고 및 냉각
완전한 유동을 보장하기 위해 브레이징 온도에서 정해진 시간 동안 유지한 후, 어셈블리는 조심스럽게 냉각됩니다. 용가재가 응고되어 최종적이고 깨끗하며 연속적인 브레이징 접합부를 형성합니다.
진공 브레이징의 장단점 이해
강력하지만 진공 브레이징이 보편적인 해결책은 아닙니다. 그 효과는 특정 요구 사항과 한계를 이해하는 데 달려 있습니다.
정밀한 맞춤 요구 사항
브레이징은 전적으로 모세관 현상에 의존합니다. 이는 접합되는 부품 사이의 틈이 극도로 작고 일관되어야 함을 의미하며, 종종 수천 분의 1인치에 불과합니다. 맞춤이 좋지 않으면 불완전하거나 약한 접합이 발생합니다.
높은 초기 장비 비용
진공 용광로 및 관련 제어 시스템은 상당한 자본 투자를 나타냅니다. 이로 인해 이 공정은 고가 부품 또는 비용을 상각할 수 있는 대량 생산에 더 적합합니다.
느린 공정 주기 시간
깊은 진공 상태로 펌프다운하고, 균일하게 가열하고, 제어된 방식으로 냉각해야 하므로 브레이징 주기 시간은 일반적으로 수동 용접과 같은 공정보다 길다.
목표에 맞는 올바른 선택
올바른 접합 공정을 선택하는 것은 전적으로 애플리케이션의 특정 요구 사항에 따라 달라집니다.
- 복잡하고 다중 접합 어셈블리를 깨끗하게 접합하는 것이 주요 목표라면: 브레이징은 단일 용광로 주기에서 수십 또는 수백 개의 접합부를 동시에 생성할 수 있으므로 이상적입니다.
- 이종 금속 또는 매우 얇은 재료를 접합하는 것이 주요 목표라면: 브레이징은 모재를 녹이는 것을 피하여 이러한 재료를 용접하기 어렵거나 불가능하게 만드는 일반적인 문제를 방지하므로 탁월합니다.
- 부품 변형 및 잔류 응력을 최소화하는 것이 주요 목표라면: 브레이징 공정의 균일한 가열 및 냉각은 응력 완화 주기처럼 작용하여 치수적으로 안정적이고 응력이 없는 최종 부품을 만듭니다.
궁극적으로 브레이징은 접합 무결성, 청결성 및 재료 보존이 가장 중요할 때 선택되는 정밀한 열 및 야금 공정입니다.
요약표:
| 단계 | 온도 범위 | 주요 작용 |
|---|---|---|
| 1. 초기 가열 | 최대 400°C | 산화물 층이 균열되어 순수한 금속 노출 |
| 2. 플럭스 활성화/탈산 | ~565°C | 표면 세척 (화학적 또는 진공을 통해) |
| 3. 용가재 유동 | 577°C+ | 용가재가 녹아 모세관 현상을 통해 접합부로 흐름 |
| 4. 응고 및 냉각 | 제어된 냉각 | 용가재가 응고되어 영구적인 야금학적 결합 형성 |
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