2026-04-23
고신뢰성 티타늄 합금 판형 열교환기의 핵심 제조 역량은 정밀 부품 제작, 고진공 브레이징, 제어된 브레이징 후 처리의 통합에 있습니다. 티타늄 열교환기 제조의 주요 엔지니어링 과제는 항공우주 등급 티타늄 합금의 고유한 특성, 특히 산화에 대한 높은 민감성, 성형 중 상당한 스프링백, TC4 브레이징 주기 동안의 변형 및 취성 경향에서 비롯됩니다.
티타늄 판형 코어 어셈블리는 핀, 분할 시트, 측면 바, 측면 플레이트 및 유동 편향기로 구성됩니다.
이 항공우주 열교환기 제조에 일반적으로 지정되는 티타늄 등급에는 상업용 순수 티타늄(TA1/TA2) 및 항공우주 티타늄 합금 TC4(Ti-6Al-4V)가 포함됩니다. 치수 공차는 중요합니다. 핀 두께는 0.1~0.3mm, 분할 시트 두께는 0.5~1.5mm입니다.
필러 금속 선택에 관해서는 티타늄 진공 브레이징에 선호되는 시스템은 890~950°C의 용융 범위를 제공하고 우수한 내식성을 제공하는 Ti-Zr-Cu-Ni 필러 금속 그룹(티타늄 기반)입니다. 은 기반 필러는 염화물 이온 민감성과 불충분한 고온 강도로 인해 일반적으로 피합니다.
블랭킹: 레이저 절단 또는 정밀 전단은 ±0.02mm의 엄격한 공차를 유지합니다.
성형: 고속 정밀 스탬핑은 0.01mm 이하의 간격으로 Cr12MoV 공구를 사용합니다. 티타늄 열교환기 핀 높이는 1.6~12mm, 핀 피치는 2~5mm입니다.
응력 완화: 티타늄 합금 재료의 스프링백을 완화하기 위해 250~300°C에서 1~2시간 동안 열 사이클을 적용합니다.
분할 시트: 레이저 절단 후 정밀 연삭을 통해 처리하여 평탄도 ≤0.03mm/m 및 표면 거칠기 Ra ≤0.8 μm를 달성합니다.
측면 바: 굽힘 및 정밀 트리밍은 치수 공차 ±0.05mm를 유지하여 0.03~0.15mm의 중요한 브레이징 간격을 달성하도록 합니다.
측면 플레이트: CNC 밀링은 후속 헤더 용접에 필요한 베벨 형상과 평탄도를 보장합니다.
이 단계는 고신뢰성 열교환기 품질 관리에 필수적입니다.
탈지: 초음파 알칼리 세척(50~60°C, 15분) → 물 헹굼 → 초음파 무수 에탄올 세척(10분).
산화물 제거: 산 절임(5% HF + 20% HNO₃, 상온, 5~10분) → 탈이온수 헹굼 → 건조(80°C, 30분).
합격 기준: 표면은 기름과 산화 색상이 없어야 하며 연속적이고 끊김 없는 물 필름을 보여야 합니다.
필러 금속 형태: Ti-Zr-Cu-Ni 필러 금속은 호일(두께 30~50μm), 분말 또는 페이스트 형태로 적용됩니다. 호일은 분할 시트의 양면에 사전 배치되고 탭 용접으로 고정됩니다.
스태킹 순서: 측면 플레이트 → 분할 시트 → 핀 → 측면 바 → 분할 시트 → 핀 → 측면 바 → ... → 측면 플레이트. 정확한 정렬이 필수적입니다.
고정구 및 적용 압력: 흑연 또는 세라믹 고정구는 브레이징 간격과 전체 코어 높이를 제어하기 위해 15~25kPa의 균일한 압력을 적용합니다.
장비: 최종 진공 ≤1×10⁻⁴ Pa 및 온도 제어 정확도 ±3°C의 진공 브레이징 공정로가 필요합니다.
대표적인 TC4 브레이징 주기:
1단계: 상온 → 650°C (10°C/분); 30분 유지
(예열, 탈기, 열 평형)
2단계: 650°C → 920°C (≤5°C/분); 20~30분 유지
(필러 용융, 습윤 및 흐름)
3단계: 제거 전로를 ≤150°C로 천천히 냉각
(열 충격 및 변형 방지)
티타늄 진공 브레이징의 중요 공정 제어:
진공 수준: 산화 및 티타늄 판형 열교환기 코어의 수소 흡수 방지를 위해 ≥5×10⁻³ Pa.
가열 속도: 열 구배 유발 균열을 피하기 위해 600°C 이상에서는 ≤5°C/분.
온도 균일성: 국부적인 과도한 용융 또는 불완전한 브레이징을 방지하기 위해 코어 전체의 ΔT ≤±5°C.
세척: 고정구 제거 후 기계적 드레싱 및 가벼운 그릿 블라스팅으로 산화 색상 및 버 제거.
치수 조정: 평탄도 ≤0.5mm/m를 달성하기 위해 유압 프레스에서 냉간 직선화. 망치 타격은 엄격히 금지됩니다.
헤더/플랜지: CNC 가공에 의한 베벨 준비가 된 항공우주 등급 티타늄 합금 단조품.
용접 공정: 산화 및 질화 방지를 위한 아르곤 백퍼지 보호 기능이 있는 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW).
용접 매개변수: 전류 80~120A; 아르곤 유량 15~20L/min.
품질 요구 사항: 용접부는 균열, 기공 및 불완전한 융합이 없어야 하며 100% PT/MT 검사로 확인됩니다.
주기: 티타늄 열교환기 제조의 잔류 응력을 완화하여 지연 균열을 방지하기 위해 진공 또는 불활성 아르곤 분위기에서 400~500°C로 6~8시간 동안 처리합니다.
누설 테스트: 0.8~1.2MPa 압축 공기; 30분 유지; 압력 강하 ≤0.05MPa.
내압 테스트: 설계 압력의 1.5배; 5분 유지; 누설 또는 영구 소성 변형은 허용되지 않습니다.
양극 산화: 내마모성 및 내식성을 향상시키기 위해 10~15μm의 산화물 층을 생성합니다.
전해 연마: Ra ≤0.4μm를 달성하여 유체 흐름 저항을 줄이고 티타늄 열교환기의 성능을 향상시킵니다.
치수 정확도: 핀 및 분할 시트 공차 ±0.02mm; 브레이징 간격은 0.03~0.15mm로 유지됩니다.
표면 청결도: 브레이징 전 상태는 고신뢰성 열교환기 품질 관리에 중요합니다. 표면은 기름, 산화물 스케일 및 지문이 없어야 합니다.
브레이징 매개변수: 온도 900~930°C; 20~30분 유지; 진공 수준 ≥5×10⁻³ Pa.
용접 무결성: GTAW 조인트의 100% NDT; 균열 또는 기공은 허용되지 않습니다.
압력 무결성: 누설 및 내압 테스트의 100% 합격률; 누설 없음.
불완전 브레이징: 과도한 브레이징 간격 또는 불충분한 온도로 인해 발생합니다.
수정 조치: 간격 공차 감소; 피크 온도 증가 및/또는 TC4 브레이징 주기에서 유지 시간 연장.
침식 / 과열: 과도한 온도 또는 장시간 유지로 인해 발생합니다.
수정 조치: 피크 온도 낮추기; 유지 시간 단축.
변형: 진공 브레이징 공정 중 급격한 가열 또는 불균일한 냉각으로 인해 발생합니다.
수정 조치: 가열 속도 감소; 고정구 최적화; 제어된 로 냉각 시행.
누설: 브레이징 불연속성 또는 용접 균열로 인해 발생합니다.
수정 조치: 브레이징 전 세척 절차 강화; 티타늄 진공 브레이징 열 프로파일 개선; 항공우주 열교환기 제조 표준에 대한 엄격한 NDT 준수 보장.
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