KR100821418B1

KR100821418B1 - 이종 금속 접합 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100821418B1
Application number: KR1020060123450A
Authority: KR
Inventors: 이철헌
Original assignee: 엠티 주식회사
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2008-04-11

Abstract

본 발명은 이종 금속을 접할 때 용접부재가 금속의 외부표면을 타고 흘러내리는 것을 방지함과 아울러 용융점이 다른 이종 금속에 용접부재를 끼우고 2개의 가열 코일부를 가지는 고주파 기계를 이용하여 상기 이종 금속을 각각 가열하여 용접부재를 서서히 녹이면서 상기 이종 금속을 접합시키는 장치 및 방법을 구현하고자 한다.

이종금속, 구리, 알루미늄, 코일부, 이중확관, 접합

Description

이종 금속 접합 장치 및 그 방법{Junction method between different materials}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이종 금속을 접합시키기 위한 2개의 코일부를 가지는 고주파 기계 장치 및 이중확관부가 형성된 금속 파이프를 보여주고 있는 도면.

도 2는 도 1에서 도시하고 있는 고주파 기계 장치를 이용하여 이종 금속을 접합하는 방법을 보여주고 있는 도면.

도 3은 도 2에서 도시하고 있는 방법으로 이종 금속이 접합된 상태를 확대하여 보여주고 있는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 고주파 기계 12a, 12b: 전극판

16: 가열파이프 18: 제1 코일부

20: 제2 코일부 22; 제1 파이프

24: 용접부재 26: 제2 파이프

28: 삽입확관부 30: 단부확관부

본 발명은 이종 금속을 접합하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이중 금속 중에서 선택된 어느 하나의 금속을 이중확관으로 성형하여 용접부재가 녹을 때 외부로 흘러내리지 않도록 하는 이종 금속 접합 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 구리 계열과 스테인리스 계열 또는 구리 계열과 알루미늄 계열 등 기타 이종 금속을 접합(즉, 땜납)할 때 각 금속의 용융점이 서로 다르기 때문에 고주파 용접 또는 브레이징 용접시 이들의 접합이 불가능하였다. 이하 본 발명에서는 발명의 이해를 돕기 위하여 구리 금속과 알루미늄 금속을 접합할 때의 용접 장치 및 그 방법을 구체적으로 제시할 것이다.

이종 금속을 접합할 때, 구리 금속은 온도가 1000℃ 이상이 되면 녹게 되는데 알루미늄 금속은 낮은 온도에서 녹아내리는 관계로 사실상 이들의 접합은 불가능하였다. 이때 상기 구리(Cu) 금속은 녹는점이 1084.5℃이고, 알루미늄(Al) 금속은 660.4℃이다.

즉, 구리계 금속과 알루미늄계 금속은 접합 가능한 온도 변화가 매우 커서 700℃ 이하에서는 알루미늄 금속이 먼저 녹게 되고 구리 금속은 그대로 있기 때문에 용접 작업이 제대로 이루어지지 않을 뿐만 아니라 용접시에 별도의 후락스를 사용해야만 하는 접합이 가능하였다. 이로 인해 작업조건이 매우 까다롭고 작업시간 및 비용이 증가되며, 또한 작업환경이 좋지못할 뿐만 아니라 환경오염을 유발시키는 단점이 있었다.

특히, 종래에는 이종 금속의 파이프를 서로 접합할 때 용접부재가 파이프의 외부표면을 따라 흘러내리는 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 접합부위에는 녹아있는 용제가 부족하여 용접이 제대로 이루어지지 않고 또한 파이프의 외면이 지저분해지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 이종 금속을 접합할 때 용접부재가 금속의 외부표면으로 흘러내리는 것을 방지할 수 있는 이종 금속 접합 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 용융점이 서로 다른 구리 금속과 알루미늄 금속을 용접할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 바를 달성하기 위한 제1 견지에 있어 본 발명은, 전류를 인가받기 위한 전극판이 양측으로 각각 부착된 고주파 기계와, 상기 각 전극판에 부착되고 이종 금속을 각각 가열하기 위한 제1,2 코일부가 일체로 형성된 가열파이프와, 끝부분에 이중확관이 형성된 하나의 금속과, 상기 이종 금속을 접합시키기 위한 용접부재를 포함하여 구성된 이종 금속 접합장치를 제안하고자 한다.

또한 상기한 바를 달성하기 위한 제2 견지에 있어 본 발명은, 이종 금속 중에서 선택된 어느 하나의 금속의 끝부분을 이중확관으로 성형한 다음, 상기 확관부 분에 다른 금속을 삽입하고 끝부분에 용접부재를 안착시킨 후, 상기 이종 금속을 가열하여 용접부재가 녹아내리도록 하여 상기 이종 금속을 용접하는 과정으로 이루어지는 방법을 제안한다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다. 도면상에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 지칭한다.

한편, 본 발명에서 사용되고 있는 '이종 금속'이라는 용어는 서로 다른 성질을 가지는 금속으로서, 바람직하게는 용융점이 서로 다른 금속을 의미한다. 예를 들어, 구리계 금속과 스테인레스계 금속 또는 구리계 금속과 알루미늄계 금속을 말한다. 이때 상기 구리계 금속은 순수한 구리뿐만 아니라 황동이나 청동과 같이 구리 성분을 함유하고 있는 금속을 의미한다.

본 발명에서는 이종 금속을 접합할 때 용접부재가 금속의 외부표면을 타고 흘러내리는 것을 방지함과 아울러 용융점이 서로 다른 이종 금속에 용접부재를 끼우고 고주파 기계를 이용하여 용접부재를 서서히 녹이면서 상기 이종 금속을 접합시키는 장치 및 방법을 구현하고자 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이종 금속을 접합시키기 위한 장치를 보이고 있는 도면이다. 본 발명의 접합장치는 용융점이 서로 다른 금속을 각각 가열하기 위한 가열파이프(16) 및 상기 가열파이프(16)에 전류를 공급하는 전극판(12a,12b)으로 구성된 고주파 기계(10)와, 끝부분에 이중확관부(28,30)를 가지는 금속재질의 파이프(26)로 구성된다.

상기 도 1을 참조하면, 고주파 기계(10)는 절연체를 중심으로 양측으로 전극판(12a,12b)이 각각 부착되며, 상기 각 전극판(12a,12b)에는 외부로부터 전류를 인가 받기 위한 전도체 재질의 가열파이프(16)가 부착된다. 상기 가열파이프(16)의 일측단에는 냉각수를 공급하기 위한 냉매공급관(14a)이 연결되고, 타측단에는 냉각수를 배출하기 위한 냉매배출관(14b)이 연결된다.

이때, 상기 냉각수는 가열파이프(16)를 계속해서 순환하게 되며, 이는 고열로 인해 가열파이프(16)가 손상되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 상기 가열파이프(16)의 끝부분에 형성된 제1,2 코일부(18,20)가 높은 온도까지 상승하는 것을 방지하기 위해 이들을 식혀주는 역할을 한다.

이와 같은 가열파이프(16)는 각 도면에서 보는 바와 같이, 2회 정도 감겨진 두개의 코일로 형성되며, 이들은 일정한 간격을 유지하고 있다. 구체적으로는, 제1 코일부(18)는 두번 정도 감겨져 형성되고 이종 금속인 제1 파이프(22)를 가열하고, 제2 코일부(20)는 역시 두번 정도 감겨져 형성되면서 이종 금속인 제2 파이프(26)를 가열하게 된다.

한편, 전술한 제1,2 코일부(18,20)는 직경을 서로 다르게 형성하는 것이 바람직한데, 이는 이종 금속의 각 용융점과 주파수가 서로 다르기 때문에 이를 맞추 기 위해서 직경을 다르게 형성한 것이다. 이와 같이 제1,2 코일부(18,20)를 구성하는 것은, 접합하고자 하는 제1 파이프(22)와 제2 파이프(26)의 금속 성질이 서로 다르기 때문에 동일한 전류를 인가하게 되어도 온도가 다르게 결정됨으로 인해 싱글 코일로 형성하게 되면 각각의 용접 가능한 온도를 맞출 수가 없어 두개의 코일부(18,20)를 형성한 것이다.

특히, 본 발명에서는 이종 금속을 접합할 때 용접부재(24)가 녹아 금속 표면을 타고 흘러내리는 것을 방지하기 위하여 이중 금속 중에서 어느 하나를 선택하여 이중확관부를 형성하였다. 즉, 알루미늄 금속으로 된 제1 파이프(22)는 그대로 두고, 구리 금속으로 된 제2 파이프(26)의 끝부분을 1차적으로 확장시켜 삽입확관부(28)를 형성하고, 상기 삽입확관부(28)의 끝부분을 다시 2차적으로 확장시켜 단부확관부(30)를 형성한다.

이때 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 삽입확관부(28)에는 제1 파이프(22)의 일부분이 삽입되어 밀착되며, 상기 단부확관부(30)에는 용접부재(24)가 안착된다. 이러한 구성에 따라, 용접부재(24)는 고열에 의해 녹아내려도 제2 파이프(26)의 외부표면을 따라 흘러내리지 않고 단부확관부(30)의 내부(A) 쪽으로 흘러들어가게 된다. 여기서 상기 용접부재(24)는 SU-TC 170 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 이종 금속 접합방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 파이프(26)의 끝부분을 이중확관부{즉, 삽입확관부(28)와 단부확관부(30)} 형태로 성형한 다음, 상기 삽입확관부(28)에 제 1 파이프(22)를 삽입하여 안치시킨 후, 상기 제1 파이프(22)에 용접부재(24)를 끼워서 단부확관부(30)에 안착시킨다.

이후, 상기 제1,2 파이프(22,30)를 고주파 기계(10)에 부착된 가열파이프(16)에 끼우게 되는데, 구체적으로는 제1 파이프(22)에는 상기 가열파이프(16)의 제1 코일부(18)가 위치하도록 끼우고, 제2 파이프(26)에는 제2 코일부(20)가 위치되도록 끼운다.

다음, 상기 고주파 기계(10)의 전극판(12a,12b)에 전류를 인가하게 되면, 상기 가열파이프(16)의 끝부분에 형성된 제1,2 코일부(18,20)는 상기 전류를 인가받아 상기 제1,2 파이프(22,26)을 가열하게 된다. 이에 따라 상기 제2 파이프(26)의 단부확관부(30)에 놓여진 용접부재(24)는 서서히 녹게 되면서 상기 단부확관부(30)의 내부(A)로 유입되며, 결국 제1,2 파이프(22,26)는 접합(용접)되어진다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 이종 금속을 접합시킬 때 용접부재가 녹아서 금속 외부표면으로 흘러내리는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 용접 부위가 매끄럽고 깨끗하여 별도의 후처리 공정이 필요없는 장점이 있다. 뿐만 아니라 별도의 후락스를 사용하지 않고 이종 금속을 용접할 수 있기 때문에 접합력을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

이종 금속을 접합하는 장치에 있어서,

전류를 인가받기 위한 전극판이 양측으로 각각 부착된 고주파 기계와, 상기 각 전극판에 부착되고 이종 금속을 각각 가열하기 위한 제1,2 코일이 일체로 형성된 가열파이프와;

상기 이종 금속 중에서 선택된 어느 하나의 금속 끝부분에는 이중확관이 형성되며, 상기 이중확관의 끝부분에 안착되어 상기 이종 금속을 접합시키기 위한 용접부재로 구성됨을 특징으로 하는 이종 금속 접합 장치.
제1항에 있어서,

상기 가열파이프에는 냉각수의 공급 및 배출을 위한 냉매공급관과 냉매배출관이 각각 연결됨을 특징으로 하는 이종 금속 접합 장치.
이종 금속을 접합하는 방법에 있어서,

상기 이종 금속 중에서 선택된 어느 하나의 금속의 끝부분을 이중확관으로 성형하는 단계와;

상기 이중확관부분에 다른 금속을 삽입하고, 끝부분에 용접부재를 안착시키 는 단계와;

상기 이종 금속을 가열하여 상기 용접부재가 이중확관부의 내부로 녹아내리도록 하여 상기 이종 금속을 접합하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 이종 금속 접합 방법.
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