KR101344830B1 - 브레이징 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 브레이징 장치가 개시된다. 상기 브레이징 장치는 진공 브레이징 용기와, 진공 브레이징 용기의 내부에 수납되는 부분 감압 용기와, 부분 감압 용기에 의해 격리된 내외부 공간의 연결 유로를 개폐하는 감압 밸브를 포함한다.
본 발명에 의하면, 고 진공의 브레이징 환경을 조성할 수 있고, 균일한 가열 조건을 부가할 수 있는 브레이징 장치가 제공된다.

Description

브레이징 장치{Brazing apparatus}

본 발명은 브레이징 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 진공 브레이징 접합 공정을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

브레이징은 서로 분리된 2개 이상의 부품을 접합시키는 기술로서, 접합하고자 하는 부품의 접합면에 필러를 바르거나 또는 붙이고 450도 이상의 고온으로 가열하여 용융시킨 후 모세관 힘을 이용하여 접합면 전체에 필러를 묻히고 응고시킴으로써 분리된 2개의 부품을 접합시키는 기술이다.

브레이징은 대기압 조건에서 수행하는 대기 브레이징과, 감압 조건에서 수행하는 진공 브레이징으로 구분되는데, 일반적으로 회전체 부품의 경우 고품질을 요구하기 때문에 진공 브레이징 방법을 사용하게 된다.

진공 브레이징의 경우 진공도가 접합 품질을 결정하는 핵심적인 요소인데, 진공도가 충분하지 않으면, 필러나 모재가 산화되어 젖음성이 떨어지게 되어 결함이 발생하기 쉽다.

본 발명의 목적은, 고 진공의 브레이징 환경을 조성할 수 있는 브레이징 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 균일한 가열 조건을 부가할 수 있는 브레이징 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 브레이징 장치는,

진공 브레이징 용기;

상기 진공 브레이징 용기의 내부에 수납되는 부분 감압 용기; 및

상기 부분 감압 용기에 의해 격리된 내외부 공간의 연결 유로를 개폐하는 감압 밸브;를 포함한다.

예를 들어, 상기 감압 밸브는, 부분 감압 용기 내외부의 압력차에 의해, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 연동될 수 있다.

예를 들어, 상기 감압 밸브는, 부분 감압 용기의 내부로부터 외부로의 일 방향성을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 감압 밸브는, 부분 감압 용기의 내부로부터 외부로의 정 방향 유동은 허용하되, 외부로부터 내부로의 역류는 차단할 수 있다.

예를 들어, 상기 감압 밸브는,

부분 감압 용기의 내부압력에 따라 개방 위치로 가세되고,

부분 감압 용기의 외부압력에 따라 패쇄위치로 가세될 수 있다.

예를 들어, 상기 감압 밸브는,

상기 연결 유로를 개폐하는 격막부; 및

상기 격막부를 폐쇄방향으로 탄성 바이어스 시키는 탄성 수단;을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 부분 감압 용기는, 실재를 개재하여 진공 브레이징 용기의 바닥면 상에 합착되어 있을 수 있다.

예를 들어, 상기 부분 감압 용기는,

브레이징 대상물을 수용하는 내부공간을 제공하도록 오목하게 인입된 통 형상의 몸체부; 및

상기 몸체부로부터 상기 진공 브레이징 용기의 바닥면과 대면하도록 연장된 플랜지부;를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 진공 브레이징 용기에는 브레이징 대상물을 가열하기 위한 가열 시스템이 마련될 수 있다.

이때, 상기 가열 시스템은 발열체를 포함하고,

상기 발열체는 상기 진공 브레이징 용기의 내부공간 내에 형성되거나 또는 상기 진공 브레이징 용기의 외부 면에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 부분 감압 용기는 열 전도성 소재를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 진공 브레이징 용기 내에 별도의 부분 감압 용기를 수납하고, 부분 감압 용기 내에 브레이징 대상물을 장입함으로써 고 진공의 브레이징 환경을 조성할 수 있으며, 진공도 제어가 한결 용이해질 수 있다. 즉, 부분 감압 용기의 일 측에 선택적으로 연결 유로를 개폐하는 감압 밸브를 도입함으로써 고 진공의 브레이징 환경을 조성할 수 있다.

또한, 브레이징 대상물의 가열 구조에 관하여, 직접적인 가열 방식이 아닌 부분 감압 용기를 매개체로 하는 중탕 가열 방식을 도입함으로써 전체 브레이징 대상물을 균일한 온도 조건으로 가열할 수 있으며, 접합 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 브레이징 품질을 좌우하는 주요 공정 변수로서, 진공도와 온도 제어를 위한 제어대상을 부분 감압 용기의 내부공간으로 한정함으로써 공정 변수의 제어 및 관리가 한층 용이해지는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 브레이징 장치의 절개 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 브레이징 장치의 단면도로서, 각각 감압 밸브의 폐쇄 상태와 개방 상태를 보여주는 도면들이다.
도 4는 도 1에 도시된 브레이징 장치의 가열 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 브레이징 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 브레이징 장치를 이용한 브레이징의 공정 순서도를 예시적으로 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 비람직한 실시형태에 관한 브레이징 장치에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 일 실시형태에 따른 브레이징 장치의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 브레이징 장치의 단면도이다.

도면을 참조하면, 상기 브레이징 장치(100)는 대략 원통 형상의 진공 브레이징 용기(110)를 포함한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 진공 브레이징 용기(110)의 형상은 원통 형상을 비롯하여 직육면체 형상이나 타원형 등 여하의 형상으로 형성될 수 있다.

상기 브레이징 용기(110)는 금속 계열의 소재로 형성될 수 있으며, 대략 400도 이상 고온의 브레이징 온도에 견딜 수 있는 내열성을 갖고, 고온환경에서도 활성을 갖지 않는 비활성 금속 계열의 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 브레이징 용기(110)는 고온 분위기에서 내열성과 비활성을 갖는 스테인레스 재질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 브레이징 용기(110)의 일 측에는 진공 배기구(121)가 형성되어 있다. 상기 진공 배기구(121)는 배기 시스템과 연결되어 있으며, 상기 배기 시스템은 진공 배기구(121)와 연결된 미도시된 진공 펌프(P)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 배기 시스템은 진공 배기구(121)와 진공 펌프(P) 사이를 연결하는 진공 공급관(122)을 포함할 수 있고, 상기 진공 공급관(122) 상에 설치된 진공계(123)와 진공 밸브(125)를 포함할 수 있다. 진공계(123)를 통하여 진공 상태를 확인하고 진공 밸브(125)의 개폐에 따라 제1 공간(G1)을 진공화시킬 수 있다. 즉, 진공 배기구(121)를 통한 흡입에 따라 진공 배기구(121)와 연결된 제1 공간(G1)이 진공화될 수 있다. 상기 제1 공간(G1)의 감압에 따라 제1 공간(G1)의 내부압력이 제2 공간(G2)보다 낮아지면, 제1, 제2 공간(G1,G2)의 압력차에 따라 제1, 제2 공간(G1,G2)의 연결 유로(155, 도 2)를 개폐하는 감압 밸브(160)가 개방되며 제2 공간(G2)이 진공화될 수 있다.

상기 진공 브레이징 용기(110) 내에는 부분 감압 용기(150)가 수납되어 있다. 상기 부분 감압 용기(150)는 바닥면이 개방되고 내부로 제2 공간(G)을 형성하도록 오목하게 인입된 원통형 부재로 형성될 수 있다. 본 발명의 부분 감압 용기(150)는 이에 한정되지 않고, 직육면체, 정육면체, 타원형 등 여하의 형상을 갖는 부재로 마련될 수 있다. 상기 부분 감압 용기(150)는 진공 브레이징 용기(110)의 바닥면(110a)과 함께 제2 공간(G2)을 정의하기 위해, 진공 브레이징 용기(110)의 바닥면(110a)에 부착될 수 있다.

상기 부분 감압 용기(150)는 브레이징 대상물(M)을 수용하는 제2 공간(G2)을 형성하도록 오목하게 인입된 통 형상의 몸체부(150a)와, 상기 몸체부(150a)의 테두리를 따라 진공 브레이징 용기(110)의 바닥면(110a)과 대면하게 연장되는 플랜지부(150b)를 포함할 수 있다.

이러한 부분 감압 용기(150)는 진공 브레이징 용기(110)의 바닥면(110a) 상에 덮어 씌워질 수 있다. 이때, 부분 감압 용기(150)의 플랜지부(150b)와 진공 브레이징 용기(110)의 바닥면(110a)과의 접촉부분에는 실재(151)가 개재되어 부분 감압 용기(150)에 의해 격리된 제1, 제2 공간(G1,G2)이 서로 연통되지 않도록 한다. 예를 들어, 상기 실재(151)로는 구리 등의 연성 금속 또는 반 연성 금속이 적용될 수 있으며, 이러한 연성 계열의 금속 소재를 융착시킴으로써 제1, 제2 공간(G1,G2)이 격리될 수 있다.

예를 들어, 실재(151)를 개재하여 부분 감압 용기(150)를 진공 브레이징 용기(110)의 바닥면(110a) 상에 덮어씌우고 실재(151)를 융착시킴으로써 부분 가압 용기(150)와 진공 브레이징 용기(110)를 상호 결합시킬 수 있다.

부분 감압 용기(150)에 의해, 진공 브레이징 용기(110)가 둘러싸는 전체 내부공간은 제1 공간(G1)과 제2 공간(G2)으로 격리된다. 즉, 상기 부분 감압 용기(150)는 제1 공간(G1)과 제2 공간(G2)을 공간적으로 분리시킨다.

상기 제1 공간(G1)은, 제2 공간(G2)의 내부압력의 증가에 대응하여 제2 공간(G2)을 추가적으로 감압하기 위한 진공상태를 수용할 수 있다. 여하의 이유에 의해 제2 공간(G2)의 내부압력이 증가하면, 제1, 제2 공간(G1,G2)을 서로 연통시킴으로써 제2 공간(G2)에 축적된 내부압력을 제1 공간(G1)으로 해방시켜서 제2 공간(G2)의 내부압력을 떨어뜨리고, 제2 공간(G2)을 감압시킬 수 있다. 제1 공간(G1)은 제2 공간(G2)의 추가적인 감압을 위한 진공의 레저버(reservoir) 기능을 수행할 있다. 상기 제1 공간(G1)의 내부압력은 제2 공간(G2)으로 확산되며 감압될 수 있으며, 상기 제1 공간(G1)의 내부압력을 떨어뜨리기 위한 진공의 레저버를 형성할 수 있다. 예를 들어, 승온 등에 따라 제2 공간(G2)을 점유하는 부피가 증가하고, 이에 따라 제2 공간(G2)의 내부압력이 증가할 수 있다. 이때, 제1, 제2 공간(G1,G2)을 서로 연통시킴으로써 제2 공간(G2)을 감압시킬 수 있다.

상기 제2 공간(G2)은 결합대상이 되는 브레이징 대상물(M)을 수용한다. 예를 들어, 상기 브레이징 대상물(M)은 피 결합 모재로서 제1, 제2 모재(M1,M2)를 포함하고, 제1, 제2 모재(M1,M2) 사이에서 양자의 결합을 매개하는 용가제(filler, F)를 포함할 수 있다.

상기 제2 공간(G2)은 브레이징 대상물(M)의 결합을 위한 고온환경을 제공하는데, 후술하는 바와 같이, 발열체(141)의 동작에 따라 450도 이상의 고온상태가 될 수 있다. 이에 따라 상기 브레이징 대상물(M)의 용가제(filler, F)가 용융되면서 결합의 대상이 되는 제1, 제2 모재(M1,M2)를 상호 결합시키게 된다. 상기 발열체(141)는 진공 브레이징 용기(110) 내에 설치될 수 있으며, 피가열체로서의 브레이징 대상물(M)은 부분 감압 용기(150)를 통하여 가열될 수 있다.

상기 제1, 제2 공간(G1,G2)의 격리는 브레이징 대상물(M)이 위치하는 제2 공간(G2)의 진공도가 제1 공간(G1)의 상태에 따라 악화되는 것을 방지하기 위한 구조이다. 실질적으로 브레이징 공정이 수행되는 제2 공간(G2)을 고 진공으로 유지하기 위해, 제2 공간(G2)의 진공도가 제1 공간(G1)의 상태에 따라 좌우되는 것을 막고, 제2 공간(G2)의 진공도가 떨어지는 것을 방지하기 위해, 제1, 제2 공간(G1,G2)을 서로에 대해 격리시킨다.

여하의 이유에 의해, 제1 공간(G1)의 진동도가 악화됨으로써, 제1 공간(G1)의 내부압력이 제2 공간(G2)의 내부압력보다 높게 상승하였을 때에도, 제1, 제2 공간(G1,G2)의 압력차에 의해 제1 공간(G1)과 제2 공간(G2)이 연통되지 않도록 한다. 예를 들어, 상기 제1 공간(G1)은 진공 브레이징 용기(110)를 개재하여 외부대기와 접하게 되므로, 진공 브레이징 용기(110)의 결함에 따른 외부대기의 침투 또는 발열체(141)의 동작에 따른 부피팽창 등에 의해 제1 공간(G1)의 내부압력이 증가할 수 있다. 제1 공간(G1)의 내부압력이 증가되더라도 제2 공간(G2)과 연통되지 않도록 상기 부분 감압 용기(150)는 제1, 제2 공간(G1,G2)을 격리시키게 된다.

상기 제2 공간(G2) 내에는 브레이징 대상물(M)이 위치되며, 상기 제2 공간(G2)은 실질적으로 브레이징 공정이 진행되는 작업공간을 제공하게 된다. 진공상태로 유지되는 제2 공간(G2) 내에서는 진공 브레이징이 수행된다. 진공 브레이징에서는 진공 분위기 속에서 브레이징 공정이 수행됨으로써 결합의 대상이 되는 모재(M) 또는 모재(M)의 결합을 매개하는 용가제(filler, F)의 산화를 방지할 수 있다. 예를 들어, 모재(M) 또는 용가제(filler, F)가 산화되면, 젖음성(wettability)이 나빠지고 이에 따라 양호한 접합 특성을 얻을 수 없으며, 불순물의 혼입으로 인해 접합 강도가 저하될 수 있다.

상기 제2 공간(G2)을 진공화시킴으로써 브레이징 대상물(M)이 장입되는 작업 공간을 진공 분위기로 형성하고 이에 따라 양호한 접합 품질을 얻도록 한다. 예를 들어, 이러한 브레이징 공정은 응축기나 증발기와 같은 열교환기 제작에 적용될 수 있으며, 알루미늄 제품 등에 적용될 수 있으나, 본 발명의 원리가 적용되는 분야는 상기한 바에 의해 한정되지 않는다.

상기 부분 감압 용기(150)의 일 측에는 상기 제1 공간(G1)과 제2 공간(G2)의 연결 유로(155)가 형성되고, 상기 연결 유로(155) 상에는 연결 유로(155)를 개폐하는 감압 밸브(160)가 형성되어 있다. 상기 감압 밸브(160)는 진공 브레이징 용기(110)의 내부이면서 부분 감압 용기(150)의 외부인 제1 공간(G1)과, 부분 감압 용기(150)의 내부인 제2 공간(G2) 사이의 연결 유로(155)를 개폐한다.

도 2 및 도 3에는 감압 밸브(160)의 동작을 보여주는 도면들이 도시되어 있다. 도 2는 감압 밸브(160)가 폐쇄 위치(P1)를 유지하는 상태를 보여주며, 도 3은 감압 밸브(160)가 개방 위치(P2)로 이동한 상태를 보여준다.

상기 감압 밸브(160)는 제1, 제2 공간(G1,G2)의 압력차에 따라 연동하며, 제1, 제2 공간(G1,G2)의 연결 유로(155)를 개폐한다. 이때, 상기 감압 밸브(160)는 개방 위치(P2)와 폐쇄 위치(P1) 사이에서 압력차에 의해 연동하며 제1, 제2 공간(G1,G2)의 연결 유로(155)를 개폐하는데, 예를 들어, 상기 감압 밸브(160)는 상기 부분 감압 용기(150)의 상면에 대해 밀착되도록 폐쇄 위치(P1)로 가세되어 있을 수 있다. 이때, 감압 밸브(160)의 구현 형태에 따라, 상기 감압 밸브(160)는 탄성 수단(165)에 의해 폐쇄 위치(P1)로 가세되어 있다가 제1, 제2 공간(G1,G2)의 압력차에 의해 개방 위치(P2)로 연동될 수 있다. 또는 상기 감압 밸브(160)는 자중에 의해 폐쇄 위치(P1)로 가세되어 있다가 제1, 제2 공간(G1,G2)의 압력차에 의해 개방 위치(P2)로 연동될 수도 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 감압 밸브(160)는 연결 유로(155)를 개폐하는 격막부(161)와, 상기 격막부(161)의 운동을 일 방향으로 탄성 바이어스 시키기 위한 탄성 수단(165)과, 상기 탄성 수단(165)을 지지하기 위한 지지부(162)를 포함한다. 도시된 실시형태에서는 격막부(161)와 지지부(162)가 일체적으로 형성되어 있으나, 본 발명은 도시된 바에 의해 한정되지 않는다.

상기 격막부(161)는 폐쇄 위치(P1), 즉, 하방으로 탄성 바이어스되어 있으며, 부분 감압 용기(150)의 상면에 대해 가세되어 있다. 따라서, 상기 격막부(161)는 외력의 작용이 없는 한, 폐쇄 위치(P1)인 부분 감압 용기(150)의 상면에 대해 밀착되어 있으며, 상기 부분 감압 용기(150)의 상면과 기밀성 접촉을 이루며 제1, 제2 공간(G1,G2)을 격리시킬 수 있다.

한편, 상기 격막부(161)는 제1, 제2 공간(G1,G2)의 압력차에 따라, 개방 위치(P2) 즉, 상방으로 이동하여 제1, 제2 공간(G1,G2)을 개방하도록 연동되는데, 예를 들어, 제2 공간(G2)의 내부압력이 제1 공간(G1)보다 증가하면, 예를 들어, 제2 공간(G2)의 내부압력은 상기 지지부(162)를 통하여 전달되고, 상기 지지부(162)와 일체적으로 형성된 격막부(161)는 탄성 수단(165)의 가세력에 대항하며 탄성 수단(165)을 압축시키면서 상방으로 들어 올려지게 된다(도 3). 반대로, 제1 공간(G1)의 내부압력이 제2 공간(G2)보다 증가하면, 상기 격막부(161)는 폐쇄 위치(P1), 즉, 하방의 부분 감압 용기(150)의 상면에 대해 가세되므로, 그대로 닫힌 상태를 유지하게 된다(도 2).

이렇게 감압 밸브(160)는 정해진 일 방향, 예를 들어, 상방 압력(F2, 도 3 참조)에 의해서만 연동하며, 반대 방향, 예를 들어, 하방 압력(F1, 도 2 참조)에 의해서는 연동하지 않는다. 즉, 상기 감압 밸브(160)는 제2 공간(G2)의 내부압력이 제1 공간(G1)보다 높은 경우에만 개방 위치(P2)로 연동하여 제1, 제2 공간(G1,G2)의 연결 유로(155)를 개방하며, 반대로 제1 공간(G1)의 내부압력이 제2 공간(G2)보다 높더라도 폐쇄 위치(P1)를 유지하며 연결 유로(155)를 폐쇄한다.

이러한 감압 밸브(160)의 일 방향성은 제2 공간(G2)의 압력 증가에 대응하여 제2 공간(G2)의 내부압력을 제1 공간(G1)으로 해방시킴으로써 제2 공간(G1)을 감압하기 위한 목적에 기여한다. 또한, 이러한 감압 밸브(160)의 일 방향성은 제2 공간(G2)의 고 진공도가 제1 공간(G1)에 의해 훼손되지 않도록 하는 목적에 기여한다. 예를 들어, 승온을 포함하는 여하의 이유에 의해 제2 공간(G2)의 내부압력이 제1 공간(G1)보다 증가하면, 감압 밸브(160)는 개방 위치(P2)로 연동하고 이에 따라 제2 공간(G2)의 내부압력은 제1 공간(G1)으로 해방되며, 제2 공간(G2)과 제1 공간(G1)의 내부압력이 대체로 평행을 이룰 때까지 개방 위치(P2)를 유지할 수 있다. 반대로, 진공 브레이징 용기(110)의 누수, 또는 브레이징 온도로의 가열에 수반되는 부피팽창에 의해 제1 공간(G1)의 내부압력이 제2 공간(G2)보다 증가하더라도, 감압 밸브(160)는 폐쇄 위치(P1)를 유지하며, 제1, 제2 공간(G1,G2)의 격리 상태를 유지한다. 따라서, 제2 공간(G2)의 고 진공 상태는 제1 공간(G1)의 상태에 영향을 받지 않고 그대로 유지될 수 있다. 상기 제2 공간(G2) 내에는 브레이징 대상물(M)이 수용되며, 상기 제2 공간(G1)은 브레이징의 작업공간을 제공하므로, 고 진공도를 유지할 필요가 있는바, 제2 공간(G2)의 내부압력이 증가하면 제1 공간(G1)으로의 배기를 통하여 진공도를 개선한다.

진공 브레이징 용기(110)를 끼고 외부대기와 접하는 제1 공간(G1)은 진공 브레이징 용기(110)의 누수 등에 따라 진공도가 악화될 수 있다. 또한, 제1 공간(G1)은 브레이징 온도로의 가열에 수반되는 부피팽창에 의해 내부압력이 증가할 수 있다. 이러한 제1 공간(G1)의 상태 변화에 의해 제2 공간(G2)의 진공도가 악화되지 않도록 제1 공간(G1)의 내부압력이 증가하더라도 제2 공간(G2)과의 격리를 유지하게 된다.

상기 탄성 수단(165)은 상기 격막부(161)를 일 방향, 예를 들어, 하방으로 가세시킬 수 있는 탄성력을 제공할 수 있는 한도에서 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 탄성 스프링, 고무 등의 탄성체, 또는 밸로우즈(bellows) 등이 모두 적용될 수 있다. 또한, 이러한 탄성 수단(165)이 필수적인 구성요소는 아니며, 상기 감압 밸브(160)는 탄성력 이외의 다른 힘, 예를 들어, 자중 등에 의해 폐쇄 위치(P1)로 가세될 수 있다.

상기 감압 밸브(160)는 상방의 개방 위치(P2)와, 하방의 폐쇄 위치(P1) 사이에서 제1, 제2 공간(G1,G2)의 압력차에 의해 연동하게 된다. 상기 개방 위치(P2)에서, 상기 감압 밸브(160)는 부분 감압 용기(150)의 상면으로부터 상방으로 이격된 위치로 이동하고, 제1, 제2 공간(G1,G2)을 연결해주는 연결 유로(155)가 개방되어 제1, 제2 공간(G1,G2)이 연통된다.

상기 폐쇄 위치(P1)에서, 상기 감압 밸브(160)는 부분 감압 용기(150)의 상면에 대해 밀착된 상태로서, 부분 감압 용기(150)의 상면에 기밀성 접촉을 이루어, 제1, 제2 공간(G1,G2)을 연결하는 연결 유로(155)가 폐쇄되며, 이에 따라 상기 제1, 제2 공간(G1,G2)이 서로에 대해 격리된다.

상기 브레이징 대상물(M)은 결합을 매개하는 용가제(F)의 용융을 위하여 고온의 브레이징 온도로 가열된다. 이를 위해 브레이징 장치에는 히팅 시스템(140)이 마련되는데, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 히팅 시스템(140)은 진공 브레이징 용기(110) 내에 마련된다.

상기 히팅 시스템(140)은 전기 신호를 입력으로 하여 저항 열을 발생하는 발열체(141)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 히팅 시스템(140)은 와이어 형태로 마련된 발열체(141)가 권취된 형태로 마련될 수 있으며, 상기 발열체(141)로서는 다양한 금속 계열의 열선이나 세라믹 계열의 열선이 적용될 수 있다. 상기 발열체(141)는 진공 브레이징 용기(110)의 내벽을 따라 균일한 밀도로 분산 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 발열체(141)의 구조에 관하여, 다수의 발열체 지지대(145)가 진공 브레이징 용기(110)의 내벽을 따라 균일하게 분포되고, 이 발열체 지지대(145)의 외주를 따라 열선 형태의 발열체(141)가 권취된 형태로 마련될 수 있다. 한편, 상기 히팅 시스템(140)은 발열체(141)에 대해 제어된 전기 신호를 출력하기 위한 제어회로부(146)와 온도 측정하기 위한 온도 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

도 4에는 히팅 시스템(140)의 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는 진공 브레이징 용기(110) 내에 별도의 부분 감압 용기(150)를 수납하고, 이 부분 감압 용기(150) 내에 브레이징 대상물(M)을 장입한다. 그리고, 진공 브레이징 용기(110)에 히팅 시스템(140, 도 3 참조)을 마련함으로써 부분 감압 용기(150) 내의 브레이징 대상물(M)이 히팅 시스템(140)에 의해 직접 가열되지 않고, 부분 감압 용기(150)를 통하여 간접적으로 가열된다. 이것은 히팅 시스템(140)의 열원으로서, 발열체(141, 도 3 참조)의 배치상태, 발열체(141)의 분포, 각 개별 발열체(141)와 브레이징 대상물(M) 간의 이격 거리와 같은 발열체(141)와 관련된 제반사항이 브레이징 대상물(M)의 입열 분포에 영향을 주지 않도록 하고 가급적 브레이징 대상물(M)에 균일한 입열이 수행될 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 부분 감압 용기(150)는 열전도성 금속소재로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 스테인레스 강 계열로 형성될 수 있다. 이때, 진공 브레이징 용기(110)의 발열체(141)로부터 부분 감압 용기(150)로 전달된 복사열(h1)은 부분 감압 용기(150)로부터 브레이징 대상물(M)로 순차적으로 전달된다(h2). 즉, 진공 브레이징 용기(110)의 발열체(141)로부터 브레이징 대상물(M)로의 열전달 경로 상에 개재된 부분 감압 용기(150)는 이들 사이의 열전달을 매개하되, 발열체(141)로부터의 입열이 일부 국부영역에 집중되는 가열환경에서도, 열전도성의 몸체를 통하여 집중된 입열을 신속하게 전파하여 균일하게 가열된 이후, 재차 복사 열전달을 통하여 브레이징 대상물(M)을 가열시키게 된다. 궁극적으로, 브레이징 대상물(M)로서는 균일하게 가열된 부분 감압 용기(150)를 통하여 열을 전달받게 되므로, 브레이징 대상물(M)의 위치에 따른 가열 집중이나 가열의 공백 등이 발생되지 않고 균일한 산포의 입열을 이루어질 수 있으며, 균일한 가열 환경을 통하여 입열 부족과 같은 접합 결함을 방지할 수 있다.

본 발명에서는 브레이징 대상물(M)을 부분 감압 용기(150)를 통해 가열하므로, 브레이징 대상물(M)에 대해 균일한 입열 조건을 제공할 수 있다. 브레이징 대상물(M)을 균일하게 가열한다는 것은, 브레이징 대상물(M)의 위치에 따른 온도 산포를 제거함으로써 입열 부족으로 인한 접합 강도의 약화를 방지할 수 있고, 양호한 접합 품질을 얻을 수 있다는 것을 의미한다.

도 5에는 본 발명과 대비되는 비교대상 진공 브레이징 장치(200)가 도시되어 있다. 상기 비교대상의 진공 브레이징 장치(200)에서는 부분 감압 용기(150)를 적용하지 않고 진공 브레이징 용기(210)의 발열체(241)로부터 직접 브레이징 대상물(M)을 가열한다. 이에 따라, 상기 비교대상 진공 브레이징 장치(200)에서는 발열체(241) 분포, 발열체(241)의 배치상태, 발열체(241)로부터 브레이징 대상물(M)의 각 위치까지의 이격거리 등에 따라 브레이징 대상물(M)의 입열량이 위치에 따라 차등적으로 적용될 수 있고, 불균일한 입열 분포에 의해 입열 부족에 따른 접합 품질이 열화될 수 있다.

본 발명의 구조와 같이, 진공 브레이징 용기(110)의 내부에 부분 감압 용기(150)를 수납하고, 브레이징 대상물(M)을 부분 감압 용기(150) 내에 장입하는 구조에서는, 브레이징 온도를 제어하기 위한 제어 대상을 제2 공간(G2)으로 한정할 수 있으므로, 상대적으로 큰 부피의 진공 브레이징 용기(210)의 내부공간(G)을 제어 대상으로 하는 비교대상 진공 브레이징 장치(200)와 비교할 때, 온도 제어가 정확하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 이를 위해 온도 계측을 위한 써미스터 등의 온도 센서(미도시)를 제2 공간(G2) 내에 배치할 수 있다.

비교대상의 진공 브레이징 장치(200)에서는 부분 감압 용기(150)를 적용하지 않고, 진공 브레이징 용기(210) 내에 직접 브레이징 대상물(M)을 장입하므로, 온도 제어의 대상공간이 넓어지게 되므로, 측정 온도와 브레이징 대상물(M)의 온도 간에 괴리가 생길 수 있고, 온도 제어가 어려워질 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 일 실시형태에서는 진공 브레이징 용기(110) 내에 히팅 시스템(140)의 발열체(141)가 형성되어 있으나, 본 발명에 이에 한정되지 않고 예를 들어, 발열체(141)는 진공 브레이징 용기(110)의 외부에 마련될 수도 있다. 예를 들어, 히팅 시스템(140)의 발열체(141)는 진공 브레이징 용기(110)의 외부 면에 형성될 수 있으며, 열전도성 금속소재로 형성된 부분 감압 용기(150)를 통하여 제2 공간(G2) 내의 브레이징 대상물(M)을 가열할 수 있다.

진공 브레이징 용기(110) 내부에 부분 감압 용기(150)를 수납하고, 브레이징 대상물(M)을 부분 감압 용기(150) 내에 장입함으로써 진공도 관리를 위한 대상 공간의 크기를 줄일 수 있고, 제2 공간(G2)의 진공도를 효율적으로 제어할 수 있다. 비교대상의 진공 브레이징 장치(200)와 같이, 부분 감압 용기(150)를 채용하지 않고, 브레이징 대상물(M)을 직접 진공 브레이징 용기(210) 내에 장입하는 구조에서는 제1 공간과 제2 공간을 합한 공간(G)을 대상으로 진공도를 제어하게 되지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 진공 브레이징 용기(110) 내에 부분 감압 용기(150)를 수납하고 부분 감압 용기(150) 내에 브레이징 대상물(M)을 장입하는 구조에서는 제2 공간(G2)만을 대상으로 진공도를 제어하면 되므로, 그만큼 진공도의 제어 및 관리가 용이하다는 것이다.

진공도가 일정하게 유지되지 않을 경우, 예를 들어, 4 x 10^-5 torr의 고 진공도가 유지되지 않으면, 브레이징 대상물(M)의 모재(M1,M2)나 용가제(F)가 산화되면서 산화막이 형성되어 젖음성이 떨어지게 되며, 이로 인하여 모재(M1,M2) 표면에 융착되는 용가재(F)의 유동이 원활하지 않게 되고 브레이징 접합부에 불순물이 혼입됨으로써 접합 품질이 떨어지게 되므로, 상대적으로 작은 부피의 제2 공간(G2)으로 제어 대상을 한정함으로써 진공도의 관리가 용이하게 이루어질 수 있도록 하고, 접합 품질을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1에 도시된 구조에서는 브레이징 대상물(M)이 진공 브레이징 용기(110)와 부분 감압 용기(150)의 이중 구조에 의해 밀봉됨으로써 브레이징 대상물(M)에 대한 외부 불순물의 침입이 효과적으로 차단될 수 있으며, 외부 오염원으로부터 브레이징 대상물(M)을 효과적으로 보호할 수 있다. 즉, 진공 브레이징 용기(110)의 결함에 의해 불순물이 내부로 침입하더라도 추가적인 차단막을 형성하는 부분 감압 용기(150)에 의해 불순물이 브레이징 대상물(M)에 접근하지 못하고, 브레이징 공정에 관여하여 접합 결함을 형성하는 것을 막을 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 진공 브레이징 용기(210) 내에 직접 브레이징 대상물(M)이 장입되는 구조에서는 적정의 브레이징 온도로 가열 승온하는 과정에서 부피 팽창에 따라 내부공간(G)의 진공도가 저하될 수 있다. 그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 진공 브레이징 용기(110) 내부에 부분 감압 용기(150)를 수용하고, 상기 부분 감압 용기(150) 내에 브레이징 대상물(M)을 장입하는 본 발명의 구조에서는 가열에 따른 부피 팽창에 의해 제1 공간(G1)의 진공도가 열화되더라도 브레이징 대상물(M)이 장입된 제2 공간(G2)의 진공도에 영향을 주지 않는다. 이에 따라, 고 진공도가 유지되는 브레이징 환경 내에서 브레이징 작업이 이루어질 수 있고 높은 접합 품질을 획득할 수 있다.

도 6에는 도 1의 진공 브레이징 장치를 적용한 진공 브레이징 공정의 단계별 순서도가 예시되어 있다. 도면을 참조하면, 진공 브레이징 공정은 이하와 같이 진행될 수 있다.

먼저, 부분 감압 용기(150) 내에 브레이징 대상물(M)을 장입하고(S10), 진공 브레이징 용기(110)를 진공화시킨다(1차 진공화 공정, S20). 예를 들어, 진공 공급관(122) 상에 연결된 진공 밸브(125)를 개방하고 진공계(123)를 통하여 진공 상태를 확인하면서 제1 공간(G1)을 진공화시킨다. 이때, 제1 공간(G1)의 진공화에 따라 제1 공간(G1)의 내부압력이 제2 공간(G2)보다 낮아지면, 감압 밸브(160)가 상방의 개방 위치(P2)로 이동하며, 제1, 제2 공간(G1,G2) 사이의 연결 유로(155)가 개방된다. 감압 밸브(160)에 의해 개방된 연결 유로(155)를 통하여 제2 공간(G2)이 진공화된다. 예를 들어, 상기 감압 밸브(160)는 제1, 제2 공간(G1,G2)의 내부압력이 실질적으로 평형을 이루는 시점까지 개방 위치(P2)를 유지하여 제2 공간(G2)을 진공화시키며, 제1, 제2 공간(G1,G2)의 내부압력이 평형을 이루면 폐쇄 위치(P1)로 이동하게 된다.

다음에, 상기 브레이징 대상물(M)을 가열한다(S30). 상기 브레이징 대상물(M)을 구성하는 피결합 모재(M1,M2)나 용가제(F)의 재료 특성, 요구되는 접합강도 등을 고려하여 소정의 브레이징 온도까지 브레이징 대상물(M)을 가열하게 된다. 예를 들어, 가열 시스템(140)을 가동하고, 진공 브레이징 용기(110) 내에 마련된 발열체(141)에 전류 신호를 인가함으로써 저항 열을 생성할 수 있다. 발열체(141)의 저항 열은 부분 감압 용기(150)를 통하여 브레이징 대상물(M)로 전달될 수 있다.

가열 승온 과정에서는 부피 팽창에 따라 내부압력이 상승할 수 있고, 이에 따라 재차 진공화가 수행될 수 있는데, 예를 들어, 소정의 브레이징 온도에 도달하기 이전에 2차 진공화가 수행될 수 있다(S40). 만일 900도의 브레이징 온도를 목표온도로 할 때, 대략 700~800도 사이의 중간 온도에서 진공 브레이징 용기(110)와 연결된 진공 펌프(P)를 가동하거나 또는 진공 밸브(125)를 개방하여 제1 공간(G1)을 진공화시키고, 감압 밸브(160)에 의해 개방된 연결 유로(155)를 통하여 제2 공간(G2)을 진공화시킬 수 있다. 이렇게 가열 승온 이전의 1차 진공화와 가열 승온 과정 중의 2차 진공화를 통하여 브레이징을 위한 고 진공도를 유지할 수 있다. 다만, 이러한 브레이징 공정은 예시적인 것이며, 예를 들어, 상기 진공화 공정은 1회 수행으로 완료될 수 있으며, 2회 이상 다수에 걸쳐서 수행될 수도 있다. 이러한 진공화 공정에서 감압 밸브(160)에 의해 개방된 연결 유로(155)를 통하여 제2 공간(G2)이 진공화될 수 있으며, 일단 진공화된 이후에 가열 승온 등에 의해 제1 공간(G1)의 압력이 높아지거나 또는 진공 브레이징 용기(110)의 누수 등에 따라 제1 공간(G1)의 압력이 높아지더라도, 감압 밸브(160)는 폐쇄 위치(P1)를 유지함으로써 제2 공간(G2)의 고 진공도를 유지한다.

마지막으로, 브레이징 온도까지 가열하는데(S50), 예를 들어, 900도의 목표온도까지 가열하여 용가제(F)를 용융시킴으로써 용융된 용가제(F)가 피결합 대상이 되는 제1, 제2 모재(M1,M2) 사이로 모세관 현상에 의해 침투되도록 하고, 냉각을 통하여 융가제(F)를 응고시킴으로써 제1, 제2 모재(M1,M2)를 브레이징 결합하게 된다.(S60)

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100: 브레이징 장치 110: 진공 브레이징 용기
110a: 진공 브레이징 용기의 바닥면
121: 진공 배기구 123: 진공계
125: 진공 밸브 140: 가열 시스템
141: 발열체 145: 발열체 지지대
146: 제어회로부 150: 부분 감압 용기
150a: 부분 감압 용기의 본체부 150b: 부분 감압 용기의 플랜지부
151: 실재 155: 연결 유로
160: 감압 밸브 161: 감압 밸브의 격막부
162: 감압 밸브의 지지부 165: 감압 밸브의 탄성 수단
P1: 감압 밸브의 폐쇄 위치 P2: 감압 밸브의 개방 위치
M: 브레이징 대상물 M1,M2: 모재
F: 필러 G1: 제1 공간
G2: 제2 공간

Claims (11)

1. 진공 브레이징 용기;
   상기 진공 브레이징 용기의 내부에 수납되며, 내부에 브레이징 대상물을 수용하는 부분 감압 용기; 및
   상기 부분 감압 용기에 의해 격리된 내외부 공간의 연결 유로를 개폐하는 감압 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이징 장치.
2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제1항에 있어서,
   상기 감압 밸브는, 부분 감압 용기 내외부의 압력차에 의해, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 연동되는 것을 특징으로 하는 브레이징 장치.
3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제1항에 있어서,
   상기 감압 밸브는, 부분 감압 용기의 내부로부터 외부로의 일 방향성을 갖는 것을 특징으로 하는 브레이징 장치.
4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제3항에 있어서,
   상기 감압 밸브는, 부분 감압 용기의 내부로부터 외부로의 정 방향 유동은 허용하되, 외부로부터 내부로의 역류는 차단하는 것을 특징으로 하는 브레이징 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 감압 밸브는,
   부분 감압 용기의 내부압력에 따라 개방 위치로 가세되고,
   부분 감압 용기의 외부압력에 따라 폐쇄 위치로 가세되는 것을 특징으로 하는 브레이징 장치.
6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제1항에 있어서,
   상기 감압 밸브는,
   상기 연결 유로를 개폐하는 격막부; 및
   상기 격막부를 폐쇄 방향으로 탄성 바이어스 시키는 탄성 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이징 장치.
7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제1항에 있어서,
   상기 부분 감압 용기는, 실재를 개재하여 진공 브레이징 용기의 바닥면 상에 합착되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이징 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 부분 감압 용기는,
   상기 브레이징 대상물을 수용하는 내부공간을 제공하도록 오목하게 인입된 통 형상의 몸체부; 및
   상기 몸체부로부터 상기 진공 브레이징 용기의 바닥면과 대면하도록 연장된 플랜지부;를 갖는 것을 특징으로 하는 브레이징 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 진공 브레이징 용기에는 상기 브레이징 대상물을 가열하기 위한 가열 시스템이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이징 장치.
10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제9항에 있어서,
    상기 가열 시스템은 발열체를 포함하고,
    상기 발열체는 상기 진공 브레이징 용기의 내부공간 내에 형성되거나 또는 상기 진공 브레이징 용기의 외부 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이징 장치.
11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제1항에 있어서,
    상기 부분 감압 용기는 열 전도성 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이징 장치.

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