KR20040007137A - 관의 브레이징 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 쌍의 관의 접합면을 밀착시키고 회전시키면서 브레이징을 하여 접합면의 간격을 일정하게 하고 인장 강도를 높일 수 있는 관의 브레이징 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 관의 브레이징 방법은 제 1관을 제 2관의 일단부에 삽입하고 브레이징 시키는 브레이징 방법에 있어서, 제 1관의 외주면과 제 2관의 내주면 사이의 접합면에 융착되는 구리합금인 용가재를 개재하고 상기 제 1관과 제 2관을 함께 연소기의 내부에 수평으로 형성된 삽입관에 삽입하는 브레이징준비단계와, 연소기의 내부에 불활성 기체를 주입하여 상기 삽입관의 외부를 가압함과 함께 상기 제 1관과 제 2관의 접합면을 밀착시키는 기체주입단계와, 삽입관 내부를 진공부에 의해 진공으로 하여 상기 제 1관과 제 2관의 접합면을 흡착시키는 진공단계와, 용가재를 히터부로 융착시켜 상기 제 1관과 제 2관의 접합면을 브레이징하는 브레이징단계와, 제 1관과 제 2관의 접합면을 브레이징한 후 실온으로 낮추기 위한 냉각단계로 이루어지도록 한다.

Description

관의 브레이징 방법{brazing method of pipes}

본 발명은 관의 브레이징 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 직경의 관을 길이방향으로 브레이징(brazing)할 때 두 개의 관 사이의 간격을 일정하게 유지하며 전기로 열을 가하는 가열로(furnace) 내부에서 그 열에 의해 두 개의 관 깊숙이 브레이징이 이루어져서 인장강도를 높인 관의 브레이징 방법에 관한 것이다.

일반적으로 브레이징(brazing)은 납땜법이라고도 하는데, 이는 용접되는 모재금속을 용융함이 없이 모재보다 저융점인 금속(땜납재료)를 접합면 틈새에 모세관 현상을 이용하여 침투시켜 원재끼리의 확산침투로 결합시키는 용접의 한 방법이다.

종래의 브레이징 접합은 접합하고자 하는 관을 측정하고 절단한 후 접촉면을 다듬고 가공하고, 플럭스(flux)를 도포한 후 가스 토치로 접합부위를 일정 온도로 가열한다.

그리고, 용가재(filler metal)는 가스토치로 용융되어 접합면으로 침투되고 나서 고온수로 세척하여 플럭스를 제거하는 단계로 이루어진다.

또한, 가열과 브레이징의 장치로써는 가스토치가 사용되고, 납땜인 경우에는 전기납땜이가 사용되기도 한다.

그러나, 관을 브레이징 할 때 땜납재료가 용융된 상태에서 하향으로 흘러내리는 문제점이 있었다.

또한, 관을 고정시켜 놓고 브레이징하기 때문에 접합면이 고르지 않는 문제점이 있었다.

그리고, 땜납재료에 의해 관이 깊숙이 브레이징이 이루어지지 않기 때문에 인장 응력이 약한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 한 쌍의 관의 일부를 접합한 후 연소기의 내부에 설치하고 상기 연소기를 가열로 속에 구비되도록 하여 회전시키며 브레이징 함으로써 접합면의 두께를 일정하게 할 수 있고 접합 부분의 인장 강도를 증대시킬 수 있는 관의 브레이징 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제 1관을 제 2관의 일단부에 삽입하고 브레이징 시키는 브레이징 방법에 있어서, 제 1관의 외주면과 제 2관의 내주면 사이의 접합면에 융착되는 구리합금의 용가재를 개재하고 상기 제 1관과 제 2관을 함께 연소기의 내부에 수평으로 형성된 삽입관에 삽입하는 브레이징준비단계와, 연소기의 내부에 불활성 기체를 주입하여 삽입관의 외부를 가압함과 함께 상기 제 1관과 제 2관의 접합면을 밀착시키는 기체주입단계와, 삽입관 내부를 진공부에 의해 진공으로 하여 상기 제 1관과 제 2관의 접합면을 흡착시키는 진공단계와, 용가재를 히터부로 융착시켜 상기 제 1관과 제 2관의 접합면을 브레이징하는 브레이징단계와, 제 1관과 제 2관의 접합면을 브레이징한 후 실온으로 낮추기 위한 냉각단계로 이루어지는 관의 브레이징 방법을 제공하려는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이징 방법의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 관 접합면의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 브레이징 방법의 순서도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 제 1관 12: 리브

14: 쿨링 터널 20: 제 2관

30: 용가재 40: 연소기

42: 삽입관 44: 기체저장소

45: 주입관 46: 진공부

47: 진공관 48: 모터

50: 히터부

이하, 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이징 방법의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 관 접합면의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 브레이징 방법의 순서도이다.

종래의 기술과 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 관의 브레이징 방법은 제 1관(10)을 제 2관(20)의 일단부에 삽입하고 브레이징 시키는 브레이징 방법에 있어서, 제 1관(10)의 외주면과 제 2관(20)의 내주면 사이의 접합면에 융착되는 용가재(30)를 개재하고 상기 제 1관(10)과 제 2관(20)을 함께 연소기(40)의 내부에 수평으로 형성된 삽입관(42)에 삽입하는 브레이징준비단계(S10)와, 연소기(40)의 내부에 불활성 기체를 주입하여 상기 삽입관(42)의 외부를 가압함과 함께 상기 제 1관(10)과 제 2관(20)의 접합면을 밀착시키는 기체주입단계(S20)와, 삽입관(42) 내부를 진공부(46)에 의해 진공으로 하여 상기 제 1관(10)과 제 2관(20)의 접합면을 흡착시키는 진공단계(S30)와, 용가재(30)를 히터부(50)로 융착시켜 상기 제 1관(10)과 제 2관(20)의 접합면을 브레이징하는 브레이징단계(S40)와, 제 1관(10)과 제 2관(20)의 접합면을 브레이징한 후 실온으로 낮추기 위한 냉각단계(S50)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 브레이징준비단계(S10)에서 브레이징(brazing)하고자 하는 제 1관(管)(10)의 재질은 구리 합금 또는 스텐레스스틸로 하고 제 2관(20)(管)의 재질은 스텐레스 스틸이거나 또는 초합금으로 한다.

초합금(superalloy)은 고온, 고압에 잘 견딜 수 있는 재질이다.

또한, 상기 용가재(30)의 두께는 40 내지 90㎛로 한다.

특히, 용가재(30)의 두께는 50㎛로 하는 것이 가장 바람직하다.

상기 제 2관(20)에 제 1관(10)을 삽입하고 연소기(40)의 내부에 형성된 삽입관(42)에 상기 제 1관(10)과 제 2관(20)을 삽입하게 된다.

연소기(40)의 일측에는 삽입관(42)과 일부 연통 되도록 하고 도어(도시하지 않음)를 설치하여 제 1관(10)과 제 2관(20)을 삽입한 후 밀폐할 수 있도록 한다.

이때, 제 1관(10)과 제 2관(20)의 직경이 다르기 때문에 제 1관(10)과 제 2관(20)의 접합면 사이에 약간의 이격이 형성된다.

그래서, 제 1관(10)과 제 2관(20)의 이격 때문에 브레이징(brazing)이 쉽게 이루어질 수 없기 때문에 제 1관(10)과 제 2관(20)의 접합면을 밀착하도록 한다.

상기 기체주입단계(S20)에서 상기 연소기(40)는 기체저장소(44)와 주입관(45)으로 연결되어 있고, 기체저장소(44)에는 불활성 기체가 저장되어 있다.

본 발명에서는 불활성 기체 중 아르곤(Ar)을 사용한다.

상기 기체저장소(44)의 불활성 기체를 주입관(45)을 통해 연소기(40)의 내부에 주입하여 삽입관(42)이 수축되도록 한다.

특히, 상기 삽입관(42)은 외주면을 팽창 또는 수축이 가능한 재질로 하여 외부에서의 가압이나 내·외부의 압력 차이에 의해 수축되는 성질이 있는 것을 사용한다.

상기 삽입관(42)이 수축되면 삽입관(42) 내부에서 일부분이 접하고 있는 제 1관(10)과 제 2관(20)의 접합면이 밀착되게 된다.

이때, 제 1관(10)과 제 2관(20)의 접합면 사이에는 용가재(30)(filler metal)가 개재되도록 한다.

상기 제 2관(20)에 삽입되는 제 1관(10)은 외주연에 상기 제 2관(20)의 내측면과 접하여 브레이징할 수 있도록 소정 높이 돌출된 다수의 리브(12)와, 리브(12)끼리의 사이에 형성되어 상기 브레이징단계(S40) 후 노 내에서 브레이징 한 부분을 서냉시킬 수 있도록 공기와의 접촉면적을 넓히는 다수의 쿨링 터널(14)이 형성된다.

리브(12)는 가능한 많을수록 브레이징된 제 1관(10)과 제 2관(20)의 접합면이 인장강도를 높일 수 있다.

또한, 상기 제 1관(10)의 리브(12)와 제 2관(20)이 접하는 접합면에 용가재(30)를 개재한 후 열을 가해 융착시키도록 한다.

그리고, 상기 쿨링 터널(14)은 상기 제 1관(10)과 제 2관(20)이 브레이징을 위해 삽설된 삽입관(42)의 내부를 진공 상태로 만들어 제 1관(10)과 제 2관(20)의 접합면을 더욱 밀착되도록 한다.

즉, 진공단계(S30)에서 상기 삽입관(42)의 일측과 진공관(47)으로 연결된 진공부(46)는 삽입관(42) 내부의 공기를 강제 배출시켜 삽입관(42) 내부를 진공 상태로 만들게 되는데 상기 제 1관(10)의 외주연에 쿨링 터널(14)을 형성함으로써 삽입관(42)의 일측과 진공관(47)로 연결된 진공부(46)에서 제 1관(10)과 제 2관(20)의접합면에 잔류하고 있는 공기를 외부로 빼낼 수 있는 통로 역할을 한다.

한편, 브레이징단계(S40)에서 상기 용가재(30)는 히터부(50)에 의해 융착되게 되는데 히터부(50)는 연소기(40)를 내설하고 고정되어 전기 가열되는 가열로로 한다.

그리고, 히터부(50)는 제어부(도시하지 않음)에 의해 일정 시간과 일정 온도로 용가재(30)와 가열로의 온도를 제어한다.

본 발명에서 히터부에서 용가재에 가해지는 온도는 950 내지 1050℃로 하고, 상술한 온도가 가해지는 시간은 20분까지만 시험했을 때 충분한 인장강도를 유지하게 된다.

상기 용가재(30)와 가열로는 각각 열전대(도시하지 않음)가 설치되어 각각의 열전대가 제어부와 연결되어 제어되게 된다.

상기 연소기(40)가 고정된 상태에서 상기 용가재(30)를 가열하게 되면 용가재(30)는 중력에 의해 하부로 흘러내리면서 쿨링 터널(14)을 막게 된다.

그래서, 상기 연소기(40)는 수평하게 설치된 중심축과 함께 모터(48)에 의해 일정 속도로 회전되도록 한다.

용가재(30)에 열을 가하며 브레이징을 하면서 연소기(40)를 회전시키면 용융된 용가재(30)는 원심력에 의해 쿨링 터널(14)을 막지 않는다.

그래서, 냉각단계(S50)에서 상기 용가재(30)를 용융시켜 제 1관(10)과 제 2관(20)을 융착시킨 후 쿨링 터널(14)에 냉각수를 흘려보내 브레이징된 제 1관(10)과 제 2관(20)의 온도가 떨어져서 실온이 되도록 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 관의 브레이징 방법에 의하면, 원형 형상이고 서로 직경이 다른 관을 용가재에 의해 쉽게 융착시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 한 쌍의 관의 접합면이 밀착되면서 브레이징에 의해 인장 강도가 높아지는 효과도 있다.

또한, 관이 내설된 연소기가 회전되기 때문에 용융된 용가재가 하부로 흘러내리지 않아 한 쌍의 관의 접합면의 간격을 일정하게 할 수 있는 효과도 있다.

Claims (8)

1. 제 1관을 제 2관의 일단부에 삽입하고 브레이징 시키는 브레이징 방법에 있어서,

   상기 제 1관의 외주면과 제 2관의 내주면 사이의 접합면에 융착되는 용가재를 개재하고 상기 제 1관과 제 2관을 함께 연소기의 내부에 수평으로 형성된 삽입관에 삽입하는 브레이징준비단계와;

   상기 연소기의 내부에 불활성 기체를 주입하여 상기 삽입관의 외부를 가압함과 함께 상기 제 1관과 제 2관의 접합면을 밀착시키는 기체주입단계와;

   상기 삽입관 내부를 진공부에 의해 진공으로 하여 상기 제 1관과 제 2관의 접합면을 흡착시키는 진공단계와;

   상기 용가재를 히터부로 융착시켜 상기 제 1관과 제 2관의 접합면을 브레이징하는 브레이징단계와;

   상기 제 1관과 제 2관의 접합면을 브레이징한 후 실온으로 낮추기 위한 냉각단계로 이루어지는 관의 브레이징 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1관의 재질은 구리 합금 또는 스텐레스 스틸로 하는 것을 특징으로 하는 관의 브레이징 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2관의 재질은 스텐레스 스틸이거나 또는 초합금으로 하는 것을 특징으로 하는 관의 브레이징 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 용가재의 두께는 40 내지 90㎛로 하는 것을 특징으로 하는 관의 브레이징 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1관의 외주연에는 상기 제 2관의 내측면과 접하여 브레이징할 수 있도록 다수개의 리브를 소정 높이 돌출 형성하고, 상기 리브끼리의 사이에 쿨링 터널을 형성하여 융착된 상기 용가재를 서냉시킬 수 있도록 공기와의 접촉면적을 넓힌 것을 특징으로 하는 관의 브레이징 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 연소기는 수평하게 설치된 중심축과 함께 모터에 의해 일정 속도로 회전되도록 하는 것을 특징으로 하는 관의 브레이징 방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 히터부는 상기 연소기를 내설하고 고정되어 전기력을 상기 용가재와 연소기를 가열하는 가열로로 하는 것을 특징으로 하는 관의 브레이징 방법.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 삽입관의 주면은 팽창 또는 수축이 가능한 것을 특징으로 하는 관의 브레이징 방법.