브레이징에는 어떤 유형의 이음매가 사용되나요? 최대 강도를 위한 겹침 이음매 Vs. 맞대기 이음매

브레이징에는 두 가지 기본적인 이음매 유형이 있습니다: 바로 겹침 이음매(lap joint)와 맞대기 이음매(butt joint)입니다. 거의 모든 브레이징 이음매 설계는 이 두 가지의 변형 또는 조합입니다. 두 부재가 겹쳐지는 겹침 이음매는 더 넓은 접합 면적을 제공하고 끝과 끝이 맞닿는 맞대기 이음매보다 훨씬 더 강한 연결을 생성하기 때문에 대부분의 응용 분야에서 압도적으로 선호됩니다.

브레이징 이음매 설계의 핵심 원칙은 필러 금속이 접합될 표면적을 최대화하는 것입니다. 이것이 겹침 이음매가 강도를 위한 표준인 이유입니다. 겹침 이음매는 전단 응력을 받는 반면, 맞대기 이음매는 훨씬 약한 필러 합금의 인장 강도에 의해 제한됩니다.

두 가지 기본적인 브레이징 이음매

본질적으로 브레이징 이음매는 녹은 합금으로 채워질 두 개 이상의 밀착된 부품 사이의 공간일 뿐입니다. 그 공간의 기하학적 구조는 조립품의 최종 강도를 결정하는 가장 중요한 단일 요소입니다.

겹침 이음매: 강도를 위한 표준

겹침 이음매는 접합될 두 조각을 겹쳐서 형성됩니다. 이 설계는 브레이징에 가장 널리 사용되고 권장됩니다.

그 강도는 필러 금속에 전단 응력을 가하는 데서 비롯됩니다. 하중은 겹침의 전체 표면적에 분산되어, 기본 재료 자체보다 강한 이음매를 설계하기 쉽게 만듭니다.

일반적인 설계 규칙은 겹침 길이를 얇은 부재의 두께의 최소 세 배로 만드는 것입니다. 이 간단한 지침을 따르면 일반적으로 브레이징 이음매가 파손되기 전에 기본 금속이 파손되도록 보장합니다.

맞대기 이음매: 간단하지만 제한적

맞대기 이음매는 두 조각을 끝과 끝을 맞대어 접합합니다. 접합 면적은 얇은 조각의 단면에 제한됩니다.

이 설계는 필러 금속에 인장 응력을 가합니다. 브레이징 필러 금속은 거의 항상 기본 금속보다 약하기 때문에 맞대기 이음매는 항상 접합되는 부품보다 약할 것입니다.

맞대기 이음매는 상당한 응력이나 하중이 가해질 응용 분야에는 권장되지 않습니다. 밀봉 목적이나 기계적 강도가 주요 요구 사항이 아닌 조립품에는 허용됩니다.

이음매 설계 최적화

겹침 또는 맞대기 구성을 선택하는 것 외에도 브레이징 연결의 성공은 부품 사이의 공간을 제어하는 것에 전적으로 달려 있습니다.

모세관 현상의 원리

브레이징은 모세관 현상에 의해 작동합니다. 모세관 현상은 녹은 필러 금속을 부품 사이의 좁은 틈으로 끌어당기는 힘입니다. 이 힘은 강력하여 중력에 저항하여 합금을 이음매로 끌어들일 수 있습니다.

모세관 현상이 효과적이려면 부품 사이의 간격, 즉 이음매 간격(joint clearance)이 정밀하게 제어되어야 합니다.

이상적인 이음매 간격 결정

이상적인 간격은 필러 금속, 기본 금속 및 브레이징 공정에 따라 다르지만, 일반적인 범위는 0.001" ~ 0.005" (0.025 mm ~ 0.127 mm)입니다.

간격이 너무 좁으면 필러 금속이 이음매로 흐르지 못하여 공극이 생기고 약한 결합이 됩니다. 간격이 너무 넓으면 모세관 현상이 사라지고 필러가 전체 이음매를 채우지 못하여 필러 금속의 제한된 강도에만 의존하는 약한 연결이 생성됩니다.

일반적인 설계 변형

겹침 및 맞대기 이음매의 원리는 다양한 구성에 적용됩니다. 스카프 이음매(scarf joint)는 끝을 경사지게 하여 표면적을 늘려 단순한 맞대기 이음매보다 강하게 만드는 맞대기 이음매의 한 유형입니다. T-이음매(T-joint)는 기계적으로 겹침 이음매의 한 유형이며 전단 응력의 동일한 원칙을 염두에 두고 설계되어야 합니다.

절충점 이해

브레이징 설계를 위해서는 강도, 제조 복잡성 및 비용의 균형을 맞춰야 합니다. 이러한 절충점을 오해하는 것이 실패의 흔한 원인입니다.

강도 vs. 단순성

맞대기 이음매는 준비하기 가장 간단하지만 가장 낮은 강도를 제공합니다. 겹침 이음매는 더 많은 재료와 준비(부품이 겹치도록 보장)가 필요하지만 훨씬 우수한 기계적 성능을 제공합니다. 선택은 완성된 부품의 요구 사항에 전적으로 달려 있습니다.

이음매 간격의 중요한 역할

잘못된 이음매 간격은 브레이징 실패의 가장 흔한 원인입니다. 이는 나중에 생각할 문제가 아니라 중요한 설계 매개변수입니다. 부품과 이를 고정하는 고정 장치를 설계하여 열팽창을 고려하여 실제 브레이징 온도에서 올바른 간격을 유지해야 합니다.

열팽창 불일치

이종 금속(예: 구리와 강철)을 접합할 때 가열되면 다른 속도로 팽창합니다. 이 변화는 브레이징 주기 동안 이음매 간격을 닫거나 열 수 있습니다. 이 효과를 계산하고 "상온" 간격을 그에 따라 조정하여 브레이징 온도에서 올바른 간격이 존재하도록 해야 합니다.

목표에 맞는 올바른 선택

응용 분야의 특정 요구 사항에 따라 설계를 결정해야 합니다.

최대 이음매 강도가 주요 초점인 경우: 항상 겹침 이음매를 사용하십시오. 겹침 길이가 얇은 부품 두께의 최소 3배가 되도록 하고 정밀한 이음매 간격을 유지하십시오.
하중이 없는 이음매 밀봉이 주요 초점인 경우: 맞대기 이음매는 준비가 더 간단하고 기계적 성능이 중요하지 않으므로 허용됩니다.
튜브 또는 파이프를 접합하는 경우: 정렬을 보장하고 우수한 강도를 제공하기 위해 원통형 겹침 이음매인 소켓-스피곳 설계를 사용하십시오.
이종 금속을 접합하는 경우: 이음매 간격에 대한 열팽창의 영향을 계산하고 상온 치수를 조정하여 보정하십시오.

궁극적으로 성공적인 브레이징은 열이 가해지기 훨씬 전에 시작됩니다. 이는 모세관 현상 공정을 위해 특별히 이음매를 설계함으로써 달성됩니다.

요약표:

이음매 유형	주요 특징	주요 강도 메커니즘	이상적인 사용 사례
겹침 이음매	부품이 겹침	전단 응력	고강도 응용 분야, 최대 신뢰성
맞대기 이음매	부품이 끝과 끝으로 접합됨	인장 응력	밀봉, 저응력 조립품