KR100250137B1 - Method for electric welding - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 전극 부재가 접근할 수 없는 홈이 형성되어 있는 피용접물을 상호 용접하는 전기 저항 용접 방법에 있어서, 상기 홈에 삽입될 수 있는 인서터 부재를 소정의 재료로 형성하고, 상기 피용접물들중 하나와 상기 인서터 부재에 각각 접촉하는 전극 부재를 소정의 재료로 형성함으로써, 용접 전류의 통전시에 상기 피용접물들 사이의 접촉면은 용융 온도 이상으로 유지되는 반면에, 전극과 피용접물 사이 또는 전극과 인서터 부재 사이의 접촉면은 해당 재료의 용융 온도 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 저항 용접 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 전기 저항 용접 방법은 전극이 접근하기 곤란한 형상을 가진 피용접물을 효과적으로 용접할 수 있게 하는 장점을 가진다.According to the present invention, in an electric resistance welding method for welding a welded object in which grooves are inaccessible to electrode members, an inserter member that can be inserted into the grooves is formed of a predetermined material, and By forming an electrode member, each of which is in contact with one of the weldments and the inserter member, from a predetermined material, the contact surface between the welded objects is maintained at or above the melting temperature during the energization of the welding current, while the electrode and the welded object The contact surface between or between the electrode and the insert member is maintained below the melting temperature of the material. The electric resistance welding method according to the present invention has an advantage of enabling the welding of a welded object having a shape in which the electrode is difficult to access effectively.
Description
본 발명은 전기 저항 용접 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인서터를 적용한 전기 저항 용접 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electric resistance welding method, and more particularly, to an electric resistance welding method to which an inserter is applied.
일반적으로 전기 저항 용접은 접합되어야할 두 금속을 상호 접촉시킨 상태에서 전류를 통전시킴으로써 접촉부가 고온으로 가열 용융되게 하고, 접촉부에 기계적 압력을 가하여 접합시키는 용접법을 말한다. 전기 저항 용접에는 전기 스포트 용접(electric spot welding)과 전기 시임 용접(electric seam welding)등이 포함된다. 전기 스포트 용접은 피용접물에 대전류를 집중함으로써 발생하는 주울(joule) 열을 열원으로 피용접물을 가열하고, 동시에 큰 가압력을 주어 금속을 접합하는 것이다. 전기 스포트 용접은 자동차의 외판 및 골재의 용접에 적용되며, 항공기의 도어 외관, 엔진의 배기 덕트, 연소관 등의 알루미늄 합금, 스테인레스강의 용접에 많이 사용되는 방법이다.In general, electric resistance welding refers to a welding method in which a contact part is heated and melted at a high temperature by energizing a current in a state in which two metals to be joined are brought into contact with each other, and a joint is applied by applying a mechanical pressure to the contact part. Electric resistance welding includes electric spot welding and electric seam welding. Electric spot welding is to join a metal by heating the to-be-welded object with the heat source using the joule heat which arises by concentrating a large electric current in a to-be-welded object, and simultaneously apply a large pressing force. Electric spot welding is applied to the welding of the outer shell and aggregate of automobiles, and is widely used for welding aluminum alloys and stainless steels such as aircraft doors, engine exhaust ducts and combustion tubes.
한편 전기 시임 용접은 전기의 접촉 저항열을 이용하여 피결합체를 부분적으로 용융 압착하는 전기 저항 용접의 일종으로 스포트 용접의 연속을 행하는 것이다. 강관 등의 용접에 사용하고 자동차 차체의 용접에 적용된다. 항공기에 있어서는 알루미늄 합금판의 탱크, 제트기체의 스테인레스에 텔파이프, 그 외에 제트 엔진에서는 연소실 및 배기관등의 내열 합금, 스테인레스강의 용접에 널리 사용된다.On the other hand, electric seam welding is a kind of electric resistance welding which melt-presses a to-be-bonded object partially using electric contact resistance heat, and performs spot welding continuously. It is used for welding of steel pipes, etc., and it is applied to welding of automobile body. In aircrafts, tanks of aluminum alloy plates, stainless steel pipes for jet gases, and other types of jet engines are widely used for welding heat resistant alloys such as combustion chambers and exhaust pipes, and stainless steels.
종래 기술에 따르면, 피용접물의 형상에 따라서 적절한 전기 저항 용접이 수행될 수 없는 경우가 있다. 예를 들면 깊은 수밀(水密) 및 기밀(氣密)을 필요로 하는 깊은 홈을 가지는 원판 형상물을 상기 홈이 형성된 위치에서 전기 저항 용접 방법으로 용접하려할 때 가장 효과적인 방법은 전극을 홈의 내부로 삽입하여 직접적으로 용접하는 것이다. 그러나 원판형으로 형성된 용접 전극의 직경이 홈의 직경보다 클 경우, 전극은 홈의 내부로 삽입될 수 없으며, 따라서 직접적인 홈 내에서의 용접은 불가능하다. 따라서 별도의 방법에 의해서 용접이 이루어질 수밖에 없으며, 이것은 예를 들면 연속적인 점 용접에 의한 스티치 용접(stitch welding)으로써 이루어진다. 그러나 이와 같은 차선의 방법을 통해서 용접을 수행할 경우, 동일한 용접 강도를 달성하기 위해서 더 많은 지점에서 용접이 이루어져야 하며, 그에 따라 작업이 더욱 복잡해지는 경향이 있다.According to the prior art, there may be a case where proper electric resistance welding cannot be performed depending on the shape of the object to be welded. For example, when attempting to weld a disk-shaped material having deep grooves requiring deep watertightness and airtightness by the electric resistance welding method at the grooved position, the most effective method is to connect the electrode to the inside of the groove. Insert and weld directly. However, when the diameter of the welding electrode formed in the shape of a disc is larger than the diameter of the groove, the electrode cannot be inserted into the groove, and therefore, welding in the direct groove is impossible. Therefore, welding is inevitably made by a separate method, which is achieved by, for example, stitch welding by continuous spot welding. However, when welding is performed through such a suboptimal method, welding must be performed at more points in order to achieve the same welding strength, and thus work tends to be more complicated.
본 발명은 위와 같은 문제점을 달성하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전극이 접근할 수 없는 형상을 가진 피용접물을 효과적으로 용접할 수 있는 전기 저항 용접 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in order to achieve the above problems, an object of the present invention is to provide an electric resistance welding method that can effectively weld the welded object having a shape that the electrode is inaccessible.
본 발명의 다른 목적은 깊은 홈을 가진 피용접물을 인서터를 이용하여 용접할 수 있는 전기 저항 용접 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an electric resistance welding method capable of welding a welded object having a deep groove by using an inserter.
제1도는 본 발명에 따른 전기 저항 용접 방법을 설명하는 설명도.1 is an explanatory diagram illustrating an electric resistance welding method according to the present invention.
제2도는 제1도의 각각의 접촉면에 대한 저항 및 온도에 대한 그래프.2 is a graph of resistance and temperature for each contact surface of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11,12 : 피용접물 13,14 : 전극11,12 welded
15 : 인서터 16 : 너겟(nugget)15: inserter 16: nugget
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 전극 부재가 접근할 수 없는 홈이 형성되어 있는 피용접물을 상호 용접하는 전기 저항 용접 방법에 있어서, 상기 홈에 삽입될 수 있는 인서터 부재를 소정의 재료로 형성하고, 상기 피용접물들중 하나와 상기 인서터 부재에 각각 접촉하는 전극 부재를 소정의 재료로 형성함으로써, 용접 전류의 통전시에 상기 피용접물들 사이의 접촉면은 용융 온도 이상으로 유지되는 반면에, 전극과 피용접물 사이 또는 전극과 인서터 부재 사이에 접촉면은 해당 재료의 용융 온도 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 저항 용점 방법이 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, in the electrical resistance welding method for welding a welded object formed with a groove in which the electrode member is inaccessible, an inserter member which can be inserted into the groove is predetermined. By forming a material and forming an electrode member in contact with each of the welded members and the inserter member with a predetermined material, the contact surface between the welded objects is maintained at or above the melting temperature when the welding current is energized. On the other hand, an electrical resistance melting point method is provided, wherein the contact surface between the electrode and the welded object or between the electrode and the insert member is kept below the melting temperature of the material.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 인서터 부재는 99%의 구리(Cu)와 1%의 카드뮴(Cd)으로 이루어진 합금이다.According to another feature of the invention, the insert member is an alloy consisting of 99% copper (Cu) and 1% cadmium (Cd).
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 전극 부재는 99.2%의 구리(Cu)와 0.8%의 크롬(Cr)으로 이루어진 합금이거나, 또는 98.5%의 구리(Cu), 1.0%의 니켈(Ni) 및 0.5%의 베릴륨(Be)으로 이루어진 합금이다.According to another feature of the invention, the electrode member is an alloy consisting of 99.2% copper (Cu) and 0.8% chromium (Cr), or 98.5% copper (Cu), 1.0% nickel (Ni) and 0.5 It is an alloy composed of% beryllium (Be).
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 전극 부재는 98.5%의 구리(Cu), 1.0%의 니켈(Ni) 및 0.5%의 베릴륨(Be)으로 이루어진 합금이다.According to another feature of the invention, the electrode member is an alloy consisting of 98.5% copper (Cu), 1.0% nickel (Ni) and 0.5% beryllium (Be).
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 피용접물들 사이의 접촉면 이외의 접촉면을 해당 재료의 용융 온도 이하로 유지할 수 있도록 냉각수에 의한 냉각이 병행되어 수행된다.According to another feature of the present invention, cooling by cooling water is performed in parallel to maintain contact surfaces other than the contact surfaces between the welded objects below the melting temperature of the material.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings.
제1도에는 본 발명에 따른 전기 저항 용접 방법에 의해 용접이 수행되는 것을 도시하는 설명도가 도시되어 있다. 본 발명의 전기 저항 용접은 특히 전극이 접근하기 곤란한 깊은 홈을 가진 피용접물을 용접하기 위한 것이다.1 is an explanatory diagram showing that welding is performed by the electric resistance welding method according to the present invention. The electric resistance welding of the present invention is particularly for welding a welded object having a deep groove in which the electrode is difficult to access.
도면을 참조하면, 상호 용접이 수행되어야할 상부 및 하부의 피용접물(11,12)들은 상호 접촉 상태를 유지하도록 배치된다. 피용접물(11,12)들 중 하나(12)에는 깊은 홈(12a)이 형성되어 있으며, 홈(12a)의 내부에는 인서터(15)가 삽입된다. 인서터(15)는 홈(12a)의 형상에 대응되도록 적절한 형상을 가지도록 제작된다. 상부 피용접물(11)과 인서터(15)에는 각각 전극(13,14)이 접촉된다.Referring to the drawings, the upper and lower to-be-welded
전극(13,14)에 의해서 인가된 전류는 피용접물(11,12)과 인서터(15)를 통해서 통전된다. 피용접물(11,12)들이 상호 용접되기 위해서는 피용접물(11,12)들 사이의 접촉면에서 발생하는 전기 저항열이 피용접물의 용융 온도 이상으로 상승하여야만 한다. 도면 번호 16으로 지시된 것은 전기 저항열에 의해서 피용접물(11,12)들이 용융됨으로써 형성된 너겟(nugget) 부위를 나타낸다. 이와는 반대로, 다른 접촉면, 예를 들면 피용접물(12)과 인서터(15) 사이의 접촉면 또는 피용접물(11,12)과 전극(13,14) 사이의 접촉면에서 발생하는 전기 저항열이 해당 재료의 용융 온도 이상으로 상승되어서는 아니된다.The current applied by the
제2도는 각각의 접촉면에서 전기 저항에 의해 발생하는 온도를 표시하는 그래프이다. 제2도에서, Ⅰ′로 표시된 선은 제1도의 Ⅰ로 표시된 선에 해당되며, 마찬가지로 제2도에서 Ⅱ′로 표시된 선은 제1도의 Ⅱ로 표시된 선에 해당하고, 제2도에서 Ⅲ′로 표시된 선은 제1도의 Ⅲ으로 표시된 선에 해당하고, 제2도에서 Ⅳ′로 표시된 선은 제1도의 Ⅳ로 표시된 선에 해당한다. 즉, 제1도에서 점선으로 표시된 각각의 부분에 대한 저항이 제2도에서 수직선상에 나타나고, 각각의 저항에 대한 온도가 수평선에 나타나 있다.2 is a graph showing the temperature generated by the electrical resistance at each contact surface. In FIG. 2, the line denoted by I 'corresponds to the line denoted by I in FIG. 1, and similarly, the line denoted by II' in FIG. 2 corresponds to the line denoted by II in FIG. 1, and III 'in FIG. The line denoted by 에 corresponds to the line denoted by III in FIG. 1, and the line denoted by IV ′ in FIG. 2 corresponds to the line denoted by IV in FIG. That is, the resistance for each portion indicated by the dotted line in FIG. 1 is shown on the vertical line in FIG. 2, and the temperature for each resistance is shown on the horizontal line.
제2도를 참조하면, 피용접물(11,12) 사이의 접촉면에서 발생하는 전기 저항(R2)에 의해 발생하는 온도는 해당 재료의 용융 온도(T)보다 높은 반면에, 전극(13)과 피용접물(11) 사이의 전기 저항(R1), 피용접물(12)과 인서터(15) 사이의 전기 저항(R3) 및, 인서터(15)와 전극(14) 사이의 전기 저항(R4)에 의해 발생하는 온도는 용융 온도(T)보다 낮다. 이와 같이 인서터(15)를 이용하는 전기 저항 용접은 피용접물의 접촉면에서 전기 저항에 의해 발생되는 온도를 해당 재료의 용융 온도 이상으로 상승시킴과 동시에, 다른 접촉면에는 해당 재료의 용융 온도 이하로 유지 시켜야만 가능해진다.Referring to FIG. 2, the temperature generated by the electrical resistance R2 occurring at the contact surface between the
통상적으로 전기 저항에 의한 발열량은 Q=0.24 I2R t의 공식으로 표시될 수 있으며, 여기에서 Q는 발열량이고, I는 전류이며, R은 전기 저항이며, t는 통전 시간을 나타낸다. 이러한 공식을 적용함에 있어 전류(I)와 통전 시간(t)은 동일한 조건으로 설정되므로, 전기 저항(R)을 적절하게 설정함으로써 각각의 접촉면에서의 발열량을 제어할 수 있다.Typically, the calorific value by the electrical resistance can be expressed by the formula Q = 0.24 I 2 R t, where Q is the calorific value, I is the current, R is the electrical resistance, and t is the energization time. In applying this formula, since the current I and the energization time t are set under the same conditions, it is possible to control the amount of heat generated at each contact surface by setting the electrical resistance R appropriately.
본 발명에 따르면, 각각의 접촉면에서의 전기 저항(R1,R3,R4)를 용융 온도 이하로 유지하기 위하여, 특정의 재료가 선택된다. 본 발명의 일 실시예에서, 인서트(15)의 재료는 99%의 구리(Cu)와 1%의 카드뮴(Cd)으로 이루어진 합금이 사용되는 것이 바람직스럽다. 또한 전극(13,14)의 재료는 99.2%의 구리(Cu)와 0.8%의 크롬(Cr)으로 이루어진 합금이거나, 또는 98.5%의 구리(Cu), 1.0%의 니켈(Ni) 및 0.5%의 베릴륨(Be)으로 이루어진 합금인 것이 바람직스럽다.According to the present invention, a specific material is selected in order to keep the electrical resistances R1, R3, R4 at each contact surface below the melting temperature. In one embodiment of the present invention, it is preferable that the material of the
한편, 재료의 적절한 선택과 함께 적절한 냉각을 병행하여 각각의 접촉면에서의 온도를 해당 재료의 용융 온도 이하로 유지할 수 있다. 이러한 냉각은 당해 기술 분야에서 다양한 방법을 통해 수행될 수 있다. 예를 들면, 수조를 이용하는 냉각이 수행될 수 있는데, 이것은 피용접물 전체를 냉각수가 담긴 수조에 담근 상태로 전기 저항 용접을 수행하는 방법이다. 또다른 냉각 방법으로는 스프레이 냉각 방식을 들 수 있으며, 이것은 냉각되어야할 부위에 노즐로부터 분사되는 냉각수를 적용하는 방법이다. 이외에도 다양한 냉각 방식을 적용할 수 있으며, 어떠한 냉각 방식을 선택할지는 작업 조건에 따른다.On the other hand, it is possible to keep the temperature at each contact surface below the melting temperature of the material, in parallel with the appropriate selection of the material and appropriate cooling. Such cooling may be accomplished through various methods in the art. For example, cooling using a water bath may be performed, which is a method of performing electric resistance welding while the entire welded object is immersed in a water bath containing cooling water. Another cooling method is spray cooling, which is a method of applying coolant sprayed from a nozzle to a portion to be cooled. In addition, various cooling methods can be applied, and which cooling method is selected depending on the working conditions.
본 발명에 따른 전기 저항 용접 방법은 전극이 접근하기 곤란한 형상을 가진 피용접물을 효과적으로 용접할 수 있게 하는 장점을 가진다. 특히 깊은 홈을 가진 피용접물에 대하여 특정의 재료로 구성되는 인서터 및 전극을 적용함과 동시에 적절한 냉각을 병행함으로써 소정의 위치에 직접적인 용접이 가능하게 하는 장점을 가진다.The electric resistance welding method according to the present invention has an advantage of enabling the welding of a welded object having a shape in which the electrode is difficult to access effectively. In particular, there is an advantage in that a direct welding at a predetermined position is possible by applying an appropriate insert and an electrode made of a specific material to the welded object having a deep groove, and at the same time appropriate cooling.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과함, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art may realize various modifications and other equivalent embodiments therefrom. I can understand. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
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