KR100356133B1 - 복합부품 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상부 금속커버층(11)과 하부 금속커버층(12) 및 벌집형 구조로된 코어(13)를 포함하는 적층형 요소(10)와, 또한 적층형 요소(10)로의 힘을 분산시키기 위한 연결면(21)이 장착된 적어도 하나의 금속프로파일(20)로 구성된 복합부품(1)에 관계한다. 상기 프로파일 또는 프로파일들은 편평한 형태로 적층형 요소에 조립연결된다. 본 발명은 또한 복합부품을 제조하는 방법에도 관계한다.

Description

복합부품 및 그의 제조방법 {COMPOSITE PART AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
적층 원리에 따른 구조는 높은 굽힘강도를 갖는 동시에 저중량의 특징을 가진다. 이 때문에, 이들 요소는 운송산업에서 아주 널리 이용되고 있으며 특히, 철도산업에서 널리 사용된다. 고하중을 받는 구조물에 대해서, 금속재질로 상기 적층형 부품을 제조하는 것이 합리적이다.
또 다른 요소를 상기 적층형 요소에 연결하거나, 또는 여러개의 적층형 요소를 소정의 각도로 서로 연결하기 위해, 프로파일들은 힘을 분산시키고 또한 연결점 부착을 목적으로 일체화된다. 보다 큰 적층형 요소들은 기본요소라고 할 수있는, 다수의 소형 적층형 요소를 보다 큰 하나의 적층형 요소에 특정 적용에 있어서 요구에 맞도록 연결하여 구성한다.
EP 0 544 498 은 힘을 분산시키기 위한 적층형 요소 및 프로파일로 된 복합부품에 대한 것으로, 여기서 상기 프로파일은 말단에서 서로 맞대기 용접되는 2개의 기본요소 사이에 있는 적층형 요소의 커버층에 수직한 웨브(web)에 용접된다. 이 시스템은 프로파일 부착을 위한 보강재를 이용하며, 적층형 요소와 기본요소가 모두 수직하게 근접하고 밖으로 향하며, 코어자리에 삽입되는 개방된 영역으로 U자형 보강 프로파일에 의해 말단부분이 보강되기 때문에 상기와 같이 보강처리된다. 이러한 형태의 보강은 밀봉 용접부가 커버 표면과 프로파일 사이 접촉점들을 따라 존재하게 된다.
EP 0 644 096 에서 설명한 복합부품에 있어서, 프로파일은 U형 보강 프로파일으로 보강처리되거나, 혹은 중공형 보강 프로파일이 하부에 깔려져 있는 커버층에 리벳처리된 2개의 기본요소 사이의 연결 영역상에 있는 가장자리에서 연결면에 용접처리된다.
종래의 복합부품은 모두 프로파일이 적층형 요소에 용접처리 혹은 리벳처리되며 그 결과, 프로파일로부터 적층형 요소 속으로 힘을 점으로 혹은 직선으로 분산시키게 된다. 그러나, 이러한 구성은 적층형 요소를 반드시 용접부 근처에서 보강할 필요가 있다. 금속코어 대신 추가의 중공 보강프로파일을 사용하거나 2개의 기본요소 사이의 맞대기(butt)용접부 근처에 U형 보강프로파일을 사용하여 보강처리된다.
이러한 복합부품의 단점 중 하나는 힘의 분산을 위한 다수의 프로파일을 가진 대형요소를 구성하기 어렵다는 점이다. 열차의 측벽같은 대형요소는 예컨대, 다수의 소형 복합부품으로 구성하여 힘의 분산을 위한 프로파일을 맞대기이음 위치에 설치할 수 있거나 또는, 적층형 요소들이 코어대신 중공 보강프로파일과 함께 적절한 위치에 전진배치되어야 한다. 모든 경우에 있어서 보강프로파일이 적절한 위치에 설치되지 않는다면, 힘의 분산을 위한 프로파일을 연속적으로 부착하는 것은 불가능하다. 또한 다수의 소형 복합부품으로 더 큰 요소를 구성하려면 시간 및 비용소모가 크다. 용접이음이나 리벳연결에서는 이음의 부식이나 접점부식 문제도 발생할 수 있으며, 요소의 유효수명에 심각한 영향을 미친다.
본발명은 상하부 금속커버층과 이들 사이에 위치하는 벌집구조로된 금속코어를 포함하는 적층형 요소(sandwich component), 또한 적층형 요소 속으로 가해지는 힘을 분산하는 연결면이 장착된 적어도 하나의 금속 프로파일(20)로 구성된 복합부품과 이 부품의 제조방법에 관계한다.
도 1은 힘의 방출을 위한 적층형 요소와 이것에 편평한 형태로 연결된 프로파일로 구성된 복합부품을 도시한다.
본발명의 목적은 힘의 분산을 위한 하나 이상의 프로파일과 적층형 요소로 구성된 복합부품을 만드는 것이며, 이것을 이용하면 다수의 힘의 방출위치들이 필요한 대형 요소를 소수의 큰 복합부품으로 구성할 수 있다. 또한, 복합부품에 있어서, 힘의 분산에 역효과를 일으키지 않고, 원하는 위치에서 프로파일을 연속적으 로 부착하는 것도 가능해진다.
본 발명은 프로파일 혹은 프로파일들이, 편평한 형태로 적층형 요소에 연결된 것을 특징으로한 상술한 형태의 복합부품을 소개한다.
본 발명에 의한 복합부품은 힘의 분산위치에서 적층형 요소를 방해하거나 재연결할 필요없이, 복합부품 및 프로파일의 크기를 요소들의 크기에 최적의 상태로 개선하고 힘의 분산을 위한 다수의 프로파일을 가진 요소를 용이하게 제작할 수 있게 해주며, 이 결과 요소 구성과정을 크게 단축하고 따라서 비용절감의 효과를 가져온다. 힘의 분산을 위한 프로파일들은 적층형 요소가 제작할 요소에 크기에 기초를 두고 최적의 상태로 맞게 개선된 후, 적층형 요소에 연결된다. 힘의 분산을 위한 프로파일들의 연결위치는 적층형 요소의 보강점 혹은 맞대기이음 위치와 무관하므로, 필요에 따라 추후 언제라도 추가적인 프로파일들을 기존의 복합부품에 연결하여 다양한 형태의 복합부품으로 만들 수 있다. 프로파일과 적층형 요소간의 연결부의 품질은 또한 프로파일을 편평하게 연결함으로써 개선되며, 그 결과 복합부품의 구조가 안정화된다. 또한 연결부 사이의 틈이나 연결부에서의 접촉부식을 방지함으로써, 사용수명을 증가시킬 수 있다.
적층형 요소에 프로파일을 편평하게 연결하기 위해서, 적층형 요소들은 커버층에 인접한 적어도 하나의 연결면을 갖는다. 프로파일들의 전체적인 기하학적 형태는 특정 적용분야에 맞게 조정된다. 추가적인 부품들을 용접이음, 볼트이음 혹은 리벳이음할 것인지의 여부에 따라, 프로파일들은 추가적인 영역들을 구비하거나, 볼트헤드 혹은 리벳헤드의 부착을 위한 T-요소나 슬롯을 가진 공동을 구비한다.
보강된 적층형 요소에 프로파일을 용접하기에 유리한 편평한 형태의 연결면은 프로파일을 바람직하게는 금속커버층에 납땜이음할 수 있으나, 적층형 요소에 프로파일을 아교결합시켜 달성할 수도 있다. 그 결과, 특히 구조물이 심한진동에 자주 노출되기 쉬운 경우에도 우수한 부착결합을 달성할 수 있다.
다음의 설명은 본발명의 특허청구범위인 복합부품의 제조방법에 관한 것이다.EP 0 405 889에서 설명한 방법은 1단계로 프로파일을 위한 위치에 보강물을 부착하거나 주변부가 보강된 기본요소 사이의 맞대기 이음을 이용하여 적층형 요소를 조직하고, 2단계로 프로파일을 적어도 하나의 밀봉으로 보강 영역에 용접하는 것이다.
적층형 요소의 실제제작 이외에도 상기 방법의 1단계는 보강물을 프로파일을 위한 위치에 부착해야만 하므로 별도의 조작을 포함하며, 이것은 금속코어의 삽입을 방해하고, 또한 이러한 방식으로 보강된 적층형 요소의 제작을 매우 복잡하게 만들며, 제작 시간 및 비용소모를 크게 만든다. 더욱이, 보강프로파일들은 벌집형 구조에 대해 적절한 각도로 설치할 수 없어 적용에 제한을 가져온다. 서로에 대해 맞대기 이음된 기본요소로 된 적층형 요소를 제작하면 1단계 완료에 필요한 시간과 비용이 증가한다. 다수의 밀봉용접을 사용하여 프로파일을 보강된 적층형 요소에 고정시킬 경우, 2단계의 작업 횟수가 증가할 수밖에 없다.
본 발명의 목적은 또한 본 발명의 청구범위와 같은 힘의 분산을 위한 프로파일과 적층형 요소로 구성된 복합부품을 제조하는 방법이며 이는 방법상의 다수단계와 각 단계내 포함된 작업의 수를 최소화할 수 있다.
본 발명은 프로파일 또는 프로파일들이 적층형 요소를 제조하는 과정에서 적층형 부품에 연결되는 것을 소개한다.
본 발명에서 청구한 방법에 있어서, 프로파일의 연결 및 적층형 요소의 동시제조는 조작상의 제2단계를 필요없게 만든다. 코어의 벌집구조에 대해서, 특정 방향을 고려할 필요가 없을 뿐만 아니라, 보강프로파일이 없는 부분에서도 프로파일을 코어의 벌집구조에 연결할 수 있으므로, 바람직한 위치로 배향되는 프로파일로 복합부품을 조직하는데 본 발명의 방법을 사용할 수 있다.
적층형 요소의 제조과정에서, 본 과정의 변수들을 활용하여 프로파일을 적층형 요소에 연결한다. 커버층과 벌집코어는 금속요소이므로, 커버층을 납땜하여 코어에 연결하는 것이 바람직하다. 특히, 납땜처리된 커버층을 사용하여 커버층을 코어에 납땜할 경우 더 바람직하다. 납땜이 입혀진 측면이 금속코어와 접촉하면, 요소가 공기없는 곳에서 특히 진공상태에서 납땜의 융점 이상의 온도로 가열되었을 때 납땜처리를 시행한다. 납땜은 액화하여 커버층과 또한 코어의 벌집형 구조로된 웨브 사이의 접촉점들에서 축적되며, 따라서 구조물이 냉각되면 납땜된 적층형 요소가 형성된다.
적층형 요소의 제조공정에서의 변수들 - 발생온도 등 - 은 적층형 요소에 프로파일을 동시연결하는데 이용할 수 있다. 이 목적을 위해, 프로파일은 또한 적층형 요소에 적절히 납땜처리한다. 본 발명의 방법에 있어서, 프로파일 면하는 측면 상에서 납땜이 입혀진 커버층이 사용되는 것이 바람직하며, 제조과정에서 도달한 온도 때문에 커버층의 상기 측면에서 납땜이 액화하고 또한 공기가 없는 상태에서 프로파일과 커버층 사이의 접촉점들 위치에 납땜이 축적된다. 결과적으로, 복합부품이 냉각하면 프로파일과 적층형 요소 사이에 편평한 형태의 연결이 형성된다.
본 발명은 첨부도면에서 도시한 본 발명의 제1 실시형태에 대하여 더 상세히 설명한다. 다음의 설명은 본 발명의 또다른 특징이나 세부사항 및 장점에 관한 것이다.
실시예의 구현에 있어서, 복합부품(1)은 적층형 요소(10)와, 또한 힘의 분산을 위하여 상기 적층형 요소(10)에 연결된 프로파일(20)을 포함한다. 적층형 요소는 상부커버층(11), 하부커버층(12) 및 금속코어(13)로 구성된다. 상기 코어(13)는 커버층(11),(12) 사이에 부착되고 또한 서로 연결된 다수의 벌집구조물(13a)에 의해 형성된다. 이 구성에 의해, 적층형 요소는 높은 굽힘강도 및 저중량을 갖는다.
금속코어(13)에 면하는 납땜도금된(solder-plated) 측면들(11a),(12a)을 갖는 상하부 커버층(11),(12)을 사용함으로써, 재료군을 진공하에서 납땜의 융점이상의 온도로 가열하여 적층형 요소 혹은 복합부품들을 더욱 간단히 제조할 수 있고, 이 결과로 벌집구조물(13a)과 상부커버층(11) 및 하부커버층(12) 사이의 접촉점들의 위치에서 납땜물이 축적하여 납땜공정의 냉각과정에서 견고한 이음이 형성된다.
이러한 과정을 이용하고 동시에 적층형 요소 제조공정에 의하여, 프로파일(20) 역시 상부커버층(11)의 외측면(11b)에 납땜된다. 상부커버층(11)의 외측면( 11b) 역시 납땜도금되며, 또한 프로파일(20)이 적정위치에 존재한다. 상부커버층(11)에서 연결면(21)에 프로파일(20)을 연결하는 공정은 적층형 요소(10)의 제조공정과 동시에 진행된다. 온도가 납땜의 융점 이상으로 상승할 때, 납땜도금된외측면(11b)의 납땜은 연결면(21) 상에 축적되며 프로파일(20)을 적층형 요소(10)에 연결한다. 그러나, 프로파일과 연속적으로 접촉하는 상부커버층(11)의 외측면(11b) 영역만 납땜을 입히는 것도 또한 가능하다.
첨부도면에서 도시된 실시형태에서, 연결면(21) 이외에도 프로파일(20)은 각각 적층형 요소에 수직하는 편평한 요소를 지지할 T-형 부분을 규정하는 또다른 2개의 죠(jaw)(22),(23)를 구비하며, 또는 지지대나 유사한 물체를 부착하기 위한 T-형 부분에 헤드가 있는 다수의 볼트를 구비할 수 있다. 일반적으로, 본 발명에서 청구하는 복합부품에 힘의 분산을 위한 광범위한 응용분야에 있어서, 프로파일들은 연결면(21)과 상이한 기하하적 형태를 가지도록 연결할 수 있다.

Claims (9)

  1. 상부 금속커버층(11), 하부 금속커버층(12), 벌집형 구조로된 코어(13)를 포함하는 적층형 요소(10)와, 적층형 요소(10)에 가해지는 힘을 분산시키기 위한 연결면(21)이 장착된 적어도 하나의 금속 프로파일(20)로 구성되고, 상기 프로파일 또는 프로파일들이 편평한 형태로 적층형 요소에 연결되는 것을 특징으로 하는 복합부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로파일(20)이 압출된 프로파일의 형태인 것을 특징으로 하는 복합부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로파일(20)이 적층형 요소(10)에 아교접착되는 것을 특징으로 하는 복합부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로파일(20)이 적층형 요소(10)에 납땜처리되는 것을 특징으로 하는 복합부품.
  5. 상부 금속커버층 및 하부 금속커버층을 금속코어에 납땜처리하여 적층형 요소를 조립하는 단계; 및
    적어도 하나의 금속 프로파일을 적층형 요소에 연결하는 단계를 포함하고,
    상기 상부 금속커버층과 하부 금속커버층 중 적어도 하나는 상기 적층형 요소로부터 외향하는 납땜도금된 측면부를 포함하고; 및
    적어도 하나의 금속 프로파일이 편평한 형태로 상기 적층형 요소에 대하여 상기 납땜도금된 측면부 상에서 납땜처리되는 것을 특징으로 하는 복합부품 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    적어도 하나의 금속 프로파일은 상기 적층형 요소의 조립단계에서 이 요소에 대해 납땜처리되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    각각 두개의 납땜도금된 측면부를 가진 상부 및 하부 금속커버층을 코어에 부착하는 단계를 더 포함하고,
    상기 납땜처리는 진공하에서 납땜의 융점 보다 높은 온도에서 실행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    금속 프로파일의 납땜처리는 납땜도금된 측면부 상에 진공하에서 납땜의 융정 보다 높은 온도에서 실행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 삭제
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