알루미늄 브레이징에서, 핵심 공정은 577°C에서 600°C(1071°F에서 1112°F) 사이의 정밀한 온도 범위 내에서 발생합니다. 이 온도에서 필러 금속은 녹아서 접합부로 흘러 들어가지만 모재는 고체 상태를 유지합니다. 이 전체 공정은 성공하려면 제어된 산소 없는 분위기에서 수행되어야 합니다.
브레이징 온도를 이해하는 열쇠는 이를 단일 숫자가 아닌 신중하게 관리되는 열 사이클의 정점으로 보는 것입니다. 가열 및 냉각의 각 단계는 뚜렷한 목적을 가지며, 성공은 온도, 시간 및 분위기 간의 상호 작용을 제어하는 데 달려 있습니다.
브레이징의 네 가지 핵심 온도 단계
브레이징은 단순히 금속이 흐를 때까지 부품을 가열하는 것이 아닙니다. 이는 특정 화학적 및 물리적 변화가 정의된 온도 범위에서 발생하는 구조화된 공정입니다. 일반적인 알루미늄 브레이징 사이클의 경우, 이 공정은 네 단계로 나뉩니다.
1단계: 초기 가열 및 산화물 균열 (400°C / 752°F에서 시작)
어셈블리를 가열함에 따라 서로 다른 금속인 모재와 필러 금속이 서로 다른 속도로 팽창합니다. 이러한 차등 팽창으로 인해 표면에 자연적으로 발생하는 취성 알루미늄 산화물 층이 갈라지고 깨집니다.
이 초기 균열은 브레이즈 접합을 위해 표면을 준비하는 첫 번째 단계입니다.
2단계: 용융점 접근 (565°C / 1049°F 미만)
이 가열 단계 동안 어셈블리의 모든 구성 요소는 고체 상태를 유지합니다. 여기서 주된 목표는 전체 부품을 균일하게 온도를 높이는 것이며, 종종 균일한 열 분포를 보장하기 위해 "담금(soak)" 기간을 갖습니다.
적절한 담금 처리는 한 영역이 다른 영역보다 먼저 브레이징 온도에 도달하여 접합 실패로 이어지는 것을 방지합니다.
3단계: 플럭스 활성화 (565°C ~ 572°C / 1049°F ~ 1062°F)
이것은 중요한 화학 단계입니다. 이 좁은 온도 범위에서 브레이징 플럭스가 녹습니다. 액체 플럭스는 산화물 층의 균열 속으로 흘러 들어가 산화물 층을 분해하고 아래쪽 모재를 청소합니다.
이 단계가 없으면 필러 금속이 모재에 제대로 "젖거나" 결합되지 않아 약하거나 존재하지 않는 접합부가 생성됩니다.
4단계: 필러 금속 흐름 (577°C ~ 600°C / 1071°F ~ 1112°F)
이것이 브레이징 온도입니다. 모재보다 녹는점이 낮은 필러 금속이 액체가 됩니다. 모세관 현상은 녹은 필러를 부품 사이의 틈으로 끌어당겨 최종적이고 강력한 브레이즈 접합을 형성합니다.
이 온도 범위에서 머무는 시간은 유지 시간(dwell time)이라고 하며 중요한 공정 매개변수입니다.
온도 제어만으로는 충분하지 않은 이유
올바른 온도에 도달하는 것은 필수적이지만, 이는 더 큰 그림의 한 조각일 뿐입니다. 가장 성공적인 브레이징 작업은 온도와 다른 주요 변수 간의 관계를 숙달합니다.
시간의 역할
온도와 시간 사이의 균형이 가장 중요합니다. 최고 브레이징 온도에서 유지 시간이 길어지면 필러 금속이 완전히 흐르도록 보장하여 스크랩 부품을 줄일 수 있습니다.
그러나 이는 모재를 손상시키지 않도록 신중하게 제어되어야 합니다.
분위기의 중요성
브레이징에는 산소가 없는 환경이 필요합니다. 산소는 뜨거운 금속 표면에 산화물을 빠르게 형성하여 필러 금속이 결합되는 것을 방해합니다.
이 공정은 진공 또는 순수 질소와 같은 불활성 기체의 제어된 분위기에서 수행되어야 하며, 산소(<100 ppm) 및 습도 수준이 매우 낮아야 합니다.
균일성의 필요성
플럭스 녹는점 바로 아래의 "스탠드오프" 또는 "담금" 온도가 종종 사용됩니다. 이 온도로 어셈블리를 유지하면 부품의 두께나 형상에 관계없이 전체 부품이 균일한 온도에 도달할 수 있습니다.
이를 통해 최종적으로 브레이징 온도까지 가열될 때 전체 접합부가 동시에 활성화되고 흐르게 됩니다.
프로세스에 맞는 올바른 선택하기
온도 제어에 대한 접근 방식은 접합 강도 극대화 또는 공정 일관성 보장 등 최종 목표에 따라 결정되어야 합니다.
- 강력하고 완전한 접합에 중점을 둔 경우: 플럭스 활성화(565-572°C) 및 필러 금속 흐름(577-600°C) 단계를 면밀히 관찰하고 각 반응이 완료될 때까지 충분한 시간을 확보하십시오.
- 공정 반복성과 낮은 스크랩에 중점을 둔 경우: 온도 담금 처리를 통한 균일한 가열을 강조하고, 로 분위기 또는 진공 수준을 엄격하게 제어하십시오.
- 접합 실패를 해결하는 경우: 시간과 온도 설정 간의 관계를 분석하십시오. 불완전한 필러 흐름은 종종 올바른 브레이징 온도에서 시간이 부족하여 발생하기 때문입니다.
궁극적으로 브레이징을 마스터하는 것은 단일 온도 값이 아닌 전체 열 프로파일을 마스터하는 것입니다.
요약표:
| 단계 | 온도 범위 | 핵심 공정 |
|---|---|---|
| 1: 초기 가열 | 400°C (752°F)에서 시작 | 산화물 층 균열 |
| 2: 용융점 접근 | 565°C (1049°F) 미만 | 균일 가열 및 담금 |
| 3: 플럭스 활성화 | 565°C-572°C (1049°F-1062°F) | 플럭스 용융 및 표면 세척 |
| 4: 필러 금속 흐름 | 577°C-600°C (1071°F-1112°F) | 브레이징 온도 및 접합 형성 |
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