KR100246031B1 - 알루미늄 진공 브레이징로 및 알루미늄 진공 브레이징 방법 - Google Patents

Abstract

로속의 증발된 마그네슘을 산화시킨 후 브레이징(brazing) 된 알루미늄 소재를 끄집어내고, 또는 가열 도중 가열실과 진공 펌프 사이의 통과 연결을 제어하는 이동벽과 가열실의 내면의 온도를 증발된 마그네슘이 부착하지 않는 특정온도 이상에서 유지시키고, 또는 알루미늄 소재와 브레이징 금속 가열용 히이터의 구성 요소들이 전기 작동식 발열체와 상기 가열체를 전기적으로 작동시키는 전극을 밀폐하여 가열실의 내부와 절연시켜서 된 마그네슘 함유 브레이징 금속이 첨가된 알루미늄 브레이징용 진공로.

Description

알루미늄 진공 브레이징로 및 알루미늄 진공 브레이징 방법

제1도는 한 실시예에 의한 알루미늄 브레이징로의 내부의 정면도.

제2도는 상기 로의 내부의 측면도.

제3도는 히이터의 정면도.

제4도는 측표면쪽으로 향한 방향에서 본 상기 히이터의 단면도.

제5도는 이동벽의 구성을 나타낸 투시도.

제6도는 상기 알루미늄 진공 브레이징로를 이용하는 알루미늄 진공 브레이징법의 설명을 위한 타임 차아트.

제7도는 한 실시예에 의한 알루미늄 진공 브레이징로의 몸체부분의 내부를 개략적으로 나타낸 정면도.

제8도는 로의 몸체부분의 내부를 개략적으로 나타낸 측면도.

제9도는 상기 알루미늄 진공 브레이징로의 마그네슘 포집 장치의 필수 부분을 나타낸 개략 구성도.

제10도는 상기 마그네슘 포집 장치의 채집 수단의 투시도.

제11도는 상기 알루미늄 진공 브레이징로를 이용하는 알루미늄 진공 브레이징법의 설명을 위한 타임 차아트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 로 몸체 2, 60, 61, 62, 63 : 배기 시스템

4 : 가열실 9, 26 : 열반사판

10 : 히이터 11 : 에어 실린더

12 : 이동벽 13 : 박스

14 : 발열체 지지막대 15 : 발열체

16 : 전극유닛 18 : 세라믹 절연체

25 : 호퍼 28 : 가스 통로

29 : 가스 밸브 31 : 로타리 샤프트

33 : 실린더 제어수단 34, 35 : 에어 호오스

36 : 솔레노이드 밸브 37 : 공기 공급원

38 : 밸브 구동 회로 43, 44 : 전자식 솔레노이드

136 : 마그네슘 포집 밸브 142 : 마그네슘 수용 탱크

본 발명은 알루미늄 진공 브레이징로(brazing furnace) 및 알루미늄 진공 브레이징 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 자동차 레이디에이터, 자동차 에어 컨디션용 증발기, 응축기 등의 알루미늄 열교환기의 구성부재로서의 진공 알루미늄 소재에 있어서 브레이징(경랍땜)에 사용되는 알루미늄 진공 브레이징로 및 알루미늄 진공 브레이징 방법에 관한 것이다.

종래부터 공지된 알루미늄 진공 브레이징로에 대해서는 일본국 특허 공개소 63-2764호 공보에 개시되어 있다. 상기 공보에 개시되어 있는 알루미늄 진공 브레이징로의 목적은 가열실에서 브레이징 금속 내부로부터 증발된 마그네슘이 진공 배기 시스템 등의 쪽으로 비산함으로 인하여 진공도가 악화되는 것을 방지함에 있다. 따라서, 이러한 목적을 달성하기 위해서는 위에 나온 알루미늄 진공 브레이징로에 있어서 로 몸체내에 가열실을 구성하고, 가열실 내부와 외부가 서로 통하게 하는 가스 배출구를 가열실을 형성하고 있는 벽 부분에 구성하며, 가스 배출구를 이동벽으로 개폐할 수 있도록 하여, 가열실의 온도가 거의 마그네슘 증발온도에 도달하면 이동벽으로 가스 배출구를 막아 증발된 마그네슘을 가열실내에 밀폐시킴으로써 마그네슘이 진공 배기 시스템쪽으로 비산되지 않도록 하고 있다.

그러나, 본 발명자들은 위에 나온 선행기술에 있어서 증발된 마그네슘이 이동벽과 가스 배출구 사이의 밀폐부에 부착하여 가스 배출구의 완벽한 밀폐를 방해하고, 이로 인해 가열실내의 증발된 마그네슘이 가열실 내부로부터 배기 펌프 시스템쪽으로 비산하기 때문에 브레이징 금속의 마그네슘 함량을 비교적 큰 값이 되도록 설정해야만 하며, 또한 이동벽이 불규칙하게 이동을 하게 된다는 문제점을 발견하였다.

본 발명자들의 연구 결과에 의하면 다음과 같은 이유로 위와 같은 문제점이 발생한다는 것을 확인하였다. 즉, 위의 선행기술에 의하면 로 몸체의 온도가 약 70∼80℃가 될 정도로 상당히 저온이고 이동벽에는 히이터가 없기 때문에 가스 배출구가 이동벽으로 폐쇄되지 않는 상태에서는 이동벽의 온도는 저온의 로 몸체의 영향을 받아 400℃ 이하의 저온으로 되어 증발된 마그네슘이 부착하게 되고, 결과적으로는 이동벽이 가스 배출구를 폐쇄하게 되면 증발된 마그네슘이 저온의 이동벽에 부착하게 되는 것이다.

일반적으로, 알루미늄 진공 브레이징로를 구성함에 있어서 마그네슘을 함유한 브레이징 금속과 결합한 알루미늄 부재(部材)를 가열실속으로 도입한 후에 가열실을 감압시켜 진공 분위기를 형성하고 브레이징 금속의 융점 이상으로 가열하여 알루미늄 소재를 브레이징하도록 구성하고 있다(일본국 특허 공개 소63-2764호 공보 참조). 여기서 마그네슘을 함유한 브레이징 금속을 사용하는 이유는 브레이징 도중 알루미늄의 산화물 피막을 파괴하여 브레이징을 만족스럽게 할 수 있다는데 있다.

그러나, 본 발명자들이 확인한 바에 의하면 선행 기술에 나온 알루미늄 브레이징 로에 있어서 브레이징을 완료한 후에 브레이징 처리된 것을 가열실에서 끄집어 낸다음, 그 다음의 브레이징 피처리물을 가열실내로 도입할 경우에는 가열실은 대기중의 공기에 노출되기 때문에 가열실내의 증발된 마그네슘이 산화되어 산화 마그네슘 분말로 되고, 이것이 다시 가열실내의 바닥면에 축적됨으로써 그 다음 공정의 브레이징에서 진공상태를 형성할 때 진공 배기 시스템쪽으로 비산하여 결국에는 감압에 의한 진공상태 형성에 사용된 펌프의 불규칙적인 작동, 성능 악화, 필터 폐색 등을 초래하게 된다는 것이다.

더욱이, 이러한 결점을 방지하자면 축적된 산화 마그네슘을 제거하기 위해 손으로 자주 청소작업을 해 주어야만 한다. 또한, 아직 산화되지 아니한 증발된 마그네슘이 가열실내에 존재하고 있고 증발된 마그네슘이 산화될 때 일반적으로 충격에너지가 크기 때문에 가열실이 극히 위험하고, 따라서 청소 작업시 이점에 유의하여 조심스럽게 청소를 해야한다.

종래의 알루미늄 진공 브레이징로를 구성함에 있어서 마그네슘을 함유한 브레이징 금속과 결합한 알루미늄 부재를 몸체내의 가열실속에 도입한 후 가열실을 감압시켜 진공 분위기를 형성한 다음 브레이징 금속을 그 융점 이상으로 가열하여 알루미늄 부재를 브레이징 하도록 구성하고 있다. 그리고, 가열실에는 브레이징 금속을 그 융점 이상으로 가열하는 히이터가 구성되어 있다. 그런데, 브레이징 금속을 가열하는 경우에 있어서 균일한 가열을 하여 양호한 브레이징이 되게 하여야 하는데, 브레이징 금속을 균일히 가열하자면 브레이징 금속으로부터 비교적 멀리 떨어진 거리에 히이터를 배치해야 한다. 따라서, 히이터는 이렇게 먼 거리에 있는 지점으로부터 브레이징 금속을 충분히 가열할 수 있는 고출력을 발휘할 수 있어야 한다. 이러한 필요성에 따라 종래의 히이터의 주전류는 가열부재의 양단에 접속된 발열체와 전극유닛(절연체 포함)이 노출되는 Fe-Cr-Ni계 스트립 히이터이었다.

그러나, 본 발명자들이 확인한 바로서는 위와 같은 종래의 히이터에서는 진공 브레이징 도중 브레이징 금속으로부터 증발된 마그네슘이 전극유닛의 절연체를 포함하는 저온 부분에 부착하므로 절연체의 절연저항이 감소하여 히이터의 단락(短絡) 사고가 발생한다는 것이다. 더욱이, 본 발명자들이 확인한 바로서는 브레이징 처리된 알루미늄 소재를 끄집어 낼 때 가열실이 대기중의 공기에 노출되면 가열실내에 부유하고 있던 증발된 마그네슘이 산화되어 산화 마그네슘 분말로 되고, 이것이 비산하여 가열실, 전극유닛 등에 부착하기 때문에 가열실 등에 부착된 산화 마그네슘을 제거하기 위하여 적절히 청소 작업을 해야한다. 그러나, 가열실, 전극유닛 등이 복잡한 구조로 되어 있기 때문에 청소 작업이 무척 번거롭다.

본 발명의 목적은 가열실의 벽 뿐만 아니라 이동벽에 증발된 마그네슘이 부착하는 것을 적극적으로 방지할 수 있는 알루미늄 진공 브레이징로를 제공함에 있다. 이동벽은 가열실을 감압하여 진공 분위기로 할 경우 개방된 상태에 있도록 하고, 가열실내의 온도가 마그네슘이 증발되는 온도 부근에 도달하면 개방된 상태로부터 폐쇄상태로 바꿀 수 있도록 되어 있다. 이때에 히이터에 의하여 이동벽을 포함한 가열실의 내부 표면 온도가 증발된 마그네슘이 부착하지 않는 특정 온도까지 상승하기 때문에 증발된 마그네슘이 가열실의 내부 벽면에 부착할 가능성이 전혀 없으므로 이동벽을 항시 완전 밀폐상태로 유지할 수 있게 된다. 따라서, 가열실내의 증발된 마그네슘이 이동벽의 밀폐부를 통해 누설되어 배기 펌프 시스템쪽으로 비산하는 것을 방지할 수 있기 때문에 브레이징 금속의 마그네슘 함량을 작은 값으로 유지할 수 있다. 결국, 브레이징 후 로내에서 생긴 산화마그네슘의 양을 극히 감소시킬 수 있으므로 산화 마그네슘의 제거를 위한 청소 작업을 극히 간단히 해 치울 수 있다. 또한, 이동벽의 불규칙적인 이동을 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 목적은 진공 배기 시스템의 펌프의 불규칙적인 작동, 성능 악화, 필터 폐색등을 방지하고, 복잡한 청소 작업을 생략하며, 증발된 마그네슘을 적극적으로 산화시켜 산화 마그네슘을 자동 포집함으로써 증발된 마그네슘을 안정하게 제거함에 있다.

공기 노출 수단은 브레이징 후에 가열실 내부를 -40℃의 건조 공기 등의 대기중의 공기에 노출시키는 기능을 한다. 이러한 공기 노출에 의하여 브레이징 도중 브레이징 금속으로부터 증발된 마그네슘을 산화시켜 산화 마그네슘으로 한다. 산화 마그네슘을 채집 수단으로 채집한 다음 분리 및 포집 수단으로 분리 및 포집한다.

위에 나온 바와 같이 본 발명에 의하면 브레이징 후에 증발된 마그네슘을 적극적으로 산화시켜 산화 마그네슘으로 한 다음 이것을 자동 포집하기 때문에 진공 배기 시스템의 펌프의 불규칙적인 작동, 성능 악화, 필터 폐색 등을 방지하고, 복잡한 청소 작업을 생략하며, 증발된 마그네슘을 안전하게 제거할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 증발된 마그네슘에 의한 히이터의 단락 사고 발생을 방지하고 산화 마그네슘 제거를 위한 히이터 청소 작업을 용이하게 할 수 있는 알루미늄 진공 브레이징로의 히이터를 제공함에 있다.

본 발명의 실시예를 도면을 참고 하면서 아래에 상세히 설명한다.

제1도와 제2도는 본 발명의 실시예에 의한 알루미늄 진공 브레이징로의 일반적인 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 제1도와 제2도에 있어서 (1)은 수평방향의 원통형상으로 형성된 로 몸체이다. 로 몸체(1)에는 진공 배기 시스템의 배기구(2)가 구성되어 있고 이것은 로 몸체의 내부 공간과 통해 있다. 배기구(2)는 차례로 전환 밸브 (change-over valve)(60), 확산 펌프(61), 메카니칼 부우스터 펌프(mechanical booster pump)(62) 및 로타리 펌프(63)와 통해 있는데, 이들은 진공 배기 시스템의 구성 요소이다. 레일(3)을 로 몸체(1)의 윗부분에서 돌출시켜 구성하고 가열실(4)을 구성하는 히이터 모듀울(module)을 이들 레일(3) 위에 매달아 둔다. 운반구 레일(5)을 가열실(4)의 천정에 달아 두고 브레이징 또는 땜질 피처리물 [알루미늄 소재는 브레이징 금속 또는 마그네슘 함유 용가재(溶加材 : filler metal) 등과 결합, 코우팅 또는 클래딩(cladding)함](6)이 설치되는 운반구(7)를 여러층으로 하여 이들 운반구 레일(5)에 수직방향으로 달아둔다. 운반구(7)는 제1도의 지면에 대하여 수직방향으로 이동한다.

이 실시에의 경우에 있어서, 제1도의 왼쪽과 오른쪽에 두 개의 가열실(4)을 서로 떨어져 있게 각각 형성한다. 각 가열실(4)의 천장과 바닥면을 제외한 측면(8)의 내면에는 히이터 수단으로서 다수의 열반사판(9)과 히이터(10)를 브레이징 피처리물(6)의 위치에 상응하게 하여 구성한다. 그리고, 제5도에 있는 바와 같이 가열실(4)의 벽(8)의 일부(8a)를 에어실린더(11) 등을 포함하는 구동수단(30)(회전식으로 작동하는 제5도의 것에만 한정되는 것은 아님)으로 개폐하도록 하고, 이 부분(8a)의 내면에는 열반사판(9)과 히이터(10)를 한쌍으로 하여 구성한다. 따라서, 가열실(4)을 위해 나온 이동벽(히이터가 있는 이동문)(12)에 의하여 부분적으로 개폐되게 한다.

더욱이, 본 실시예에 있어서 로 몸체(1)에 인접한 측면의 가열실(4) 각각에는 두 개의 이동벽(12)을 구성하여 제2도에 있는 바와 같이 앞문(22)과 뒷문(23)에 인접한 위치에 있도록 한다. 또한, 브레이징 처리물(6)을 가열실(4)로 넣거나 끄집어 낼 때는 앞문(22)이 개방되고 로의 유지와 점검시에는 뒷문(23)이 개방되도록 각각을 열반사판(9)과 히이터(10)를 가진 내면에 구성한다.

위에 나온 이동벽(12)을 구동하는 구동수단(30)을 다음과 같이 구성한다. 즉, 앞문(22) 또는 뒷문(23)에 인접한 끝부분에서 로타리 샤프트(31)를 이동벽(12)에 고정하여 수직방향으로 연장되게 한다. 가열실(4)의 천정(4a) 위에는 로타리 샤프트 (31)를 연결부재(32)를 통하여 에어실린더(11)의 로드(rod)(11a)에 연결하여, 로드 (11a)가 그 뒷쪽 끝의 위치에 있을 때는 이동벽(12)이 폐쇄된 위치에 있고, 로드(11a)가 앞쪽 끝의 위치에 있을 때는 이동벽(12)이 개방위치에 있으며, 로드(11a)가 뒷쪽 끝의 위치로부터 앞쪽으로 이동할 때는 로타리 샤프트(31)가 화살표 방향(a)으로 회전하기 때문에 이동벽(12)은 폐쇄위치로부터 개방되고, 로드(11a)가 그 앞쪽 끝의 위치로부터 뒤쪽으로 이동할 때는 로타리 샤프트(31)가 화살표 방향(b)으로 회전하기 때문에 이동벽(12)은 개방위치로부터 폐쇄된다.

위에 나온 바와 같은 에어실린더(11)의 이동은 아래에 나오는 제어 순서에 따라 실린더(11)의 머리쪽 체임버(11b)와 로드쪽 체임버(11c)로부터 공기를 공급하고 배출함으로써 실현할 수 있다.

이어서, 에어실린더 제어수단(33)에 대하여 설명한다. 에어실린더 제어수단 (33)은 머리쪽 체임버(11b)의 내부 및 에어 실린더(11)의 로드쪽 체임버(11c)의 내부와 통하는 에어 호오스(34, 35)로 구성되어 있다. 로드쪽 체임버(11c)와 통하는 에어 호오스(34)를 4구 2위치 전환 솔레노이드 밸브(36)의 입구(A)에 연결하는 한편, 머리쪽 체임버(11b)와 통하는 에어 호오스(35)를 솔레노이드 밸브의 입구(B)에 연결한다. 더욱이, 솔레노이드 밸브(36)의 흡입구(P)에다 예컨대 밀도 4㎏/㎠의 압축공기를 발생하는 공기 공급원(37)을 연결한다.

솔레노이드 밸브(36)를 밸브 구동회로(38)로 구동시킨다. 밸브 구동회로(38)에는 이동벽(12)의 개방위치를 확인하는데 사용되며 로드(11a)가 앞쪽 끝의 위치에 있을 때 ON이 되는 개방위치 검출스위치(39)로부터 오는 신호와, 이동벽(12)의 폐쇄위치를 확인하는데 사용되며 로드(11a)가 뒷쪽 끝의 위치에 있을 때 ON이 되는 폐쇄위치 검출스위치(40)로 부터 오는 신호와, 앞문(12)이 그 개방위치로부터 폐쇄위치로 이동하는 것을 확인하는데 사용되며 앞문(12)이 폐쇄위치로 될 때 ON이 되는 앞문 폐쇄위치 검출 스위치(41)로부터 오는 신호 및 가열실(4) 내의 브레이징 처리물(6)의 온도를 검출하여 검출된 온도에 비례하는 전압값을 나타내는 신호를 송출하는 온도센서(42)로부터 오는 신호를 입력한다. 그리고, 이들 입력 신호들에 의하여 솔레노이드 밸브(36)의 두 개의 전자식(電磁式) 솔레노이드(electromagnetic solenoid)(43, 44)에 대한 전류 인가를 제어한다. 여기서 특기할 것은 하나의 전자식 솔레노이드(43)는 이동벽 (12)이 폐쇄 위치쪽으로 회전하거나 폐쇄위치에서 유지될 때 전류가 인가되는 폐쇄용 솔레노이드인데 대하여, 나머지 전자식 솔레노이드(44)는 이동벽(12)이 그 개방위치쪽으로 회전하거나 개방위치에서 유지될 때 전류를 인가하는 개방용 솔레노이드이다.

밸브 구동 회로(38)는 이동벽(12)이 폐쇄위치에 있을 때 전류를 폐쇄용 솔레노이드(43)에 통과시키는 것인데, 이 경우에 있어서 로드(11a)는 그 뒤쪽의 위치에 있고 폐쇄위치 검출스위치(40)는 ON으로 된다. 이동벽(12)이 폐쇄위치에 있는 상태에서 앞문(22)이 폐쇄되어 브레이징이 시작되면 앞문 폐쇄위치 검출스위치(41)가 ON으로 되어 개방용 솔레이드(44)에 전류가 흐르게 되는 한편 폐쇄용 솔레노이드(43)를 흐르던 전류는 차단된다. 따라서, 솔레노이드 밸브(36)의 스푸울(spool)은 전환되어 에어실린더(11)의 머리쪽 체임버(11b)에 공기가 공급되고 로드쪽 체임버(11c)는 배기되어, 결국에는 로드(11a)가 앞쪽으로 이동함으로써 이동벽(12)이 개방된다. 이러한 이동벽 (12)의 개방동작으로 인하여 폐쇄위치 검출스위치(40)는 OFF로 되는 반면 개방위치 검출스위치(39)는 ON이 된다. 그 다음에는 가열실(4)내의 브레이징 처리물(6)의 온도는 마그네슘의 증발 온도(예컨대 545℃) 부근에 도달할 때까지 상승함에 따라 온도센서(42)의 출력전압은 기준전압 이상으로 되어 폐쇄용 솔레노이드(43)에 전류가 통하게 되는 한편, 개방용 솔레노이드(44)에 흐르던 전류는 차단된다. 따라서, 솔레노이드 밸브(36)의 스푸울은 원래 위치로 복귀하게 됨으로써 에어실린더(11)의 로드쪽 체임버(11c)에는 공기가 공급되고 머리쪽 체임버(11b)는 배기되어 결국에는 로드(11a)는 이동벽(12)쪽으로 되돌아 가게 된다. 브레이징된 것(6)은 자동차 레이디에이터, 자동차 에어콘의 증발기 및 응축기를 비롯한 알루미늄제 열교환기이고, 이들의 브레이징에 사용된 브레이징 금속은 표 1에 나온 바와 같은 원소로 구성되어 있다.

[표 1]

더욱이, 가열실(4)의 내부가 진공 브레이징 처리후 대기중의 공기중에 노출될 때 생성되는 산화 마그네슘 등을 수거하는 호퍼(25)를 가열실(4) 아래쪽의 위치에 있는 로 몸체(1) 내부에 구성하고, 열반사판(26)을 호퍼(25)의 상부에 구성한다.

다음에는 위에 나온 구조의 알루미늄 진공 브레이징로를 이용하는 진공 브레이징 법에 대하여 제6도를 참조하여 구체적으로 설명한다.

먼저, n번째 사이클에 대한 브레이징을 시작한다. 즉, 브레이징될 피처리물(6)을 가열실(4)내로 도입하고 앞문(22)을 폐쇄한 상태에서 브레이징을 시작한다. 앞문(22)을 폐쇄함으로써 밸브 구동 회로(38)가 작동하여 개방용 솔레노이드(44)에 전류를 통하는 한편, 폐쇄용 솔레노이드(43)에 통하던 전류는 차단됨으로써 이동벽(12)은 개방위치에 있게 된다. 그리고, 진공 배기 시스템의 전환 밸브(60)가 개방됨으로써 확산 펌 프(61), 메카니칼 부우스터 펌프(62) 및 로타리 펌프(63)에 의해 가열실(4) 내부를 배기하기 시작한다. 배기가 시작되면 제6도에 있는 바와 같이 가열실(4) 내의 압력은 감압되어 진공도가 증가하는 한편, 가열실(4) 내의 브레이징 피처리물(6)의 온도는 히이터(10)에 전류가 공급됨으로 인하여 상승하게 된다. 그리고, 제6도에 있는 바와 같이 피처리물의 온도가 마그네슘 증발온도(예컨대 545℃) 부근까지 상승함에 따라 온도센서 (42)의 출력전압은 기준전압을 초과하게 되고, 따라서 위에 나온 바와 같이 밸브 구동회로(38)가 작동하여 폐쇄용 솔레노이드(43)에 전류를 인가하는 반면에 개방용 솔레노이드(44)에 인가되던 전류를 차단함으로써 결국에는 이동벽(12)이 폐쇄된다.

더욱이, 온도센서(42)로 브레이징 피처리물의 온도를 직접 검출하는 방법 대신에 브레이징 피처리물의 온도가 히이터(10)에 전류를 통하기 시작한 후 경과한 시간과 생관 관계가 있다는 사실을 고려하여 실험 데이터에 근거하여 소요의 시간 동안 히이터(10)에 전류를 했는지의 여부를 타이머로 판단하는 방법을 이용함으로써 브레이징 피처리물의 온도를 간접적으로 검출하여도 좋다.

이동벽(12)이 폐쇄되면 브레이징 처리물(6)의 온도 증가에 따라 브레이징 금속으로부터 증발된 마그네슘은 가열실(4)내에 밀폐된다. 여기서 주목해야 할 것은 이동벽(12)은 폐쇄되고 이동벽(12)의 내면은 이동벽(12)의 히이터(10)에 의해 가열되며, 이동벽(12)에 의해 폐쇄된 가스 배출구 주위의 가열실의 벽 부분도 기타 히이터(10)에 의해 가열되기 때문에 이동벽(12)의 내면과 가스 배출구 주위의 벽 부분은 고온상태로 유지되어 저온의 로 몸체(1)에 의해 냉각될 가능성은 거의 없다는 점이다. 이러한 이유로 해서 이동벽(12)이 폐쇄된 후에는 증발된 마그네슘은 이동벽(12)과 가스 배출구 사이의 폐쇄부에 부착하기가 어렵게 된다. 따라서, 이동벽(12)은 브레이징 도중 그 다음 시간에서 완전히 차폐되지 않기 때문에 가열실(4)내의 진공도가 악화되어 브레이징 금속중의 마그네슘 함량을 큰 값으로 설정해야 하는 선행기술의 결점을 제거할 수 있다. 다시 말하자면 본 발명의 실시예에 의하여 브레이징 금속중의 마그네슘 함량을 작은 값으로 설정할 수 있다. 또한, 이동벽(12)의 완전한 차폐 효율이 개선되기 때문에 증발된 마그네슘을 확산 펌프(61), 메카니칼 부우스터 펌프(62), 로타리 펌프(63)등으로 흡착시킴으로써 이들 펌프(61, 62, 63)의 불규칙한 작동을 유발하게 되는 문제점을 해결할 수 있다.

이어서, 브레이징 공정에 소요된 시간이 경과한 후 가열실(4)의 내부를 대기중의 공기에 노출 시킨다. 이러한 대기중의 공기 노출은 도면에서는 생략되어 있으나 로 몸체(1)로부터 대기중의 공기로 통하고 그때까지 폐쇄된 상태에 있었던 대기중의 공기 통로를 개방함으로써 실시하게 된다. 이러한 공기 노출로 인하여 가열실(4) 내의 거의 모든 마그네슘이 산화되어 산화 마그네슘(분말)로 된다. 산화 마그네슘과 나머지 마그네슘을 호퍼(25)를 구성요소로 하는 마그네슘 수거 장치(도면에 없음)로 수거한다.

이어서, 앞문(22)을 개방하고 운반구(7)를 끄집어 내어 브레이징 처리물(6)을 떼어낸 다음 브레이징 피처리물을 운반구(7)에 설치하고 운반구(7)를 다시 밀어 넣은 후 앞문(22)을 닫는다. 앞문(22)이 닫히면 앞서 나온 바와 같이 앞문 폐쇄위치 검출 스위치(41)를 ON 함으로써 밸브 구동 회로(38)가 작동하여 개방용 솔레노이드(44)에는 전류가 인가되지만 폐쇄용 솔레노이드(43)에 인가된 전류를 차단하게 되어, 결국에는 이동벽(12)이 개방된다. 이어서, (n+1)번째 사이클에 대한 브레이징이 개시된다.

위에 나온 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 알루미늄 진공 브레이징에 있어서 가열실(4)이 감압되어 진공상태로 되면 이동벽(12)은 개방상태로 되고, 가열실(4)의 온도가 마그네슘 증발온도 부근에 도달하면 이동벽(12)은 개방상태로부터 폐쇄상태로 된다. 이때, 이동벽(12)을 포함한 가열실(4)의 내면 온도는 증발된 마그네슘이 부착하지 않는 특정온도까지 히이터(10)에 의하여 상승되기 때문에 증발된 마그네슘은 가열실(4)의 벽(8) 내면에 부착하지 않게 된다. 따라서, 이동벽(12)을 항시 완전히 폐쇄된 상태로 유지할 수 있다. 그러므로, 가열실(4) 내의 증발된 마그네슘이 이동벽(12)의 폐쇄부를 통해 밖으로 누설되어 진공 배기 시스템(2, 60, 61, 62, 63)등에 비산하지 않게 되고, 브레이징 금속의 마그네슘 함량을 적은 값으로 설정할 수 있으며, 브레이징 후에 생긴 산화 마그네슘의 양을 극히 감소시킬 수 있다. 또한, 이동벽(12)의 불규칙한 이동을 방지할 수도 있다.

더욱이, 본 발명의 실시예에 의하면 히이터(10)의 절연체(18)를 박스(13)의 뒷쪽에 위치하게 하고, 또한 박스(13)의 앞면이 고온에 도달하기 때문에 증발된 마그네슘이 박스(13)의 앞면에서 반사되어 절연체에 증발된 마그네슘이 부착할 가능성은 거의 없다. 결국, 증발된 마그네슘의 부착으로 인한 절연체의 절연 능력의 감소에서 나타나는 히이터의 단락 사고를 방지할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 알루미늄 진공 브레이징로는 로의 주몸체부와 마그네슘 포집 장치로 되어 있다. 제7도와 제8도는 로의 주몸체부를 개략적으로 나타낸 것이고, 제9도는 마그네슘 포집 장치의 주요 부분을 나타낸 것이다.

제7도와 제8도에서 가열실(4)의 천장부분을 가스 통로(28)의 끝부분(28a)에 연결하여 이 속을 통해 예컨대 -40℃의 건조 공기를 가열실(4)에 도입해서 가열실(4) 내를 대기중의 공기에 노출시킨다. 가스통로(28)를 다른 쪽 끝에 있는 로 몸체(1)의 바깥쪽에 연장하고, 가스 통로를 개폐하는 가스밸브(29)를 중간부분에서 구성한다. 이렇게 함으로써 본 발명에 의한 공기 노출 수단을 형성한다.

또한, 로 몸체(1)에는 다른 가스 통로(130)의 한쪽 끝부분(130a)을 연결하여 이 속을 통해 로 몸체(1) 속으로 건조 공기를 도입하여 로 몸체(1)의 내부를 대기중의 공기에 노출시키는데, 이 가스 통로(130)의 중간부분에는 가스 통로를 개폐하는 다른 가스 밸브(131)를 구성한다.

본 발명에서 앞서 언급한 채집 수단으로서 호퍼(25)를 가열실(4) 아래에 배치한다. 이 호퍼(25)는 진공 브레이징이 완료된 후 가스 밸브(29)를 개방함으로써 가열실(4)의 내부가 대기중의 공기에 노출될 때 생성되어 1차 사이클론으로 유도되는 산화 마그네슘을 유도하여 포집하는 역할을 한다. 그리고, 호퍼(25)에는 그 상부에 제10도에 있는 열반사판(26)이 구성되어 있다. 열반사판(26)에는 다수의 구멍(132)을 형성하여 가열실(4)의 산화 마그네슘을 호퍼(25)쪽으로 흡인하는 흡인력을 크게 한다. 또한, 열반사판(26)에는 분출관(132)을 형성하여 N₂가스 등의 비활성 가스를 열반사판(26)의 윗면의 중앙부쪽으로 분출시켜 열반사판(26)의 윗면에서 산화 마그네슘을 소용돌이 치게 함으로써 흡인 효율을 개선한다.

제9도에 있는 바와 같이 호퍼(25)를 제1파이프(134)를 통하여 1차 사이클론 (135)에 연결한다. 제1파이크(134)에는 상기 제1파이프(134)의 내부 통로를 개폐하는 마그네슘 포집 밸브(136)가 구성되어 있다.

1차 사이클론(135)에는 포집된 산화 마그네슘을 수용하는 제1마그네슘 수용탱크(141)가 있다. 2차 사이클론(138) 위쪽에 스크러버(scrubber)(139)를 배치하고, 이 스크러버(139)의 하류쪽에 팬(140)을 배치한다.

2차 사이클론(138)에는 상기 2차 사이클론(138) 자체와 스크러버(139)에서 포집된 산화 마그네슘을 수용하는 2차 마그네슘 수용 탱크(142)가 있다. 2차 마그네슘 수용 탱크(142)는 둑(weir)(143)에 의하여 두 개의 탱크 부분(144, 145)으로 격리된다. 한쪽 탱크 부분(144)을 2차 사이클론(138) 아래에 위치하게 하여 2차 사이클론 (138)에서 포집된 산화 마그네슘과 스크러버(139)의 샤워 노즐(146)을 통해 분사된 물불용성 및 난연성 기름을 흘려보내 슬럿지 상태로 산화 마그네슘을 상기 탱크 부분 (144)에 축적시킨다. 다른 탱크 부분(145)에서는 탱크 부분(144) 위를 넘쳐 나오는 기름을 유동시킨다. 탱크 부분(145)의 기름을 펌프(147)로 끌어올려 열교환기(도면에 없음)를 통과시키면서 냉각한 다음 샤워 노즐(146)을 통해 분사한다.

제9도에서 (148)은 유리구(glass ball)의 층이다. 또한, 1차 사이클론(135), 2차 사이클론(138), 스크러버(139)등은 본 발명에 나온 분리 및 포집 수단에 상응한다.

이어서, 브레이징 처리에 소요된 시간이 경과한 후 가열실(4)의 내부를 대기중의 공기에 노출시킴과 동시에 산화 마그네슘의 포집을 시작한다. 공기 노출은 가스 밸브(29)를 개방하여 가열실(4)로 건조 공기를 불어넣어 실시한다. 이때, 다른 가스 밸브(131)도 개방하여 로 몸체(1) 속으로 건조 공기를 불어 넣음으로써 로 몸체(1)의 내부를 대기중의 공기에 노출시킨다. 한편, 산화 마그네슘의 포집은 팬(140)이 회전할 때 또는 팬(140)의 작동 개시와 동시에 마그네슘 포집 밸브(136)를 개방하여 포집한다. 더욱이, 마그네슘 포집은 (n+1)번째 사이클에 대한 브레이징이 개시되기 직전에 실시한다.

마그네슘 포집 밸브(36)의 개방과 팬(140)의 회전에 따라 가열실(4) 내의 산화 마그네슘이 호퍼(25) 쪽으로 흡인되어 열반사판(26)의 구멍(132), 호퍼(25) 및 제1파이프(134)의 순서로 통과하여 1차 사이클론(135)에 도입된다. 이렇게 도입된 산화 마그네슘의 대부분(약 85∼95%)은 1차 사이클론(135)에서 포집되어 1차 마그네슘 수용 탱크(141) 내에 축적된다.

1차 사이클론(135)에서 포집되지 않은 산화 마그네슘은 2차 사이클론(138)에 도입한다. 이렇게 도입된 산화 마그네슘은 2차 사이클론(138)에서 포집하여 2차 마그네슘 수용 탱크(142)의 한쪽 탱크 부분(144)속에 축적시킨다. 여기서 특기할 것은 흡인된 산화 마그네슘의 약 98%를 1차 사이클론(135) 및 2차 사이클론(138)에서 포집할 수 있다는 점이다. 그리고, 나머지 산화 마그네슘을 스크러버(139)에 도입하고 샤워 노즐(146)을 통해 분사된 기름과 더불어 2차 마그네슘 수용 탱크(142)의 탱크 부분(144)으로 보내어 슬럿지 상태로 축적시킨다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하여 공기 노출 수단(28, 29)으로 가열실(4) 내에서 마그네슘을 안전하고도 적극적으로 산화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 시이클론(135, 138), 스크러버(139) 등을 사용하여 산화 마그네슘을 자동적으로 고효율로 포집할 수 있게 된다. 따라서, 부착된 산화 마그네슘을 제거하는 청소 작업을 생략할 수 있고, 산화되지 아니한 마그네슘은 안전하게 포집할 수 있다.

더욱이, 위에 나온 실시예는 소위 내부 가열식 알루미늄 진공 브레이징로이지만 본 발명은 이러한 내부 가열식에 한정되지 않고, 이외에도 소위 외부 가열식 알루미늄 진공 브레이징로에도 적용할 수 있다(일본국 특허 공개 소 63-99070호 및 소 63-99071호 공보 참조).

또한, 본 발명의 위에 나온 실시예에 채용된 마그네슘 포집 장치는 1차 사이클론 (135), 2차 사이클론(138) 및 스크러버(139)를 그 구성 요소로 포함하고 있으나, 포집 효율과 안전성이 보장된다면 사이클론만을 포함하거나 스크러버만을 포함하여도 좋다.

더욱이, 위의 실시예에 채용된 스크러버(139)는 분말 포집 효율 향상을 목적으로 한 습식의 것이지만, 여기에 한정되지 않고 건식 스크러버를 사용하여도 좋다.

또한, 위에 나온 실시예는 박스형 히이터를 사용하고 있으나 전극에 마그네슘이 부착하여 생기는 절연 악화, 통기구 및 그 부근에 마그네슘이 부착하여 생기는 이동문의 불규칙한 이동 등의 사고가 발생하지 않는 한 어떠한 형식의 히이터도 사용할 수 있다.

그리고, 로 몸체의 형상은 둥근형에 한정되지 않고 직사각형, 타원형 또는 기타 어떠한 형상이어도 좋다.

더욱이, 위에 나온 실시에는 뱃치식 로(batch-type furnace)(브레이징 공정이 끝날 때마다 공기 노출을 시킴)를 이용하는데 대하여 설명하였으나, 연속식 로(대량 생산에 적합하여 전실(前室) 과 후실(後室) 사이에 가열실을 구성하여 가열실의 내부를 일정한 진공상태로 유지함)의 가열실 또는 예열실을 마그네슘 공급량에 따라 주기적으로 공기에 노출시켜 마그네슘을 포집하는 시스템을 채용하여도 좋다.

각각의 히이터(10)를 제3도와 제4도에 있는 바와 같이 구성한다. 제3도와 제4도에서 (13)은 스테인레스 스틸 등으로 된 박스인데, 이 박스(13)는 두께가 1.2㎜이고 그 속에는 박스(13)에 의하여 지지된 다수의 발열체 지지막대(14)가 구성되어 있다. 그리고, 발열체(15)는 발열체 지지막대(14)의 각각에 권취되어 있다. 발열체(15)는 칸탈 와이어(kanthal wire)로 된 것으로서 그 양단이 각각 전극유닛(16)에 접속되어 있다. 각 전극유닛(16)은 발열체(15)의 한쪽 끝(15a)이 한쪽 끝에 고정된 전극봉(17)과, 상기 전극봉(17) 주위에 구성된 세라믹 절연체(18)와, 상기 전극봉(17)의 다른쪽 끝에 고정된 보울트(19) 및 상기 보울트(19)에 의하여 전극봉(17)의 다른쪽 끝에 고정되고 히이터 케이블(27)의 선단이 고정되어 있는 단자(20)로 구성되어 있다. 여기서 특기할 것은 제4도로부터 명백한 바와 같이 세라믹 절연체(18)는 그 일부가 박스(13) 내에 수용되어 있고, 일부가 박스(13)의 뒷쪽(10b)으로부터 돌출되어 있다. 복사 방지 열반사판(12) 단 하나 또는 여러개를 박스(13)의 바닥에 배치한다. 열반사판(12)은 스테인레스 스틸등으로 된 것으로 두께가 0.5㎜이다. 또한, 박스(13)의 개구부를 착탈식 열복사 커버(10a)로 덮는다. 열복사 커버(10a)는 스테인레스 스틸 등으로 된 것으로서 두께가 1.2㎜이어서 최고 표면온도 800℃까지 보장된다. 더욱이, 제3도와 제4도에 나온 알루미늄 진공 브레이징로의 히이터(10)의 발열체(15)는 코일상의 것이지만 여기에 한정되지 않고 스트립 형상의 것이어도 좋다.

제4도에 있는 바와 같이 위와 같이 구성된 히이터(10)를 가열실(4)의 벽(8)을 형성하는 프레임의 내면에 하나 또는 다수의 열반사판(9)을 통해 부착한다. 여기서 특기할 것은 위에 나온 바와 마찬가지 방식으로 앞문(22)과 뒷문(23)의 내면 각각에도 히이터(10)를 부착한다는 점이다.

가열실(4)의 천정에도 열반사판(24)을 구성한다. 더욱이, 진공 브레이징 후에 가열실(4) 내부를 대기중의 공기에 노출시켰을 때 생성된 산화 마그네슘 등을 포집하는 호퍼(25)를 로 몸체(1) 내의 가열실(4) 아래에 배치하고 열반사판(26)을 호퍼(25)의 상부에 구성한다.

위에 나온 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하여 히이터(10)의 전극유닛(16)의 구성 요소인 세라믹 절연체(18)를 박스(13)의 뒷쪽과 박스(13)내에 구성하는데, 더욱이 박스(13)의 개구부를 덮고 있는 열복사 커버(10a)는 고온으로 되기 때문에 증발된 마그네슘은 열복사 커버(10a)의 표면에서 반사되어 박스(13) 뒷쪽과 박스(13) 내로 들어가지 못한다. 따라서, 세라믹 절연체(18)에 증발된 마그네슘이 부착할 가능성은 거 의 없다. 이러한 이유로 해서 증발된 마그네슘으로 인한 세라믹 절연체(18)의 절연 능력의 감소에서 생기는 히이터의 단락 사고를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하여 발열체(15)와 일부 전극유닛(16)이 박스 (13) 내에 수납되고, 박스(13)의 개구부는 열복사 커버(10a)로 덮여지게 되므로 가열실(4)이 대기중의 공기에 노출되면 증발된 마그네슘의 산화에 의해 생긴 산화 마그네슘 분말이 비산하여 발열체(15), 전극유닛(16)등에 부착하지 않고 평평한 열복사 커버 (10a)의 표면에 부착할 뿐이다. 이러한 이유로 해서 산화 마그네슘을 제거하기 위한 청소 작업이 극히 간단해진다.

더욱이, 본 발명의 알루미늄 진공 브레이징로의 히이터(10)와 종래의 무반사식 히이터를 비교해 보면, 길이가 425㎜이고 폭이 380㎜인 히이터 크기의 경우에 있어서, 종래의 히이터의 여러 가지 부분 사이의 최대 온도차는 약 150℃인 반면, 알루미늄 진공 브레이징로의 히이터(10)의 여러 가지 부분 사이의 최대 온도차는 극히 감소하여 약50℃이었다. 그리고, 알루미늄 진공 브레이징로의 히이터(10)를 감압, 즉 진공상태로 하였을 경우에 있어서 이러한 온도차는 극히 작아져서 약 20℃이었다. 따라서, 본 발명의 실시예는 종래의 무반사식 히이터와 비교할 경우, 알루미늄 진공 브레이징로의 히이터( 10)에 의하여 온도 균일성을 현저하게 개선할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 실시예의 알루미늄 진공 브레이징로의 히이터(10)를 위에 나온 알루미늄 진공 브레이징로에 적용했을 경우에 있어서, 브레이징 공정이 끝난 후 앞문(22)을 개방했을 때 알루미늄 진공 브레이징로의 히이터(10)의 온도는 약 40℃로 저하되였으나, 이러한 온도 강하는 종래의 무반사식 히이터에 비하면 약 20℃ 정도 작다.

따라서, 본 발명의 실시예의 알루미늄 진공 브레이징로의 히이터(10)에 의하여 히이터의 열유지 특성, 즉 그 다음의 브레이징 공정을 위하여 다시 당을 때까지 앞문(22)을 개방하고 있는 시간 동안 브레이징 공정 완료후에 가열실(4)의 온도를 상승된 온도에서 유지할 수 있는 히이터의 능력은 종래의 무반사식 히이터에 비하여 현저하게 향상되므로 에너지 절감 효과가 우수하다.

Claims (4)

1. (가) 마그네슘 함유 브레이징 금속이 조합된 알루미늄 부재 1종 이상을 내면을 가진 가열실에 반입하고, (나) 상기 가열실을 감압하여 가열실내에 진공 분위기를 형성하며, (다) 상기 가열실의 내면을, 증발된 마그네슘이 내면에 부착하는 온도 이상인 400℃이상의 온도로 가열하고, (라) 상기 가열실을 가열하여 상기 알루미늄 부재를 브레이징 함으로써, 마그네슘 함유 브레이징 금속으로부터 증발된 마그네슘을 방출시키고, (마) 상기 브레이징 단계가 끝난 후 마그네슘의 융점 이상의 온도로 유지된 가열실 속으로 공기를 유입하여 상기 증발된 마그네슘을 산화시키고, (바) 브레이징 처리된 알루미늄 부재를 상기 가열실로부터 꺼집어내는 단계를 포함하는 알루미늄 진공 브레이징 방법.
2. 제1항에 있어서, 가열실은 이동벽부를 포함하고, 가열실의 내면을 가열하는 단계에는 이동벽부의 가열을 포함하는 알루미늄 진공 브레이징 방법.
3. 제1항에 있어서, 산화된 마그네슘을 가열실로부터 채집, 분리하는 단계를 추가로 포함하는 알루미늄 진공 브레이징 방법.
4. 제1항에 있어서, 가열실의 내면을 가열하는 단계와 알루미늄 부재를 브레이징하는 단계를 동시에 실시하는 알루미늄 진공 브레이징 방법.