KR200391151Y1 - 클래드 알루미늄합금 파이프 및 그의 브레이징 시트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 용접부위에 비 클래드 영역의 폭을 최소화하거나 아예 없앨 수 있고, 브레이징 공정상의 접합상태에 관한 불량률을 저감시킬 수 있고, 연결튜브들과의 양호한 용접 가공성을 증가시킬 수 있으며, 버(burr), 경도, 내압시험압력 값, 편평 시험값 모두가 양호한 고품질의 클래드 알루미늄합금 파이프 및 그의 브레이징 시트를 제공하고자 한다.

본 고안의 클래드 알루미늄합금 파이프는 AL4343, AL4045, AL4N43, AL4N45를 포함한 클래드 알루미늄합금 군(group)에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 피재와; AL3003, AL3N03, AL3N33, AL3005, AL3N43, AL6951을 포함한 클래드 알루미늄합금 군에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 심재를 포함하되, 상기 피재(10, 10")와 상기 심재(20)를 일면 또는 양면으로 적층 합체시킨 것으로서, 상기 피재(10, 10")와 동일 재질이고, 상기 피재(10, 10")보다 상대적으로 두꺼운 두께를 갖고 있는 용접보충부(12, 120, 120")와; 상기 용접보충부(12, 120, 120")에서 절단 성형된 반 용접보충부(12a, 12b, 121, 122)를 기준으로 맞대기 용접 및 절삭 가공되어 관형상을 갖는 관체(100, 100', 100")를 포함한다.

Description

클래드 알루미늄합금 파이프 및 그의 브레이징 시트{CLAD ALUMINIUM ALLOY PIPE AND BRAZING SHEET THEREOF}

본 고안은 클래드 알루미늄합금 파이프 및 그의 브레이징 시트에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 브레이징(brazing) 가공에 의해 개별 용접 없이 관체를 상호 연결시켜 자동차용 멀티콘덴서와 같은 복잡한 통공형 관체 구조를 정밀하고 신속하게 제조하는데 사용되는 클래드 알루미늄합금 파이프 및 그의 브레이징 시트에 관한 것이다.

일반적으로 대한민국 산업규격의 KS D 7043에는 알루미늄 합금 땜납 및 브레이징 시트(Aluminium alloy brazing filler metals and brazing sheets)에 관하여, 땜납에 사용하는 알루미늄합금 땜납(이하, '땜납'이라 한다) 및 브레이징 시트의 종류, 품질, 치수 및 그 허용차, 시험, 검사, 제품의 호칭방법과 표시 등을 규정하고 있다.

여기에서, 용어의 정의를 살펴보면, 시트와 플레이트는 동일한 개념으로 얇은 클래드 알루미늄합금 판재를 의미한다.

또한, 땜납은 단독으로 사용하는 것 또는 브레이징 시트의 피재로서 사용한 것을 의미한다.

또한, 심재는 브레이징 시트를 구성하는 주된 알루미늄합금으로 고상선 온도가 땜납의 액상선 온도보다 높은 것을 의미한다.

또한, 피재는 심재 표면에 클래드한 땜납을 의미한다.

또한, 희생양극재는 심재 표면에 클래드한, 심재보다 전위(potential state)가 낮은 알루미늄 합금을 의미한다.

또한, 클래드율은 브레이징 시트의 두께에 대한 피재의 두께(한면)의 비율(%)을 의미한다.

심재, 피재, 희생양극재는 모두 '알루미늄 합금번호'의 형식으로 구분된다. 알루미늄 합금번호는 'AL'과 숫자 또는 문자로 이루어진 네자리 번호로 표시된다.

희생양극재는 심재와 피재와의 관계하에서, 주된 함유량의 심재를 전위차에 의해 피재가 희생하여 심재를 보호한다는 개념하에 호칭되는 것으로서, 본 고안의 설명에서는 희생양극재는 심재의 표면에 클래드된 피재를 의미한다.

심재, 피재(희생양극재) 각각의 화학성분과, 심재, 피재를 이용한 브레이징 시트의 종류 및 기호의 종류, 치수 및 허용차, 브레이징 시트의 표준치수, 브레이징 시트의 피재의 클래드율의 허용차에 대한 상세한 설명은 KS D 7043에 개시되어 있으므로 여기에서 생략될 것이다.

또한, 본 고안의 이해를 돕기 위한 또 하나의 기술 규격인 KS D 6713의 알루미늄 및 알루미늄합금 용접관은 고주파 유도가열 용접(이하, '용접'이라 칭함)에 의해 앞서 언급한 브레이징 시트를 조관하여 파이프 또는 튜브 형상을 갖도록 제조한다.

종래 기술에 따른 클래드 알루미늄합금 튜브는 도 1에 도시한 바와 같이, 피재(1)를 심재(2)의 표면에 클래드시킨 브레이징 시트를 사용하여 조관 및 용접공정상의 소정 제조장치에 의해 조관 및 용접되어 원형관 단면형상을 갖도록 제조된 것이다.

소정 제조장치의 제조장치는 스트립 용접장치(strip welding machine), 장력조정장치인 루퍼(looper), 고주파 유도가열 용접장치(HF welding machine), 디디에스 커팅 머신(DDS cutting machine) 등이 사용된다.

고주파 유도가열 용접장치는 용접 전 조관 튜브의 축심에 삽입되는 코어(core)와 같은 임피더(impeder)와, 튜브의 외원주에서 이격된 상태로 배치된 유도가열 코일(induction coil)과, 용접 포인트에 해당하는 지점을 기준으로 양측에 존재하는 반원 홈을 갖는 한 쌍의 압착롤(pressure roll)을 포함한다.

여기서, 용접 전 조관 튜브란, 완성품의 원주길이에 용접 손실율을 감안한 길이를 더한 값에 상응한 폭을 갖도록 미리 절단된 개별 브레이징 시트(또는 플레이트)를 관형상으로 미리 조관한 것으로서, 개별 브레이징 시트의 폭방향의 양쪽 끝단이 튜브형상으로 말아진 상태에서 비 접촉된 경사각도, 즉 비 앵글각도(vee angle)가 4°∼ 7°를 유지하면서 고주파 유도가열 용접장치로 공급되는 미완성 튜브를 의미한다.

개별 브레이징 시트 또는 용접 전 조관 튜브의 단면을 살펴보면, 심재(2) 표면 전체에 걸쳐 피재(1)가 존재한 상태이다.

그러나, 일단 고주파 유도가열 후에는 도 1에 도시된 바와 같이, 용접부위(3)의 상부가 점선과 같이 튜브의 지름 외측 방향으로 볼록하게 부풀어오르거나, 용접부위(3)의 하부가 다른 점선과 같이 지름 내측 방향(축심 방향)으로 볼록하게 부풀어오르게 된다.

이후, 종래 기술의 튜브는 디디에스 커팅 머신(DDS cutting machine) 등에 의해 후처리 가공(부풀어오른 부위를 절삭하고 표면을 매끄럽게 하는 가공)되어 도 1의 실선으로 표시한 단면 형상을 갖게 된다.

일단, 튜브가 절삭 가공되면, 육안으로 식별하기 어려운 중앙 용접선(수직한 점선)을 기준으로 튜브의 축방향을 따라 연장된 용접부위(3)의 상부에 피재(1)가 없는 비 클래드 영역(3a)이 존재한다. 즉, 용접부위(3)의 상부 및 하부에 해당하는 각각의 피재의 일부분과 심재의 일부분은 상기 절삭 가공에 의해 튜브로부터 제거되기 때문이다.

비 클래드 영역(3a)의 폭(w)은 통상적인 자동차용 멀티콘덴서의 제품으로 사용 가능하도록 2㎜ 이하로 되어야 하며, 그 이유는 브레이징 가공시 희생양극재에 해당하는 피재(1)가 심재(2)보다 낮은 온도에서 녹아서 다른 연결튜브(4)의 피재와 융합될 수 있도록 하기 위함이다.

그럼에도 불구하고, 현실적으로는 고주파 유도가열 용접의 특성과, 온도, 출력(㎑), 주변환경(공기, 분위기 가스 의 농도), 출력 속도, 용접 속도 등의 변수값에 의해 비 클래드 영역(3a)의 폭(w)을 획일적으로 조정하여 형성하기 어렵고, 비 클래드 영역(3a)의 폭(w)을 균일하게 양산하기 어려운 실정이다.

예컨대, 고주파 유도가열 용접장치의 출력을 단순하게 600㎑ 이상으로 높여 용접 영역을 상대적으로 축소시키는 경우, 용접부위가 고온으로 가열되어 클래드 균형이 깨질수 있고, 취성이 생겨 파이프 특성값이 저하되며, 비 용접 부위가 발생되거나 피재가 균일하게 분포되지 못하는 문제점이 발생된다.

또한, 종래 기술의 튜브나 하기에 설명할 본 고안의 튜브는 용접부위(3) 또는 비 클래드 영역(3a)의 폭(w)을 육안으로 식별하기 힘들다는 문제점이 있다.

즉, 확대 현미경 등을 사용할 경우에나 정확하게 용접부위(3)의 위치를 식별할 수 있고, 숙련된 전문가만이 튜브의 내원주면을 유심히 오랜 시간 쳐다본 후 추축이나 짐작을 통해서 용접부위(3)가 튜브의 어떤 위치에 형성되어 있는지 알 수 있는 정도이다.

따라서, 종래 기술의 클래드 알루미늄합금 튜브가 증발기, 응축기, 자동차용 멀티콘덴서 등에서 헤더 파이프로 사용되거나, 또는 기타 연결관 등으로 이용되어, 알루미늄합금 연결튜브(4)와 관결합되어 사용될 때, 아래와 같은 문제점이 발생된다.

즉, 실선의 원형 단면을 갖는 튜브에는 다른 클래드 알루미늄합금 연결튜브(4)의 끝단을 삽입시키기 위해서 구멍이 천공되는데, 이때 만일 천공된 구멍의 일부분이 용접부위(3) 또는 비 클래드 영역(3a)의 두께를 관통하여 천공되고, 그러한 천공된 구멍에 연결튜브(4)가 끼워질 경우, 브레이징을 통해서 튜브의 피재(1)와 연결튜브(4)의 피재가 상호 용융되어 융착될 때, 비 클래드 영역(3a)의 폭(w)이 상대적으로 넓게 형성되어서, 심재(2)의 표면상에 연결되지 않는 피재(1)의 양쪽 끝단(1a, 1b)이 연결튜브(4)의 용융된 피재와 합체되지 못하여, 용접되지 않는 불량 부위가 육안으로 식별하기 힘들고 불 균일하게 생기는 단점이 있다.

또한, 클래드 알루미늄합금 튜브는 버(burr), 즉 금속 재료를 절단하거나 구멍 뚫기 하는 경우 절단면 가장자리에 생기는 벗겨지거나 깔쭉깔쭉하게 일어나는 흠집이 없어야 하며, 경도(Hv : 비커스 경도, 소재 표면의 경도를 표시하는 지표), 내압시험압력(T/S) 값, 직경(D) 대비 편평 시험값(H)이 상대적으로 높은 값을 갖도록 고품질을 유지하여야 하기 때문에, 일반 조관에 의해 제조된 제품과 비교될 수 없는 형상과 구조적인 특수성을 갖는다.

예컨대, 일본, 독일 등지에서 제조되는 클래드 알루미늄합금 튜브는 T/S값 165MPa ∼ 170MPa이고, 비커스 경도(Hv) 47Hv ∼ 55Hv이며, 편평 시험값(H) 0.45D이고, 결정적으로 비 클래드 영역(3a)의 폭(w)이 약 2㎜ 전후이므로써, 멀티콘덴서 제작을 위한 천공작업 및 브레이징 가공에서 제품 균일화가 어렵고, 불량률이 속출되고 있으며, 플럭스(flux)의 사용량이 많아지거나, 또는 브레이징 가공된 제품은 모두 폐기 처리하여야 하는 많은 문제점을 야기시킨다.

본 고안은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 용접부위에 비 클래드 영역의 폭을 최소화하거나 아예 없게 할 수 있고, 브레이징 공정상의 접합상태에 관한 불량률을 저감시킬 수 있고, 연결튜브들과의 양호한 용접 가공성을 증가시킬 수 있으며, 버(burr), 경도, 내압시험압력 값, 편평 시험값 모두가 양호한 고품질의 클래드 알루미늄합금 파이프를 제공하고자 한다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 일반적인 고융착 조건에 부합하는 클래드 알루미늄합금 파이프용 고주파 유도가열 용접 출력값에서 용접됨에도 불구하고 비 클래드 영역의 폭을 최소화하거나 아예 없앨 수 있는 클래드 알루미늄합금 파이프의 브레이징 시트를 제공하고자 한다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따르면, 알루미늄 합금번호 AL4343, AL4045, AL4N43, AL4N45를 포함한 클래드 알루미늄합금 군(group)에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 피재와; 알루미늄 합금번호 AL3003, AL3N03, AL3N33, AL3005, AL3N43, AL6951을 포함한 클래드 알루미늄합금 군에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 심재를 포함한 클래드 알루미늄합금 파이프에 있어서, 상기 피재와 상기 심재를 일면 또는 양면으로 적층 합체시킨 것으로서, 상기 피재와 동일 재질이고, 상기 피재보다 상대적으로 두꺼운 두께를 갖고 있는 용접보충부와; 상기 용접보충부에서 절단 성형된 반 용접보충부를 기준으로 맞대기 용접 및 절삭 가공되어 관형상을 갖는 관체를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 알루미늄합금 파이프 및 그의 브레이징 시트에 의해 달성된다.

아래에서, 본 고안에 따른 클래드 알루미늄합금 파이프 및 그의 브레이징 시트의 양호한 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

본 고안의 모든 실시예들 또는 이하의 실용신안등록청구범위에서는 클래드 알루미늄합금 파이프가 제1, 제2, 제3관체로 호칭될 것이며, 각각의 제1, 제2, 제3관체용 제1, 제2, 제3브레이징 시트의 조관 및 고주파 유도가열 용접에 각각의 제1, 제2, 제3관체가 제조되는 것이 바람직하다.

제1실시예

도면에서, 도 2는 본 고안의 제1실시예에 따른 클래드 알루미늄합금 파이프의 구성을 설명하기 위한 확대 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 클래드 알루미늄합금 파이프의 제작에 사용되는 기본형 브레이징 시트의 사시도이며, 도 3a는 도 3에 도시된 기본형 브레이징 시트로부터 분리한 개별형 브레이징 시트의 사시도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 개별형 브레이징 시트를 이용하여 조관한 후 용접 전 상태를 설명하기 위한 확대 단면도이며, 도 3c는 도 3b에 도시된 조관된 파이프의 용접후 상태를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 고안의 클래드 알루미늄합금 파이프에 해당하는 제1관체(100)는 튜브, 파이프 등의 관형상을 갖는 것으로서, 심재(20)의 외표면에 피재(10)로 클래드 되어 있고 하기에 설명될 기본형 및 개별형 제1브레이징 시트를 이용하여 제조된다.

제1관체(100)를 비롯한 하기의 제2, 제3관체는 직경 18㎜ ∼ 50㎜, 두께 1.0㎜ ∼ 2.0㎜, 축길이 300㎜ ∼ 5500㎝의 사이즈 규격을 갖는다.

제1관체(100)를 비롯한 하기의 제2, 제3관체의 피재(10)는 AL4343(용융온도 : 610℃), AL4045, AL4N43, AL4N45 등과 같은 클래드 알루미늄합금 군(group)에서 선택된 1종의 알루미늄합금이다.

제1관체(100)를 비롯한 하기의 제2, 제3관체의 심재(20) AL3003(용융온도 : 650℃), AL3N03, AL3N33, AL3005, AL3N43, AL6951 등과 같은 클래드 알루미늄합금 군(group)에서 선택된 1종의 알루미늄합금이다.

제1관체(100)는 자동차용 멀티콘덴서 등의 제품으로서 브레이징 가공시 불량률을 최소화할 수 있고 고품질의 제품인 [표 1]과 같은 파이프 제품 특성값을 갖는다.

[표 1]

특성값	본 고안	비교예(종래 기술)
버(BURR)	매우 양호	보통
내압시험압력(T/S)	T.S. = 185 MPa	T.S. = 165 MPa
비커스 경도(Hv)	M.V.H = 53 Hv	M.V.H = 47 Hv
편평 시험값(H)	H = 0.45D : 매우 양호	H = 0.45D : 매우 양호
용접상태	매우 양호	보통
비 클래드 영역 폭	0.01 ∼ 1㎜	약 2㎜

상기 [표 1]에서, M.V.H는 통상적인 비커스 경도 측정기기를 의미하고, 편평 시험값은 통상적인 알루미늄 및 알루미늄 합금 용접관(KS D 6713)에 명시된 벤딩 테스트의 측정값을 의미한다.

특히, 제1관체(100)는 용접부위(30)의 상부에 위치한 비 클래드 영역(31)의 폭이 외부 표면을 기준으로 매우 협소하거나 아예 없게 형성됨으로써, 연결튜브의 천공 구멍위치 선정을 위해 고민할 필요가 없고, 브레이징 가공이 불량률을 혁신적으로 감소시킬 수 있는 특징을 갖는다.

이러한 제1관체(100)를 완성하기 위해 사용된 본 고안의 일군의 고안에 해당하는 제1브레이징 시트(200)는 클래드 판재(plate)의 제조시에 도 2와 같은 단면 형상을 갖도록 제조된다.

도 2를 참조하면, 기본형 제1브레이징 시트(200)는 앞서 설명한 제1관체의 원자재로서, 심재(20)의 상부에 단일 피재(10)가 클래드 되어 있다.

여기서, 심재(20)의 상부에는 제1관체의 외원주 거리와 용접시의 수축율 감안한 거리를 더한 값에 해당하는 등간격(a)의 위치에 삼각형, 반원형, 반육각형, 사각형, 각형, 반타원형, 부등변형 중 어느 하나의 단면 형상을 갖게 연장된 복수개의 홈(22)을 형성하고 있다.

홈(22)은 제1브레이징 시트(100)의 길이 방향으로 연장되어 있다.

이런 복수개의 홈(22)을 갖는 심재(20)의 상부에는 피재(10)의 외표면이 평활면을 유지하도록 클래드 되고, 결과적으로, 상기 심재(20)의 홈(22)마다 피재(10)의 재질이 충진되어 상기 홈(22)에 대응한 단면 형상(예 : 삼각형, 반원형, 반육각형, 사각형, 각형, 반타원형, 부등변형 중 어느 하나의 단면 형상)을 갖는 피재와 동일한 재질의 용접보충부(12 : 이하, '용접보충부'라 칭함)가 형성된다.

제1실시예를 비롯하여 하기의 제2, 제3실시예에서의 용접보충부(12)는 피재(10)의 재질과 동일한 것으로서, 상기 피재(10)의 두께보다 상대적으로 두껍게 형성되어 있다. 이런 용접보충부(120)의 역할은 용접 및 절삭가공(cut off)에 의해 제거될 피재(10)의 분량을 보충해주는 역할을 담당한다.

각각의 용접보충부(12) 사이에는 피재(10)의 중간부위(11)가 위치하게 된다.

피재(10)의 중간부위(11)를 기준으로 기본형 제1브레이징 시트(200)의 클래드율, 즉 피재(10)와 심재(20)간의 두께 비율이 정해지며, 이렇게 정해진 클래드율은 앞서 언급된 KS D 7043의 브레이징 시트 규격(예 : BAS111P, BAS121P, BAS171P, BAS115P, BAS125P 등)을 만족한다.

예컨대, 제1실시예에서의 기본형 제1브레이징 시트(200)는 클래드 알루미늄합금 군에서 예시적으로 선택된 1종의 알루미늄합금(예 : AL4343) 재질로서 두께 비율 10%를 갖는 피재(10)와; 클래드 알루미늄합금 군에서 예시적으로 선택된 1종의 다른 알루미늄합금(예 : AL3003) 재질로서 두께 비율 90%를 갖는 심재(20) 및, 상기 등간격(a)마다 상기 피재(10)와 심재(20)의 사이 경계면에 형성된 복수개의 용접보충부(12)를 포함한다.

이러한 기본형 제1브레이징 시트(200)는 소정의 절단 장치에 의해 절단선(40, 41)을 기준으로 절단되는 경우, 도 3a에 도시한 바와 같은 개별형 제1브레이징 시트(201)로 분리된다.

도 3a를 참조하면 개별형 제1브레이징 시트(201)의 폭은 앞서 설명한 제1관체(100)(도 2참조)의 외원주 거리와 용접시의 수축율 감안한 거리를 더한 값으로서, 앞서 언급한 등간격(a)과 대등하며, 개별형 제1브레이징 시트(201)의 길이는 통상적인 클래드 알루미늄합금 코일의 길이 또는 장력조정장치인 루퍼(looper)의 처리 용량에 의해 제한되는 길이와 대등하다.

특히, 개별형 제1브레이징 시트(201)의 피재(10)의 양측에는 상기 등간격의 용접보충부를 1/2로 절개한 반(half) 용접보충부(12a, 12b)가 각각 대향적으로 형성된다.

제1실시예를 비롯하여 하기의 제2, 제3실시예의 반 용접보충부(12a, 12b)는 피재(10)와 동일 재질로서 상대적으로 두께가 두껍게 형성되어 있다.

도 3a의 단면 형상을 갖는 개별형 제1브레이징 시트(201)를 이용하여 통상의조관 작업을 수행할 경우, 도 3b와 같은 단면형상을 갖게 된다.

즉, 도 3b를 참조하면, 반 용접보충부(12a, 12b)를 비롯한 피재(10)와 심재(20)의 양쪽 끝단 측면(12c)은 비 앵글각도(vee angle)를 유지하면서 연속적으로 상호 밀접하게 되어 고주파 유도가열 용접장치 측으로 공급된다.

이때, 고주파 유도가열 용접장치의 임피더(51)는 파이프의 내경에 삽입되며, 유도가열 코일(50)은 파이프의 외원주에서 이격된 상태로 배치된다.

이후, 고주파 유도가열 용접장치는 출력을 400㎑ ∼ 600㎑ 범위내에서 용접을 수행함에 따라, 취성이 상대적으로 양호함과 함께, 견고한 내구성을 갖도록 해주는 용접 품질을 본 고안의 제1관체(100)를 비롯한 하기의 제2, 제3관체에게 제공한다.

한편, 반원 홈을 갖는 한 쌍의 압착롤(pressure roll)의 작동에 의해, 본 고안의 제1관체(100)는 도 3c와 같은 단면 형상을 갖는다.

도 3c를 참조하면, 용접 후의 제1관체(100)는 용접부위를 기준으로 피재(10)의 상부에 볼록하게 쏟아 오른 부위(32)가 형성되고, 심재(20)의 하부에 볼록하게 튀어나온 부위(33)가 형성된다.

점선으로 표시한 바와 같은 절삭선(43, 44)을 기준으로 상기 쏟아 오른 부위(32)와 볼록하게 튀어나온 부위(33)에 해당하는 용접된 반 용접보충부(12a, 12b)는 절삭 가공에 의해 파이프의 외주면과 내주면에 대응하게 제거되어서, 최종적으로 균일한 외주면과 내주면을 갖는 관체인 제1관체(100)가 완성된다.

이런 경우, 제1관체(100)는 도 2에 도시된 단면 형상과 동일하게, 매우 협소하거나 아예 없게 비 클래드 영역(31) 양 옆의 피재(10)가 매우 근접 또는 합체되어 있음에 따라, 연결튜브의 천공 구멍위치 선정을 위해 고민할 필요가 없고, 브레이징 가공이 불량률을 혁신적으로 감소시킬 수 있게 된다.

제2실시예

이 실시예에서 설명하는 본 고안의 클래드 알루미늄합금 파이프 및 그의 브레이징 시트에서는 용접보충부가 피재의 상부에 등간격으로 형성되어 있는 제2브레이징 시트를 제공하고, 제2브레이징 시트를 이용하여 파이프를 조관시킨 것을 제외하고는 제1실시예와 동일하다. 그러므로, 도 2 내지 도 4d에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도면에서, 도 4는 본 고안의 제2실시예에 따른 클래드 알루미늄합금 파이프용 기본형 브레이징 시트의 사시도이고, 도 4a는 도 4에 도시된 기본형 브레이징 시트로부터 분리한 개별형 브레이징 시트의 사시도이다. 또한, 도 4b는 도 4a에 도시된 개별형 브레이징 시트를 이용하여 조관한 후 용접 전 상태를 설명하기 위한 확대 단면도이고, 도 4c는 도 4b에 도시된 조관된 파이프의 용접후 상태를 설명하기 위한 확대 단면도이며, 도 4d는 도 4c에 도시된 용접된 파이프를 절삭 처리한 본 고안의 제2실시예에 따른 클래드 알루미늄합금 파이프의 형상을 설명하기 위한 확대 단면도이다.

도 4에 도시된 기본형 제2브레이징 시트(200')는 앞서 제1실시예에 설명한 동일한 물성치의 피재(10)와 심재(20)를 클래드시킨 일면 클래드 판재이다.

기본형 제2브레이징 시트(200')는 제2관체(100')(도 4d참조)의 외원주 거리와 용접시의 수축율 감안한 거리를 더한 값에 상응하는 등간격마다, 피재(10)의 상부에 삼각형, 반원형, 반육각형, 사각형, 각형, 반타원형, 부등변형 중 어느 하나의 단면 형상을 갖는 용접보충부(120)를 복수개로 형성하고 있다.

역시 기본형 제2브레이징 시트(200')도 용접보충부(120)의 중앙에 해당하는 절단선(400)을 기준으로 개별적으로 분리되어, 도 4a와 같은 개별형 제2브레이징 시트(201')이 된다.

개별형 제2브레이징 시트(201')의 피재(10)의 양쪽 끝단에는 상기 등간격의 용접보충부를 1/2로 절개한 반 용접보충부(121, 122)가 각각 두께 방향으로 돌출 및 표출되어 있다.

도 4b와 병행 참조하면, 반 용접보충부(121, 122)를 포함한 피재(10)와 심재(20)는 접촉면(123)을 따라 연속적으로 상호 접촉하면서, 출력 400㎑ ∼ 600㎑ 범위내에서 고주파 유도가열 용접장치의 유도가열 코일(50)과 임피더(51)의 용접 수행에 따라, 용접 후의 제2관체(100')로서 조관된다.

도 4c를 참조하면, 용접 후의 제2관체(100')는 용접부위(310)의 상부와 하부에 각각 피재(10)의 성분으로 쏟아 오른 부위(320)가 형성되고, 심재(20)의 성분으로 볼록하게 튀어나온 부위(330)가 형성된다.

이런 부위(320, 330)는 절삭 가공에 의해서 관체(100')로부터 분리되어, 결국 도 4d와 같은 단면 형상을 갖게 된다.

도 4d에서 제2관체(100')의 용접부위(310)에는 종래와 달리 용접보충부에 의해 비 클래드 영역이 없게 된다. 그리고, 피재(10)는 약간의 굴곡을 제외하고 거의 균일하게 심재(20)의 원주면 전체에 걸쳐 클래드 되어 있어서, 브레이징 가공 성능이 뛰어나 브레이징 가공시에 플럭스 사용량을 최소화시킬 수 있다.

제3실시예

이 실시예에서 설명하는 본 고안의 클래드 알루미늄합금 파이프 및 그의 브레이징 시트에서는 양면 클래드 형식의 기본형 제3브레이징 시트에 등간격으로 용접보충부를 형성한 후, 개별형 제3브레이징 시트를 이용하여 파이프를 조관시킨 것을 제외하고는 제1, 제2실시예와 동일하다. 그러므로, 도 2 내지 도 5d에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도면에서, 도 5는 본 고안의 제3실시예에 따른 클래드 알루미늄합금 파이프용 기본형 브레이징 시트의 사시도이고, 도 5a는 도 5에 도시된 기본형 브레이징 시트로부터 분리한 개별형 브레이징 시트의 사시도이다. 또한, 도 5b는 도 5a에 도시된 개별형 브레이징 시트를 이용하여 조관한 후 용접 전 상태를 설명하기 위한 확대 단면도이고, 도 5c는 도 5b에 도시된 조관된 파이프의 용접후 상태를 설명하기 위한 확대 단면도이며, 도 5d는 도 5c에 도시된 용접된 파이프를 절삭 처리한 본 고안의 제3실시예에 따른 클래드 알루미늄합금 파이프의 형상을 설명하기 위한 확대 단면도이다.

도 5와 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 기본형 제3브레이징 시트(200")는 앞서 설명한 등간격(a)을 기준으로 절단되어서 개별형 제3브레이징 시트(201")가 된다.

기본형 제3브레이징 시트(200")는 클래드 알루미늄합금 군에서 예시적으로 선택된 1종의 알루미늄합금(예 : AL4343) 재질로서 두께 비율 5% ∼ 10%를 갖는 하 피재(10)와; 클래드 알루미늄합금 군에서 예시적으로 선택된 1종의 다른 알루미늄합금(예 : AL3003) 재질로서 두께 비율 80% ∼ 90%를 갖는 심재(20) 및, 클래드 알루미늄합금 군에서 예시적으로 선택된 1종의 알루미늄합금(예 : AL4343) 재질로서 두께 비율 5% ∼ 10%를 갖는 상 피재(10")로 클래드 되어 있되, 상술한 바와 같이 파이프 하나를 만들기 위한 등간격, 즉 앞서 제1, 제2실시예와 동일하게 제3관체(100")의 외원주 거리와 용접시의 수축율 감안한 거리를 더한 값에 상응하는 균일한 거리 간격마다 상기 피재(10, 10")와 심재(20)의 사이의 각각의 경계면에 형성된 복수개의 용접보충부(120, 120")를 포함한다.

기본형 또는 개별형 제3브레이징 시트(201", 200")도 앞서 제1실시예에 설명한 동일한 물성치와 각각 동일한 피재(10, 10")와 심재(20)를 클래드시킨 양면 클래드 판재이다.

기본형 제3브레이징 시트(200")도 등간격마다 용접보충부(120, 120")가 형성되어 있다.

용접보충부(120, 120")는 심재(20)를 기준으로 서로 마주보게 각각 돌출된 삼각형, 반원형, 반육각형, 사각형, 각형, 반타원형, 부등변형 중 어느 하나의 단면 형상을 갖는다.

이를 위해서, 심재(20)의 상부와 하부에는 삼각형, 반원형, 반육각형, 사각형 중 어느 하나의 단면 형상을 갖게 연장된 복수개의 홈(22, 22")이 가공되어 있다.

이런 복수개의 홈(22, 22")을 갖는 심재(20)의 상부와 하부에는 샌드위치 형식으로 피재(10, 10")가 적층되어, 피재(10, 10")의 외표면이 평활면을 유지하도록 피재(10, 10")가 각각 클래드 됨에 따라, 결과적으로, 상기 심재(20)의 홈(22, 22")마다 피재(10, 10")의 재질이 각각 충진되어 상기 홈(22, 22")의 단면 형상에 대응한 단면 형상의 용접보충부(120, 120")가 완성된다.

이후, 같은 방식으로 개별형 제3브레이징 시트(201")는 도 5b의 조관 가공과, 도 5c의 고주파 유도가열 용접 및 절삭 가공을 통해서, 도 5d의 제3관체(100")가 된다.

도 5d의 제3관체(100")는 도 5c에서와 같이 점선으로 표시한 바와 같은 절삭선(43, 44)을 기준으로 피재(10, 10")의 쏟아 오르거나 튀어나온 부위를 절삭 가공하더라도, 제3관체(100")가 완성된다.

앞서 도면들을 통해 설명된 제1, 제2, 제3관체(100, 100', 100")는 중공 원형 단면 형상을 형성하는 조관 과정을 통해서 중공 원형 단면을 갖게 되어 있으나, 통상의 다른 각형 또는 중공 부등변형 프레스 롤러를 이용한 통상의 각관(튜브) 조관 과정을 통해서, 중공 각형(사각형, 직사각형, 육각형 등) 또는 중공 부등변형 단면 형상을 갖도록 조관되는 것이 바람직하다.

본 고안의 클래드 알루미늄합금 파이프는 용접부위에 비 클래드 영역의 폭을 최소화하거나 아예 없앰으로써, 증발기, 응축기, 멀티콘덴서 등의 고품질 헤더튜브로서 완벽한 브레이징 공정을 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안의 클래드 알루미늄합금 파이프의 브레이징 시트는 등간격마다 피재와 동일한 재질의 용접보충부가 형성되어 있어서, 비 클래드 영역의 발생을 억제하고, 절삭 가공하더라도, 거의 균일하게 피재가 심재의 표면에 클래드될 수 있게 해주는 효과가 있다.

또한, 본 고안의 클래드 알루미늄합금 파이프는 최적의 고주파 유도가열 용접 출력 상태에서 비 클래드 영역이 없이 조관됨에 따라, 상대적으로 버(burr)의 상태가 매우 양호하고, 내압시험압력(T/S) 값이 뛰어난 고품질의 제품으로서 타국의 제품과 경쟁할 수 있어 산업 및 국가발전에 이바지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 클래드 알루미늄합금 튜브의 형상을 설명하기 위한 확대 단면도,

도 2는 본 고안의 제1실시예에 따른 클래드 알루미늄합금 파이프의 구성을 설명하기 위한 확대 단면도,

도 3은 도 2에 도시된 클래드 알루미늄합금 파이프의 제작에 사용되는 기본형 브레이징 시트의 사시도,

도 3a는 도 3에 도시된 기본형 브레이징 시트로부터 분리한 개별형 브레이징 시트의 사시도,

도 3b는 도 3a에 도시된 개별형 브레이징 시트를 이용하여 조관한 후 용접 전 상태를 설명하기 위한 확대 단면도,

도 3c는 도 3b에 도시된 조관된 파이프의 용접후 상태를 설명하기 위한 확대 단면도,

도 4는 본 고안의 제2실시예에 따른 클래드 알루미늄합금 파이프용 기본형 브레이징 시트의 사시도,

도 4a는 도 4에 도시된 기본형 브레이징 시트로부터 분리한 개별형 브레이징 시트의 사시도,

도 4b는 도 4a에 도시된 개별형 브레이징 시트를 이용하여 조관한 후 용접 전 상태를 설명하기 위한 확대 단면도,

도 4c는 도 4b에 도시된 조관된 파이프의 용접후 상태를 설명하기 위한 확대 단면도,

도 4d는 도 4c에 도시된 용접된 파이프를 절삭 처리한 본 고안의 제2실시예에 따른 클래드 알루미늄합금 파이프의 형상을 설명하기 위한 확대 단면도,

도 5는 본 고안의 제3실시예에 따른 클래드 알루미늄합금 파이프용 기본형 브레이징 시트의 사시도,

도 5a는 도 5에 도시된 기본형 브레이징 시트로부터 분리한 개별형 브레이징 시트의 사시도,

도 5b는 도 5a에 도시된 개별형 브레이징 시트를 이용하여 조관한 후 용접 전 상태를 설명하기 위한 확대 단면도,

도 5c는 도 5b에 도시된 조관된 파이프의 용접후 상태를 설명하기 위한 확대 단면도,

도 5d는 도 5c에 도시된 용접된 파이프를 절삭 처리한 본 고안의 제3실시예에 따른 클래드 알루미늄합금 파이프의 형상을 설명하기 위한 확대 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 10" : 피재 20 : 심재

12, 120, 120" : 용접보충부 12a, 12b, 121, 122 : 반 용접보충부

100, 100', 100" : 관체 200, 200', 200" : 브레이징 시트

Claims (8)

1. 알루미늄 합금번호 AL4343, AL4045, AL4N43, AL4N45를 포함한 클래드 알루미늄합금 군(group)에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 피재와; 알루미늄 합금번호 AL3003, AL3N03, AL3N33, AL3005, AL3N43, AL6951을 포함한 클래드 알루미늄합금 군에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 심재를 포함한 클래드 알루미늄합금 파이프에 있어서,

   상기 피재(10, 10")와 상기 심재(20)를 일면 또는 양면으로 적층 합체시킨 것으로서, 상기 피재(10, 10")와 동일 재질이고, 상기 피재(10, 10")보다 상대적으로 두꺼운 두께를 갖고 있는 용접보충부(12, 120, 120")와;

   상기 용접보충부(12, 120, 120")에서 절단 성형된 반 용접보충부(12a, 12b, 121, 122)를 기준으로 맞대기 용접 및 절삭 가공되어 관형상을 갖는 관체(100, 100', 100")를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 알루미늄합금 파이프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 용접보충부(12, 120, 120")는 상기 심재(20)에 형성된 홈(22)에 충진되거나 상기 피재(10)의 외부로 돌출되게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클래드 알루미늄합금 파이프.
3. 제1항에 있어서,

   상기 관체(100, 100', 100")는 내압시험압력(T/S) 185 MPa, 비커스 경도(Hv) 53 Hv, 비 클래드 영역(31) 폭 0.01 ∼ 1㎜을 포함한 파이프 제품 특성값을 갖는 것을 특징으로 하는 클래드 알루미늄합금 파이프.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 관체(100, 100', 100")는 중공 원형, 중공 각형, 중공 부등변형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 클래드 알루미늄합금 파이프.
5. 알루미늄 합금번호 AL4343, AL4045, AL4N43, AL4N45를 포함한 클래드 알루미늄합금 군(group)에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 피재와; 알루미늄 합금번호 AL3003, AL3N03, AL3N33, AL3005, AL3N43, AL6951을 포함한 클래드 알루미늄합금 군에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 심재를 포함한 브레이징 시트(200, 200', 200")에 있어서,

   상기 브레이징 시트(200, 200', 200")는 관체(100, 100', 100")의 외원주 거리와 용접시의 수축율 감안한 거리를 더한 값에 해당하는 등간격(a)을 기준으로, 상기 심재(20)의 내부 또는 상기 피재(10, 10")의 외부에 일체형으로 형성하고 있고 상기 피재(10, 10")와 동일한 재질을 갖는 복수개의 용접보충부(12, 120, 120")을 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 알루미늄합금 파이프의 브레이징 시트.
6. 제5항에 있어서,

   상기 브레이징 시트(200, 200')는 상기 클래드 알루미늄합금 군에서 선택된 1종의 알루미늄합금 재질로서 두께 비율 10%를 갖는 곳에 등간격(a)의 용접보충부(12, 120)를 형성하고 있는 피재(10)와; 상기 클래드 알루미늄합금 군에서 예시적으로 선택된 1종의 다른 알루미늄합금 재질로서 두께 비율 90%를 갖는 심재(20)로 클래드 되어 있는 것을 특징으로 하는 클래드 알루미늄합금 파이프의 브레이징 시트.
7. 제5항에 있어서,

   상기 브레이징 시트(200")는 상기 클래드 알루미늄합금 군에서 선택된 1종의 알루미늄합금 재질로서 두께 비율 5% ∼ 10%를 갖되 등간격(a)으로 상기 용접보충부(120)를 형성하고 있는 하 피재(10)와; 상기 클래드 알루미늄합금 군에서 예시적으로 선택된 1종의 다른 알루미늄합금 재질로서 두께 비율 80% ∼ 90%를 갖되 상기 용접보충부(12, 120, 120")이 충진될 수 있는 복수개의 홈(22, 22")을 갖는 심재(20) 및; 상기 클래드 알루미늄합금 군에서 선택된 1종의 알루미늄합금 재질로서 두께 비율 5% ∼ 10%를 갖되 상기 등간격과 일치하는 상기 용접보충부(120")를 형성하고 있는 상 피재(10")로 클래드 되어 있는 것을 특징으로 하는 클래드 알루미늄합금 파이프의 브레이징 시트.
8. 제1항 또는 제5항에 있어서,

   상기 용접보충부(12, 120, 120")는 피재(10, 10")의 외부쪽 또는 심재(20)쪽으로 돌출되어 있되, 삼각형, 반원형, 반육각형, 사각형, 각형, 반타원형, 부등변형 중에서 선택된 어느 하나의 단면 형상을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 클래드 알루미늄합금 파이프의 브레이징 시트.