KR100517116B1 - 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 폭발용접에 의하여 압축단자를 신속하게 대량 생산이 가능하도록 함은 물론 접합재와 판재로 이루어진 동-알루미늄 결합부의 변형도 방지되도록 한 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은, 폭발용접에 의해 압축단자를 제조하는 제조방법에 있어서, 사각 형상의 판재 양측 가장자리에서 돌출하여 연장형성된 복수개의 접속단자가 일정간격으로 배열된 압축단자용 모재의 목형을 바탕으로 주형을 제작하고, 상기 주형에 알루미늄 용탕을 주입하여 압축단자용 모재를 제작하는 모재제작 공정, 상기 모재의 형상에 부합되는 홈이 구비된 지지대를 형성하고, 상기 지지대에 모재를 거치한 다음, 거치된 모재의 판재 상에 스페이서, 동 재질의 접합재, 고무재질의 완충재 및 폭약댐의 순으로 적층시킨 후, 상기 폭약댐과 연결된 도전선을 통하여 인가되는 전원에 따른 폭발로써 상기 접합재가 판재와 용접결합되도록 하는 폭발용접 공정 및 상기 폭발용접 공정을 통해 용접결합된 판재의 가장자리를 다듬질하고 각각의 압축단자에 해당되는 결합홀 및 상기 접속단자의 접속홀 가공을 행한 다음, 상기 판재를 절단하여 날개판과 접속단자로 이루어진 압축단자가 생산되도록 하는 압축단자 성형공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

폭발용접에 의한 압축단자 제조방법{Method for manufacturing compress-ion terminal by explosive welding}

본 발명은 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 폭발용접에 의하여 압축단자를 신속하게 대량 생산이 가능하도록 함은 물론 접합재와 판재로 이루어진 동-알루미늄 결합부의 변형도 방지되도록 한 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 송배전 설비에 있어서, 알루미늄 전선과 동 전선을 연결하여 동-알루미늄 결합부를 형성할 경우 서로 다른 이질금속의 접속이 이루어지게 되므로, 상기 동-알루미늄 결합부에 수분 등과 같은 전해질 침입으로 인한 부식이 발생하게 되며, 이러한 부식은 전력공급 중단 및 인명 사고 등으로 이어지게 되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 상기 동-알루미늄 결합부의 부식으로 인한 동-알루미늄 결합부 계면의 열화(劣化)가 진행된다고 보고된 바, 이들 요인 중 갈바니 부식에 의한 동-알루미늄 결합부 계면의 열화가 가장 빈번히 나타나게 되며 동-알루미늄 결합부의 안정성을 저해하는 요인이 된다.

상기와 같은 문제점을 보완하고자 안출된 것으로서, 대한민국 실용신안 출원번호 제 20-2001-13881 호의 '동크래드 단자'(이하 '선행기술')와 같은 것을 들 수 있다.

도 1은 선행기술의 전체적인 구성을 나타낸 사시도이다.

알루미늄단자(1) 일측 양면에 동판(2)(2')을 폭발용접으로 크래딩(clading)시키고 밀착선부(4)는 요철형태로 맞물려 들어가게 밀착형성됨으로써 압축단자가 제작되는 것이다.

그러나, 상기 선행기술은 개개의 압축단자에 일일이 폭발용접을 실시하는 것이므로, 폭발용접에 필요한 비용이 증가하게 됨은 물론, 대량 생산이 힘든 단점을 지니게 되므로 비효율적일 수 밖에 없다.

그리고, 개개의 압축단자에 폭발용접을 실시하게 될 경우 폭발로 인한 상기 알루미늄단자(1) 및 동판(2)(2')의 변형이 일어나게 되어 상품으로서의 가치가 떨어지게 됨은 물론, 성능 발휘도 어렵다고 할 수 있다.

따라서, 폭발용접을 통하여 신뢰성있는 동-알루미늄 결합부가 형성되면서 폭발로 인한 상기 동-알루미늄 결합부의 변형도 방지할 수 있음은 물론, 대량 생산이 가능한 압축단자 제조방법의 개발이 절실하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 충진되는 폭약의 양 및 모재의 크기에 따라 날개판과 접속단자로 이루어진 압축단자를 신속하게 대량 생산이 가능함은 물론 접합재와 판재로 이루어진 동-알루미늄 결합부의 변형도 방지되도록 한 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법을 제공하고자 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법은, 폭발용접에 의해 압축단자를 제조하는 제조방법에 있어서, 사각 형상의 판재 양측 가장자리에서 돌출하여 연장형성된 복수개의 접속단자가 일정간격으로 배열된 압축단자용 모재의 목형을 바탕으로 주형을 제작하고, 상기 주형에 알루미늄 용탕을 주입하여 압축단자용 모재를 제작하는 모재제작 공정, 상기 모재의 형상에 부합되는 홈이 구비된 지지대를 형성하고, 상기 지지대에 모재를 거치한 다음, 거치된 모재의 판재 상에 스페이서, 동 재질의 접합재, 고무재질의 완충재 및 폭약댐의 순으로 적층시킨 후, 상기 폭약댐과 연결된 도전선을 통하여 인가되는 전원에 따른 폭발로써 상기 접합재가 판재와 용접결합되도록 하는 폭발용접 공정 및 상기 폭발용접 공정을 통해 용접결합된 판재의 가장자리를 다듬질하고 각각의 압축단자에 해당되는 결합홀 및 상기 접속단자의 접속홀 가공을 행한 다음, 상기 판재를 절단하여 날개판과 접속단자로 이루어진 압축단자가 생산되도록 하는 압축단자 성형공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 스페이서는 상기 접합재와 판재 사이에 복수개 배치되며, 상기 판재와 접합재 사이의 이격거리가 일정하도록 균일한 높이를 가지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 폭약댐은, 상기 판재 상의 접속단자가 형성된 방향의 길이보다 다소 길게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법의 흐름선도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법은 크게, 압축단자용 모재(200)를 제작하는 모재제작 공정(S100), 상기 모재(200)의 판재(201) 상에 접합재(400)를 안치시켜 폭발용접에 의하여 용접결합을 행하는 폭발용접 공정(S200) 및 상기 폭발용접 공정(S200)를 통해 용접결합된 모재(200)를 절단가공하여 압축단자(100)를 생산하는 압축단자 성형 공정(S300)으로 구성된다.

상기 압축단자용 모재제작 공정(S100)에서는 알루미늄 재질의 상기 모재(200)를 제작하기 위하여 이에 대응되는 형상으로 미리 목형(미도시)을 제작하게 된다.

여기서, 상기 목형은 후술할 압축단자용 모재(200, 도 3 참조)를 주형 제작하기 위하여 사각 형상의 판재 양측 가장자리에서 돌출하여 연장형성된 복수개의 접속단자가 일정간격으로 배열된 형상으로 이루어진다.

즉, 상기 모재의 목형을 바탕으로 주형을 제작하고 알루미늄 용탕을 상기 주형에 주입함으로써 본원 발명에 따른 압축단자용 모재가 제작되게 된다.

도 3은 상기와 같이 하여 본 발명의 모재제작 공정(S100)을 통해 제작된 모재의 전체적인 구성을 나타낸 사시도이다.

도 3의 (a)는 압축단자용 모재(200)의 전체적인 구성을 나타낸 사시도이며, 도 3의 (b)는 (a)를 뒤집어 놓은 형상을 나타낸 사시도로서, 도 3의 (b)에 도시된 부호 201이 본 발명에 따른 판재(201)이며, 상기 판재(201)에 후술할 접합재(400)와의 폭발용접이 이루어지게 된다.

도시된 바와 같이, 상기 압축단자용 모재(200)는 사각 형상의 판재(201) 양측 가장자리에서 돌출하여 연장형성된 복수개의 접속단자(202)가 일정간격으로 배열된 형상이며, 상기 판재(201)를 소정 크기로 절단함으로써 후술할 날개판(101) 및 접속단자(202)로 이루어진 압축단자(100)가 생산되게 된다.

여기서, 상기 모재(200)의 판재(201) 크기는 최종적으로 생산되는 압축단자(100)의 후술할 날개판(101)이 복수개 합쳐진 크기보다 다소 크게 형성되도록 한다.

이것은, 폭발용접 시 발생하는 모서리 효과(edge effect)로 인하여 상기 판재(201) 및 후술할 접합재(400)와의 결합부 가장자리에 해당되는 판재(201) 전체 면적의 5% 정도는 용접결합력이 떨어지기 때문이다.

후술할 접합재(400)와 용접결합하게 되는 상기 모재(200)의 판재(201) 표면은 피트(pit) 등의 결함과 기타 오염물질을 제거하기 위하여 평탄가공 및 표면처리를 실시하는 것이 바람직하다.

상기 평탄가공은 그라인더로 1차 연마 후, 연삭기기 또는 연마지 등을 사용하여 2차 연마를 수행하며, 평탄가공된 표면에 존재하는 버(burr) 등은 철저하게 제거되도록 한다.

그 다음, 산화피막과 같은 오염물질이 상기 판재(201) 상에 존재하게 되면 용접결합을 방해하여, 동-알루미늄 결합부의 품질이 저하되는 원인이 되기 때문에 상기 판재(201)와 후술할 접합재(400)와의 연속적이고 견고한 용접결합을 위하여 알코올 등으로 오염물질을 제거하는 표면처리를 행하게 된다.

다음으로, 상기 모재제작 공정(S100)을 통해 평탄가공 및 표면처리를 거친 상기 모재(200)의 폭발용접이 수행되는 폭발용접 공정(S200)을 설명하고자 한다.

도 4는 본 발명의 폭발용접 공정에서 사용되는 지지대의 형상을 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 폭발용접 공정에서 모재가 지지대에 거치된 형상을 나타낸 사시도이다.

먼저, 도 4와 같이 상기 모재(200)의 형상에 부합되는 홈(701)이 구비된 지지대(700)를 형성한 다음, 상기 지지대(700)에 도 5와 같이 모재(200)를 거치한다.

상기 지지대(700)는 상기 모재(200)의 형상이 복잡하고, 연질(軟質)의 알루미늄 재질이므로 폭발용접 시 폭발에 의한 모재(200)의 극심한 변형을 방지하기 위하여 상기 모재(200)보다 강성이 뛰어난 탄소강과 같은 재질로 두껍게 제작되며, 상기 홈(701)의 치수는 상기 모재(200)와 동일하게 제작되도록 한다.

상기 지지대(700)는 수평이 유지되는 바닥면에 설치되도록 하며, 이를 위하여 바닥면에 모래 등을 도포하여 수평을 맞춘 후 지지대(700)를 설치한다.

도 6은 본 발명의 폭발용접 공정에서 판재 상에 스페이서가 배치된 형상을 나타낸 사시도이다.

후술할 접합재(400) 전면에 균일하고 적정한 폭발력으로 상기 지지대(700) 상에 거치된 모재(200)와 용접결합되도록 적절한 이격거리(stand-off distance)가 유지되어야 하므로, 도시된 바와 같이 상기 판재(201) 상에 스페이서(300)를 거치하게 된다.

상기 스페이서(300)는 폭발용접 시 상기 모재(200)와 접합재(400)와의 용접결합에 영향을 미치지 않도록 폭발시 소멸되는 스티로폼이나 얇은 금속류 등과 같은 재질로 구성되도록 한다.

상기 스페이서(300)의 설치 위치는 접합재(400)의 크기에 따라 이격거리가 일정하게 유지되도록 필요한 모든 개소에 설치한다.

도 7은 본 발명의 폭발용접 공정에서 스페이서 상에 접합재가 거치된 형상을 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 상기 스페이서(300, 도 6 참고) 상에 모재(200)와 평행하게 동 재질의 접합재(400)를 거치하게 되며, 이때 주의해야 할 것은 상기 모재(200)와 접합재(400) 사이의 이격거리가 일정하게 유지되도록 확인하는 것이며, 이격거리가 일정하지 않을 경우 상기 스페이서(300)의 높이 및 설치 위치를 재조정하여야 한다.

상기 모재(200)와 접합재(400)의 이격거리는 보통 상기 접합재(400)의 두께의 10% 내지 접합재(400)의 두께와 같도록 하는 것이 일반적이다.

상기 접합재(400)는 모재(200)를 이루는 상기 판재(201)의 길이보다 길게 형성되도록 하는데, 이것은 전술한 모서리 효과를 방지하기 위한 것이다.

여기서, 상기 판재(201)에 형성된 복수개의 접속단자(202)가 배열되는 방향을 상기 모재(200) 및 접합재(400)의 길이방향으로 정의한다.

따라서, 후술할 완충재(500) 및 폭약댐(600)의 길이방향도 모두 동일하게 정의되며, 상기 접합재(400), 완충재(500), 폭약댐(600)의 길이방향으로의 양단을 각각 일단, 타단으로 정의한다.

도 8은 본 발명의 폭발용접 공정에서 접합재 상에 완충재, 폭약댐 및 폭발용접을 위한 준비가 완료된 형상을 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 상기 접합재(400) 상에 고무재질의 완충재(500) 및 폭약댐(600)이 거치된다.

상기 완충재(500)는 폭발용접의 폭발력에 의해 발생되는 상기 접합재(400) 표면의 손상 및 모재(200)의 변형을 방지하기 위하여 거치되는 것이며, 완충재(500)는 상기 접합재(400)와 동일한 크기로 제작되도록 한다.

상기 완충재(500) 상에 거치되는 폭약댐(600)은 폭약(601) 및 전폭약(602)이 충진될 수 있도록 상자모양으로 제작되며, 완충재(500) 일단에 상기 폭약댐(600) 일단을 맞춰 거치시키고, 상기 폭약댐(600)의 타단에는 상기 전폭약(602)이 충진될 공간이 마련되도록 별도로 임시격벽(604)이 배치된다.

상기 폭약댐(600)의 타단은 상기 임시격벽(604)이 마련된 공간에 충진된 전폭약(602)의 기폭작용으로 인한 폭발력이 상기 폭약댐(600) 전체에 골고루 전달되도록 점점 좁혀지는 삼각형상으로 형성된다.

상기 폭약댐(600)은 상기 완충재(500) 전면을 덮을 수 있는 크기로 하되, 완충재(500)의 길이보다 약간 길게 제작되도록 한다.

이것은, 상기 접합재(400)와 폭약댐(600)의 길이가 같을 경우 상기 폭약댐(600) 타측에서부터 시작되는 폭발용접의 폭발력이 상기 판재(201) 및 접합재(400)에 직접 전달되어 변형이 일어나는 것을 방지하기 위함이다.

상기 폭약댐(600) 및 임시격벽(604)은 상기 접합재(400) 및 모재(200)의 변형 및 용접결합에 지장을 주지않도록 폭발시 소멸되기 쉬운 종이 또는 나무 등의 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 폭약댐(600)에 폭약(601) 및 전폭약(602)을 충진하고 기폭뇌관(603)을 장착한 후 도전선(605)과 연결하게 된다.

상기 폭약(601)은 폭발용접용 폭약인 초유폭약(硝油爆藥)을 사용하며, 메쉬(mesh) 투과 등의 전처리 과정을 거쳐 균일한 입자로 만든 다음, 상기 폭약댐(600) 내에 걸쳐 동일한 높이로 유지되도록 살포한다.

다음으로, 상기 폭약(601)의 폭발을 원활히 하기 위한 기폭제 역할을 위한 전폭약(602)을 상기 임시격벽(604)에 의해 마련된 공간 내에 충진하고 기폭뇌관(603)을 장착한다.

상기 기폭뇌관(603)은 폭발용접하고자 하는 제품의 형상에 따라 그 설치 위치가 달라지지만, 일반적으로 본 발명에서와 같이 사각 형상의 판재(201) 및 접합재(400)의 경우 그 길이방향으로 폭발이 이루어지도록 상기 폭약댐(600) 타측의 중심부, 즉 삼각형상의 꼭지점부에 설치되도록 한다.

이후, 상기 기폭뇌관(603)과 도전선(605)은 연결 전에 단락 여부를 위한 도통시험을 하고 상기 도전선(605)을 발파기(미도시)에 연결한다.

도 9는 본 발명의 폭발용접 공정을 통해 용접결합된 모재와 접합재의 형상을 나타낸 사시도이다.

폭발용접을 위한 준비가 완료된 상태에서 도전선(605)을 통하여 인가되는 전원에 따른 폭발로써 상기 접합재(400)와 판재(201)가 도시된 바와 같이 용접결합되게 된다.

상기 제2 단계(S200)를 통해 접합재(400)와 용접결합된 판재(201')를 가공하여 압축단자(100)를 생산하는 압축단자 성형 공정(S300)를 수행하게 된다.

상기 판재(201')의 용접결합 부위의 결함유무 검사를 위하여 초음파 시험 및 외관 검사를 실시한다.

도 10은 도 3의 압축단자 성형 공정을 통해 압축단자가 생산되는 것을 나타낸 개념도이다.

도시된 바와 같이, 상기 모재(200)의 판재(201') 가장자리를 다듬질하고, 상기 압축단자(100) 각각에 해당되는 결합홀(203) 및 상기 접속단자(202)의 접속홀(204) 가공을 행한다.

이후 상기 판재(201')를 절단 가공함으로써, 최종적으로 도 11과 같이 날개판(101)과 접속단자(202)로 이루어지며, 용도에 따라 결합홀(203)이 두 개 또는 네 개인 압축단자(100)가 생산되는 것이다.

이상에 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 폭발용접에 의하여 압축단자를 신속하게 대량 생산이 가능하도록 함은 물론 접합재와 판재로 이루어진 동-알루미늄 결합부의 변형도 방지되도록 한 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 생산되는 압축단자의 생산량을 조절할 수 있도록 충진되는 폭약의 양 및 모재의 크기를 조절하는 등의 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 기대된다.

우선, 알루미늄 재질의 압축단자 모재를 주형 제작하여 여기에 동 재질의 접합재를 폭발용접한 후 절단가공으로써 압축단자를 신속하게 대량으로 생산해낼 수 있게 된다.

그리고, 지지대 및 완충재에 의하여 폭발용접시 폭발력에 의한 판재 및 접합재의 변형을 방지할 수 있게 된다.

또한, 적절한 길이를 지닌 폭약댐의 설계에 의하여 모서리 효과를 방지할 수 있게 되어 동 재질의 접합재와 알루미늄 재질의 판재가 이루는 동-알루미늄 결합부의 균일하고 견고한 용접결합이 가능하게 되는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 선행기술의 전체적인 구성을 나타낸 사시도

도 2는 본 발명에 따른 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법의 흐름선도

도 3은 본 발명의 모재제작 공정을 통해 제작된 모재의 전체적인 구성을 나타낸 사시도

도 4는 본 발명의 폭발용접 공정에서 사용되는 지지대의 형상을 나타낸 사시도

도 5는 본 발명의 폭발용접 공정에서 모재가 지지대에 거치된 형상을 나타낸 사시도

도 6은 본 발명의 폭발용접 공정에서 판재 상에 스페이서가 배치된 형상을 나타낸 사시도

도 7은 본 발명의 폭발용접 공정에서 스페이서 상에 접합재가 거치된 형상을 나타낸 사시도

도 8은 본 발명의 폭발용접 공정에서 접합재 상에 완충재, 폭약댐 및 폭발용접을 위한 준비가 완료된 형상을 나타낸 사시도

도 9는 본 발명의 폭발용접 공정을 통해 용접결합된 모재와 접합재의 형상을 나타낸 사시도

도 10은 본 발명의 압축단자 성형 공정을 통해 압축단자가 생산되는 것을 나타낸 개념도

도 11은 본 발명에 따른 제조방법으로 생산된 압축단자의 형상을 나타낸 사시도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...압축단자 101...날개판

200...모재 201...판재

202...접속단자 203...결합홀

204...접속홀 300...스페이서

400...접합재 500...완충재

600...폭약댐 601...폭약

602...전폭약 603...기폭뇌관

700...지지대 701...홈

Claims (3)

1. 폭발용접에 의해 압축단자를 제조하는 제조방법에 있어서,

   사각 형상의 판재(201) 양측 가장자리에서 돌출하여 연장형성된 복수개의 접속단자(202)가 일정간격으로 배열된 압축단자용 모재(200)의 목형을 바탕으로 주형을 제작하고, 상기 주형에 알루미늄 용탕을 주입하여 압축단자용 모재를 제작하는 모재제작 공정(S100);

   상기 모재의 형상에 부합되는 홈(701)이 구비된 지지대(700)를 형성하고, 상기 지지대(700)에 모재를 거치한 다음, 거치된 모재(200)의 판재(201) 상에 스페이서(300), 동 재질의 접합재(400), 고무재질의 완충재(500) 및 폭약댐(600)의 순으로 적층시킨 후, 상기 폭약댐(600)과 연결된 도전선을 통하여 인가되는 전원에 따른 폭발로써 상기 접합재가 판재와 용접결합되도록 하는 폭발용접 공정(S200); 및

   상기 폭발용접 공정을 통해 용접결합된 판재(201')의 가장자리를 다듬질하고 각각의 압축단자에 해당되는 결합홀(203) 및 상기 접속단자의 접속홀(204) 가공을 행한 다음, 상기 판재(201')를 절단하여 날개판(101)과 접속단자로 이루어진 압축단자가 생산되도록 하는 압축단자 성형공정(S300);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 상기 접합재(400)와 판재(201) 사이에 복수개 배치되며, 상기 판재(201)와 접합재(400) 사이의 이격거리가 일정하도록 균일한 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 폭약댐은, 상기 판재(201) 상의 접속단자가 형성된 방향의 길이보다 다소 길게 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 폭발용접에 의한 압축단자 제조방법.