브레이징은 불꽃 토치로 금속 부품을 녹여 접합하는 금속 접합 공정으로 잘 알려져 있습니다. 이 프로세스를 구체적으로 토치 브레이징이라고 하며, 브레이징에 사용되는 여러 방법 중 하나입니다. 그 외에도 유도 브레이징, 저항 브레이징, 딥 브레이징, 퍼니스 브레이징, 적외선 브레이징 등 각각 다른 열원을 사용하는 여러 가지 브레이징 유형이 있습니다. 이 문서에서는 주요 브레이징 유형과 각 기술이 산업 수준에서 사용되는 규모에 대해 다룹니다. 모든 브레이징 방법에 익숙해지려면 계속 읽어보세요.

브레이징이란 무엇인가요?

브레이징은 용융된 필러 금속이 접합된 금속 공작물의 페이잉(접촉) 표면을 채우는 금속 접합 공정입니다. 이 과정에서 모재는 녹지 않습니다. 용가재만 녹아서 접합부를 강화합니다. 브레이징 조인트의 접합 강도는 용접보다 낮을 수 있지만, 브레이징은 용접에 비해 몇 가지 주요 이점을 제공합니다. 예를 들어, 용접할 수 없는 두 개의 이종 금속과 얇은 벽을 가진 부품을 접합할 수 있습니다. 브레이징은 여러 산업 분야에서 다양하게 활용되고 있습니다. 자동차 산업에서는 튜브와 파이프의 접합, 전기 장비 산업에서는 전선 접합, 보석 제작에 사용됩니다.

브레이징의 6가지 주요 유형

브레이징 공정은 브레이징 공정 또는 유형이라고 하는 다양한 방법으로 이루어집니다. 브레이징은 필러 금속을 가열하는 데 사용되는 열원에 따라 크게 6가지 유형이 있습니다[1, 2].

1. 토치 브레이징: 신뢰할 수 있는 숙련된 금속 접합 방법

토치 브레이징은 가장 많이 사용되는 브레이징 유형 중 하나입니다. 이 브레이징 공정에서는 불꽃 토치를 통해 두 접합 표면에 플럭스를 도포합니다. 토치에는 산화를 방지하기 위해 환원 불꽃이 있습니다. 이 불꽃은 일반적으로 아세틸렌 또는 프로필렌으로 연료가 공급되며, 필러 재료는 와이어 또는 막대 형태입니다. 토치 브레이징은 일반적으로 수동으로 이루어지므로 숙련된 작업자가 불꽃을 구성하고 휴대용 토치를 작동해야 합니다. 이 방법은 원하는 결과를 얻기 위해 높은 수준의 제어가 필요한 수리 작업에 주로 적합합니다. 또한 대부분의 작업이 수동으로 이루어지는 생산 시나리오에서도 활용할 수 있습니다.

2. 용광로 브레이징: 중간 및 대량 생산을 위한 다목적의 효율적인 방법

퍼니스 브레이징은 상업용 퍼니스를 사용하여 열을 공급하는 방법입니다. 열 저장소를 사용하기 때문에 이 방법은 중규모 및 대규모 생산 요구에 적합합니다. 중간 규모 생산의 경우, 공정은 부품을 로에 소량으로 적재하고 금속을 납땜하는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 퍼니스는 필요한 납땜 온도까지 가열됩니다. 가열 공정이 완료되면 부품을 냉각하고 용광로에서 꺼냅니다. 대량 생산 작업에서는 부품을 컨베이어에 올려놓고 다양한 가열 및 냉각 섹션을 통해 이송하는 플로우 스루 퍼니스를 사용합니다. 퍼니스 브레이징에서는 온도 및 대기 제어가 중요하며, 대기는 중성 또는 환원 환경이 필요합니다. 경우에 따라 진공 용광로를 사용할 수도 있습니다.

3. 인덕션 브레이징: 낮은 생산량에서 높은 생산량을 위한 신속한 가열 방법

유도 납땜은 전기 저항을 통한 열 발생 원리로 작동합니다. 이 납땜 방법에서는 필러 금속으로 채워진 부품을 고주파 교류가 흐르는 유도 코일 내부에 배치합니다. 주목해야 할 핵심 사항은 부품 어셈블리가 내부에 배치된다는 것입니다. 코일과 물리적으로 연결되지 않습니다. 유도 납땜에 사용되는 AC 주파수의 범위는 5kHz – 5MHz입니다. 주파수가 높을수록 표면을 먼저 가열하고, 주파수가 낮을수록 공작물에 더 깊은 열이 침투합니다. 유도 납땜은 일반적으로 저생산에서 고생산 요구 사항을 충족하기 위해 사용됩니다. 또한 금속 부품의 고품질 납땜 조인트를 생산하기 위한 빠른 가열 방법을 제공합니다.

4. 저항 브레이징: 소형 부품을 위한 직접 가열 방법

저항 납땜은 전류가 흐르면서 금속 공작물의 저항에서 열을 얻는 방법입니다. 이 과정에서 부품과 그 사이에 있는 필러 금속이 전극 사이에 고정됩니다. 그런 다음 전극을 통해 고압과 전류가 흐릅니다. 저항 브레이징 방법은 유도 브레이징과 동일한 원리를 따릅니다. 하지만 한 가지 차이점이 있습니다. 이 경우 금속 조각은 전기 루프 내부에 배치되는 것이 아니라 전기 루프의 일부입니다. 흥미롭게도 이 공정에 사용되는 장비는 저항 용접에 사용되는 장비와 유사합니다. 그러나 브레이징 장비는 용접보다 훨씬 적은 전력을 소비합니다. 유도 납땜과 저항 납땜 모두 빠른 주기를 제공하기 때문에 소규모 생산 단위에서 유용합니다.

5. 딥 브레이징: 여러 부품을 빠르게 가열하는 방법

딥 브레이징은 용융 금속 수조 또는 용융 염 수조를 가열에 사용하는 공정입니다. 공정 이름에서 알 수 있듯이 조립된 부품을 가열된 수조에 담그고 부품을 제거할 때 응고 공정이 진행됩니다. 염욕 방식에서는 용융 혼합물, 플럭싱 재료 및 필러 금속을 미리 조립품에 넣습니다. 금속 용해조에서 용융된 용가재는 가열 매체로 작용하며 침지 과정에서 모세관 작용에 의해 접합부로 빨려 들어갑니다. 앞의 두 가지 방법과 마찬가지로 딥 브레이징도 빠른 주기를 제공합니다. 그러나 단일 부품 또는 여러 부품의 여러 조인트를 한 번에 납땜할 수 있다는 장점이 있습니다.

6. 적외선 브레이징: 얇은 부분을 납땜하는 현대적인 방법

적외선에서는 고강도 적외선 램프를 통해 납땜에 필요한 열을 공급합니다. 이 램프는 약 5,000W의 열을 발생시킬 수 있으며, 금속 부품에 투사하면 부품을 녹여 납땜합니다. 이 공정은 앞서 설명한 납땜 방식에 비해 시간이 오래 걸리고 속도가 느립니다. 따라서 얇은 금속 부분을 접합하고 납땜하는 용도로만 제한적으로 사용됩니다.

결론

브레이징에는 6가지 주요 유형이 있으며, 각기 다른 열원과 장점이 있습니다. 토치 브레이징은 수리 작업에 자주 사용되는 안정적이고 숙련된 방법입니다. 용광로를 사용하는 퍼니스 브레이징은 중대형 생산 애플리케이션에 적합합니다. 전기 저항 열을 사용하는 유도 및 저항 브레이징은 소형 부품에 가장 적합한 빠른 가열 방법입니다. 딥 브레이징은 여러 접합부를 빠르게 브레이징하는 방법이며, 적외선 브레이징은 적외선 광선을 사용하는 얇은 접합부에만 제한됩니다. 요컨대, 6가지 브레이징 방법에는 각각 고유한 사용 사례가 있으며, 적용 분야, 생산 규모 및 원하는 결과에 따라 방법을 선택해야 합니다.

참조:

[1] M. P. Groover, 현대 제조의 기초: 프로세스 및 시스템,5판. Wiley. [2] 미국 용접 학회. 브레이징 및 납땜위원회, 브레이징 매뉴얼,3rd ed. Miami: 미국 용접 학회, 1976, ix, 309 쪽.