KR102287257B1 - Device for Brazing using Electron Beam and Induction coil and Method for Controlling the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인덕션 코일과 전자빔을 이용한 이종재질의 브레이징 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수율을 극대화하고 공정시간을 단축할 수 있어 공정 중에 재질의 성질이 변성되는 것을 방지할 수 있는 인덕션 코일과 전자빔을 이용한 이종재질의 브레이징 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a brazing apparatus of dissimilar materials using an induction coil and an electron beam, and more particularly, an induction coil capable of maximizing the yield and shortening the process time, thereby preventing the properties of the material from being denatured during the process; It relates to a brazing apparatus of different materials using an electron beam.
일반적으로, 브레이징(Brazing)이란, 접합하려는 양 모재의 사이에 필러(용가제)를 위치시킨 후, 이를 가열하여 필러를 녹여 양 모재를 접합시키는 방법으로서, 모재를 거의 용융시키지 않고 필러만을 용융시켜 접합하는 접합방법을 뜻한다.In general, brazing is a method in which a filler (filler) is placed between both base materials to be joined and then heated to melt the filler to join both base materials. It refers to the method of joining.
이러한, 브레이징을 이용한 접합은 컨덴서 등의 고압을 사용하는 전기부품의 전기절연을 위해 서로 다른 재질의 양 모재를 접합할 때 또는 냉각기 부품 중 진공을 이루는 부품의 실링처리할 때 많이 쓰이며, 양 모재가 동종소재일 경우도 쓰이지만, 양 모재가 이종소재일 경우에 주로 사용되고 있다. 예를 들어, 기존의 모재를 용융시키는 방법으로 불가한 세라믹과 세라믹을 접합시킬 때 또는 세라믹과 금속등의 이종소재를 접합시킬 때 주로 사용되고 있다.Such bonding using brazing is often used when bonding both base materials of different materials for electrical insulation of electrical components that use high voltage, such as capacitors, or when sealing parts that form a vacuum among cooler components. It is also used in the case of the same type of material, but it is mainly used when the sheep base material is a different material. For example, it is mainly used when joining ceramics and ceramics, which is impossible by melting the existing base material, or when joining different materials such as ceramics and metals.
한편, 인서트 팁이나 드릴 공구, 밀링 공구 등의 절삭공구는 산업현장에서 널리 쓰이고 있는 공구로서, 자동차, 금형, 항공, 전기, 반도체 등 주요 산업 분야에 많은 수요 및 영향을 끼치는 기반 기술요소이다.On the other hand, cutting tools such as insert tips, drill tools, milling tools, etc. are widely used in industrial fields, and are a basic technological element that has a lot of demand and influences on major industrial fields such as automobiles, molds, aviation, electricity, and semiconductors.
예를 들어, 인서트 팁 등의 절삭공구는 선반 가공 등에 주로 쓰이는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 다이아몬드와 같이 마름모 형태를 가지는 생크층(12)과, 상기 생크층(12)의 모서리에 마모에 강한 세라믹 등의 재질로 이루어진 절삭층(14)이 구비된다.For example, a cutting tool such as an insert tip is mainly used for lathe processing, etc., as shown in FIG. 1 , a
일반적으로 생크층(12)은 파손에 강하고 열전도율이 높으며 전기전도성의 금속재질로 이루어지고, 상기 절삭층은 마모에 강하며 비전기전도성의 세라믹 등의 재질로 이루어져, 서로 이종재질로 이루어진다.In general, the
이러한 인서트 팁은 여러가지 방법으로 제조될 수 있으나, 그 중 브레이징 방법으로 상기 절삭층(14)을 상기 생크층(12)에 접합하는 방법이 사용되고 있다.Such an insert tip may be manufactured in various ways, but among them, a method of bonding the
즉, 상기 생크층(12)과 절삭층(14)의 사이에 은이나 니켈 합금 등의 필러(16)을 위치시킨 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 브레이징로(20)에 위치시킨 후 가열시켜 브레이징 한다. That is, after placing a
상기 생크층(12)과 절삭층(14)을 브레이징 할 때, 열변형의 차이로 인해 뒤틀리거나 깨지지 않도록 서서히 가열하며, 상기 필러(16)을 이루는 금속의 용융온도 이상으로 가열하여 필러(16)을 용융시킨 뒤에 서서히 냉각하여 상기 용융된 필러(16)가 고화되면서 브레이징이 완료될 수 있다.When brazing the
이러한 절삭공구(10)는 선반에 쓰이는 인서트 팁 뿐만 아니라 구멍을 뚫는 드릴이나 범용 절삭기구인 밀링 등에 사용되는 공구도 마찬가지로서, 실제 절삭가공하는 부분을 이루는 절삭층을 별도로 형성하여, 용접이나 브레이징 등으로 접합시켜 제조하고 있다.The
그러나, 이러한 종래의 브레이징 방법은 다음과 같은 제점이 있다.However, this conventional brazing method has the following problems.
첫째, 가열로(20)를 사용하므로, 작업이 가열로(20) 단위로 이루어져, 소품종 대량생산에는 유리하지만, 다품종 소량생산에는 불리한 문제점이 있다.First, since the
둘째, 가열로(20)를 사용하는 방식은 접합대상물(10)의 열팽창과 열수축시 크랙생성을 방지하기 위하여 매우 천천히 가열/냉각 시키므로 브레이징 작업에 수일이 걸려 생산성이 낮은 문제점이 있다.Second, since the method using the
셋째, 가열로(20)를 사용하여 양 모재와 필러에 동일한 열량(에너지)를 주입하여 가열시키는 방식이므로, 양 모재의 열팽창률이 다른 이종소재를 사용하는 경우 양 모재의 열팽창량이 서로 상이하여 크랙 발생등의 불량이 발생할 확률이 매우 높아 생산성이 낮은 문제점이 있다.Third, since the
넷째, 종래의 브레이징 방법은 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어졌고, 브레이징로를 취급하는 작업자의 숙련도에 따라 수율이 달라지는 문제점이 있었다. 또한, 브레이징 가열 시 고온으로 오랜시간동안 가열하게 되면, 생크층 및 절삭층의 결정이 성장하는 결정립 성장(Grain-growth) 현상이 발생하여, 절삭층의 세라믹은 내마모성이 작아지거나 기계적 강도가 감소(텅스텐 카이이드 등)되며, 때로는 고온에 의해 재료 변형 및 파손 등의 문제(PCD 등)가 발생된다.Fourth, the conventional brazing method took a long time to reduce productivity, and there was a problem in that the yield varies depending on the skill level of the operator handling the brazing furnace. In addition, if the brazing is heated at a high temperature for a long time during heating, a grain-growth phenomenon occurs in which the crystals of the shank layer and the cutting layer grow, and the ceramic of the cutting layer has reduced wear resistance or reduced mechanical strength ( tungsten kaide, etc.), and sometimes problems such as material deformation and damage (PCD, etc.) occur due to high temperature.
다섯째, 결정립 성장 현상을 방지하기 위해서 접합층의 소재의 선택에 있어서, 일반적으로 용융점이 높으며 경도(대략 638MPa, Hv)가 강하고 인성이 좋아 댐핑성능(최대 z=0.035)이 우수하여 충격 흡수성이 좋은 니켈 등의 소재를 사용하지 못하고, 용융온도가 낮은 은 등의 소재를 사용하고 있으나, 경도(250MPa, Hv)가 낮아 강성의 제약으로 인해 충격 흡수성이 좋지 않으며, 특히 가공시의 열부하에 취약한 구조를 가지고 있는 제약 사항이 있다.Fifth, in the selection of the material of the bonding layer to prevent grain growth, the melting point is generally high, the hardness (approximately 638 MPa, Hv) is strong, the toughness is good, the damping performance (maximum z = 0.035) is excellent, and the shock absorption is good Materials such as nickel cannot be used, and materials such as silver with a low melting temperature are used, but the hardness (250 MPa, Hv) is low, so the shock absorption is not good due to the limitation of rigidity. It has limitations.
여섯째, 도 2의 브레이징 가공시 생크층과 절삭층이 동일한 열량을 공급받게 되므로, 상기 생크층과 절삭층을 이루는 소재의 열팽창계수가 크게 차이날 경우, 열팽창량이 차이가 크게 발생하여 깨짐이나 뒤틀림이 발생할 수 있어, 생크층과 절삭층의 소재가 열팽장계수가 크게 차이나지 않는 소재로만 선택해야 하여, 소재의 선택에 한정적인 문제점이 있다.Sixth, since the shank layer and the cutting layer are supplied with the same amount of heat during the brazing process of FIG. 2, when the coefficient of thermal expansion of the material constituting the shank layer and the cutting layer is greatly different, the amount of thermal expansion is greatly different and cracking or warping This may occur, and the material of the shank layer and the cutting layer must be selected only with a material that does not have a large coefficient of thermal expansion, so there is a limited problem in the selection of the material.
일곱째, 일반적으로 절삭공구에서 실제 절삭하는 절삭층은 내마모성이 우수한 WC(텅스텐 카바이드)등의 세라믹 계열의 재질을 널리 사용하나, 세라믹 소재는 비전도성의 소재로서 전자빔으로 가공하기 불가능한 문제점이 있다.Seventh, in general, for the cutting layer actually cut by a cutting tool, a ceramic-based material such as WC (tungsten carbide) with excellent wear resistance is widely used, but the ceramic material is a non-conductive material and it is impossible to process it with an electron beam.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 보다 생산성이 향상되고, 결정립의 변성이 발생되지 아니하며, 수율이 향상되고, 비전도성 소재의 브레이징이 가능하여 소재의 선택이 자유로운 인덕션 코일과 전자빔을 이용한 이종재질의 브레이징 장치를 제공하는 것이 과제이다.The present invention is to solve the above problems, and the present invention is an induction coil with improved productivity, no crystal grain denaturation, improved yield, and free choice of material because brazing of non-conductive materials is possible. It is a task to provide a brazing apparatus of dissimilar materials using an electron beam and an electron beam.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따르면, 캐소드와 애노드를 포함하는 전자빔 방출장치, 상기 전자빔 방출장치에서 방출되는 전자빔이 조사되며, 상호 접합되는 전기전도성 재지르이 제1모재와 비전기전도성 재질의 제2모재를 포함하는 접합대상물이 위치되는 챔버, 상기 접합대상물의 표면에 위치되며, 인가되는 전류에 의해 유도가열로서 상기 접합대상물의 제1모재를 가열하는 인덕션 코일, 상기 전자빔 방출장치에서 조사되는 전자빔이 상기 접합대상물의 제2모재를 가열하고, 상기 인덕션 코일이 상기 접합대상물의 제1모재를 가열하도록 제어하는 제어부를 포함하는 이종재질 브레이징 장치가 제공된다.In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, an electron beam emitting device including a cathode and an anode, an electron beam emitted from the electron beam emitting device is irradiated, and an electrically conductive material that is bonded to each other is not A chamber in which a bonding object including a second base material of an electrically conductive material is located, an induction coil positioned on the surface of the bonding object and heating the first base material of the bonding object by induction heating by an applied current, the electron beam emission There is provided a dissimilar material brazing apparatus including a control unit for controlling the electron beam irradiated from the device to heat the second base material of the bonding object, and control the induction coil to heat the first base material of the bonding object.
상기 제어부는, 상기 제1모재 및 제2모재의 단위시간당 열팽창량이 동일하도록 제어할 수 있다.The controller may control the amount of thermal expansion per unit time of the first base material and the second base material to be the same.
상기 제어부는, 상기 제1모재 및 제2모재의 단위시간당 열수축량이 동일하도록 제어할 수 있다.The control unit may control the amount of heat shrinkage per unit time of the first base material and the second base material to be the same.
상기 인덕션 코일은 상기 접합대상물의 제2모재의 표면상에 위치될 수 있다.The induction coil may be positioned on the surface of the second base material of the bonding object.
상기 인덕션 코일은 상기 접합대상물의 제1모재의 표면상에 위치될 수 있다.The induction coil may be positioned on the surface of the first base material of the bonding object.
상기 인덕션 코일은 내부에 냉각수가 유동되도록 중공의 단면을 가지도록 형성될 수 있다.The induction coil may be formed to have a hollow cross-section so that coolant flows therein.
상기 접합대상물의 제2모재의 전자빔이 조사되는 면에 연접되어 상기 제2모재를 덮도록 구비되는 전도층 및 상기 전도층을 접지시키는 접지와이어를 포함할 수 있다.It may include a conductive layer provided to cover the second base material by being connected to the surface to which the electron beam of the second base material of the bonding object is irradiated, and a ground wire for grounding the conductive layer.
한편, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 전기전도성 재질의 제1모재와 비전기전도성 재질의 제2모재 사이에 필러를 위치시키고, 이를 가열하여 상기 필러를 녹여 상기 제1모재와 제2모재를 접합시키는 이종재질 브레이징 장치의 제어방법에 있어서, 인덕션 코일을 작동하여 제1모재를 가열하는 유도전류 가열단계, 전자빔으로서 제2모재를 가열하는 전자빔 조사단계를 포함하는 이종재질 브레이징 장치의 제어방법이 제공된다.Meanwhile, according to another aspect of the present invention, a filler is placed between the first base material of an electrically conductive material and the second base material of a non-conductive material, and the filler is melted by heating it to bond the first base material and the second base material In the control method of a dissimilar material brazing apparatus, the method of controlling a dissimilar material brazing apparatus comprising an induction current heating step of heating a first base material by operating an induction coil, and an electron beam irradiation step of heating a second base material as an electron beam is provided do.
상기 유도전류 가열단계 및 전자빔 조사단계는, 상기 제1모재와 제2모재의 시간당 열팽창량이 동일하도록 가열할 수 있다.The induced current heating step and the electron beam irradiation step may be heated so that the amount of thermal expansion per time of the first base material and the second base material is the same.
상기 제1모재와 제2모재의 접합이 완료된 후, 상기 제1모재와 제2모재를 냉각시키는 냉각단계를 더 포함할 수 있다.After the bonding of the first base material and the second base material is completed, the method may further include a cooling step of cooling the first base material and the second base material.
상기 냉각단계는, 상기 제1모재와 제2모재의 시간당 열수축율이 동일하도록 상기 인덕션 코일 및 전자빔을 제어할 수 있다.In the cooling step, the induction coil and the electron beam may be controlled so that the heat shrinkage rate per time of the first base material and the second base material are the same.
본 발명의 인덕션 코일과 전자빔을 이용한 이종재질의 브레이징 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the brazing apparatus of different materials using the induction coil and the electron beam of the present invention, there are the following effects.
첫째, 인덕션 코일을 이용하여 전기전도성 재질의 제1모재를 가열하고, 전자빔을 이용하여 비전기전도성 재질의 제2모재를 각각 별도로 가열하므로 제1모재와 제2모재를 각각 독립적으로 가열할 수 있어 가열의 제어가 보다 용이할 수 있다.First, since the first base material of the electrically conductive material is heated using an induction coil, and the second base material of the non-conductive material is heated separately using an electron beam, the first base material and the second base material can be heated independently. Control of heating may be easier.
둘째, 인덕션 코일과 전자빔을 이용하여 브레이징함으로써 제1모재와 제2모재의 열팽창량이 동일하도록 가열할 수 있어, 제2모재의 두께가 얇아 제1모재와 부피차이가 크거나 열 팽창계수의 차이가 클 경우라도 브레이징 공정 중 제2모재가 깨지거나 뒤틀리는 현상의 발생을 방지할 수 있다.Second, by brazing using an induction coil and an electron beam, the first base material and the second base material can be heated so that the amount of thermal expansion is the same. Even if it is large, it is possible to prevent the occurrence of a phenomenon in which the second base material is broken or twisted during the brazing process.
셋째, 전자빔 브레이징을 이용하여 비전도성의 제2모재를 가열함으로써, 가열시간이 대폭 단축되어, 제2모재 및 제1모재 내부의 결정립 성장현상이 발생하기 전에 가열이 종료될 수 있어 브레이징 시 제1모재 및 제2모재의 결정립 성장현상(스틸의 경우 카바이드 크기 등)이 방지될 수 있다. 따라서, 상기 제1모재 및 제2모재의 내마모성과 강성을 확보를 위한 공정 재현성과 안정성을 확보할 수 있다.Third, by heating the non-conductive second base material using electron beam brazing, the heating time is greatly shortened, and heating can be terminated before the second base material and the grain growth phenomenon inside the first base material occur, so that the first The grain growth phenomenon (carbide size in the case of steel, etc.) of the base material and the second base material can be prevented. Therefore, it is possible to secure the process reproducibility and stability for securing the abrasion resistance and rigidity of the first base material and the second base material.
넷째, 접합계면층의 재질로서 용융점이 높은 대신 접합강도 및 내열온도가 우수하고, 내부댐핑특성이 우수한 니켈 계열의 합금을 사용할 수 있다.Fourth, as a material of the bonding interface layer, a nickel-based alloy having a high melting point but excellent bonding strength and heat resistance temperature and excellent internal damping characteristics can be used.
다섯째, 종래에는 제1모재와 제2모재의 열팽창률이 최대한 유사한 소재로 선택해야 하여 소재 선택이 자유롭지 아니하였으나, 인덕션 코일과 전자빔 브레이징을 이용함으로써 제1모재 및 제2모재를 각각 독립적으로 가열 가능하므로 제1모재와 제2모재의 열팽창률이 차이가 나는 것도 적용 가능하게 되므로서 소재 선택이 자유롭다.Fifth, in the prior art, the material selection was not free because the first base material and the second base material had to be selected as materials having the same coefficient of thermal expansion as possible. Therefore, it is possible to apply the difference in the coefficient of thermal expansion of the first base material and the second base material, so the material selection is free.
여섯째, 종래에는 세라믹 등의 비전도성재질은 전자빔을 이용한 가공이 어려웠으나, 본 발명에 따르면 비전도성재질의 층 표면에 접지된 전도층이 형성되어 전자빔의 조사가 가능하여 소재의 선택이 자유롭다.Sixth, conventionally, it was difficult to process a non-conductive material such as ceramics using an electron beam, but according to the present invention, a grounded conductive layer is formed on the surface of the non-conductive material layer, so that electron beam irradiation is possible, so the choice of material is free.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 종래의 일반적인 인서트 팁 절삭공구를 도시한 사시도;
도 2는 도 1의 인서트 팁 절삭공구를 일반적인 브레이징 로에서 브레이징 가공하는 모습을 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 일 형태에 따른 인덕션 코일과 전자빔을 이용한 이종재질의 브레이징 장치의 일 실시예를 도시한 도면;
도 4는 인서트 팁 절삭공구에 도 3의 인덕션 코일이 배치되는 모습을 도시한 도면;
도 5는 인덕션 코일에 의해 발생되는 유도전류와 전자빔 조사에 의해 제1모재와 제2모재가 가열되는 모습을 도시한 단면도;
도 6은 도 3의 인덕션 코일의 단면을 도시한 도면;
도 7은 인덕션 코일이 제1모재에 접하도록 배치되고, 제2모재의 표면에 전도층 및 접지와이어가 구비되는 모습을 도시한 단면도;
도 8은 카본나노튜브용액을 이용해 인서트 팁 절삭공구의 표면에 전도층을 형성하는 모습을 도시한 도면;
도 9는 본 발명의 다른 형태에 따른 이종재질 브레이징 장치의 제어방법을 도시한 순서도;
도 10은 초기예열온도 차이에 따른 제1모재와 제2모재의 온도상승의 차이를 도시한 그래프;
도 11은 제1모재와 제2모재가 열팽창량이 동일하도록 가열되는 모습을 도시한 그래프;
도 12는 제1모재와 제2모재가 자연냉각될 때 열수축량의 차이를 나타낸 그래프;
도 13은 냉각단계에서 제1모재와 제2모재의 열수축량이 동일하도록 냉각될 때의 그래프; 그리고,
도 14는 냉각단계에서 제1모재와 제2모재의 열수축량이 유사하도록 제1모재를 간헐적으로 가열하면서 냉각할 때의 그래프 이다.The summary set forth above as well as the detailed description of the preferred embodiments of the present application set forth below may be better understood when read in conjunction with the accompanying drawings. For the purpose of illustrating the invention, there are shown in the drawings preferred embodiments. It should be understood, however, that the present application is not limited to the precise arrangements and instrumentalities shown.
1 is a perspective view showing a conventional general insert tip cutting tool;
Figure 2 is a view showing a state of brazing the insert tip cutting tool of Figure 1 in a general brazing furnace;
3 is a view showing an embodiment of a brazing apparatus of different materials using an induction coil and an electron beam according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a view showing a state in which the induction coil of Figure 3 is disposed on the insert tip cutting tool;
5 is a cross-sectional view showing a state in which the first base material and the second base material are heated by the induced current and electron beam irradiation generated by the induction coil;
6 is a view showing a cross-section of the induction coil of FIG. 3;
7 is a cross-sectional view showing a state in which the induction coil is disposed so as to be in contact with the first base material, and a conductive layer and a ground wire are provided on the surface of the second base material;
8 is a view illustrating a state in which a conductive layer is formed on the surface of an insert tip cutting tool using a carbon nanotube solution;
9 is a flowchart showing a control method of a dissimilar material brazing apparatus according to another aspect of the present invention;
10 is a graph showing the difference in the temperature rise of the first base material and the second base material according to the difference in the initial preheating temperature;
11 is a graph showing a state in which the first base material and the second base material are heated so that the amount of thermal expansion is the same;
12 is a graph showing the difference in heat shrinkage when the first base material and the second base material are naturally cooled;
13 is a graph when the first base material and the second base material are cooled so that the amount of heat shrinkage is the same in the cooling step; And,
14 is a graph when cooling while heating the first base material intermittently so that the heat shrinkage of the first base material and the second base material are similar in the cooling step.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the object of the present invention can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same names and the same reference numerals are used for the same components, and an additional description thereof will be omitted.
이하, 본 발명의 인덕션 코일과 전자빔을 이용한 이종재질의 브레이징 장치(이하, 설명의 편의를 위해 '이종재질 브레이징 장치라 칭하기로 한다)일 실시예에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of a brazing apparatus of a dissimilar material using an induction coil and an electron beam of the present invention (hereinafter, referred to as a 'dissimilar material brazing apparatus for convenience of description) will be described.
본 실시예에 따른 이종재질 브레이징 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 전자빔 방출장치(100), 챔버(210), 스테이지(220), 인덕션 코일(230) 냉각부(240) 및 제어부(280)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the dissimilar material brazing apparatus according to this embodiment is an electron
상기 전자빔 방출장치(100)는 캐소드(120)와 애노드(130)를 포함하여 전자빔을 방출하는 장치이다.The electron
본 실시예에서, 상기 전자빔 방출장치(100)로는 플라즈마 방식의 전자빔 방출장치가 구비되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 상기 전자빔 방출장치(100)는 하우징(150), 캐소드(120), 애노드(130) 및 절연홀더(140)를 포함하는 콜드(Cold) 타입 플라즈마 전자빔 방출장치를 적용하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In this embodiment, the electron
상기 하우징(150)은 후술하는 캐소드(120) 및 애노드(130) 등이 위치되며, 전자빔이 가속되는 공간을 형성하는 구성요소로서, 타측에는 가속된 전자빔이 방출되는 방출구(156)가 형성될 수 있으며, 상기 하우징(150) 내부는 진공 분위기를 형성할 수 있다. 이 때, 상기 하우징(150)내부에 형성되는 진공도는 10^-3Torr 정도의 진공도일 수 있다.The
그리고, 상기 하우징(150) 내 일측에는 캐소드(120)가 구비된다. 상기 캐소드(120)는 전기에너지를 인가받아 전자를 방출하는 구성요소로서, 본 실시예에서는 금속 재질로 이루어지고 전체적으로 소정의 두께를 갖는 원판의 형태로 이루어지는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In addition, a
상기 애노드(130)는 상기 하우징(150) 내에서 상기 캐소드(120)로부터 타측으로 이격되어 위치될 수 있다. 상기 애노드(130)는 전기에너지를 인가받아 상기 캐소드(120)로부터 방출된 전자를 가속시키는 구성요소로서, 가속된 전자들이 통과하는 개구부(132)가 형성될 수 있다.The
한편, 상기 절연홀더(140)는 상기 캐소드(120)와 하우징(150) 사이를 절연하며, 상기 캐소드(120)를 하우징(150)에 고정시키는 구성요소이다.Meanwhile, the insulating
또한, 절연홀더(140)의 일측에는 상기 캐소드(120) 또는 애노드(130)에 전기에너지를 공급하는 구동부(160) 및 캐소드(120)를 냉각시키는 냉각부(미도시)가 구비될 수 있다.In addition, a
그리고, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 애노드(130)의 타측에는 상기 애노드(130)의 개구부(132)를 통과한 전자빔을 집속하거나 편향시키는 집속부(미도시)와 편향부(170)가 구비될 수 있다.And, although not shown in the drawing, the other side of the
따라서, 상기 캐소드(120)와 애노드(130)에 전기에너지를 인가하면, 상기 캐소드(120)로부터 전자가 방출되어 애노드(130) 측으로 가속된 후 하우징(150)의 방출구(156)를 통해 방출될 수 있다.Therefore, when electric energy is applied to the
한편, 상기 캐소드(120)는 상기 애노드(130)를 바라보는 면이 오목하게 구배를 형성하도록 이루어질 수 있다.On the other hand, the
그리고, 상기 캐소드(120)의 상기 구배를 형성한 면의 테두리(122)는 둥글게 라운드지게 형성될 수 있다.And, the
따라서, 캐소드(120)에 테두리에 뾰족한 첨단 부분이 형성되지 아니하므로 아크 발생이 방지되어 보다 안정적인 운전이 가능하다.Therefore, since a sharp tip is not formed on the edge of the
그리고, 상기 절연홀더(140)는 상기 캐소드(120)의 구배가 형성된 면의 배면 및 상기 캐소드(120)의 측면을 감싸도록 형성되는데, 상기 절연홀더(140)가 상기 캐소드(120)의 측면을 감싸는 부분은 상기 캐소드 테두리의 라운드진 부분(122)까지 연장되도록 형성될 수 있다.In addition, the insulating
또한, 상기 절연홀더(140)가 캐소드(120)의 측면까지 연장되어 하우징(150)과 캐소드(120) 사이에서 아크가 발생하는 것이 방지될 수 있다.In addition, since the insulating
이 때, 상기 절연홀더(140)는 상기 캐소드 테두리(122)의 라운드진 부분의 일부를 감싸도록 연장형성 될 수 있다.In this case, the insulating
즉, 상기 캐소드(120)가 상기 절연홀더(140)보다 더 상기 애노드(130)에 가깝게 위치될 수 있다.That is, the
전술한 바와 같이, 상기 캐소드(120)의 테두리가 라운드지게 형성되므로, 상기 절연홀더(140)와 캐소드(120)의 사이에는 공간이 형성될 수 있는데, 이 때 상기 공간이 전하가 축적되는 공간의 역할을 하게 되어 전자빔 방출장치의 운전중 아크가 발생할 수도 있다.As described above, since the rim of the
따라서, 상기 캐소드(120)가 절연홀더(140)보다 더 애노드(130)에 가깝게 위치되어 상기 캐소드(120)와 절연홀더(140) 간의 간격이 줄어들어 전하가 축전되는 공간이 줄어들 수 있다.Accordingly, since the
따라서, 상기 캐소드(120)와 절연홀더(140)간에 커페시턴스가 줄어들게 되어 아크의 발생이 억제되므로, 보다 안정적으로 운전할 수 있으며, 한계 출력을 보다 상승시킬 수 있다.Accordingly, since the capacitance between the
한편, 상기 하우징(150)은 그 측면의 둘레를 형성하는 튜브(152)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
이 때, 상기 튜브(152)는 금속재질로 형성될 수 있으며, 상기 캐소드(120) 및 애노드(130)와는 절연될 수 있다. 이를 위해, 상기 튜브(152)와 캐소드(120)의 사이에는 절연체(154)가 구비될 수 있다.In this case, the
그리고, 접지(158)가 이루어질 수 있다.In addition, a
상기 전자빔 방출장치로서 금속을 가공할 때에는 용융된 금속에서 금속증기가 발생되며, 발생된 금속증기는 상기 튜브(152) 내측면에 증착될 수 있다.When metal is processed by the electron beam emitting device, metal vapor is generated from the molten metal, and the generated metal vapor may be deposited on the inner surface of the
이 때, 상기 튜브(152)에 접지(158)가 이루어져 있으므로, 상기 튜브(152) 내측면에 부착된 금속증기의 주변의 전자는 접지(158)된 그라운드로 흐르게 되어 아크의 발생이 방지되어 보다 안정적인 운전이 가능하며, 동시에 한계 출력을 상승시킬 수 있다.At this time, since the
또한, 금속 재질의 특성상 외부의 충격 및 반복되는 열 충격에 강하고, 부착되는 금속증기를 제거하지 아니하여도 운전이 가능하므로 반영구적인 사용이 가능하다.In addition, due to the characteristics of the metal material, it is strong against external impact and repeated thermal shock, and it can be operated without removing the attached metal vapor, so that it can be used semi-permanently.
그리고, 반사전자 차단구조체(160)가 구비될 수 있다.In addition, a reflective
상기 캐소드(120)에서 방출되는 전자빔(e) 중 외곽의 일부는 상기 애노드(130)측을 향하지 못하고, 다른 방향을 향하여 이동하게 되는 후방산란전자(BSE: Backscattered Electron)을 형성할 수 있다.A portion of the outer portion of the electron beam e emitted from the
또한, 상기 튜브(152) 내부내에 잔류하는 질소 등의 원소가 가속된 전자와 충돌하여 발생하는 2차전자가 발생할 수 있다.In addition, secondary electrons generated by collision of elements such as nitrogen remaining in the
이하의 설명에서 상기 후방산란전자와 2차전자를 통틀어 반사전자라 칭하기로 하다.In the following description, the backscattered electrons and the secondary electrons will be collectively referred to as reflection electrons.
이러한 반사전자들은 상기 애노드(130)를 통과하는 전자빔(e)에 비해 집속되지 못하여 방향성이 없거나 또는 산란될 수 있다.These reflected electrons may not be focused as compared to the electron beam e passing through the
이러한 반사전자 들은 상기 하우징(150) 내에서 반사되어 튜브(152)를 가열시키거나 아크를 발생시킬 수 있는데, 본 실시예의 전자빔 방출장치(100)의 튜브(152)는 스테인레스 등의 금속재질로 형성되므로, 상기 튜브(152)가 가열되어 열팽창하게 되면 기하학적 조건이 변경되어 전자빔 방출장치(100)의 정밀도가 하락하는 문제점이 발생될 수 있다.These reflected electrons may be reflected within the
따라서, 상기 반사전자 차단구조체(160)는 이러한 반사전자들이 튜브(150) 내측으로 향하는 것을 차단하는 구성요소이다.Accordingly, the reflective
상기 반사전자 차단 구조체(200)는 상기 하우징(150)의 방출구(156)가 형성된 면의 방출구(156) 주위로부터 상기 애노드(130) 측으로 연장되도록 형성될 수 있다.The reflective electron blocking structure 200 may be formed to extend toward the
따라서, 상기 반사전자 차단구조체(160)는 애노드(130)와 상기 방출구(156)가 형성된 면 사이에 배치되며, 상기 방출구(156)가 형성된 면으로부터 상기 애노드(130)를 향하여 연장된 관의 형태로 이루어질 수 있다.Accordingly, the reflective
이 때, 상기 반사전자 차단구조체(160)는 상기 애노드(130)를 향하는 측 및 상기 방출구(156)를 향하는 측은 개구되며, 중공은 상기 애노드(130) 및 방출구(156)와 연통될 수 있다.At this time, the reflective
따라서, 상기 반사전자 차단구조체(160)의 중공은 상기 애노드(130)의 개구부(132)를 통해 가속된 전자가 상기 방출구(156)로 방출되는 통로의 역할을 할 수 있다.Accordingly, the hollow of the reflective
이 때, 한편, 상기 중공은 상기 방출구(156)와는 동축상에 상기 방출구(156)보다는 큰 직경을 가지도록 형성될 수 있으며 상기 애노드(130)의 개구부(132)보다 작거나 같은 직경으로 형성될 수 있다.At this time, on the other hand, the hollow may be formed to have a larger diameter than the
그리고, 상기 방출구(156)는 상기 애노드(130)의 개구부(132)보다 작은 직경으로 형성될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 반사전자 차단구조체(160)의 내주면에서 내측으로 연장된 플랜지부(162형성될 수 있다. 상기 플랜지부(210)는 상기 반사전자 차단구조체(160)의 상측부에 형성될 수 있으며, 상기 플랜지부(210)가 돌출되는 길이는 상기 애노드(130)의 개구부(132)를 통과한 가속된 전자가 상기 반사전자 차단구조체(160)를 통과하는데 방해되지 않는 정도일 수 있다.In addition, a
또한, 상기 전자빔 방출장치로서 금속을 가공할 때에는 용융된 금속에서 금속증기가 발생될 수 있는데, 이러한 금속증기들은 방출구(156)을 통해 하우징(150) 내부로 유입되어 튜브(152)에 증착되거나 또는 절연홀더(140)에 증착되는 경우 아크를 발생시킬 수 있다. 그런데, 상기 금속증기들이 캐소드(120)의 오목하게 구배를 형성하는 면에 증착될 경우, 전자빔의 고에너지에 의해 상기 금속증기들이 증착되지 못하고 증발될 수 있다.In addition, when processing metal as the electron beam emitting device, metal vapor may be generated from the molten metal. These metal vapors are introduced into the
따라서, 상기 플랜지부(162)직경은 상기 방출구(156)을 통해 유입되는 금속증기가 하우징 내에서 퍼지지 않고 상기 캐소드(120)의 오목한 구배를 형성하는 면을 향하도록 안내할 수 있는 직경으로 형성될 수 있다.Therefore, the diameter of the
상기 애노드(130)의 개구부(132)를 통과하는 가속된 전자는 상기 반사전자 차단구조체(160)의 중공을 통해 하우징(150)의 방출구(156)로 방출될 수 있다.The accelerated electrons passing through the
한편, 상기 반사전자등 상기 하우징(150)의 방출구(156)를 통과하지 못하고, 상기 하우징(150)의 방출구(156)가 형성된 면에 반사될 수 있다.On the other hand, the reflective electrons may not pass through the
이 때, 상기 반사된 전자는 상기 반사전자 차단구조체(160)의 내주면내에서 반사되어 튜브(152)측으로 재반사 되는 것이 차단될 될 수 있다.At this time, the reflected electrons are reflected within the inner circumferential surface of the reflective
상기 플랜지부(162)가 내주면 내측으로 연장되어 있으므로 상기 반사전자 차단구조체(160)의 중공 내부에서 반사되는 전자들이 반사전자 차단구조체(160)의 외측으로 탈출하는 것이 방지됨과 동시에 상기 방출구(156)을 통해 유입되는 금속증기가 하우징 내에서 퍼지지 않고 상기 캐소드(120)의 오목한 구배를 형성하는 면을 향하도록 안내되어 금속증기가 튜브(152)나 절연홀더(140)에 증착되는 것을 방지할 수 있다.Since the
또한, 상기 반사전자 차단구조체(160)의 내주면에는 복수개의 흡수홈(164)되어 반사전자와 복수개의 홈(164) 간의 충돌확률을 높여 상기 반사전자 차단구조체(160)의 중공 내주면에서 반사되는 전자들을 흡수할 수 있다.In addition, a plurality of absorbing
한편, 상기 반사전자 차단구조체(160)는 반사전자에 의해 가열될 수 있는데, 이러한 반사전자 차단구조체(160)의 과열을 방지하기 위해 상기 반사전자 차단구조체(160)의 외주면 둘레에 냉각매체가 흐르는 냉각파이프(166)가 구비될 수 있다.On the other hand, the reflective
상기 냉각매체는 물일수도 있고, 또는 여타 다른 냉각에 유리한 유체일 수도 있다.The cooling medium may be water or any other fluid advantageous for cooling.
따라서, 상기 반사전자 차단구조체(160)가 냉각될 수 있으며, 상기 냉각파이프(166)가 반사전자 차단구조체(160)의 외주면 둘레에 구비되므로, 설혹 상기 냉각파이프(166)에서 누수가 발생한다고 하더라도 누출된 냉각매체가 상기 튜브(152)와 반사전자 차단구조체(160)의 사이로 누출되므로 상기 애노드(130) 및 방출구(156)를 통해 전자빔 방출장치의 외부로 세어나오는 것이 방지될 수 있다.Therefore, the reflective
그리고, 상기 냉각파이프(166)의 외측에는 차단판(168)이 더 구비되어 상기 반사전자가 냉각파이프(166)로 직접 조사되는 것을 차단하여 냉각파이프(166)의 손상을 미연에 방지할 수 있다.In addition, a blocking
상기와 같이 플라즈마 연속 전자빔 방식의 전자빔 방출장치(100)를 사용할 경우, 전자빔이 연속적으로 조사될 수 있어 꾸준한 가열이 가능하며, 전자빔의 직경이 작고 조사지점의 조절이 보다 정밀하게 가능하며, 집속도와 확산도의 조절이 자유로워 필요한 지점만 집중적으로 또는 전체적으로 가열을 제어하는 것이 가능하다.As described above, when the electron
또한, 브레이징의 경우, 필러(16)가 증발하여 가스화 될 수 있는데, 플라즈마 방식의 경우 요구되는 진공도가 비교적 낮아 가스에 의한 문제발생의 우려도 적다.In addition, in the case of brazing, the
또한, 전자빔 방출장치(100)로서 열전자빔 방식의 전자빔 방출장치를 적용할 경우, 세라믹 소재등 비전도성 소재에 전자빔을 조사 할 때 전기장이 발생하여 작업이 어려울 수 있으나, 본 실시예와 같이 플라즈마 전자빔 방식의 전자빔 방출장치(100)를 적용할 경우, 플라즈마에 의한 중화작용에 의해 전기장의 발생이 억제되어 비전도성 소재에도 적용할 수 있는 잇점이 있다.In addition, when a hot electron beam type electron beam emission device is applied as the electron
물론, 본 발명의 전자빔 방출장치(100)는 전술한 플라즈마 전자빔 방식에 한정되는 것은 아니며, 여타 다른 다양한 방식의 전자빔 방출장치가 적용될 수도 있다.Of course, the electron
한편, 상기 챔버(210)는, 상호 브레이징 접합되는 제1모재(12)와 제2모재(14) 및 상기 제1모재(12)와 제2모재(14) 사이에 위치된 필러(16)가 위치되는 공간을 형성하는 구성요소이다.On the other hand, in the
또한, 상기 전자빔 방출장치(100)와 연통되어 상기 전자빔 방출장치(100)에서 조사되는 전자빔이 상기 챔버 내부에 위치된 접합대상물(10)에 조사될 수 있다.Also, the electron beam irradiated from the electron
이하, 상기 제1모재(12)와 제2모재(14) 및 필러(16)를 접합대상물(10)이라 칭하기로 한다.Hereinafter, the
상기 접합대상물의 제1모재(12)는 전기가 통하는 전기전도성 재질일 수 있다. The
그리고, 상기 제2모재(14)는 전기가 통하지 않는 비전기전도성 재질일 수 있다.In addition, the
한편, 본 실시예의 설명에서, 상기 접합대상물(10)은 절삭작업 등에 사용되는 인서트 팁 절삭공구인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 물론, 본 발명의 접합대상물(10)은 반드시 인서트 팁 절삭공구인 것에 한정되지 아니하며, 여타 다른 것일 수도 있다.On the other hand, in the description of the present embodiment, the
본 실시예에서, 상기 제1모재(12)의 재질로서는 스틸 또는 스테인레스 스틸, 공구강이나 고속도강 등의 스틸 기반의 합금인 것을 예로 들기로 한다.In this embodiment, as a material of the
또한, 상기 제2모재(14)의 재질로서는 스텐카바이드(WC)인 것을 예로 들어 설명하기로 하나, 본 발명은 반드시 이에 한정된 것은 아니며, Al2O3, SiC, CBN, PCD등 다양한 세라믹 재질이 적용될 수 있다.In addition, as the material of the
한편, 상기 제1모재(12)와 제2모재(14)를 접합시키는 필러(16)로는 니켈 베이스의 합금 소재 또는 니켈 그리고 코발트가 사용될 수 있으며, 또는 실버 베이스의 합금 소재 또는 실버가 사용될 수 있는 등 다양한 재질이 적용될 수 있다. On the other hand, as the
니켈 및 니켈 베이스의 합금 소재는 용융점이 높은 대신 접합강도 및 내열온도가 우수하고 내부댐핑특성이 우수하여 상기 제2모재(14)에 가해지는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있으며, 온도상승에 따른 강도저하 현상이 배제될 수 있다.Nickel and nickel-based alloy materials have a high melting point, but have excellent bonding strength and heat resistance temperature, and excellent internal damping properties, so that the impact applied to the
이 때, 상기 니켈 또는 코발트의 소재는 브레이징 온도가 높은 이유로, 고온 내열성이 우수한 WC나 Al2O3, SiC, CBN 등의 세라믹 소재와 짝을 이뤄 적용될 수 있으며, 실버 베이스의 소재는 브레이징 온도가 니켈 또는 코발트 소재에 비하여 비교적 낮은 이유로 PCD 등의 세라믹 소재와 짝을 이뤄 적용될 수 있다.At this time, since the material of nickel or cobalt has a high brazing temperature, it can be applied by pairing with a ceramic material such as WC or Al2O3, SiC, CBN, which has excellent high temperature heat resistance, and the silver-based material has a brazing temperature of nickel or cobalt. It can be applied in combination with a ceramic material such as PCD because it is relatively low compared to the material.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(210) 내부에 위치된 접합대상물(10)의 표면에 위치되며 인가되는 전류에 의해 상기 접합대상물(10)의 제1모재(12)를 가열하는 인덕션 코일(230)이 구비될 수 있다. On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 5 , the
상기 인덕션 코일(230)은 상기 접합대상물(10)의 표면에 위치되어 교류를 인가받으며, 전기전도성 재질로 이루어진 상기 제1모재(12)를 유도가열 하도록 구비될 수 있다.The
또한, 상기 전자빔 방출장치(100)에서 조사되는 전자빔(e)은 상기 접합대상물(10)의 제2모재(14) 또는 필러(16)에 조사되어 상기 제2모재(14) 또는 필러(16)를 가열할 수 있다.In addition, the electron beam e irradiated from the electron
즉, 전기전도성 재질로 이루어진 제1모재(12)는 상기 인덕션 코일(230)에 의해 유도가열되며, 비전기전도성 재질로 이루어진 제2모재(14)는 상기 전자빔 장출장치(100)에서 조사되는 전자빔(e)에 의해 가열되도록 구비될 수 있다.That is, the
따라서, 상기 제1모재(12)와 제2모재(14)는 서로 독립적으로 가열될 수 있다.Accordingly, the
또한, 상기 필러(16)는 상기 인덕션 코일(230)에 의해 유도가열 될 수도 있고, 또는 상기 전자빔 방출장치(100)에서 조사되는 전자빔(e)에 의해 가열될 수도 있다. 물론, 상기 제1모재(12) 또는 제2모재(14)에서 전도되는 열에 의해 가열될 수도 있을 것이다.Also, the
이 때, 상기 인덕션 코일(230)은 상기 접합대상물(10)의 제1모재(12) 또는 제2모재(14) 표면상에 위치될 수 있다. In this case, the
상기 인덕션 코일(12)이 제2모재(14) 표면상에 위치된 경우, 상기 인덕션 코일(230)이 상기 비전도성 소재의 제2모재(14)를 접지시키는 역할을 함으로써, 제2모재(14)의 표면에 발생되는 충전현상을 방지할 수 있다.When the
충전현상이란, 전자빔이 비전도성 재질에 조사되는 경우 지속적인 전자빔 조사로 인해 전자빔 조사면의 표면에 전자가 쌓이게 되는 현상을 의미할 수 있다. 이러한 충전현상이 발생되는 경우 비전도성 재질의 표면에 충전된 전자들의 척력에 의해 전자빔이 왜곡되어 전자빔의 정밀한 조사가 불가능해 질 수 있다.The charging phenomenon may mean a phenomenon in which electrons are accumulated on the surface of an electron beam irradiation surface due to continuous electron beam irradiation when an electron beam is irradiated to a non-conductive material. When such a charging phenomenon occurs, the electron beam is distorted by the repulsive force of electrons charged on the surface of the non-conductive material, so that precise irradiation of the electron beam may be impossible.
따라서, 전기가 흐르는 재질의 상기 인덕션 코일(230)이 텅스텐 카바이드(WC)등의 비전도성 재질의 제2모재(14)에 접촉되어 있으면, 전기전도성의 인덕션 코일(230)에 의해 접지가 이루어지므로 전자의 충전현상이 발생되지 아니하므로 비전도성 재질의 제2모재(14)의 가열이 이루어질 수 있다.Therefore, when the
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 인덕션 코일(230)은 내부에 냉각수가 유동되도록 중공(231)의 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 조사되는 전자빔에 의해 상기 인덕션 코일(230)이 가열되어도 상기 냉각수에 의해 냉각이 이루어질 수 있어 과열되는 현상을 방지할 수 있다.Also, as shown in FIG. 6 , the
물론, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 상기 인덕션 코일(230)이 제2모재(14)에 접촉되지 아니하고 제1모재(12)에만 접촉되도록 형성될 수도 있을 것이다.Of course, the present invention is not limited thereto, and the
이 경우 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2모재(14)의 표면에 전자빔 조사로 인해 발생되는 충전현상을 해소하기 위하여, 전도성 소재로 형성된 전도편(292)을 비전도성 재질의 제2모재(14) 표면에 연접되도록 위치시켜 전도층(290)을 형성할 수 있다.In this case, as shown in FIG. 7 , in order to solve the charging phenomenon caused by electron beam irradiation on the surface of the
상기 전도편(292)은 구리등과 같은 전도성과 열전달성이 우수한 재질로 형성될 수 있다.The conductive piece 292 may be formed of a material having excellent conductivity and heat transfer properties, such as copper.
또한, 상기 전도편(292)은 접지와이어(294)를 통해 접지가 이루어질 수 있다.In addition, the conductive piece 292 may be grounded through a
즉, 전도편(292)에 접지가 이루어지므로 전자의 충전현상이 발생되지 아니하며, 전자빔이 전도편(292)에 조사되어 열이 발생되면 비전도성 재질의 제2모재(14)와 접촉되어 있으므로 열전달에 의해 비전도성 재질의 제2모재(14)의 브레이징 가공이 이루어질 수 있다.That is, since the conductive piece 292 is grounded, the charging phenomenon of electrons does not occur, and when the electron beam is irradiated to the conductive piece 292 and heat is generated, since it is in contact with the
또한, 전도편(292) 대신 카본나노튜브용액(296)을 사용할 수도 있다.In addition, the
도 8에 도시된 바와 같이, 카본나노튜브용액(296)은 IPA(IsoPropyl Alchol)이나 물 등에 카본나노튜브등이 분산된 용액일 수 있다.As shown in FIG. 8 , the
이러한 카본나노튜브용액(296)을 접합대상물(10)의 표면에 도포하거나 또는 접합대상물(10)을 카본나노튜브용액에 담근 후 꺼낼 수도 있다.The
그리고, 카본나노튜브용액(296)가 도포된 접합대상물(10)을 건조시킬 수 있다.Then, the
건조할 때에는 접합대상물(10)을 챔버(210) 내에 위치시킨 후 가열부(310)를 통한 가열하거나 또는 진공배출펌프(270)을 이용하여 챔버(210)내 진공분위기 형성할 수 있다.When drying, the
챔버(210)내에 진공 분위기가 형성되면 도포된 카본나노튜브용액 중()의 용매는 증발하고 카본나노튜브만 남고, 증발된 용매는 진공배출펌프(270)를 통해 챔버(210)외측으로 배출되며, 잔류된 카본나노튜브는 접합대상물(10)의 표면에 전도층(293)을 형성할 수 있다.When a vacuum atmosphere is formed in the
또한, 접합대상물(10)이 스테이지(220)에 고정되면서 전도층(293)과 스테이지(220)가 연접되며, 스테이지(220) 또한 전도성 재질로 형성되고 접지가 이루어지므로, 접합대상물(10)의 표면에 잔류된 카본나노튜브의 전도층(293)또한 접지가 이루어지는 것이다.In addition, as the
또한 챔버(210)에는 개폐 가능한 도어(212)가 구비되어 상기 챔버(210) 내부로 상기 접합대상물(10)이 반입되거나 반출될 수 있다.In addition, the
한편, 상기 스테이지(220)는 상기 챔버(210) 내부에 구비되며, 상기 챔버(210) 내부로 반입된 접합대상물(10)을 고정하도록 구비될 수 있다.Meanwhile, the
상기 스테이지(220)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 접합대상물(10)이 안착되거나 고정되는 구성요소이다.The
이 때, 상기 스테이지(220)는 수평방향으로 이동되어 상기 접합대상물(10)을 수평이송시킬 수 있다.At this time, the
그리고, 상기 냉각부(240)는 상기 스테이지(220)를 냉각시키는 구성요소일 수 있다. 상기 스테이지(220)를 냉각시키기 위하여, 상기 냉각부(240)는 냉각매체가 저장된 탱크와, 상기 탱크의 냉각수가 스테이지로 흐르는 파이프(242), 상기 냉각매체를 압송하며 순환량을 조절하는 펌프(244) 등을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 냉각매체는 물이나 기름 또는 공기나 가스 등의 유체일 수 있다.In addition, the
이 때, 상기 스테이지(220)를 냉각시키기 위하여, 상기 파이프(242)는 상기 스테이지의 내측에 매설될 수 있다. In this case, in order to cool the
상기 스테이지(220) 또한 열전도율이 높은 소재로 이루어져, 상기 스테이지(220)에 접촉된 접합대상물(10)과 연절달이 일어나도록 이루어질 수 있다.The
따라서, 상기 냉각부(240)는 상기 스테이지(220)를 냉각시킴과 동시에 상기 스테이지(220)에 접촉된 접합대상물(10) 또한 냉각시킬 수 있다.Accordingly, the
물론, 필요에 따라 상기 스테이지(220)는 설치되지 않을 수도 있으며, 생략되거나 여타 다른 구조물로 대체될 수도 있을 것이다.Of course, if necessary, the
한편, 상기 전자빔 방출장치(100)와 스테이지(220), 냉각부(240) 및 인덕션 코일(230)을 제어하는 제어부(280)가 구비될 수 있다.Meanwhile, a
상기 제어부(280)는 본 실시예의 전자빔 브레이징 장치에 일체로 구비된 연산부와 입력부, 출력부 등으로 이루어질 수도 있으며, 또는 외부에 별도로 구비되며, 유무선으로 상기 전자빔 방출장치(100)와 스테이지(220), 냉각부(240) 및 인덕션 코일(230)과 연결되어 제어하는 PC등으로 이루어질 수도 있다.The
즉, 상기 제어부(280)은 상기 전자빔 방출장치(100)에서 조사되는 전자빔이 상기 접합대상물(10)의 제2모재(14) 또는 필러(16)을 가열하고, 상기 인덕션 코일()이 상기 접합대상물(10)의 제1모재(12)를 가열하도록 제어할 수 있다. 즉 상기 제어부(280)의 제어에 따라 상기 전자빔 방출장치(100) 및 인덕션 코일(230)을 제어하여 가열되는 지점 및 가열대상과 가열온도를 제어할 수 있다.That is, in the
한편, 상기 제1모재(12) 및 제2모재(14)는 가열되면서 그 부피가 재질 고유의 열팽창 계수에 따라 팽창되며 냉각될 때에도 재질 고유의 열팽창 계수에 따라 수축될 수 있다.On the other hand, the volume of the
그러나, 제1모재(12)와 제2모재(14)가 서로 다른 재질이므로, 열팽창 계수가 서로 상이할 수 있고 그에 따라 동일한 열량이 가해질 경우 서로 다른 열 팽창량 및 열 수축량을 나타낼 수 있다.However, since the
상호 접합된 상태의 제1모재(12)와 제2모재(14)가 서로 다른 열 팽창량 및 열 수축량을 나타낸다면 응력이 작용되어 크랙발생으로 이어질 수 있다.If the
따라서, 상기 제어부(280)는 상기 제1모재(12) 및 제2모재(14)가 가열될 때, 서로 동일한 단위 시간당 열 팽창량을 나타내도록 가열할 수 있다. 또한, 상기 제1모재(12) 및 제2모재(14)가 냉각될 때 서로 동일한 단위 시간당 열 수축량을 나타내도록 냉각시킬 수도 있다.Therefore, when the
따라서, 상기 제1모재(12) 및 제2모재(14)가 서로 동일한 단위 시간당 열 팽창량이 동일하도록 가열되거나 단위 시간당 열 수축량이 동일하도록 냉각되므로 서로 다른 이종재질인 제1모재(12) 및 제2모재(14)의 크랙 발생이 방지될 수 있다.Therefore, since the
또한, 상기 챔버(210) 내부에 위치된 접합대상물(10)의 온도를 측정하거나 영상을 촬영하는 적외선 카메라(260)가 구비될 수 있다. In addition, an
상기 적외선 카메라(260)는 상기 접합대상물(10)의 열영상을 촬영하여 상기 제어부(280)로 송신할 수 있으며, 상기 제어부(280)는 송신된 적외선 카메라(260)의 열영상 정보로서 접합대상물의 부위별 온도를 파악하여 이를 PC의 화면 등에 나타낼 수 있으며, 이렇게 상기 적외선 카메라(260)로부터 수신된 데이터 및 기 입력된 제질과 형상 및 브레이징 작업조건 등의 데이터를 바탕으로 상기 전자빔 방출장치(100)와 스테이지(220) 및 냉각부(240)를 제어할 수 있다.The
물론, 상기 적외선 카메라(260)외에도 접합대상물(10)의 형상 및 크기를 측정하는 별도의 카메라 등의 측정장치가 구비될 수도 있다.Of course, in addition to the
또한, 상기 챔버(210) 내부의 기체를 배출하여 진공도를 조절하는 진공 배출펌프(270) 및, 상기 챔버(210) 내부에 반응가스를 공급하는 가스 공급부(250) 등이 구비될 수 있다. 상기 반응가스는 브레이징 시 투입되어 브레이징 접합을 보다 원할하게 유도하는 가스로서 Ar 또는 H2 등 다양한 가스를 적용시킬 수 있다. 이러한 반응가스는 상기 제1모재(12)와 제2모재(14) 및 필러(16)의 종류 및 브레이징 작업 조건에 따라 적절하게 선택할 수 있다.In addition, a
한편, 본 실시예의 전자빔 브레이징 장치는 분위기 냉각부(320)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the electron beam brazing apparatus of this embodiment may further include an
전자빔을 이용하여 브레이징이 이루어진 직후에는 전자빔이 조사된 모재와 필러 뿐만 아니라, 상기 챔버(210) 내부의 주변 공기도 매우 뜨거운 온도로 가열된 상태일 수 있다.Immediately after brazing is performed using the electron beam, not only the base material and the filler irradiated with the electron beam, but also the ambient air inside the
따라서, 고온상태의 모재 및 필러의 가열된 부위가 고온의 주변 공기에 포함된 산소와 반응하여 산화가 일어날 수 있다.Therefore, the heated portion of the base material and filler in a high-temperature state may react with oxygen contained in the high-temperature ambient air to cause oxidation.
따라서, 상기 분위기 냉각부(320)는 전자빔의 조사가 끝난 후 또는 전자빔 조사 중 상기 챔버(210)내의 공기를 냉각시켜 고온상태의 모재 및 필러가 산화되는 것을 방지하며 냉각을 도모하도록 구비될 수 있다.Therefore, the
상기와 같은 분위기 냉각부(320)는 상기 챔버(210)의 외측에 설치되어 상기 챔버(210)내측의 공기를 냉각시키도록 냉각기 또는 열교환기의 일부가 상기 챔버(210) 내측에 위치되도록 이루어질 수 있다. 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 챔버(210)의 벽면 자체를 냉각시키는 등 다른 형태로 챔버(210) 내측 공기를 냉각시키도록 이루어질 수 있다.The
또한, 본 실시예의 전자빔 브레이장 장치는 분위기 가열부(310)를 더 포함할 수 있다.In addition, the electron beam brazing apparatus of this embodiment may further include an
도 10에 도시된 바와 같이, 모재가 가열될 때 시간에 따라 온도가 상승하는 추세는 직선의 선형적인 그래프를 그리는 것이 아니라 시간이 지날수록 그 상승폭이 상승하는 지수함수적인 그래프를 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 10 , the trend in which the temperature rises with time when the base material is heated does not draw a linear graph of a straight line, but may represent an exponential graph in which the rise increases over time.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 초기 예열온도가 높을수록 동일한 가열 시간이 지난후의 온도가 더 높은 것을 알 수 있다.Also, as shown in FIG. 10 , it can be seen that the higher the initial preheating temperature, the higher the temperature after the same heating time has elapsed.
따라서, 전자빔 조사 전에 예열온도를 최대한 높이는 것으로서 브레이징 공정의 시간을 단축하며 소요되는 에너지량을 절약할 수 있다.Therefore, by maximally raising the preheating temperature before electron beam irradiation, the time of the brazing process can be shortened and the amount of energy required can be saved.
따라서, 상기 분위기 가열부(310)가 챔버(210)내의 온도를 상승시킴으로써 상기 모재(10)의 온도를 설정된 온도까지 상승시킬 수 있다.Therefore, the
상기와 같은 분위기 가열부(310)는 상기 챔버(210)의 외측에 설치되고, 열교환기나 가열기의 일부가 챔버 내측에 위치되어 상기 챔버(210) 내측의 분위기(가스 등)를 가열시키도록 구비될 수 있다. The
물론, 상기 분위기 가열부(310)는 상기 접합대상물(10)을 직접 가열시키도록 구비될 수도 있을 것이다. 물론, 본 발명의 분위기 가열부(310)는 그 형태나 구조에 한정되지 아니하며, 상기 챔버(210) 내측의 분위기나 접합대상물(10)을 예열할 수 있다면 어떠한 형태나 구조로도 변형이 가능하다.Of course, the
한편, 상기 전자빔 방출장치(100)에서 방출되는 전자빔은 대부분 상기 접합대상물(10) 에 조사되도록 제어되지만, 일부는 상기 접합대상물(10)을 벗어나는 곳으로 조사되는 누설전자빔이 발생할 수 있다.On the other hand, most of the electron beam emitted from the electron
이러한 누설전자빔은 최초 의도한 만큼 접합대상물(10)을 가열시키지 못하게 되는 원인이며, 챔버(210)의 벽면 또는 접합대상물(10)의 하측에 위치한 모재이동수단(미도시) 등의 별도 구조물을 의도치 않게 가열시켜 변형을 초래할 수 있다.This leakage electron beam is the cause of not being able to heat the
따라서, 이러한 누설전자빔을 차단하는 인슐레이터(330)가 구비될 수 있다. Accordingly, an
상기 인슐레이터(330)는 상기 챔버(210)의 내부에 상기 모재(10)가 위치되는 부분보다 하측에 위치되어 상기 누설전자빔이 챔버(210)의 벽면이나 모재(10)의 하측에 위치한 별도 구조물을 가열시키는 것을 차단시킬 수 있다.The
또한 상기 인슐레이터(330)는 누설전자빔에 의한 전자가 누적되지 않도록 접지(334)가 이루어질 수도 있으며, 상기 인슐레이터(330)에 조사되는 전자빔의 양을 측정할 수 있도록 전류계(332)가 연결될 수 있다.In addition, the
따라서, 상기 제어부(280)에서는 상기 전자빔 방출장치(100)에서 방출되는 전자빔의 전류값과 상기 인슐레이터(330)에 연결된 전류계(332)에서 측정되는 전류값을 비교하여 상기 모재(10)에 조사되는 전류값을 추산할 수 있으며, 이를 통해 상기 전자빔 방출장치(100)에서 방출되는 전자빔을 더욱 정밀하게 피드백 제어할 수 있다.Therefore, the
또한, 상기 챔버(210)의 벽면은 단열 처리될 수 있다.In addition, the wall surface of the
이하, 본 발명의 다른 형태에 따른 인덕션 코일과 전자빔을 이용한 이종재질 브레이징 장치의 제어방법의 일 실시예에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of a method of controlling a dissimilar material brazing apparatus using an induction coil and an electron beam according to another aspect of the present invention will be described.
본 실시예에 따른 이종재질 브레이징 장치의 제어방법은 도 9에 도시된 바와 같이, 예열단계(S110), 유도전류 가열단계(S120), 전자빔 조사단계(S130) 및 냉각단계(S140)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 9, the control method of the dissimilar material brazing apparatus according to this embodiment includes a preheating step (S110), an induced current heating step (S120), an electron beam irradiation step (S130) and a cooling step (S140). can
상기 예열단계(S110)는, 상기 가열부(310)등을 이용하여 상기 챔버(210)내의 온도를 상승시키는 단계이다. 본 단계에서 상기 접합대상물(10)을 직접 가열하거나 또는 상기 챔버(210)내의 분위기 온도를 상승시키는 것일 수 있다. 또한, 상기 챔버(210)내의 분위기 온도가 상승됨으로 인해 상기 챔버(210)내에 위치된 접합대상물(10)의 온도 또한 열전도를 통해 상승될 수도 있다.The preheating step (S110) is a step of increasing the temperature in the
도 10에 도시된 바와 같이, 동일한 시간 동안 가열되어도 초기 예열온도가 높을수록 온도상승폭이 지수함수적으로 상승됨을 알 수 있으며, 상기 예열단계를 통해 접합대상물(10)의 온도를 상승시킴으로써, 브레이징 공정의 시간을 단축하며 브레이징 공정에 소요되는 에너지량을 절약할 수 있다. As shown in FIG. 10 , it can be seen that the temperature rise increases exponentially as the initial preheating temperature is higher even when heated for the same time. It can shorten the time and save the amount of energy required for the brazing process.
또한, 인서트 팁 등의 절삭공구를 제조할 때 제2모재(14)에 해당하는 절삭층은 내마모성을 향상시키기 위해 세라믹(텅스텐 카바이드, 산화알루미늄, PCD, CBN)등을 사용하나, 이러한 세라믹 재질의 경우 고온으로 오랜시간동안 가열하게 되면 소재의 결정이 성장하는 결정립 성장(Grain-growth)현상이 발생하여, 내마모성이 작아지거나 기계적 강도가 감소되며 때로는 고온에 의해 재료의 변형 및 파손 등의 문제가 발생될 수 있다. 이는 비단 제2모재(14)에서만 발생되는 현상은 아니하며, 메탈재질로 형성되는 제1모재(12)에서도 발생될 수도 있다.In addition, when manufacturing a cutting tool such as an insert tip, the cutting layer corresponding to the
따라서, 본 실시예에서는 접합대상물(10)의 온도를 미리 예열시킴으로써 고온으로 가열되는 시간을 대폭적으로 단축시킬 수 있으며 그에 따라 제1모재(12) 및 제2모재(14)의 결정립 성장현상을 방지하거나 최소화 시킬 수 있다.Therefore, in this embodiment, by preheating the temperature of the
상기 예열단계(S110) 후에는 유도전류 가열단계(S120) 및 전자빔 조사단계(S130)가 형성될 수 있다.After the preheating step (S110), an induced current heating step (S120) and an electron beam irradiation step (S130) may be formed.
상기 유도전류 가열단계(S120)는 상기 인덕션 코일(230)에 교류전류를 인가하여 상기 제1모재(12)를 유도가열로서 가열하는 단계이다.The induction current heating step (S120) is a step of heating the
또한, 상기 전자빔 조사단계(S130)는 상기 전자빔 방출장치(100)를 통해 제2모재(14)에 전자빔을 조사함으로써 상기 제2모재(14)를 가열하는 단계이다.In addition, the electron beam irradiation step ( S130 ) is a step of heating the
상기 유도전류 가열단계(S120) 및 전자빔 조사단계(S130)에서, 상기 제1모재(12)와 제2모재(14)가 각각 독립적으로 가열될 수 있다.In the induced current heating step ( S120 ) and the electron beam irradiation step ( S130 ), the
이 때, 상기 제1모재(12)와 제2모재(14)는 단위시간당 열팽창량이 동일하도록 가열될 수 있다.At this time, the
즉, 상기 제1모재(12)는 상기 인덕션 코일(230)에 의해 가열되며, 상기 제2모재(14)는 전자빔 방출장치(100)에 의해 가열되므로, 서로 다른 열원에 의해 독립적으로 가열될 수 있어 가열량 및 가열온도가 서로 상이할 수 있고, 상기 제1모재(12)와 제2모재(14)의 열팽창량이 동일하도록 가열하는 것이 비교적 용이할 수 있다.That is, since the
또한, 상기 유도전류 가열단계(S120) 및 전자빔 조사단계(S130)를 통해 상기 필러(16)가 용융될 때 까지 상기 제1모재(12) 및 제2모재(14)를 가열 할 수 있다.In addition, the
한편, 상기 유도전류 가열단계(S120) 및 전자빔 조사단계(S130)중에 상기 챔버(210) 내부에 가스를 주입할 수도 있다.Meanwhile, gas may be injected into the
일반적으로 플라즈마 전자빔 방식의 경우 비교적 저진공 환경에서 작동할 수 있어 브레이징 환경을 조성하는 가스를 주입하여 브레이징 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.In general, the plasma electron beam method can operate in a relatively low vacuum environment, so that the brazing effect can be further improved by injecting a gas that creates a brazing environment.
상기 유도전류 가열단계(S120) 및 전자빔 조사단계(S130)의 후에는 냉각단계(S140)가 더 수해오딜 수 있다. 상기 냉각단계(S140)에서는 용융된 필러(16)를 냉각시켜 고화시킴으로써 상기 제1모재(12)와 제2모재(14)가 상기 필러(16)에 의해 접합되록 하는 단계이다.After the induced current heating step (S120) and the electron beam irradiation step (S130), a cooling step (S140) may be further performed. In the cooling step ( S140 ), the
이 때, 상기 냉각단계(S140)에서도 상기 제1모재(12) 및 제2모재(14)를 상기 인덕션 코일(230) 또는 전자빔 방출장치(100)로 가열함으로써, 상기 제1모재(12)와 제2모재(14)의 냉각시 단위시간당 열수축량이 동일하도록 제어할 수 있다.At this time, even in the cooling step (S140), by heating the
즉, 도 12에 도시된 바와 같이, 가열된 상태의 제1모재(12)와 제2모재(14)를 동일하게 냉각하였을 때, 온도는 동일하게 냉각된다고 하여도, 상기 제1모재(12)와 제2모재(14)의 열수축률 차이로 인해 열 수축량이 상이할 수 있다. That is, as shown in FIG. 12, when the
이러한 열 수축량의 차이로 인해, 냉각시 상기 제1모재(12)와 제2모재(14)의 접합부가 파손되거나 또는 뒤틀리게 될 수 있다.Due to the difference in the amount of heat shrinkage, the joint between the
따라서, 본 실시예에서는 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 냉각단계에서 상기 제1모재(12)와 제2모재(14)의 단위시간당 열수축량이 동일하거나 또는 최대한 유사하도록 냉각시킬 수 있다.Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, in the cooling step, the amount of heat shrinkage per unit time of the
이 때, 상기 제1모재(12)와 제2모재(14)의 단위시간당 열수축량이 동일해지도록 상기 제1모재(12) 또는 제2모재(14) 또는 제1모재(12)와 제2모재(14) 모두를 상기 인덕션 코일 또는 전자빔 방출장치를 통해 간헐적 또는 지속적으로 조사하여 냉각 속도 및 냉각량을 독립적으로 제어할 수 있다.At this time, the
즉, 상기 제1모재(12)가 제2모재(14)보다 열수축율이 1/5로 낮은 재질이라면(즉, 제2모재(14)의 열수축율이 제1모재(12)보다 5배 크다면), 빠르게 수축되는 제2모재(14)에 전자빔(e)을 지속적 또는 간헐적으로 조사하여 제1모재(12)의 열수축량과 동일 또는 유사하도록 제어하는 것이다.That is, if the
도 14는 상기 제1모재(12)와 제2모재(14) 중 열수축율이 낮은 제2모재(14)는 통상의 공랭 또는 수냉방식으로 지속 냉각시키고, 열수축율이 높은 제1모재(12)는 제2모재(14)와 마찬가지로 공랭 또는 수냉방식으로 지속냉각시키는 중에 간헐적으로 가열하여 그 냉각시 열수축량이 제2모재(14)와 유사하도록 제어한 그래프를 나타낸 것이다.14 shows the
즉, 냉각되면서, 지속적 또는 간헐적 가열로서 냉각시 열수축량을 제1모재(12)와 제2모재(14)가 상호 동일하거나 유사하도록 제어할 수 있다.That is, while cooling, the amount of heat shrinkage during cooling by continuous or intermittent heating can be controlled so that the
한편, 냉각시 냉각속도를 더욱 높이기 위하여, 냉각부(240)를 이용할 수 있다.Meanwhile, in order to further increase the cooling rate during cooling, the
전술한 상기 냉각부(240)에서 파이프(242)에 냉각매체를 순환시켜, 스테이지를 냉각하며, 그에 따라 상기 스테이지(220)에 접촉되 있는 접합대상물(10)을 냉각시킬 수 있다.By circulating a cooling medium in the
따라서, 상기 접합대상물(10)이 냉각부(240)에 의해 냉각되면서, 상기 인덕션 코일에 의한 유도가열 및 전자빔 조사에 의해 간헐적 또는 지속적으로 가열되어 냉각시 열수축량을 제1모재(12)와 제2모재(14)가 상호 유사하도록 제어할 수 있다.Therefore, while the
이 때, 상기 냉각매체의 순환량을 조절하거나 또는 냉각매체의 온도를 조절함으로써, 냉각속도를 제어할 수도 있다. 물론, 이 때에는 상기 냉각매체의 온도를 조절하는 별도의 온도조절부(미도시)가 구비될 수 있다.At this time, the cooling rate may be controlled by adjusting the circulation amount of the cooling medium or adjusting the temperature of the cooling medium. Of course, in this case, a separate temperature control unit (not shown) for controlling the temperature of the cooling medium may be provided.
또한, 상기 챔버(210) 내부의 분위기 또한 냉각시킬 수도 있다. 상기 챔버(210)내의 분위기의 온도를 냉각시킴으로써 고온으로 가열된 제1모재 및 제2모재와 주변 공기가 반응하여 산화가 일어나는 것을 예방할 수 있다.In addition, the atmosphere inside the
한편, 상기 과정 중에 상기 적외선 카메라(260)로서, 상기 접합대상물(10)의 각 부분의 온도를 측정하여, 상기 제1모재(12) 또는 제2모재(14)의 각 부분의 온도가 균일하거나 설정치에 근접하는지의 여부를 측정하여 이를 피드백 제어하여 상기 전자빔 방출장치(100)와 인덕션 코일(230) 및 냉각부(240)를 제어할 수 있다.Meanwhile, during the process, the temperature of each part of the
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention other than the above-described embodiments is a fact having ordinary skill in the art. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.
10: 작업대상물 12: 제1모재
14: 제2모재 16: 필러
100: 전자빔 방출장치 120: 캐소드
122: 캐소드 테두리의 라운드진부분
130: 애노드 132: 개구부
140: 절연홀더 150: 하우징
152: 튜브 154: 절연체
156: 방출구 158: 접지
160: 반사전자 차단구조체 162: 플랜지부
164: 흡수홈 166: 냉각파이프
168: 차단판 210: 챔버
212: 도어 220: 스테이지
230: 인덕션 코일 240: 냉각부
242: 파이프 244: 펌프
250: 가스공급부 260: 적외선 카메라
270: 진공배출펌프 S110: 예열단계
S120: 유도전류 가열단계 S130: 전자빔 조사단계
S140: 냉각단계
e: 전자빔10: work object 12: first base material
14: second base material 16: filler
100: electron beam emitter 120: cathode
122: Rounded part of the cathode rim
130: anode 132: opening
140: insulation holder 150: housing
152: tube 154: insulator
156: outlet 158: ground
160: reflective electron blocking structure 162: flange portion
164: absorption groove 166: cooling pipe
168: blocking plate 210: chamber
212: door 220: stage
230: induction coil 240: cooling unit
242: pipe 244: pump
250: gas supply unit 260: infrared camera
270: vacuum discharge pump S110: preheating step
S120: induced current heating step S130: electron beam irradiation step
S140: cooling stage
e: electron beam
Claims (13)
상기 전자빔 방출장치에서 방출되는 전자빔이 조사되며, 상호 접합되는 전기전도성 재질의 제1모재와 비전기전도성 재질의 제2모재를 포함하는 접합대상물이 위치되는 챔버;
상기 접합대상물의 표면에 위치되며, 인가되는 전류에 의해 유도가열로서 상기 접합대상물의 제1모재를 가열하는 인덕션 코일;
상기 전자빔 방출장치에서 조사되는 전자빔이 상기 접합대상물의 제2모재를 가열하고, 상기 인덕션 코일이 상기 접합대상물의 제1모재를 가열하도록 제어하여, 상기 제1모재와 제2모재를 서로 다른 가열원으로서 각각 독립적으로 가열하는 제어부;
를 포함하는 이종재질 브레이징 장치.an electron beam emitting device including a cathode and an anode;
a chamber in which an electron beam emitted from the electron beam emitting device is irradiated and a bonding object including a first base material of an electrically conductive material and a second base material of a non-conductive material to be bonded to each other is positioned;
an induction coil positioned on the surface of the bonding object and heating the first base material of the bonding object by induction heating by an applied current;
The electron beam irradiated from the electron beam emitting device heats the second base material of the joining object, and controls the induction coil to heat the first base material of the joining object, thereby heating the first base material and the second base material from different heating sources. a control unit for heating independently of each other;
A dissimilar material brazing device comprising a.
상기 제어부는,
상기 제1모재 및 제2모재의 단위시간당 열팽창량이 동일하도록 제어하는 이종재질 브레이징 장치.According to claim 1,
The control unit is
A dissimilar material brazing device for controlling the amount of thermal expansion per unit time of the first base material and the second base material to be the same.
상기 제어부는,
상기 제1모재 및 제2모재의 단위시간당 열수축량이 동일하도록 제어하는 이종재질 브레이징 장치.According to claim 1,
The control unit is
A dissimilar material brazing device for controlling the amount of heat shrinkage per unit time of the first base material and the second base material to be the same.
상기 인덕션 코일은 상기 접합대상물의 제2모재의 표면상에 위치되는 이종재질 브레이징 장치.According to claim 1,
The induction coil is a dissimilar material brazing device positioned on the surface of the second base material of the bonding object.
상기 인덕션 코일은 상기 접합대상물의 제1모재의 표면상에 위치되는 이종재질 브레이징 장치.According to claim 1,
The induction coil is a dissimilar material brazing device located on the surface of the first base material of the bonding object.
상기 인덕션 코일은 내부에 냉각수가 유동되도록 중공의 단면을 가지도록 형성되는 이종재질 브레이징 장치.According to claim 1,
The induction coil is a heterogeneous material brazing device formed to have a hollow cross section so that the coolant flows therein.
상기 접합대상물의 제2모재의 전자빔이 조사되는 면에 연접되어 상기 제2모재를 덮도록 구비되는 전도층; 및
상기 전도층을 접지시키는 접지와이어;
를 포함하는 이종재질의 브레이징 장치.According to claim 1,
a conductive layer connected to the surface to which the electron beam of the second base material of the bonding object is irradiated to cover the second base material; and
a ground wire for grounding the conductive layer;
A brazing device of heterogeneous material comprising a.
인덕션 코일을 작동하여 제1모재를 가열하는 유도전류 가열단계;
전자빔으로서 제2모재를 가열하는 전자빔 조사단계;
를 포함하여,
상기 제1모재와 제2모재를 서로 다른 가열원으로서 각각 독립적으로 가열하는 이종재질 브레이징 장치의 제어방법.In a method of controlling a dissimilar material brazing device for placing a filler between a first base material of an electrically conductive material and a second base material of a non-conductive material, heating it to melt the filler, and bonding the first base material and the second base material ,
Induction current heating step of heating the first base material by operating the induction coil;
an electron beam irradiation step of heating the second base material with an electron beam;
including,
A control method of a dissimilar material brazing apparatus for independently heating the first base material and the second base material as different heating sources.
상기 유도전류 가열단계 및 전자빔 조사단계는,
상기 제1모재와 제2모재의 시간당 열팽창량이 동일하도록 가열하는 이종재질 브레이징 장치의 제어방법.9. The method of claim 8,
The induced current heating step and the electron beam irradiation step are,
A control method of a dissimilar material brazing device for heating the first base material and the second base material to have the same amount of thermal expansion per time.
상기 제1모재와 제2모재의 접합이 완료된 후,
상기 제1모재와 제2모재를 냉각시키는 냉각단계를 더 포함하는 이종재질 브레이징 장치의 제어방법.9. The method of claim 8,
After the bonding of the first base material and the second base material is completed,
A control method of a dissimilar material brazing device further comprising a cooling step of cooling the first base material and the second base material.
상기 냉각단계는,
상기 제1모재와 제2모재의 시간당 열수축율이 동일하도록 상기 인덕션 코일 및 전자빔을 제어하는 이종재질 브레이징 장치의 제어방법.11. The method of claim 10,
The cooling step is
A control method of a heterogeneous material brazing device for controlling the induction coil and the electron beam so that the heat shrinkage rate per time of the first base material and the second base material are the same.
상기 유도전류 가열단계 및 전자빔 조사단계 전에, 상기 제1모재 및 제2모재의 온도를 기 설정된 온도까지 예열시키는 예열단계를 더 포함하는 이종재질 브레이징 장치의 제어방법.9. The method of claim 8,
Before the induced current heating step and the electron beam irradiation step, the control method of the dissimilar material brazing apparatus further comprising a preheating step of preheating the temperature of the first base material and the second base material to a preset temperature.
상기 예열단계는, 챔버 내부의 분위기 온도를 상승시켜 제1모재 및 제2모재의 온도를 상승시키는 단계인 이종재질 브레이징 장치의 제어방법.13. The method of claim 12,
The preheating step is a control method of a dissimilar material brazing device, which is a step of raising the temperature of the first base material and the second base material by raising the ambient temperature inside the chamber.
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KR20190044543A (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 한국생산기술연구원 | Cutting Tool and Device for Brazing using Electron Beam and Method for Brazing using Electron Beam |
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