브레이징 및 용접으로 금속 접합
금속을 접합하는 방법에는 용접, 브레이징, 납땜 등 여러 가지가 있습니다. 용접과 납땜의 차이점은 무엇인가요? 브레이징과 납땜의 차이점은 무엇인가요? 차이점과 비교 우위, 그리고 일반적인 적용 사례를 살펴보세요. 이 토론을 통해 금속 접합에 대한 이해를 깊게 하고 용도에 맞는 최적의 접근 방식을 파악하는 데 도움이 될 것입니다.
브레이징 작동 방식
A 브레이징 조인트 는 용접 조인트와는 완전히 다른 방식으로 만들어집니다. 첫 번째 큰 차이점은 온도입니다. 브레이징은 모재를 녹이지 않습니다. 즉, 브레이징 온도는 모재의 융점보다 항상 낮습니다. 또한 브레이징 온도는 동일한 모재에 대한 용접 온도보다 훨씬 낮으며, 더 적은 에너지를 사용합니다.
브레이징으로 모재 금속을 융합하지 못하면 어떻게 결합하나요? 브레이징은 필러 금속과 접합되는 두 금속의 표면 사이에 야금학적 결합을 생성하는 방식으로 작동합니다. 이 결합을 만들기 위해 필러 금속이 접합부를 통해 끌어당겨지는 원리는 모세관 작용입니다. 브레이징 작업에서는 모재 금속에 광범위하게 열을 가합니다. 그런 다음 필러 금속이 가열된 부품과 접촉하게 됩니다. 모재 금속의 열에 의해 즉시 용융되고 모세관 작용에 의해 접합부를 통해 완전히 끌어당겨집니다. 이것이 브레이징 조인트가 만들어지는 방식입니다.
브레이징 애플리케이션에는 전자/전기, 항공우주, 자동차, HVAC/R, 건설 등이 포함됩니다. 자동차 에어컨 시스템부터 매우 민감한 제트 터빈 블레이드, 위성 부품, 고급 주얼리까지 그 예가 다양합니다. 브레이징은 텅스텐 카바이드, 알루미나, 흑연, 다이아몬드와 같은 비금속뿐만 아니라 구리, 강철 등 서로 다른 모재 금속을 접합해야 하는 애플리케이션에서 상당한 이점을 제공합니다.
비교 우위. 첫째, 브레이징 조인트는 튼튼한 조인트입니다. 제대로 만들어진 브레이징 조인트(용접 조인트와 같은)는 대부분의 경우 결합되는 금속만큼 강하거나 그보다 더 강합니다. 둘째, 약 1150°F~1600°F(620°C~870°C) 범위의 비교적 낮은 온도에서 조인트가 만들어집니다. 
가장 중요한 것은 비금속이 녹지 않는다는 점입니다. 모재는 녹지 않기 때문에 일반적으로 대부분의 물리적 특성을 유지할 수 있습니다. 이러한 모재 금속의 무결성은 얇은 단면과 두꺼운 단면 조인트를 포함한 모든 브레이징 조인트의 특징입니다. 또한 낮은 열은 금속의 뒤틀림이나 뒤틀림의 위험을 최소화합니다. 온도가 낮을수록 더 적은 열이 필요하므로 비용 절감 효과가 크다는 점도 고려하세요.
브레이징의 또 다른 중요한 장점은 플럭스 또는 플럭스 코어/코팅 합금을 사용하여 이종 금속을 쉽게 접합할 수 있다는 점입니다. 금속을 접합하기 위해 모재를 녹일 필요가 없다면 녹는점이 크게 다르더라도 상관없습니다. 강철과 구리를 강철과 강철처럼 쉽게 납땜할 수 있습니다. 용접은 모재를 녹여 융합해야 하기 때문에 다른 이야기입니다. 즉, 구리(녹는점 1981°F/1083°C)를 강철(녹는점 2500°F/1370°C)에 용접하려면 다소 정교하고 값비싼 용접 기술을 사용해야 합니다. 기존 브레이징 절차를 통해 이종 금속을 결합하는 것이 완전히 쉬워지면 용융 온도가 아무리 차이가 나더라도 어셈블리의 기능에 가장 적합한 금속을 선택할 수 있고 결합하는 데 문제가 없다는 것을 알 수 있습니다.
또한 브레이징 조인트 는 매끄럽고 보기 좋은 외관을 가집니다. 브레이징 조인트의 작고 깔끔한 필렛과 용접 조인트의 두껍고 불규칙한 비드 사이에는 밤낮으로 비교할 수 있는 차이가 있습니다. 이 특성은 외관이 중요한 소비자 제품의 조인트에 특히 중요합니다. 브레이징 조인트는 거의 항상 마감 작업 없이 "있는 그대로" 사용할 수 있으므로 또 다른 비용 절감 효과가 있습니다.
브레이징은 작업자가 일반적으로 용접 기술보다 브레이징 기술을 더 빨리 습득할 수 있다는 점에서 용접에 비해 또 다른 중요한 이점을 제공합니다. 그 이유는 두 공정의 본질적인 차이에 있습니다. 선형 용접 조인트는 열 적용과 필러 금속 증착을 정밀하게 동기화하여 추적해야 합니다. 반면에 브레이징 조인트는 모세관 작용을 통해 '저절로' 만들어지는 경향이 있습니다. 실제로 브레이징과 관련된 기술의 상당 부분은 조인트의 설계 및 엔지니어링에 뿌리를 두고 있습니다. 고도로 숙련된 작업자 교육의 비교 속도가 중요한 비용 요소입니다.
마지막으로, 금속 브레이징 는 비교적 쉽게 자동화할 수 있습니다. 브레이징 공정의 특성인 광범위한 열 적용과 용가재 배치의 용이성은 문제 발생 가능성을 없애는 데 도움이 됩니다. 접합부를 자동으로 가열하는 방법과 다양한 형태의 브레이징 필러 금속, 그리고 이를 증착하는 방법이 다양하기 때문에 거의 모든 수준의 생산에서 브레이징 작업을 쉽게 자동화할 수 있습니다.
용접 작동 방식
용접은 금속을 녹여 융합하는 방식으로 금속을 결합하며, 일반적으로 용접 용가재를 추가합니다. 이렇게 만들어진 접합부는 일반적으로 결합된 금속만큼 강하거나 그보다 더 강한 강도를 갖습니다. 금속을 융합하려면 접합 부위에 직접 집중된 열을 가합니다. 이 열은 모재(접합되는 금속)와 용가재를 녹이기 위해 높은 온도를 유지해야 합니다. 따라서 용접 온도는 모재의 녹는점에서 시작됩니다. 
용접은 일반적으로 두 금속 섹션이 비교적 두껍고(0.5"/12.7mm) 단일 지점에서 결합되는 대형 어셈블리를 결합하는 데 적합합니다. 용접 조인트의 비드는 불규칙하기 때문에 일반적으로 외관상 조인트가 필요한 제품에는 사용되지 않습니다. 응용 분야에는 운송, 건설, 제조 및 수리점이 포함됩니다. 로봇 어셈블리와 압력 용기, 교량, 건축 구조물, 항공기, 철도 차량 및 선로, 파이프라인 등의 제작이 그 예입니다.
비교 이점. 용접 열은 강렬하기 때문에 일반적으로 국소적이고 정확한 위치에 집중되며, 넓은 영역에 균일하게 적용하는 것은 실용적이지 않습니다. 이러한 국소적인 측면에는 장점이 있습니다. 예를 들어, 두 개의 작은 금속 스트립을 한 지점에서 결합하려는 경우 전기 저항 용접 방식이 실용적입니다. 이 방법은 수백, 수천 개의 견고하고 영구적인 접합부를 빠르고 경제적으로 만들 수 있는 방법입니다.
하지만 조인트가 정밀하지 않고 선형인 경우 문제가 발생합니다. 용접의 국부적인 열이 단점이 될 수 있습니다. 예를 들어 두 개의 금속 조각을 맞대기 용접하려는 경우, 먼저 금속 조각의 가장자리를 비스듬하게 만들어 용접 용가재를 위한 공간을 확보합니다. 그런 다음 먼저 접합부의 한쪽 끝을 용융 온도까지 가열한 다음 접합선을 따라 열을 천천히 이동시키면서 열에 맞춰 필러 금속을 증착하여 용접합니다. 이것은 일반적인 일반적인 용접 작업입니다. 제대로 만들어진 용접 조인트는 적어도 접합된 금속만큼 강합니다.
그러나 이 선형 접합 용접 방식에는 단점이 있습니다. 접합부는 모재와 필러 금속을 모두 녹일 수 있을 만큼 높은 온도에서 만들어집니다. 이러한 고온은 모재의 뒤틀림과 뒤틀림 또는 용접 부위 주변의 응력 등의 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 위험은 접합되는 금속이 두꺼운 경우 최소화되지만 모재가 얇은 섹션인 경우 문제가 될 수 있습니다. 또한 열은 에너지이고 에너지에는 비용이 들기 때문에 고온은 비용이 많이 듭니다. 접합을 위해 더 많은 열이 필요할수록 접합을 만드는 데 더 많은 비용이 듭니다. 
이제 자동화된 용접 프로세스를 생각해 보겠습니다. 하나의 어셈블리가 아닌 수백, 수천 개의 어셈블리를 결합하면 어떻게 될까요? 용접은 그 특성상 자동화에 문제가 있습니다. 단일 지점에서 이루어지는 저항 용접 접합은 비교적 쉽게 자동화할 수 있습니다. 그러나 점이 선이 되면, 즉 선형 접합이 되면 다시 한 번 선을 추적해야 합니다. 이 추적 작업을 자동화하여 예를 들어 가열 스테이션을 지나 조인트 라인을 이동하고 큰 스풀에서 자동으로 필러 와이어를 공급할 수 있습니다. 하지만 이는 복잡하고 까다로운 설정으로, 동일한 부품을 대량으로 생산할 때만 가능합니다.
용접 기술은 지속적으로 발전하고 있다는 점을 명심하세요. 전자빔, 커패시터 방전, 마찰 및 기타 방법을 통해 생산 공정에서 용접할 수 있습니다. 이러한 정교한 공정에는 일반적으로 전문적이고 값비싼 장비와 복잡하고 시간이 많이 소요되는 설정이 필요합니다. 짧은 생산 시간, 어셈블리 구성 변경 또는 일반적인 일상적인 금속 접합 요구 사항에 실용적인지 고려하세요.
올바른 금속 접합 공정 선택
영구적이면서도 튼튼한 조인트가 필요한 경우, 금속 접합에 대한 고려 사항을 용접으로 좁힐 수 있습니다. 브레이징. 용접과 납땜은 모두 열과 필러 금속을 사용합니다. 
둘 다 프로덕션 기반에서 수행될 수 있습니다. 그러나 닮은 점은 여기서 끝이 아닙니다. 브레이징과 용접은 작동 방식이 다르므로 브레이징과 용접에 대한 고려 사항을 기억하세요:
어셈블리의 크기
기본 금속 섹션의 두께
스팟 또는 라인 조인트 요구 사항
결합 중인 금속
최종 조립 수량 필요
다른 옵션은? 기계적으로 고정된 조인트(나사, 스테이킹 또는 리벳)는 일반적으로 강도, 충격 및 진동에 대한 내성 또는 누출 기밀성 측면에서 브레이징 조인트와 비교되지 않습니다. 접착식 결합과 납땜은 영구적인 결합을 제공하지만 일반적으로 모재 자체의 강도와 같거나 더 큰 납땜 접합의 강도를 제공할 수는 없습니다. 또한 일반적으로 200°F(93°C) 이상의 온도에 견딜 수 있는 접합부를 만들 수 없습니다. 영구적이고 견고한 금속 대 금속 접합이 필요한 경우 브레이징은 강력한 경쟁자입니다.