요약하자면, 구리 브레이징은 1190°F에서 1550°F(643°C에서 843°C) 사이의 온도에서 발생합니다. 이 온도는 구리 자체의 단일 값이 아니라 사용되는 특정 필러 금속 합금에 의해 전적으로 결정됩니다. 목표는 모재인 구리는 녹이지 않으면서 필러 금속이 접합부로 흘러 들어가도록 녹이는 것입니다.
구리 브레이징의 핵심 원리는 구리를 특정 온도로 가열하는 것이 아닙니다. 이는 구리 부품을 균일하게 가열하여 특정 필러 합금을 녹일 만큼 충분히 뜨겁게 만든 다음, 이 필러가 부품들을 함께 접합하도록 하는 것입니다.
브레이징 대 용접: 결정적인 차이점
온도 요구 사항을 이해하려면 먼저 공정을 이해해야 합니다. 브레이징은 본질적으로 용접과 다릅니다.
모재는 녹지 않습니다
브레이징에서는 필러 금속만 녹습니다. 접합되는 구리 부품은 가열되지만 항상 고체 상태로 유지됩니다.
이는 모재를 녹여 융합시키는 용접보다 구리의 원래 무결성과 특성을 훨씬 더 잘 보존하므로 주요 이점입니다.
필러 금속이 접합부를 형성합니다
용융된 필러 금속이 모세관 현상(capillary action)을 통해 서로 밀착된 두 구리 표면 사이로 끌려 들어갈 때 접합부가 형성됩니다.
어셈블리가 냉각되면서 필러가 응고되어 부품 사이에 강력하고 영구적인 야금학적 접합이 생성됩니다.
필러 합금이 브레이징 온도를 결정하는 방법
"브레이징 온도"는 필러 로드가 접촉 시 녹을 수 있도록 구리 부품을 가열해야 하는 온도입니다. 이 온도는 항상 필러 합금의 녹는점보다 높습니다.
구리-인(BCuP) 합금
이들은 HVAC 및 배관에서 구리 대 구리를 접합하는 데 가장 일반적인 합금입니다. 이들의 주요 장점은 구리 위에서 자체 플럭싱(self-fluxing)된다는 것입니다. 즉, 접합부를 세척하기 위해 별도의 화학 플럭스를 추가할 필요가 없다는 의미입니다.
BCuP 합금은 일반적으로 1300°F에서 1550°F(704°C에서 843°C)의 브레이징 온도 범위를 가집니다.
은(BAg) 합금
종종 "은 납땜(silver solders)"이라고 불리지만(이는 진정한 브레이징 합금이라는 점에서 잘못된 명칭임), 이들은 더 높은 강도의 접합부 또는 구리를 황동이나 강철과 같은 다른 금속에 접합할 때 사용됩니다.
이들은 일반적으로 1145°F에서 1400°F(618°C에서 760°C) 범위의 더 낮은 작동 온도를 가집니다. BCuP 합금과 달리 은 합금은 깨끗하고 강력한 접합을 보장하기 위해 항상 별도의 플럭스가 필요합니다.
'액상선(Liquidus)' 및 '고상선(Solidus)' 이해하기
모든 브레이징 합금에는 고상선 온도(녹기 시작하는 온도)와 액상선 온도(완전히 액체가 되는 온도)가 있습니다. 적절한 브레이징을 위해서는 모재가 필러 합금의 액상선보다 높은 온도로 가열되어야 필러가 접합부로 빠르고 완전히 흐르도록 보장할 수 있습니다.
절대적인 한계: 구리의 녹는점
구리를 너무 높은 온도에서 브레이징하는 것은 물리적으로 불가능합니다. 작업물을 손상시키거나 파괴하는 것을 방지하기 위해 구리 자체의 녹는점보다 훨씬 낮은 온도를 유지해야 합니다.
온도 상한선
순수 구리의 녹는점은 1984°F(1085°C)입니다. 브레이징 온도는 항상 이보다 상당히 낮아야 합니다.
과열 위험
구리가 완전히 녹지 않더라도 과열은 금속 구조에서 과도한 결정 성장을 유발할 수 있습니다. 이는 구리를 부서지게 만들고 접합부 주변 영역을 약화시켜 응력이나 진동 하에서 조기 파손을 초래할 수 있습니다.
피해야 할 일반적인 함정
올바른 온도를 달성하는 것은 기술과 재료 선택의 문제입니다. 실수하면 약하거나 실패한 접합부로 이어질 수 있습니다.
함정: 부적절한 가열
가장 흔한 실수는 토치로 필러 로드를 직접 가열하는 것이 아니라 구리 부품을 가열하는 것입니다. 모재의 열이 필러를 녹여야 합니다. 이는 구리가 모세관 현상이 제대로 작동할 만큼 충분히 뜨겁다는 것을 보장합니다.
함정: 플럭스 잊기
은(BAg) 합금을 사용하거나 구리를 다른 금속에 접합할 때 플럭스 적용을 잊는 것은 치명적인 실수입니다. 플럭스는 표면을 청소하고 가열 중 산화로부터 보호하여 필러 금속이 올바르게 접합되도록 합니다.
함정: 잘못된 필러 선택
철강 부품에 자체 플럭싱 BCuP 합금을 사용하는 것은 작동하지 않습니다. 구리에서 자체 플럭싱을 가능하게 하는 인(phosphorus)은 철(강철)과 부서지기 쉬운 화합물을 생성하여 접합부 실패를 초래합니다. 필러를 모재에 맞게 선택해야 합니다.
목표에 맞는 올바른 선택하기
프로젝트의 재료 및 강도 요구 사항에 가장 적합한 필러 합금을 기반으로 목표 온도를 선택하십시오.
- 표준 구리 대 구리 HVAC 또는 배관에 중점을 두는 경우: BCuP 합금을 사용하고 구리가 칙칙한 적자색 빛을 띨 때까지 가열하며, 이는 1300°F - 1550°F(704°C - 843°C)의 온도에 해당합니다.
- 구리를 황동 또는 강철에 접합하는 데 중점을 두는 경우: 적절한 플럭스와 함께 은 기반(BAg) 합금을 사용하여 1145°F - 1400°F(618°C - 760°C)의 온도 범위를 목표로 합니다.
- 민감한 어셈블리에 대한 열 입력 최소화에 중점을 두는 경우: 필요한 접합 강도를 제공하면서 가능한 가장 낮은 작동 온도를 가진 은 합금을 선택하십시오.
성공적인 브레이징은 마법의 숫자를 맞추는 것이 아니라, 작업에 선택한 특정 필러 금속에 맞게 열을 제어함으로써 달성됩니다.
요약표:
| 필러 합금 유형 | 일반적인 용도 | 브레이징 온도 범위 | 주요 참고 사항 |
|---|---|---|---|
| 구리-인(BCuP) | 구리 대 구리(HVAC, 배관) | 1300°F - 1550°F (704°C - 843°C) | 구리 위에서 자체 플럭싱됨 |
| 은(BAg) | 구리 대 황동/강철, 고강도 접합부 | 1145°F - 1400°F (618°C - 760°C) | 별도의 플럭스 필요 |
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