진공로 브레이징에서 공정은 일반적으로 고온에서 수행되며, 일반적으로 800°C(1472°F)에서 1200°C(2192°F) 이상에 이릅니다. 정확한 온도는 단일 값이 아니라 사용되는 특정 브레이징 필러 금속(BFM)과 접합되는 모재에 따라 신중하게 선택됩니다.
핵심 원리는 어셈블리를 진공 상태에서 필러 금속의 녹는점보다 약간 높지만 부품 자체의 녹는점보다 안전하게 낮은 온도로 가열하는 것입니다. 이렇게 하면 필러가 액체가 되어 부품을 손상시키지 않고 접합부로 흘러 들어갈 수 있습니다.
온도가 브레이징 공정을 주도하는 방법
진공 브레이징의 온도는 단순한 열 설정 그 이상입니다. 이는 야금학적 결합 공정을 가능하게 하는 중요한 매개변수입니다. 이는 전체 열 사이클의 일부로 신중하게 제어됩니다.
필러 금속의 액상선 온도 도달
가열의 주된 목표는 BFM을 액상선 온도, 즉 완전히 녹는 지점 이상으로 높이는 것입니다.
이 액체 상태는 금속이 흐르고 적절한 결합을 형성하는 데 필수적입니다. 니켈 기반 합금 또는 순수 구리와 같은 다양한 필러 금속은 로의 목표 설정을 결정하는 뚜렷한 액상선 온도를 가지고 있습니다.
모세관 현상 활성화
일단 녹으면 높은 온도는 필러 금속이 매우 낮은 점도를 갖도록 하여 극도로 유동적이게 만듭니다.
이러한 유동성은 BFM이 모세관 현상을 통해 모재 사이의 좁은 틈으로 빨려 들어가 접합부를 완전히 채워 최대 강도와 기밀성을 보장하도록 합니다.
깨끗하고 플럭스 없는 접합부 생성
이러한 공정을 고온에서 수행하려면 제어된 분위기가 필요합니다. 진공 환경은 이러한 고온에서 금속 표면을 빠르게 산화시키는 산소 및 기타 가스를 제거하기 때문에 중요합니다.
산화를 방지함으로써 녹은 필러는 화학적 플럭스 없이도 모재에 적절하게 "젖어" 결합할 수 있으므로 탁월하게 깨끗하고 강한 접합부가 생성됩니다.
브레이징 온도를 결정하는 주요 요인
진공 브레이징의 넓은 온도 범위가 존재하는 이유는 이상적인 설정이 여러 상호 의존적인 요소의 균형이기 때문입니다.
브레이징 필러 금속(BFM)
이것이 가장 중요한 요소입니다. 순수 구리 BFM은 녹는점인 1083°C(1981°F)보다 약간 높은 온도가 필요하며, 특수 니켈 기반 BFM은 1150°C(2100°F)를 초과하는 온도가 필요할 수 있습니다.
모재
선택한 온도는 접합되는 부품에 해를 끼쳐서는 안 됩니다. 열 프로파일은 부품의 처짐, 변형 또는 야금학적 특성에 원치 않는 변화를 방지하기 위해 모재의 녹는점보다 훨씬 낮게 유지되도록 설계됩니다.
열 사이클 프로파일
이 공정은 단순한 최고 온도 이상을 포함합니다. 여기에는 제어된 가열 속도, 완전한 용융 및 흐름을 보장하기 위한 브레이징 온도에서의 유지 시간(종종 약 10분), 그리고 열 응력 및 균열을 방지하기 위한 신중하게 관리되는 냉각 속도가 포함됩니다.
상충 관계 이해
잘못된 온도를 선택하면 접합부가 완전히 파손될 수 있습니다. 이 공정은 성공을 위한 좁은 범위가 있습니다.
과열의 위험
온도가 너무 높으면 액체 BFM에 의한 모재의 침식, 부품 형상의 변형 또는 최종 어셈블리를 약화시키는 원치 않는 결정립 성장을 유발할 수 있습니다.
저온 가열의 결과
온도가 너무 낮거나 유지 시간이 너무 짧으면 필러 금속이 완전히 액체가 되지 않습니다. 이는 흐름 불량으로 이어져 공극과 불완전한 결합이 생기고, 응력 하에서 파손될 가능성이 높은 약한 접합부가 됩니다.
목표에 맞는 올바른 선택
올바른 온도는 항상 작업의 특정 요구 사항에 따라 결정됩니다.
- 고성능 초합금 접합에 중점을 두는 경우: 브레이징 범위의 상한선에서 정밀한 로 제어가 필요한 고온 니켈 기반 BFM을 사용할 가능성이 높습니다.
- 비용 효율적이고 높은 전도성 접합에 중점을 두는 경우: BFM으로 순수 구리를 사용하고 공정 온도를 1083°C 바로 위로 설정할 가능성이 높습니다.
- 섬세한 부품의 치수 안정성에 중점을 두는 경우: 성능 기준을 충족하면서도 어셈블리에 가해지는 열 부하를 최소화하기 위해 가능한 가장 낮은 녹는점을 가진 BFM을 선택하는 것이 목표가 될 것입니다.
궁극적으로 올바른 브레이징 온도는 최종 어셈블리의 무결성과 성능을 보장하기 위해 설계된 일반적인 설정이 아니라 신중하게 설계된 매개변수입니다.
요약표:
| 요인 | 일반적인 온도 범위 / 주요 사항 |
|---|---|
| 전체 공정 범위 | 800°C (1472°F) ~ >1200°C (2192°F) |
| 주요 결정 요인 | 브레이징 필러 금속(BFM) 액상선 온도 |
| 예: 순수 구리 BFM | ~1083°C (1981°F) |
| 예: 니켈 기반 BFM | >1150°C (2100°F) |
| 중요 제약 조건 | 모재의 녹는점보다 낮아야 함 |
| 일반적인 유지 시간 | 최고 온도에서 약 10분 |
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