브레이징 접합부가 견딜 수 있는 사용 온도는 전적으로 접합부에 사용된 용가재에 따라 달라집니다. 이는 일부 은 기반 합금의 경우 최저 400°F(200°C)에서 항공 우주 응용 분야를 위해 설계된 특수 니켈 합금의 경우 1800°F(980°C) 이상까지 다양합니다. 서비스 온도가 상승하여 용가재 합금의 녹는점에 가까워질수록 브레이징 접합부의 강도는 크게 저하됩니다.
브레이징 접합부가 견딜 수 있는 최대 온도는 기본적으로 사용된 특정 용가재의 고상선 온도(녹기 시작하는 지점)에 의해 제한됩니다. 하중을 지지하는 모든 응용 분야에서 서비스 온도는 이 지점보다 안전하게 낮게 유지되어야 합니다.
용가재: 고온 브레이징의 제한 요소
브레이징 접합부는 용가재로 접합된 두 개 이상의 모재의 복합체입니다. 접합부를 만들기 위해 어셈블리는 용가재를 녹일 만큼 충분히 높지만 모재는 녹지 않을 만큼의 온도로 가열됩니다. 이는 용가재가 의도적으로 가장 낮은 녹는점을 가진 구성 요소임을 의미합니다.
왜 용가재가 온도 저항을 지배하는가
용가재 합금은 모재를 함께 고정하는 "접착제"입니다. 모재보다 훨씬 낮은 온도에서 녹기 때문에 가열될 때 항상 어셈블리의 첫 번째 부분이 연화되고 강도를 잃게 됩니다.
따라서 고온에서의 접합부의 구조적 무결성은 해당 온도에서의 용가재 특성의 직접적인 함수입니다.
고상선 대 액상선 이해
온도 한계를 적절하게 평가하려면 두 가지 핵심 용어가 중요합니다.
- 고상선(Solidus): 용가재 합금이 녹기 시작하는 온도입니다. 이는 접합부의 서비스 온도에 대한 절대적인 상한선입니다. 이 온도에 접근하는 것만으로도 강도가 크게 감소합니다.
- 액상선(Liquidus): 용가재 합금이 완전히 액체가 되는 온도입니다. 제공된 참고 자료에서 언급했듯이, 브레이징 공정 자체는 합금이 접합부로 제대로 흐르도록 액상선 이상의 온도에서 수행되어야 합니다.
고상선과 액상선 온도 사이의 차이는 합금의 "용융 범위"입니다. 용융 범위가 좁은 합금은 고체에서 액체로의 보다 예측 가능한 전환을 제공합니다.
일반적인 브레이징 합금 및 서비스 한계
용가재의 선택은 의도된 작동 환경에 기반한 중요한 엔지니어링 결정입니다. 합금은 일반적으로 고유한 성능 특성을 가진 계열로 분류됩니다.
은 기반 합금
이들은 강철, 구리 및 황동의 일반적인 접합에 매우 흔하게 사용됩니다. 이는 우수한 유동성과 실온에서 높은 강도 때문입니다. 그러나 열에 따라 강도가 비교적 빠르게 떨어집니다.
일반적인 최대 연속 사용 온도: 400°F (200°C).
구리 기반 합금
주로 강철, 스테인리스강 및 텅스텐 카바이드 브레이징에 사용되는 구리 합금은 은 합금보다 높은 온도 범위에서 우수한 강도를 제공합니다. 이들은 많은 산업 응용 분야에서 비용 효율적인 선택입니다.
일반적인 최대 연속 사용 온도: 800°F (425°C), 일부 가변성이 있습니다.
니켈 및 코발트 기반 합금
이들은 제트 엔진 터빈 블레이드 및 산업용 가스 터빈과 같은 가장 까다로운 환경을 위해 설계된 고성능 합금입니다. 이들은 극한 온도에서 탁월한 강도, 크리프 저항 및 산화 저항을 제공합니다.
일반적인 최대 연속 사용 온도: 1200°F ~ 1800°F 이상 (650°C ~ 980°C 이상).
절충점 및 고장 모드 이해
단순히 녹는점이 높은 합금을 선택하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 고온 응용 분야는 접합부 설계에서 고려해야 할 고유한 과제를 제시합니다.
크리프 저항
크리프는 특히 고온에서 일정한 하중 하에 재료가 느리고 영구적으로 변형되는 경향입니다. 단기간에는 완벽하게 강한 접합부도 용가재 합금이 특정 응력 및 온도에 맞게 설계되지 않은 경우 크리프 때문에 몇 달 또는 몇 년에 걸쳐 파손될 수 있습니다.
산화 및 부식
고온은 산화와 같은 화학 반응을 극적으로 가속화합니다. 용가재는 접합부를 함께 유지할 뿐만 아니라 작동 환경에 의해 부식되거나 산화되는 것을 방지해야 합니다. 이는 시간이 지남에 따라 약화될 수 있습니다.
열 주기
구성 요소가 반복적으로 가열되고 냉각되면 모재와 용가재의 다른 열팽창률이 응력을 유발할 수 있습니다. 이러한 주기는 피로 균열 및 결국 접합부의 파손으로 이어질 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
신뢰성을 보장하려면 브레이징 합금을 작동 환경의 요구 사항과 일치시켜야 합니다.
- 실온 서비스용 일반적인 접합이 주요 초점인 경우: 은 기반 합금은 강도, 연성 및 사용 편의성의 탁월한 조합을 제공합니다.
- 열교환기 또는 공구와 같이 800°F(425°C)까지의 중간 정도의 열이 필요한 응용 분야인 경우: 구리 기반 합금은 고성능 옵션보다 견고하고 경제적인 솔루션을 제공합니다.
- 항공 우주 또는 산업용 터빈과 같은 극한 환경을 위해 설계하는 경우: 고온 강도 및 크리프 저항을 위해 특별히 설계된 고성능 니켈 또는 코발트 기반 합금을 사용해야 합니다.
궁극적으로 용가재가 접합부의 열 한계를 결정한다는 것을 이해하는 것이 안전하고 신뢰할 수 있는 브레이징 어셈블리를 설계하는 핵심입니다.
요약표:
| 용가재 계열 | 일반적인 최대 연속 사용 온도 | 일반적인 응용 분야 |
|---|---|---|
| 은 기반 합금 | 400°F (200°C) | 강철, 구리, 황동의 일반적인 접합 |
| 구리 기반 합금 | 800°F (425°C) | 강철, 스테인리스강, 텅스텐 카바이드 브레이징 |
| 니켈/코발트 기반 합금 | 1200°F ~ 1800°F 이상 (650°C ~ 980°C 이상) | 항공 우주 터빈, 산업용 가스 터빈 |
브레이징 접합부가 열을 견디도록 보장
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