가속수명시험을 이용한 브레이징 접합부의 누설수명 평가

Abstract

브레이징은 모재를 용융시키지 않고 삽입금속만을 용융시켜 접합하는 공법이다. 이 공법은 모재에 미치는 열 영향이 적으며 작업이 용이하고 높은 접합강도를 유지한다는 장점으로 인하여 각종 열 교환기 및 냉매배관을 비롯한 많은 산업분야에서 적용되고 있다. 그러나 브레이징 접합부에서 발생하는 냉매의 누설은 관련 업계에서 가장 큰 고장 원인으로 파악되고 있으며, 이는 곧 제품의 신뢰성을 저하시킨다. 이와 같은 누설은 브레이징 공법에 대한 부적합한 설계 및 제작 공정 등 그리고 사용환경에서 받는 다양한 스트레스 인자들로 인해 발생하게 된다. 그러나 이전의 연구결과들은 브레이징 공법에 관한 연구가 대부분이며 고장의 주원인인 누설 평가에 대한 연구는 수행되지 않고 있다. 따라서 본 논문에서는 에어컨의 열 교환기 및 냉매 배관에서의 동관 브레이징 접합부를 대상으로, 사용환경을 고려한 가속수명시험을 통해 누설수명을 평가 하였다. 먼저, 브레이징 접합부의 사용환경 인자는 내압과 진동을 선정하였다. 내압은 냉매가스를 질소가스로 대체하였고, 진동은 일반적인 신뢰성 시험에서 가정되고 있는 바와 같이 굽힘 피로로 대응하여 가속수명 시험을 수행하였다. 가속수명 시험데이터는 역승 법칙(inverse power law)와 와이블 분포(weibull distribution)를 따른다고 가정하였다. 역승 법칙에 의해 가속계수가 평가되었고, 역승-와이블 관계에 의해 수명은 일반화된 로그-선형 모델(generalize log-linear model)에 의해 평가 하였다.; When there are serious flaws such as pin holes and incomplete penetration in brazed joints which is commonly in practice in electronic or refrigerating machines, these flaws cause the slow leakage of refrigerant and then may bring premature failure of the products due to growth of flaws under cyclic internal pressure, caused by operations and suspensions of the heat exchanger. It is, therefore, critical issue to improve the reliability of brazed joints in household air conditioner. The study presents an accelerated life test for the leakage of refrigerant of brazed joints under actual service condition which the joints are subjected to the vibration and internal pressure. For this goal, the brazed joints were made from the base material of C1220-O and brazing material of BCuP-3s, according to manufacturer’s recommended methods. The accelerated life tests are performed for two acceleration variables of amplitude of vibration and internal pressure by using of self-designed pneumatic vibration fatigue testing machine. The stress levels for amplitude of vibration and internal pressure are 4 and 3 steps, respectively. The life is defined as the internal pressure is decreased by amount of 0.5MPa of initial pressure due to the leakage. To establish the acceleration life test method and propose the life prediction model, first of all, it is necessary to identify which distribution is suitable for stress-life relationship of brazed joint. For this, the adaptability test is performed and the Weibull distribution is suitable through the goodness of fit test. Also, it is assumed that the selected acceleration variables of amplitude of vibration and internal pressure follow the inverse power law. It can, therefore, be deduced that Weibull lifetime distribution and a generalized log-linear model of life-stress relationship hold through goodness of fit test and test for common shape parameters of the distribution. The required parameters are obtained through a accelerated life testing software. Through the above procedures, the acceleration factor is evaluated and accelerated life-stress relationship is established.