KR20240021321A - 브레이징 필러 와이어용 금형 구조체, 이를 이용한 브레이징 필러 와이어의 제조방법, 브레이징 필러 와이어를 이용한 링형 필러재 및 링형 필러재의 제조방법 - Google Patents

브레이징 필러 와이어용 금형 구조체, 이를 이용한 브레이징 필러 와이어의 제조방법, 브레이징 필러 와이어를 이용한 링형 필러재 및 링형 필러재의 제조방법 Download PDF

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KR20240021321A
KR20240021321A KR1020220099011A KR20220099011A KR20240021321A KR 20240021321 A KR20240021321 A KR 20240021321A KR 1020220099011 A KR1020220099011 A KR 1020220099011A KR 20220099011 A KR20220099011 A KR 20220099011A KR 20240021321 A KR20240021321 A KR 20240021321A
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hole
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정효태
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강릉원주대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 브레이징 필러 와이어를 제조하는 금형으로서, 일측에 홀을 구비하는 다이; 상기 용기의 내벽면의 어느 일부에 연결된 맨드렐(mandrel); 및 상기 맨드렐을 통해 혼합분말을 압출할 수 있도록, 상기 용기 내에 배치된 압출 다이;를 포함하고, 상기 맨드렐은 상기 홀이 형성된 다이의 일측면과 소정의 거리만큼 이격되어 형성되며, 상기 혼합분말이 상기 맨드렐에 의해 분기되었다가 상기 홀을 통과하기 이전에 다시 합쳐져 상기 홀을 통과함으로써 선재로 성형될 수 있다.

Description

브레이징 필러 와이어용 금형 구조체, 이를 이용한 브레이징 필러 와이어의 제조방법, 브레이징 필러 와이어를 이용한 링형 필러재 및 링형 필러재의 제조방법{Mold structure for brazing filler wire, method for brazing filler wire using for thereof, ring filler material manufactured by using the brazing filler wire and method for ring filler material using for thereof}
본 발명은 브레이징 필러 와이어용 금형 구조체, 이를 이용한 브레이징 필러 와이어의 제조방법, 브레이징 필러 와이어를 이용한 링형 필러재 및 링형 필러재의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 비철 합금 브레이징 필러 와이어를 제조할 수 있는 금형 구조체 및 비철 합금 브레이징 필러 와이어의 제조방법에 관한 것이다. 또, 상기 브레이징 필러 와이어 제조방법에 의해 제조된 브레이징 필러 와이어를 이용한 링형 필러재 및 링형 필러재의 제조방법에 관한 것이다.
브레이징(Brazing)은 접합할 모재 금속에 비해 낮은 융점(Melting Point)을 갖는 용접재(Filler Metal)를 사용하여 이종 또는 동종의 금속을 접합하는 기술이다. 브레이징은 비철금속 및 금, 은 등의 귀금속 접합에서부터 자동차와 냉장 고 열교환기의 파이프 접합 등에 이르기까지 광범위하게 적용되고 있다.
특히, 비철금속 중 알루미늄과 같이 치밀한 산화막을 갖고 있는 경우, 이를 제거해야만 용접이 가능하다. 그러므로, 먼저 접합하고자 하는 부위에 염화물계나 불화물계 플럭스를 도포한다. 이후에 외부 열원을 이용하여 금속표면에 형성되어 있던 산화물을 플럭스에 의해서 고용 제거하고, 용융된 브레이징 선재가 접촉되어 빈 간격을 메꾸면서 응고하여 접합이 이루어진다.
종래의 브레이징 방식은 일차적으로 플럭스를 도포하는 공정과 그 후속 공정으로서 브레이징 알루미늄 필러재(용가재)를 용융시키는 공정을 별도로 수행하여야 한다. 이 때문에 공정이 중복되고 그 만큼 비용이 상승한다는 공정상의 문제점이 있다. 또, 용접 접합표면의 산화물을 고용 제거하기 위해 미리 접합부위에 도포된 액상 상태의 플럭스가 금속표면으로부터 흘러내려서 원하는 부위에 적정량의 플럭스를 도포하기가 곤란하다는 문제점이 지적되고 있다.
특히, 접합 부위에 도포되는 플럭스가 적정량에 미달할 경우에는 접합부위의 표면산화물을 미리 제거하지 못하게 되므로, 접합면이 취약 하게 되거나 파단의 시작점으로 작용하게 된다. 반면, 플럭스가 적정량을 초과하여 도포되는 경우에는 산화물과 혼합되어 고상으로 부착하게 되는 등의 문제를 야기시킨다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 브레이징 선재를 구성함에 있어 내부에는 플럭스가 위치하도록 하고, 그 외부를 금속성분이 감싸도록 한 2중 선재가 알려져 있다. 그러나, 상기 2중 선재는 브레이징 접합 성능을 저하시키는 문제점이 있었다. 플럭스가 내부에 존재하기 때문에 열에 대한 반응이 금속부분에서 전달되므로 용접부위에 플럭스 반응이 늦거나 효과적인 산화물 제어가 어렵다. 또, 금속부위에 플럭스(용가재)를 정확하게 배분해야 하는 등 공정 조건의 난이도가 높아 불량률이 증가되어 제품 생산성 및 품질의 저하 문제를 야기시킨다.
한편, 일반적인 비철합금을 이용한 브레이징 선재는 압출방식으로 제조한다. 압출은 단순한 금형과 챔버(또는 컨테이너)의 결합 구조로 되어 있으며, 상기 압출장치를 이용할 경우, 압출 빌렛 소재가 비철합금이 100%인 경우 문제가 발생하지 않는다. 그러나, 브레이징용으로 사용될 경우, 비철합금(특히, 알루미늄 합금일 경우)에 플럭스가 추가되어야 한다. 이때, 브레이징 선재의 표면에 불량이 발생한다. 따라서, 새로운 형태의 압출장치를 적용해야 하며, 대표적인 경량금속을 압출하는 장치로 포트홀 압출(porthole extrusion) 장치가 있으나, 포트홀 압출 장치는 튜브, 중공재 혹은 프로파일 형태로 제조되어 현재까지 브레이징 선재와 같이 내부가 팩킹(packing)된 와이어를 압출되는 것은 고안된 적이 없었다.
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 비철금속 소재를 이용하여 브레이징 선재를 제조함에 있어서, 불량률이 적으며 브레이징 용접 효과가 우수한 브레이징 필러 와이어를 제조할 수 있는 금형 구조체 및 이를 이용한 브레이징 필러 와이어의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 또, 상기 브레이징 필러 와이어를 이용하여 다양한 형상을 갖는 링형 필러재 및 링형 필러재의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 브레이징 필러 와이어용 금형 구조체를 제공한다. 상기 브레이징 필러 와이어용 금형 구조체는 일측에 홀을 구비하는 다이; 상기 다이의 내벽면의 어느 일부에 연결된 맨드렐(mandrel); 및 상기 맨드렐을 통해 혼합분말을 압출할 수 있도록, 상기 용기 내에 배치된 압출 다이;를 포함하고, 상기 맨드렐은 상기 홀이 형성된 다이의 일측면과 소정의 거리만큼 이격되어 형성되며, 상기 혼합분말이 상기 맨드렐에 의해 분기되었다가 상기 홀을 통과하기 이전에 다시 합쳐져 상기 홀을 통과함으로써 선재로 성형될 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어용 금형 구조체에 있어서, 상기 혼합분말의 압출시 상기 소정의 거리 및 상기 홀의 직경은 하기 수식 1을 만족할 수 있다.
[수식 1]
3mm ≤ t + d ≤ 8mm
(여기서, 상기 t는 상기 맨드렐과 상기 다이의 일측면 사이의 거리이고, 상기 d는 상기 홀의 직경임)
상기 브레이징 필러 와이어용 금형 구조체에 있어서, 상기 t 값은 1.5mm보다 큰 숫자일 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어용 금형 구조체에 있어서, 상기 d 값은 1.5mm보다 큰 숫자일 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어용 금형 구조체에 있어서, 상기 d 값은 상기 혼합분말이 상기 다이를 통해 압출된 와이어의 직경과 동일할 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어용 금형 구조체에 있어서, 상기 맨드렐의 중심은 상기 홀이 형성된 방향으로 돌출될 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어용 금형 구조체에 있어서, 상기 홀의 직경은 상기 압출 다이가 구동되는 진행방향을 따라 점점 증가할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 브레이징 필러 와이어의 제조방법을 제공한다. 상기 브레이징 필러 와이어의 제조방법은 비철금속 합금 분말을 포함하는 제 1 분말과, 플럭스 분말을 포함하는 제 2 분말을 혼합하여 이루어지는 혼합분말을 용기 내에 수용하는 단계; 및 상기 혼합분말이 수용된 상기 용기를 가압하여 서로 다른 방향으로 연장되는 홀을 갖는 다이에 통과시켜 선재로 성형하는 단계;를 포함하고, 상기 용기는, 일측에 홀을 구비하는 다이; 상기 다이의 내벽면의 어느 일부에 연결된 맨드렐(mandrel); 및 상기 맨드렐을 통해 혼합분말을 압출할 수 있도록, 상기 다이 내에 배치된 압출 다이;를 포함하고, 상기 맨드렐은 상기 홀이 형성된 다이의 일측면과 소정의 거리만큼 이격되어 형성되며, 상기 혼합분말이 상기 맨드렐에 의해 분기되었다가 상기 홀을 통과하기 이전에 다시 합쳐져 상기 홀을 통과함으로써 선재로 성형될 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 분말은 70wt% 내지 95wt% 포함할 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 분말은 80wt% 내지 90wt% 포함할 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 제 2 분말은 5wt% 내지 30wt% 포함할 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 제 2 분말은 10wt% 내지 20wt% 포함할 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 혼합분말의 압출시 상기 소정의 거리 및 상기 홀의 직경은 하기 수식 1을 만족할 수 있다.
[수식 1]
3mm ≤ t + d ≤ 8mm
(여기서, 상기 t는 상기 맨드렐과 상기 다이의 일측면 사이의 거리이고, 상기 d는 상기 홀의 직경임)
상기 브레이징 필러 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 t 값은 1.5mm보다 큰 숫자일 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 d 값은 1.5mm보다 큰 숫자일 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 d 값은 상기 혼합분말이 상기 다이를 통해 압출된 와이어의 직경과 동일할 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 맨드렐의 중심은 상기 홀이 형성된 방향으로 돌출될 수 있다.
상기 브레이징 필러 와이어의 제조방법에 있어서, 상기 홀의 직경은 상기 압출 다이가 구동되는 진행방향을 따라 점점 증가할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 링형 필러재를 제공한다. 상기 링형 필러재는 상술한 브레이징 필러 와이어의 제조방법으로 구현된 브레이징 필러 와이어의 양단을 용접하여 형성된 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 링형 필러재의 제조방법을 제공한다. 상기 링형 필러재의 제조방법은 상술한 브레이징 필러 와이어의 제조방법으로 브레이징 필러 와이어를 제조하는 단계; 및 상기 브레이징 필러 와이어의 양단을 용접하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 생산성 및 원가 측면에서 기존과 동일한 수준을 유지하면서도 비철합금과 플럭스가 동일하게 혼합되어 있어, 열전달 측면에서 유리하여 산화물 제어가 용이하며, 플럭스 리크 혹은 분포 불량에 대한 문제가 없는 브레이징 필러 와이어를 구현할 수 있다. 또, 상기 브레이징 필러 와이어를 이용하여 다양한 형상을 갖는 링형 필러재를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이징 와이어용 금형 구조체의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 맨드렐의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 M을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이징 와이어의 제조방법을 도시한 공정순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이징 와이어용 금형 구조체의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이징 와이어용 금형 구조체(100)는 제 1 금형(10A) 및 제 2 금형(10B)을 포함한다. 제 1 금형(10A) 및 제 2 금형(10B)은 서로 결합되어 혼합분말을 수용할 수 있는 내부공간(V)을 구비한다. 제 2 금형(10B)의 일측에는 와이어를 성형하는 홀(12)을 구비한다. 여기서, 상기 혼합분말은 비철금속 합금과 플럭스가 혼합된 혼합물로 이해될 수 있다. 또, 제 1 금형(10A)는 다이, 용기, 챔버 혹은 컨테이너 등과 같은 의미로 이해될 수 있다. 본 발명에서, 브레이징 와이어용 금형 구조체(100)는 복수의 금형이 서로 결합된 형태로 도시되었으나, 일체형으로 형성될 수도 있다.
제 1 금형(10A)의 내벽면의 어느 일부에는 맨드렐(mandrel, 20)[도 2 참조]이 형성된다. 맨드렐(20)[도 2 참조]은 제 1 금형(10A)의 내경과 동일한 크기로 형성되어 제 1 금형(10A) 및 제 2 금형(10B)에 의해 형성된 내부공간(V)에 수용되는 혼합분말이 맨드렐(20)[도 2 참조]에 구비된 토출부(24)[도 2 참조]만으로 이동될 수 있게 제 1 금형(10A)의 내부에 형성된다.
또한, 금형 구조체(100)는 맨드렐(20)[도 2 참조]을 통해 혼합분말을 압출할 수 있도록, 제 1 금형(10A) 내에 배치된 압출 다이(30)를 포함한다. 압출 다이(30)를 이용하여 브레이징 와이어용 합금 빌렛을 맨드렐(20)[도 2 참조]을 통과시켜 제 2 금형(10B)에 구비된 홀(12)에 의해 브레이징 와이어를 성형할 수 있다.
이하에서, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 금형 구조체(100)의 구조에 대해 상세하게 후술한다.
도 2는 도 1에 도시된 맨드렐의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 M을 확대한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 구조체(100)[도 1 참조]에 구비된 맨드렐(20)은 원 형상을 가질 수 있다. 이때, 합금 빌렛이 맨드렐(20)을 통과할 수 있도록 맨드렐(20)의 일부에는 토출부(24)를 구비한다. 여기서, 토출부(24)는 맨드렐(20)을 제 1 금형(10A)[도 1 참조]의 내벽면에 연결하기 위한 연결부(22)에 의해 형성되어 혼합분말의 압출 경로로 제공된다.
맨드렐(20)은 홀(12)이 형성된 다이(제 2 금형(10B)[도 1 참조])의 일측면과 소정의 거리만큼 이격되어 형성된다. 브레이징 와이어 제조시, 압출다이(30)[도 1 참조]에 의해 혼합분말이 맨드렐(20)을 통과할 때, 맨드렐(20)에 구비된 토출부(24)에 의해 분기되었다가 제 2 금형(10B)[도 1 참조]에 구비된 홀(12)을 통과하기 이전에 분기되었던 혼합분말이 다시 합쳐져 홀(12)을 통과함으로써, 선재로 형성될 수 있다.
또한, 맨드렐(20)의 중심부는 홀(12)이 형성된 방향으로 돌출된 돌출부(26)를 구비한다. 혼합분말이 토출부(24)에 의해 분기되었다가 홀(12)을 통과하기 이전에 용기의 내부에 다시 모아져서 압출되기 용이하도록, 돌출부(26)는 혼합분말이 이동되는 이동경로를 보조하는 역할을 할 수 있다. 돌출부(26)의 형태와 크기 등은 혼합분말의 종류에 따라 상이하게 제어할 수 있다.
홀(12)의 직경은 압출 다이(30)[도 1 참조]가 구동되는 진행방향을 따라 제 2 금형(10B)의 안쪽에서부터 바깥쪽으로 점점 증가할 수 있다. 압출 다이의 진행 방향을 따라 경사지도록 형성된 제 2 금형(10B)의 경사각은 압출다이에서 압출재의 토출을 용이하게 하기 위한 릴리프 앵글(relief angle) 로서, 홀(12)의 직경을 유지하는 랜드(Land) 길이만큼 일정직경으로 가공하고, 이 랜드부를 지나면 다이 홀(12)의 직경을 크게 할 수 있도록 릴리프 앵글(relief angle)만큼 테이퍼지도록 홀(12)을 확장하여 가공할 수 있다.
본 발명에서 맨드렐(20) 부근에서의 금형 다이의 구조에 따라 브레이징 와이어의 성형 여부가 결정되게 된다. 즉, 맨드렐(20)이 형성된 부근의 각 치수에 따라 브레이징 와이어의 성형조건이 결정되며, 이에 따라 불량률이 낮은 브레이징 와이어를 제조할 수 있게 된다.
금형 구조체(100)에서 필수적으로 만족해야 할 치수는 하기와 같이 2가지이다.
맨드렐(20)과 금형 다이와의 거리(t) 및 최종 압출된 와이어의 직경이 하기 수식 1을 만족해야 한다. 여기서, 최종 압출된 와이어의 직경은 홀(12)의 직경(d)과 동일할 수 있다.
[수식 1]
3mm ≤ t + d ≤ 8mm
(여기서, 상기 t는 상기 맨드렐과 상기 다이의 일측면 사이의 거리이고, 상기 d는 상기 홀의 직경임)
이때, 상기 t 값은 1.5mm보다 큰 숫자일 수 있고, 상기 d 값은 1.5mm보다 큰 숫자일 수 있다.
상기 t 값과 d 값에 따라 소재의 강소성 효과의 유무가 결정된다. 상기 강소성(severe plastic deformation) 효과는 강한 소성가공으로 조직의 미세화 및 가공경화를 통해 충분한 제품의 인장강도와 성형성을 확보하는 것을 의미한다.
만약, t 값과 d 값이 너무 클 경우 강소성 효과가 없어지고, 반대로 t 값과 d 값이 너무 작을 경우 압출이 어려워진다. 또, t 값과 d 값이 서로 밸런스가 맞지 않을 경우 불량 제품이 생산되므로 이에 대한 적정한 값을 유지하도록 설정되어야 한다.
적정한 t 값과 d 값을 설정하기 위해서, 다양한 실험을 통해서 적정 범위를 산출하였다.
예컨대, t 값이 1.5mm 이하인 경우 압출 성형이 어려웠거나, 실험시 다수의 문제점이 발생하였다. 상기 문제점 중 하나는 t 값이 1.5mm 이하로 작아짐에 따라 초고하중이 요구되거나 소재량이 적어서 와이어(로드) 제조 중 와이어 내부에 빈공간(void)이 발생하게 되는 문제점이 있었다. 그러므로, t 값은 1.5mm를 초과해야 하도록 설정되어야 한다.
한편, d 값은 8mm 이하로 설정하여 계산하였다. 이는 브레이징 와이어(로드)의 지름이 8mm 이상으로 사용하지 않기 때문이다. 일반적으로 브레이징 와이어(로드)는 지름이 2 내지 4mm인 것을 대부분 사용한다. 또, 레이저 용접이나 아크 용접시 4mm 이상의 와이어를 사용할 수 있기 때문에 d 값은 최소 2mm 이상으로 설정되어야 하며, 이를 기반으로 d 값의 범위를 산정하고 실험을 진행하였다.
따라서, t 값과 d 값의 합은 최소 3mm 이상이며, 8mm 이하가 되도록 범위를 설정하였다.
상기 범위 중에서 실제로 적정 하중하에서 강력한 강소성 특징을 적용시킬 수 있는 범위를 찾기 위해서, t 값을 몇 가지의 수치로 한정한 후 d 값을 연산하였다.
예컨대, t 값을 1.6mm, 2mm, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 6.4mm로 한정하고, d 값을 연산했을 때, 강소성 효과는 t 값이 3mm 내지 5mm이면서, d 값이 1.6mm 내지 5mm인 경우에 현저한 효과를 얻을 수 있었다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이징 와이어의 제조방법을 도시한 공정순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이징 와이어의 제조방법(S100)은 비철금속 합금 분말을 포함하는 제 1 분말과, 플럭스 분말을 포함하는 제 2 분말을 혼합하여 이루어지는 혼합분말을 용기 내에 수용하는 단계(S110) 및 혼합분말이 수용된 용기를 가압하여 서로 다른 방향으로 연장되는 홀을 갖는 다이에 통과시켜 선재로 성형하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제 1 분말은 예를 들어, 알루미늄 합금 분말을 포함할 수 있다. 제 1 분말은 70wt% 내지 95wt% 포함할 수 있다. 바람직하게는 제 1 분말은 80wt% 내지 90wt% 포함할 수 있다. 제 2 분말은 예를 들어, 염화물계 혹은 불화물계 중에서 선택된 플럭스 성분을 포함할 수 있다. 제 2 분말은 5wt% 내지 30wt% 포함할 수 있다. 바람직하게는 제 2 분말은 10wt% 내지 20wt% 포함할 수 있다.
예컨대, 제 1 분말은 Al-Si 합금 분말일 수 있다. 제 2 분말은 KAlF4 70 내지 80wt%와 K2AlF5 및 H2O 20 내지 30wt% 조성으로 이루어진 노코록 플럭스 분말일 수 있다.
이어서, 준비된 상기 제 1 분말 및 제 2 분말을 골고루 혼합하여 혼합분말을 준비한다. 이후에 도 1에 도시된 용기 내에 상기 혼합분말을 수용하고, 밀봉한다. 도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 용기는 상기 혼합분말을 수용하고, 압출 다이(30)를 이용하여 혼합분말을 가압하여 용기 내에 구비된 맨드렐(20)의 토출부(24)로 통과시켜 용기의 일측에 형성된 홀(12)을 통해 브레이징용 와이어를 성형한다.
금형 구조체(100) 내에서 혼합분말이 가압되어 선재로 성형될 때, 금형 내부의 구조에 따라 강한 소성변형에 의해 재료의 결정 조직을 균일한 미세 나노결정립으로 형성할 수 있다. 이때, 분말간의 치밀한 결합을 유도할 수 있다. 강한 소성변형에 의해 혼합분말의 입자 크기가 미세화되면서 입자가 균일하게 분포하게 된다. 이러한 미세조직을 갖는 합금분말은 높은 연성을 가지며, 우수한 성형성을 나타내게 된다.
이렇게 제조된 와이어는 비철금속 합금과 플럭스가 동일하게 혼합되어 있어, 열전달 측면에 유리하므로 산화물 제어가 용이하여 다른 제품 대비 성능 측면에서 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또, 플럭스의 리크(leak) 혹은 혼합분말의 분포에 따른 불량 문제를 해소할 수 있어, 품질 측면에서 우수한 제품을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명에 제시된 브레이징 필러용 소재로서, 와이어/로드 형태의 제품을 제조하는 방법을 제공하고 있으나, 치수가 정밀하고, 다양한 형태의 링형 필러재로 제조될 수도 있다.
예를 들면, 종래의 필러재의 경우, 관재를 제작한 후 내부에 플럭스를 장입하여 제조할 때, 외부에 플럭스가 없기 때문에 필러재를 원형으로 변형하여 가열접합하는 형태로 링형의 필러재를 제작할 수 없었다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이징 필러 와이어에는 플럭스가 이미 혼합되어 있으므로, 가열을 통해 자체 필러재(본 발명의 일 실시예에 의한 제조방법으로 제조된 브레이징 필러 와이어)의 양단을 용접하여 링형의 필러재로 제조하는 것이 가능하다.
따라서, 브레이징 필러 와이어의 양단을 용접함으로써 정밀한 치수를 갖는 다양한 형상의 필러재를 제작할 수 있다. 예를 들어, 상기 다양한 형상의 링형 필러재는 고리 형태로서, 원형, 사각형, 삼각형 등과 같은 다각형 형태로 제작이 모두 가능하다. 접합하고자 하는 부품의 형태에 따라 크기 및 형태에 따라 링형 필러재를 제조하여 정확하게 밀접 접촉시킬 수 있으므로 매우 용이하게 복잡한 형상의 부품을 접합하는 것이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10A: 제 1 금형
10B: 제 2 금형
12: 홀
20: 맨드렐
22: 연결부
24: 토출부
26: 돌출부
30: 압출다이
100: 금형 구조체

Claims (14)

  1. 일측에 홀을 구비하는 다이;
    상기 다이의 내벽면의 어느 일부에 연결된 맨드렐(mandrel); 및
    상기 맨드렐을 통해 혼합분말을 압출할 수 있도록, 상기 용기 내에 배치된 압출 다이;를 포함하고,
    상기 맨드렐은 상기 홀이 형성된 다이의 일측면과 소정의 거리만큼 이격되어 형성되며, 상기 혼합분말이 상기 맨드렐에 의해 분기되었다가 상기 홀을 통과하기 이전에 다시 합쳐져 상기 홀을 통과함으로써 선재로 성형되는,
    브레이징 필러 와이어용 금형 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합분말의 압출시 상기 소정의 거리 및 상기 홀의 직경은 하기 수식 1을 만족하는,
    브레이징 필러 와이어용 금형 구조체.
    [수식 1]
    3mm ≤ t + d ≤ 8mm
    (여기서, 상기 t는 상기 맨드렐과 상기 다이의 일측면 사이의 거리이고, 상기 d는 상기 홀의 직경임)
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 t 값은 1.5mm보다 큰 숫자인,
    브레이징 필러 와이어용 금형 구조체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 d 값은 1.5mm보다 큰 숫자인,
    브레이징 필러 와이어용 금형 구조체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 맨드렐의 중심은 상기 홀이 형성된 방향으로 돌출된,
    브레이징 필러 와이어용 금형 구조체.
  6. 비철금속 합금 분말을 포함하는 제 1 분말과, 플럭스 분말을 포함하는 제 2 분말을 혼합하여 이루어지는 혼합분말을 용기 내에 수용하는 단계; 및
    상기 혼합분말이 수용된 상기 용기를 가압하여 서로 다른 방향으로 연장되는 홀을 갖는 다이에 통과시켜 선재로 성형하는 단계;를 포함하고,
    상기 용기는,
    일측에 홀을 구비하는 다이;
    상기 다이의 내벽면의 어느 일부에 연결된 맨드렐(mandrel); 및
    상기 맨드렐을 통해 혼합분말을 압출할 수 있도록, 상기 다이 내에 배치된 압출 다이;를 포함하고,
    상기 맨드렐은 상기 홀이 형성된 다이의 일측면과 소정의 거리만큼 이격되어 형성되며, 상기 혼합분말이 상기 맨드렐에 의해 분기되었다가 상기 홀을 통과하기 이전에 다시 합쳐져 상기 홀을 통과함으로써 선재로 성형되는,
    브레이징 필러 와이어의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 분말은 70wt% 내지 95wt% 포함하는,
    브레이징 필러 와이어의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 분말은 5wt% 내지 30wt% 포함하는,
    브레이징 필러 와이어의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 혼합분말의 압출시 상기 소정의 거리 및 상기 홀의 직경은 하기 수식 1을 만족하는,
    브레이징 필러 와이어의 제조 방법.
    [수식 1]
    3mm ≤ t + d ≤ 8mm
    (여기서, 상기 t는 상기 맨드렐과 상기 다이의 일측면 사이의 거리이고, 상기 d는 상기 홀의 직경임)
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 t 값은 1.5mm보다 큰 숫자인,
    브레이징 필러 와이어의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 d 값은 1.5mm보다 큰 숫자인,
    브레이징 필러 와이어의 제조 방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 맨드렐의 중심은 상기 홀이 형성된 방향으로 돌출된,
    브레이징 필러 와이어의 제조 방법.
  13. 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 하나의 항에 의한 제조방법으로 제조된 브레이징 필러 와이어의 양단을 용접하여 형성된,
    링형 필러재.
  14. 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 하나의 항에 의한 제조방법으로 브레이징 필러 와이어를 제조하는 단계; 및
    상기 브레이징 필러 와이어의 양단을 용접하는 단계;를 포함하는,
    링형 필러재의 제조방법.
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