V SL 용융금속 1. 브레이징종류 브레이징 (brazing) 은모재를용융시키지않고접합부의간극내에용가재를용융, 삽입시켜접합하는방법으로소형부품에매우효과적인접합방법이다. 접합재는모재와친밀하고모재보다융점이낮은재료를선택한다. 보통브레이징은융점이 450 ( 또는 427 ) 이상을의미하며, 이하인경우에는솔더링 (Soldering) 이라한다. 브레이징은모재의표면력 (V SL ), 용융금속의표면력 (V L ), 및용융금속의계면력 (V SL ) 의관계에의한젖음 (Wetting) 현상을이용하며, 액체의표면력이작을때양호한젖음이생긴다. 계면간의접촉각 (θ) 에따라확장젖음 (θ= 0 ), 침적젖음 (θ 90 ), 부착젖음 (θ 180 ) 으로구분하며각용융금속의젖음성을판단할수있다. V S θ V L 모재 [ 그림 1] 1.1 토치브레이징 (Torch Brazing, TBR) 가스토치의화염으로접합부를가열하여브레이징하며, 보통환원염또는중성염이사용된다. 화염형태는내부의청색원추형화염끝에녹색깃털형태의화염이있고외곽에는황색화염이나타난다. 단일토치팁은수동작업시에사용되며자동작업시주로사용되는여러개의화염팁은빠른속도로일정하게가열시킬수있는잇점이있다. 토치 청색화염녹색화염황색화염 [ 그림 2] 토치브레이징은초기에용가재의유동점보다약간높은온도로부품을가열시킨후용가재봉의끝부분을주시하면서용융시키며이때접합부뒷면의가열에도유의해야한다. 가열된부품이용가재를완전히용융시켜접합부의젖음이완료되면토치를뗀다. 용가재가삽입된후에는균열을방지하기위해부품을공기중, 고온모래또는 Asbestos 중에천천히냉각시키며, 냉각후고온수세척및와이어브러쉬로청정한다. 토치브레이징은부품이너무크거나, 불규칙한형상, 또는타방법으로가열하기어려울시에효과적으로사용할수있으며, 접합부두께가다른경우왜곡이나비틀림이생길수있다. 1.2 로브레이징 (Furnace Brazing, FBR) 로내에조립된부품을넣어브레이징하며용가재는성형된형태로접합부에미리셋
팅된다. 전기로또는머플형연료로가사용되며제어장치로서브레이징온도및냉각온도를조절한다. Batch 형로는중간크기의제품에, 연속컨베어형로는대형제품에주로사용된다. 수소와같은환원가스분위기하에로브레이징시에는플럭스없이수행될수있다. Ar 및 He 등의불활성가스는특별한물성치를얻기위해사용된다. 또한로브레이징은산화를방지하기위하여진공하에서도수행되며이경우플럭스의사용은생략할수있다. 진공브레이징은활성금속을접합하는우주및원자력분야에적용된다. 진공은브레이징중에발생되는휘발성원소를제거하기위하여연속적인진공배기가필요하며, 낮은비등점또는고증기압을갖는모재및용가재는적용할수없다. 진공브레이징은표면의청정과플럭스없이용가제의유동성을갖일수있는잇점이있다. 모재와용가재의형태에따라적정한로분위기를선정하는것이중요하다. 예를들어강의 Cu 브레이징은고순도수소의환원분위기하에서보통수행된다. 로브레이징시에변형은토치의경우보다적으므로두께차이가큰부품의경우에적합하며다양한접합부를갖는조립품의접합시주로사용된다. 대부분의금속은로브레이징의결과로서아닐링처리됨에따라열처리작업을브레이징사이클과일치시켜동시에수행할수있다. 1.3 유도브레이징 (Induction Brazing, IBR) 유도되는전류에의해저항으로부터발생된열을브레이징되는부품에이용하며, 부품은교류장내에위치한다. 5~5000 KHz 범위의고주파교류를사용하며출력은브레이징될부품의형태에맞게제작된수냉식 Cu 튜브작업코일로전달된다. 작업코일은부품과접촉하지않으나전기장내에부품을위치시킨다. 작업코일의설계와부품이놓여지는위치에따른작업방법은복잡하다. 전원의주파수는작업위치내에유도되는열의형태를결정한다. 고주파전원은부품을표면가열하며, 저주파전류는내부가열을하므로후판부품의브레이징에적용한다. 부품의가열은보통 10~60 초이며, 용가재가접합부에유동하여양호한외관이형성이될수있도록충분한시간을주어야한다. 유도브레이징은큰체적의제품에적합하며, 코일내를이동하는형태의자동화장치에흔히적용된다. 용가재는접합부위치에미리셋팅하고브레이징작업은대기중, 불활성가스, 또는진공중에수행된다. 플럭스는분위기조건에따라사용여부가결정된다. 유도브레이징의장점은증기화또는분리되는경향의용가재와의브레이징에적합한빠른가열률에있고, 단점은가열이일정하지않은점이다. 얇은부위는두꺼운부위보다빨리가열되어과열되는문제점이있으며, 필드코일 (Field Coil) 또는쉐딩코일 (Shading Coil) 이과열을방지하기위해사용된다. 1.4 저항브레이징 (Resistance Brazing, RBR) 저항브레이징의열원은전류의흐름에의한저항으로부터얻으며, 따라서부품은
전기적회로의일부로연결된다. 전극은구리합금, 또는탄소그라바이트재질을사용한다. 일반저항용접기 (Resistance Welding Machine) 가부품에전류전원을공급하는데사용할수있으며, 이경우저항용접시보다전원출력을낮게하여야한다. 또는특별히설계된저항브레이징전용장치가사용된다. 보통교류를사용하며드물게직류도사용된다. 브레이징되어지는부분은압력과전류를공급하는전극사이에놓여지며압력은용가재가응고될때까지유지된다. 저전압고전류가사용되며열은브레이징접촉면과부품에접촉된전극에서발생되며이들위치에서의전류흐름에대한저항에좌우된다. 저항브레이징은용가재가미리셋팅되는조건으로한정되어있으나접합부면에용가재주입이가능하다. 저항브레이징은가열이브레이징되는부분에한정되어지는체적이적은제품에적용된다. 저항브레이징에사용되는플럭스는전도성이중요하므로특별한주의가있어야한다. 일반적인브레이징플럭스는차고건조할때는절연체이지만용융되면전도성을가진다. 보통분위기조건이플럭스와같은기능을갖지않는한플럭스는사용하여야한다. 1.5 침적브레이징 (Dip Brazing, DBR) 보통용융화학조 (Molten Chemical Bath 또는 Salt Bath/Flux Bath ) 의침적방식과용융금속조 (Molten Metal Bath) 의침적방식으로구분하며, 고정밀로와제어장치를이용한정밀한온도제어에의해침적브레이징이수행된다. 양쪽다용융조내에서침적하여청정및부품조합으로브레이징하며소형부품에적용한다. 부품은용가재가완전히응고될때까지적절한밀착을유지하도록지그를이용하여고정시킨다. 용융재료는항아리형로내에들어있고기름, 가스, 또는내부의전기저항장치로써가열한다. 보통브레이징되는부분은공기순환로내에서초기예열된후에용융조내에담궈진다. 침적브레이징의두가지방법의차이는로내의용융재료이다. 용융화학조의것은플럭스조라고불려지며용가재는접합부에미리셋팅되어있고부품에플럭스는부착되지않는다. 용융금속조는용융된브레이징재료가모세관흡인력으로브레이징되는접합부에흘러들어가며부품은침적브레이징전에청정및플럭스를부착하여야한다. 침적브레이징은토치브레이징에비해변형이적고복잡한기기가적용되므로대량생산에적합하다. 대부분의금속에적용되며특히브레이징온도와용융점이가까운 Al 과다른합금에적합하다. Al 경우열처리와동시에수행될수있다. 1.6 적외선브레이징 (Infrared Brazing, IRBR) 적외선브레이징의열원은적외선또는적선 (Red rays) 이하의흑색열선으로부터얻어지며, 약간의가시광선이포함되어있으나주열원은보이지않는복사선이다. 5KW 까지의복사열을전송할수있는열원또는램프가사용된다. 적외선브레이징은로브레이징과유도브레이징과같이대기중, 불활성가스, 또는진
공중에수행되며, 유도브레이징만큼빠르지는않으나열원장치의비용이저렴하다. 대부 분자동장치에의해적용되며지그고정및용가재셋팅이필요하다. 1.7 기타브레이징방법열을공급하는방법에따라각각의브레이징방법을구분한다. Exothermic 브레이징은두개이상원소의화학반응에의한자유에너지를이용하며주로고체상태의산화반응이이용된다. 아크의열원을이용하는방식으로는탄소아크 (Carbon Arc), 이중탄소아크 (Twin Carbon Arc), 가스텅스텐아크, 프라즈마아크방법이있으며, 레이져빔또는전자빔도사용될수있다. 입열과손실열을정확히제어하여브레이징부위가용융되지않도록하여야한다. 2. 브레이징재료 브레이징용가재 (Filler metal) 의선택은물성치 (Physical properties), 용융거동 (Melting behavior), 및접합형상 (Available Form) 의특성에좌우되며, 플럭스는특수브레이징합금에사용되는것을제외하고는공통적으로일반용플럭스가사용된다. 2.1 물성치와용융거동브레이징용가재는 2 개이상의순수금속으로구성된일정한합금으로되어있으며, 용가재의물성치는금속적구성에근거한다. 이구성은용가재가접합부위에완전한젖음성을갖고유동하면서접합되는금속과잘적응하도록되어있고, 추가적으로특별한사용조건및제작사양에해당하는별개의물성치를부가할수있다. 예를들어진공중에브레이징한다면 Cd, Zn 과같은휘발성원소가없는용가재가적합하며, 전자부품에는고순도의용가재가필요하다. 그리고내식성접합부에는내식성과모재와의적응성을갖는용가재가요구된다. 용가재의용융거동도금속조성에좌우된다. 용가재는합금이므로동일온도하에서고체에서액상화되는순수금속과는다르다. 그러나이러한일반적인상황과다른중요한예외사항이있다. 공정 (Eutectics) 이라는하는합금의종류가있으며이것은순수금속과같이동일한형태로용융된다. Ag:Cu = 72:28 로구성된합금은이러한공정조성을가지며용융온도와액화온도가같다.
Liquid 1000 Liquidus Solid & Liquid β 800 α Solidus (780 ) (Eutectic Composition) Solid 100% Ag 72% Ag 100% Cu 0% Cu 28% Cu 0% Ag [ 그림 3] 2.2 용융범위의주요성접합부의간극에가장적합한용가재를선택하는데용가재의용융범위 (Melting Range) 가주요성을가진다. 좁은범위의용융구간을갖는브레이징합금은용융시매우유동적이며따라서밀착된간극의접합부내에용이하게스며든다. 넓은범위의용융구간을갖는브레이징합금은상대적으로넓은간극을갖는접합부또는필렛접합부에적합한걸죽한 (Sluggish) 형태의유동성을갖는다. 예를들어 605 620 의용융온도를갖는용가재의경우 15 미만의용융범위로서거의공정합금으로간주되며좁고밀착된접합부에적합하다. 반면에 0.13mm 보다넓은간극에사용되는 605 700 의용융온도를갖는용가재는넓은갭의접합부를충분히채우기에적합한걸죽한유동특성이있다. 2.3 유동점 (Flow Point) 유동점은용가재가액체상태이며용이하게유동하는온도를나타내며, 단지녹기시작하는용융점과는구별된다. 모든브레이징적용에있어서유동점은매우중요한요소이다. 브레이징시모재의용융은요구되지않으므로모재의용융온도보다낮은유동점을갖는용가재를선택해야한다. 그러나특별한유동점조건이요구되는브레이징으로서, 단계적브레이징 (Step Brazing) 은좁은구간내순차적인브레이징을하는경우를말한다. 즉초기에브레이징된부분이나중의브레이징에의해영향을받지않도록다른종류의용가재를사용한다. 이경우나중의브레이징시에는초기에비해낮은유동점을갖는용가재를선택함으로서초기브레이징부위의재용융을방지할수있다. 또한열처리가되는제품의브레이징시유동점을고려하여야한다. 여기에는두가지방법이있다. 먼저열처리를한후브레이징하는방법으로이경우에는열처리온도보다낮은유동점을갖는용가재를선택하며따라서경도치가브레이징에의해영향을받지않는다. 다음으로는열처리와브레이징을동시에할수있다. 이경우에는용가재의유동점이열처리온도와거의유사하게해야한다.
2.4 용가재및플럭스종류 AWS 규정에의해분류되는용가재는 Al-Si, Cu, Cu-Zn, Cu-P, Ni, Au, 내열금속, Mg, Ag 가기본적으로구분된다. 용가재의선택은브레이징될금속재질에근거를둔다. Cd 가상당량함유한용가재가사용될경우적절한환기가필요하다. 브레이징용가재의선택에있어서는사용에적합한형상을고려하여야한다. 보통코일, 와이어스풀, 봉, 스트립, 파우더, 및링등의성형품이사용된다. 성형품은주로제품제작에사용되며, 유지및보수용에는수동에의한토치방식에적합한봉또는와이어가주로사용된다. [ 표 1] AWS 분류 온도범위 ( ) 주요합금원소 Al-Si 합금 BAlSi-X 571 621 Al > Si > Cu Mg 합금 BMg-X 582 627 Mg > Zn, Al Cu-P 합금 BCuP-X 704 927 Cu > P, Ag Cu-Zn 합금 BCu-X, RBCuZn-X 910 1149 Cu > Zn > Ni Ag 합금 BAg-X 618 982 Ag > Cu, Zn, Cd Au BAu-X 890 1093 Au, Cu > Ni Ni 합금 BNi-X 927 1204 Ni > Cr > Si, Br 용가재는각재빌별특성에따라적절하게선택하여야한다. SUS 강의경우에는 430~820 온도구간에서의탄화물석출에유의하여야하며그외에도브레이징시에발생될수있는수소취화, 유황취화, 열영향, 응력균열등을최소화하도록하여야한다. 플럭스는보통접착형 (Paste Type) 이사용되며페인팅형, 스프레이형, 및연료가스내에포함되는액체형플럭스가있다. 불소화합물이포함된플럭스는적절한환기가필요하다. [ 표 2] 플럭스 No. 모재재질 적용용가재 온도범위 ( ) 주요원소 사용형태 1 Al 합금 BAlSi 371 643 염화물, 불화물파우다 2 Mg 합금 BMg 482 649 파우다 3A Cu, Iron, Ni 합금 BCuP, BAg 566 871 붕산염, 불화물접착제 3B Cu, Iron, Ni 합금 BCu, BAg,BNi 732 1149 접착제 4 Al-bronze, Ni 합금 BCuP, BAg 566 871 염화물, 붕산염접착제 5 Cu, Iron, Ni 합금 BCu, BNi 760 1204 붕산염접착제 2.5 용가재의사용 겹침 (Lap) 이음의경우용가재를양쪽에부가할시에는중간부에기공의발생우려가 있으므로한쪽끝에공급하여한방향으로접촉면에젖음을갖도록해야한다. 접촉면에
공기배기가차단되면용가재의유동이원활하지못하고또한고온에의해갖혀진공기의팽창으로기공이생긴다. 최적의용가재를선택한후적정한용가재량의결정이필요하다. 단일제품의브레이징시에는가열된접합부에용가재봉을접촉시켜용융및모세관현상으로접합부의젖음이확인되면봉을제거하면된다. 보수브레이징및간단한제품의경우에는약간넉넉할정도로용가재를주입함이건전성확보면에서좋다. 그러나다량의제품생산을위한적절한용가재송급량은브레이징온도하에서의접합부의체적을계산하고필렛과수축을고려하여약 10 25% 를추가한체적에상응하는용가재의체적량으로계산한다. [ 표 3] 모재 용가재형태 토치브레이징화염 AWS Flux Type Al Al-Si 약환원염 No.1 Blass Ag 합금 약환원염 No.3A, 3B Cu, Bronzes Cu-Zn 약환원염 No.3B Nickel copper Cu 약환원염 No.3B Inconel, Nickel, Monel Ag 합금 약환원염 No.3A, 3B Iron, Cast, Nodular Ag 합금 중성염, 약산화염 No.3A, 3B Iron, Wrought, Cu-Zn 약환원염 No.3B Carbon Steel. Steel alloy Stainless steel Ag 합금 약환원염, 중성염 No.4 3. 브레이징작업단계 브레이징접합은모세관현상에의해용가재가접합부에저절로분산되는것으로생각할수있으나실제로는접합부의설계와브레이징기술에좌우된다. 특히적절하게설계된접합부에도올바른브레이징절차에따르지않는한만족한품질을얻을수없다. 3.1 접합부설계및간극 (Joint Design & Clearances) 브레이징의접합부설계는다음의 6가지요소를고려하여야한다. (1) 접합부형태 (2) 부품의간극 (3) 밀착표면의거칠기 (4) 용가재의주입위치 (5) 플럭스의접착위치 ( 사용시 ) (6) 가스배출의용이성 브레이징접합부는인장및압축응력을받는맞대기이음 (Butt Joint) 과전단응력을받
는겹침이음 (Lap Joint) 으로크게구분된다. 맞대기이음은모재보다강도가약하며, 강도를높이기위해서는접촉면적을 3배정도넓게개선가공 (Scarf Joint) 한다. 겹침이음은충분한강도를가질수있으나불균형이음이될우려가있다. 브레이징은모재의표면사이에용융된용가재금속을분산하기위해모세관현상을이용한다. 그러므로브레이징작업동안에모세관현상이양호하게일어날수있도록간극유지에유의해야한다. 이것은거의대부분이밀착간극을의미한다. 다음도표는 SUS 재질의맞대기브레이징시접합되는부위의간극량에대한브레이징인장강도의변화를도시한것이다. 인장강도 (ksi) 140 100 60 0.15 0.3 0.45 간극 (mm) [ 그림 4] 여기서간극이 0.04mm 인경우최대인장강도값 135 ksi 를가지며, 이보다좁을경우용가재의퍼짐이어려움에따라불충분한젖음성으로강도가저하된다. 반대로간극이더넓은경우에는접합부강도가거의용가재자체의강도로저하되며, 또한모세관작용이저하되어용가재가접합부를충분히채우지못하여인장강도가더낮아지게된다. 브레이징접합부의이상적인간극은도표의예를들어약 0.04mm 부근이다. 그러나보통일상의브레이징시충분히높은강도를얻기위해간극을정확하게유지할수는없음에대해서는모세관작용은간극의범위를초과하여일어나므로어느정도의여분을가질수있다. 즉도표상에약 0.13mm 까지는 100ksi 의강도를가진다. 실제작업에있어서두개의관사이에용이한끼워맞춤 (Easy slip-fit) 상태에서는완전히적절한접합부를얻을수있으며, 평판상태에서는가볍게얹어놓으면된다. 보통금속과금속사이의접촉시모세관통로가될수있는충분한표면거칠기가있으므로이와같이용이하게간극을얻을수있다. 그러나고연마된표면은용가재의흐름이제약을받을수있다. 용가재별적절한접합부간극은다음과같다. [ 표 4] 용가재분류접합부간극 (mm) 브레이징조건 BAlSi 0.05 0.20 6.4mm 폭보다적은겹침이음
BMg 0.10 0.25 광물성플럭스 BCu 0.00 0.05 가스분위기용플럭스 BCuP 0.03 0.13 플럭스없음, 광물성플럭스 BCuZn 0.05 0.13 광물성플럭스 BAg, BAu, BNi 0.05 0.13 광물성플럭스 0.00 0.05 가스분위기용플럭스 접합부의간극설계에있어서매우주의하여고려할요소가있다. 브레이징접합부는상온이아닌브레이징온도에서생성이된다.( 보통은납의경우 620 를초과 ) 따라서접합되는금속의팽창률을고려하여야하며특히이종금속의관끼움형태는주의해야한다. 예를들어강재슬리브에황동부싱을끼워브레이징시황동은가열시에강재보다더팽창된다. 만약상온에서간극이 0.05~0.07mm 이면브레이징온도일때는거의간극이없는접촉된상태로될수있다. 따라서브레이징온도에서의간극이 0.05~0.07mm 가될수있도록설계해야한다. 따라서강재슬리브에황동부싱을끼워브레이징시에는상온에서의간극을넓게하며, 황동슬리브에강재부싱을끼워브레이징시에는상온에서의간극을좁게밀착시킨다. 이때간극은팽창과수축을위해접합되는금속의특성, 치수및형태를고려하여결정해야한다. 3.2 금속의청정모세관작용은표면이청정할때에용이하게일어나므로금속표면위의기름, 그리스, 녹, 스케일등이물질은제거하여야한다. 이러한이물질은표면과브레이징용가재사이에장애물역할을한다. 예를들어기름과그리이스는가열되면탄화되어용가재의유동을어렵게하는막을형성하기도한다. 녹에는용가재가접착되지않는다. 금속의청정은정밀한작업이아니더라도옳바른절차에따라야한다. 녹과스케일의제거를목적으로하는산세용액은그리스표면에서는용이하게작용하지못하므로먼저오일과그리스를제거해야한다. 만약연마제에의해녹과스케일을제거시에는미세한연마파우더로써먼저오일을문질러없앤다. 따라서초기에대부분적당한탈지솔벤트또는증기탈지, 및알카리용액에부품을담그는형태로오일과그리스를제거한다. 금속표면이산화또는스케일로덮여있을때에는화학적또는기계적인방법으로제거한다. 화학적방법은산세처리가있으며금속모재에대한용재의적합성은반드시확인해야하고잔류산용액이틈새에남아있지않도록주의하여야한다. 기계적인방법은연마재로써한다. 기존제품의보수용브레이징시해당부품은과다한이물질이부착되어있으므로에머리천을사용한후그라인딩휠, 그리드브라스트한후에세척작업으로청정하며완료후가능한즉시플럭스처리및브레이징을실시한다.
3.3 부품의플럭스처리플럭스는브레이징전에접합부표면에사용되는화학적용제로서브레이징시대부분필수적으로사용된다. 가열된금속표면은공기중의산소와고온금속사이에화학적결합으로산화물형성이가속되며이러한산화물은용가재의젖음성과접합성을약화시킨다. 접합부에플럭스는공기로부터표면을차단하고산화물형성을막는다. 그리고플럭스는가열시형성하는산화물또는잔류산화물을용해하거나흡수한다. 플럭스는보통반죽형태의끈끈도를가지며솔질이용이하도록되어있다. 또는대량작업성을고려하여침전방식과분사건을이용할수있는저점성확산용이있다. 플럭스는건조되거나운반시손실되지않도록브레이징하기직전에적용한다. 각조건에맞게제작된플럭스로서예를들어 1100 의고온용브레이징플럭스, 내화성의산화금속용플럭스, 장기간가열조건용플럭스, 자동장치에의한공급용플럭스가있다. 그러나일반목적용플럭스사용으로대부분적용이가능하다. 사용량은전체가열기간을통하여지속유지될수있도록해야하며, 보통부품이크거나무거울경우가열기간이더지속된다. 가벼운부품이거나가열속도가빠를때에는플럭스가적게소요된다. 일반적인규정으로플럭스량이적으면빠르게포화되어효력를잃기때문에가급적충분한량을사용해야한다. 플럭스는부품에대한과열발생을최소화시키는지시계역할을하기도한다. 예를들어 595 용플럭스는이온도에서물과같이보이고밝은모재의면이노출되어용가재가녹기충분한온도에도달하였음을알려준다. 각온도에서 595 용플럭스의외양형태은다음과같다. [ 표 5] 온도플럭스외양형태 100 수비등형태 315 플럭스가부풀어오르면활동시작 425 플럭스가표면에의지하며우유형태 595 플럭스가투명하며물과같으며, 용가재삽입하여용융시적정온도 플럭스가사용되지않는몇가지예가있다. 특수한용가재를사용하는경우 Cu 재질간의브레이징은플럭스가없이수행할수있다. 이경우용가재내의 P 성분이 Cu 에대한플럭스역할을한다. 그리고제어된분위기하에서브레이징하는경우플럭스를생략할수있다. 제어된분위기는노와같이밀폐된공간내에수소, 질소, 또는아르곤등의가스를주입하며부품을산화로부터방지한다. 그러나제어분위기하에서도약간의플럭스사용은용가재의젖음성을증가시킬수있다. 3.4 브레이징을위한부품조립 부품의청정및플럭스부착을완료한후에브레이징을위한부품의위치고정이필
요하다. 모세관작용이잘일어나도록가열및냉각시정확한위치를유지해야한다. 부품을고정시키는가장간단한방법은중력을이용하는것으로자체중량또는추가로하중을부가하여고정시킨다. 단지한개또는몇개의부품을브레이징하는경우크램핑또는고정용기기를사용하며브레이징공정이끝날때까지충분히오랫동안유지시킨다. 만약많은수의조립품이나복잡한구조인경우에는전용브레이징고정구를사용하며, 가열시열전도를최소화하기위하여 Pin-point 또는 Knife-edge 형태로접촉면적을최소화시킨다. 가능한열전도가낮은 SUS, Inconel, 세라믹재질의고정구를사용하는것이좋으며, 또한가열되는동안에조립된배열이어긋나지않도록유사한팽창률을가져야한다. 많은량의브레이징부품은브레이징시자체고정이될수있도록설계해야한다. 3.5 부품브레이징작업브레이징작업은브레이징온도까지의가열과용가재의삽입을의미한다. 먼저가열공정으로서용가재의유동점까지부품을가열할때소형부품은전체를, 대형부품은접합부부근에가열한다. 단일부품에대해서는수동토치방법을사용하며사용연료는아세틸렌, LNG, LPG, 프로판가스등이며아직까지산소-아세틸렌혼합가스를많이사용한다. 토치를점화하여플럭스외양이용가재의용융온도가충분함을나타낼때까지가열한다. 여기서특히접합될양쪽금속이동시에브레이징온도에도달할수있도록가열시최대한일정한온도를갖도록유의해야한다. 열전도가높거나두꺼운부품은상대적으로더많은열이필요하다. 부품의불균일한가열방지를위한확인방법은플럭스의상태를주시하는것이며, 가열에따른플럭스의변화가일정하면부품의크기및열전도에관계없이균일한가열임을알수있다. 브레이징온도에도달하면용가재를삽입할준비를하여야한다. 수동브레이징은접합부에봉이나와이어용가재를잡고가까이하여모세관작용으로접합부에스며들게한다. 용융된브레이징용가재는더높은온도부위로흘러가는경향이있음에유의해야한다. 가열된부품의접합부주위에서즉시용가재가굳는것에유의하여외측의표면은내부접합부표면보다약간더고온으로한다. 용가재는항상열원이있는방향으로유동함에유의하여접합부를충분히젖게하기위해서는용가재를삽입코자하는부위의바로뒷면에도가열이필요하다. 미리성형한고리, 판, 와셔등의특수한형태의용가재사용시가열전에해당위치에고정시켜야한다.
냉각표면 용가재삽입위치 뒷면가열 [ 그림 5] 3.6 브레이징완료후청정작업부품에대한브레이징후에는청정이필요하다청정은보통 2 단계로나눈다. 첫째로는플럭스잔류물을제거하는것이며둘째는브레이징중에형성된산화스케일을제거하기위한산세처리이다. 플럭스제거는단순하나필수적인공정이다. 플럭스잔류물은화학적으로부식성을가지며제거하지않으며접합부를약화시킨다. 대부분의플럭스는수용성이므로 50 이상의뜨거운물에담금으로제거한다. 용가재가완전히응고되었음을확인한뒤접합부가고온상태에있을때담그는것이가장좋다. 유리형태의플럭스잔류물은균열시켜제거되며고착상태로제거되지않으면온수속에서와이어브러쉬로솔질한다. 또는해머로두드려깨어온수에다시담근다. 온수의작용을가속시키기위해서초음파청정탱크를사용하거나맥동증기창 (Pulsating Steam Lance) 의형태를사용할수있다. 플럭스를충분히사용하지않거나브레이징시에과다한열을가했을때에는플럭스가산화물로포화되어녹색또는흑색으로변하여제거시어려움이있을수있다. 이경우에는약한산용액으로제거한다. 60~70 의 25% 염화수소산 (Hydrochloric Acid) 에 30 초 ~2 분동안침전함으로써고착된플럭스잔류물을용해할수있다. 이때반드시보호안경및장갑을착용하고고온의부품을산용액에담근다. 플럭스를제거한후에브레이징시플럭스에의해보호되지않은부분의산화물을제거하기위해산세처리를할수있다.
[ 표 6] 적용부위 산세용액 사용방법 구리, 황동, 청동, 니켈, 은, 동합급 10~25% 고온황산 + 5~10% Potassium Dichromate 산세는플럭스제거와동시에실시, 산화성산세로 Ag 용가재는광택이없어짐 주철및강 50% 염화수소산 ( 상온하 ) 표면광택위한기계적인마무리필요 10~25% 염화수소산 (60~70 ) SUS, Cr 합금 20% 황산 +20% 염화수소산 +60% 물 (75~80 ) 2 차산세로서는 10% 질산에침적후청정수에세척 20% 염화수소산 +10% 질산 +70% 물 (65 ) 성능이강력하여강이나용가재의에칭시킬우려있음 질산이포함된밝은침전 (Bright Dip) 과같은고산화산세액은 Ag 접합부를약화시키므로가급적피해야하며, 부득이필요시에는산세시간을매우짧게하여야한다. 플럭스와산화물제거후에는마감처리가거의없다. 그러나고청정이필요시미세에머리천으로 Polishing 하며, 장기보관시에는최종린스용액내에수용성오일을부가하여보호용방청코팅을한다.