KR100649835B1

KR100649835B1 - 철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접접합물 및 용접 접합 방법

Info

Publication number: KR100649835B1
Application number: KR1020050049464A
Authority: KR
Inventors: 미카코 다케다; 가츠시 마츠모토; 마사오 기네후치; 도모카즈 나카가와; 코지 후쿠모토; 히로유키 다케다; 야스오 무라이
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2006-11-27
Also published as: CN100393472C; KR20060046400A; CA2509322C; CN1706585A; EP1604769A2; DE602005023808D1; EP1604769B1; US20050274776A1; EP1604769A3; CA2509322A1; US7700198B2

Abstract

본 발명은, 철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물; 및 상기 접합물이 안정적으로 제조되도록 하는 용접 접합 방법에 관한 것이다. 철계 재료(2)와 알루미늄계 재료(3)를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물(1)에서는, 상기 철계 재료(2) 측에 용접선(6)을 따라 소정의 간격으로 공간(4a)을 미리 형성하고; 상기 철계 및 알루미늄계 재료는 상기 공간(4a)이 용융 알루미늄(7)으로 충전되도록 용접 접합되고; 상기 공간(4a)에 충전된 알루미늄계 용접 재료(10)의 용접선(6) 함유 단면에서 상기 용접선(6)에 따른 길이 (L-Al) 대 상기 알루미늄계 용접 재료(10)로 충전된 상기 공간(4a)에 인접한 상기 철계 재료(2)의 용접선(6) 함유 단면에서 상기 용접선(6)을 따른 길이 (L-Fe)의 비율 (L-Al)/(L-Fe)의 최소값은 0.5 내지 7이고, 길이 (L-Al) 및 (L-Fe)는 용접 후 형성된 용접선(6) 길이 100mm당 길이이다.

Description

철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물 및 용접 접합 방법{DISSIMILAR MATERIAL WELD JOINT FORMED BY JOINING IRON TYPE MATERIAL AND ALUMINUM TYPE MATERIAL, AND WELD JOING METHOD}

도 1a(평면도) 및 도 1b(측면도)는 본 발명에 따른 이재 용접 접합물의 실시양태를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 이재 용접 접합물의 용접 접합 방법의 실시양태를 나타내는 정면도이다.

도 3은 도 1a의 용접선에서 취한 주요 부분의 확대 단면도이다.

도 4a(평면도) 및 도 4b(측면도)는 강재 및 알루미늄재가 각각 놓여 있는 용접 전의 상태를 나타낸다.

도 5는 강재의 공간의 형상을 나타내는 평면도이다.

도 6은 실시예에 사용된 겹침(lap) 접합물 용접 시험의 실시양태를 나타내는 단면도이다.

본 발명은 철계 재료 및 알루미늄계 재료을 포갬에 의해 형성된 이재(異材) 용접 접합물 및 용접 접합 방법에 관한 것으로, 상기 이재 용접 접합물은 자동차 및 철도 차량과 같은 수송 장치, 기계 부품, 빌딩 구조물과 같은 구조 부재 등에 적합하게 적용되며, 특히 자동차용 구조물을 제작할 때 필요하다.

철계 재료(이후, 간단히 "강재"라 지칭함) 및 알루미늄계 재료(순수 알루미늄 및 알루미늄 합금의 총칭, 이후 간단히 "알루미늄재"라 지칭함)의 이종 금속을 포함하는 부재(이종 접합체)가 접합될 수 있을 경우, 이는 경량화 등에 현저하게 기여한다. 그러나, 강재 및 알루미늄재를 용접 접합하는 경우, 접합물에 취성(brittle) 금속간 화합물이 형성되기 쉬우며 따라서 높은 강도(접합 강도)를 갖는 신뢰할 만한 접합물을 얻기가 매우 곤란하였다. 따라서, 볼트, 리벳 등을 사용한 접합이 이러한 이종 접합체(이종 금속 부재)를 접합하는데 이제까지 적용되어 왔으나, 이러한 접합은 신뢰성, 기밀성, 비용 등에서 문제가 있다.

이러한 점에서, 종래부터 이종 접합체의 접합 방법에 관해 많은 연구가 이루어졌다. 예를 들어, 하기의 접합 방법이 제안되었다:

진공 롤 클래딩에 의한 이재 접합 방법(특허문헌 1 참조),

미리 준비된 강재층 및 알루미늄 합금층을 포함하는 2층 클래딩재를 개재시킨 이재의 심(seam) 용접 방법(특허문헌 2 참조),

고온 가압 결합에 의한 이재 접합 방법(특허문헌 3 참조),

접합면에 Ti 합금을 미리 중첩시킨 후 HIP 처리를 적용함에 의한 이재 접합 방법(특허문헌 4 및 5 참조),

마찰 용접에 의한 이재 접합 방법(특허문헌 6 참조),

알루미늄과 접하는 철재 표면에 알루미늄 합금을 도금하거나 미리 준비된 강층 및 알루미늄 합금층을 포함하는 2층 클래딩 금속을 개재시킨 후 저항 용접을 인가함에 의한 이재 접합 방법(특허문헌 7 및 8 참조),

강재와 알루미늄재를 아크 용접함에 의한 이재 접합 방법(비특허문헌 1 및 2 참조).

그러나, 상기 종래 기술은 하기의 문제점을 갖는다.

특허문헌 1 내지 8에 기재된 바와 같은 강재와 알루미늄재의 접합에 의한 이종 접합체 형성 방법은 일반적으로 편평판과 같이 비교적 단순한 형상을 갖는 부재에는 적용할 수 있지만, 부재 형상의 제약으로 인해 복잡한 형상을 갖는 부재에는 적용할 수 없다. 그 결과, 상기 방법은 단지 제한된 용도에만 적용할 수 있어 범용성이 불량하다. 또한, 다른 문제점은, 상기 방법에 의해서는 접합부가 스포트(spot)적으로 형성되기 때문에, 연속적으로 연장되는 접합부가 얻어질 수 없다는 것이다. 또 다른 문제점은 상기 방법이 복잡한 공정을 필요로 하기 때문에 품질의 안정성이 확보될 수 없고, 접합에 소요되는 비용이 증가하여 실용성이 결여된다는 것이다. 게다가, 또 다른 문제점은 상기 방법이 현존하는 용접 라인에 적용될 수 없어 상기 방법중 하나가 적용될 경우 새로운 설비가 도입되어야 하고, 그 결과 설비 비용이 증가한다는 것이다.

한편, 상기 비특허문헌 1 및 2에 기재된 바와 같이 강재와 알루미늄재를 아 크 용접에 의해 접합하는 방법의 경우에는, 강도 확보의 저해 요인으로 작용하는 금속간 화합물의 성장 방향을 제어함으로써 높은 접합 강도가 보장될 수 있다. 상기 방법은 접합될 강재 측에 미리 구멍을 형성한 후 그 구멍을 용융 알루미늄재로 충전함으로써 강재와 알루미늄재를 접합시키는 것이다.

강재와 알루미늄재의 접합에 상기와 같은 다양한 방법들이 제안된 기본적인 이유 중 하나는, 강재와 알루미늄재가 용융되어 직접 접합될 경우, 접합물에 취성 금속간 화합물이 형성되므로 균열이 발생하기 쉽기 때문이다. 그 때문에, 강재와 알루미늄재를 용접 와이어로 접합하는 경우를 비롯하여 강재와 알루미늄재를 직접 접합시킬 때, 1) 강재중의 철 및 알루미늄재중의 알루미늄이 용융 및 혼합되는 것을 최대한으로 방지함으로써 용융 금속 부분의 연성을 어떻게 보장할 것인가, 2) 강재와 알루미늄재의 계면 근방에 취성 금속간 화합물층을 어떻게 생성되지 않도록 할 것인가, 또는 3) 일시적으로 강재와 알루미늄재의 접합 계면에 취성 금속간 화합물이 생성되어도, 접합물의 기계적 성능을 훼손하지 않는 이음 형상을 어떻게 설계할 것인가가 극히 중요하게 된다.

이러한 관점에서, 본 발명자들은 상기 1) 및 2)항목에 기술된 문제점을 해결하면서 견고한 용접 접합물을 확보할 수 있는 접합 방법을 확립하려는 목적으로 다각적인 연구를 했다. 그 결과, 본 발명자들은 MIG 브레이징(brazing)법으로 강재와 알루미늄재를 직접 접합할 경우, 상기 종래 기술에서 지적된 여러 문제점을 피하면서 신뢰성 높은 용접 접합물을 얻을 수 있다는 것을 발견했다(특허문헌 9 참조)

[특허문헌 1] 일본 공개특허 공보 제2000-94162호

[특허문헌 2] 일본 공개특허 공보 제1999-197846호

[특허문헌 3] 일본 공개특허 공보 제1998-185040호

[특허문헌 4] 일본 공개특허 공보 제1994-198458호

[특허문헌 5] 일본 공개특허 공보 제1993-8056호

[특허문헌 6] 일본 공개특허 공보 제1996-141755호

[특허문헌 7] 일본 공개특허 공보 제1994-39558호

[특허문헌 8] 일본 공개특허 공보 제1994-63762호

[특허문헌 9] 일본 공개특허 공보 제2003-33865호

[비특허문헌 1] WELDING JOURNAL, (1963), p.302

[비특허문헌 2] Light Metal Welding: Vol. 16 (1978), No. 12, p. 8

그럼에도 불구하고, 전술된 비특허문헌 1 및 2에는 다수의 구멍이 접합부의 길이에 비례하여 주기적으로 형성되고 아크 용접이 상기 구멍의 열을 따라 용접선을 형성하도록 연속적으로 적용될 경우, 비드에 균열이 발생하고 용접 접합물의 피로 강도가 저하된다는 문제점이 있다. 그 이유는 알루미늄 용접 재료를 포함하는 비드에 강재중의 철계 성분이 용융 혼합되어 취성 금속간 화합물이 비드 내부에 형성되기 때문이다. 한편, 상기 특허문헌 9에 기술된 MIG 브레이징법은 적용 조건 및 그 밖의 제한이 더 적고 강재와 알루미늄재를 접합할 경우 범용성이 우수하다. 그러나, 강재와 알루미늄재 사이의 접합 계면에 Fe/Al과 같은 취성 금속간 화합물이 형성되는 경우가 실제로 일어나므로, 접합 강도 개선을 위한 여지가 여전히 남 아있다.

그래서, 본 발명의 목적은 용접 절차를 매우 용이하게 하고 선형 용접을 가능하게 하는 상기 특허문헌 9에 개시된 바와 같은 아크 용접을 이용한 접합 방법에 의해 형성된 접합물의 성능을 더욱 향상시키는 것이고; 더욱 구체적으로는 연성이 우수한 접합물이 안정적으로 형성되도록 하면서 높은 강도를 확보하는, 아크 용접을 이용한 용접 방법을 확립하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이재 용접 접합물의 요지는 강재와 알루미늄재를 접합함으로써 형성된 이재 용접 접합물로서, 상기 강재측에 용접선을 따라 소정의 간격으로 미리 공간을 형성하고; 상기 양 재료를 용접 접합시켜 상기 알루미늄 용접 재료를 포함하는 비드를 형성하되; 용접 후 형성된 용접선 길이 100 mm당의 길이인 (L-Al) 대 (L-Fe)의 비 (L-Al)/(L-Fe)(여기서, (L-Al)은 상기 알루미늄 용접 재료의 용접선 함유 수직 단면에서 상기 용접선에 따른 길이이고, (L-Fe)는 상기 충전된 공간에 인접한 상기 철계 용접 재료의 용접선 함유 수직 단면에서 상기 용접선에 따른 길이이다)의 최소값이 0.5 내지 7인 이재 용접 접합물이다. 알루미늄 용접 와이어를 사용하는 아크 용접 방법이 용접 접합에 적용되는 것이 바람직하다.

상기 공간을 용융 알루미늄 용접 재료로 충전하여 형성된 용접물의 하단부가 공간에 노출된 알루미늄재의 표면층에 용입되고, 용접물의 상단부는 알루미늄 용접 재료를 포함하고 강재의 표면 위에 형성된 비드에 용융 접합되며; 알루미늄재의 두께를 Ta로 정의하고, 상기 용접물이 알루미늄재의 표면층에 용입되는 최대 용입 깊이를 D로 정의하고, 상기 용접 비드의 용접선에서의 평균 두께를 Tb로 정의하고, 공간의 원-상당(circle-equivalent) 반경을 R로 정의할 경우, D/Ta값이 0.10 이상이고 Tb/R값이 0.50 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강재 및 알루미늄재를 포함하는 이재 용접 접합물의 용접 접합 방법은, 아크 용접에 의해 강재와 알루미늄재를 접합하여 이재 용접 접합물을 형성하는 방법으로서, 강재와 알루미늄재를 아크 용접법에 의해 접합하여 상기 이재 용접 접합물을 형성하되, 상기 강재 측에서 용접선을 따라 소정의 간격으로 공간을 미리 형성하고; 알루미늄 용접 재료를 포함하는 비드를 형성하는 방식으로 용융 알루미늄 용접 재료로 상기 공간을 충전하면서 상측에 배치된 상기 강재 및 하측에 배치된 상기 알루미늄재를 알루미늄 용접 와이어로 접합시키고; 상기 양 재료를 용접 후 형성된 용접선 길이 100mm당의 길이인 (L-Al) 대 (L-Fe)의 비 (L-Al)/(L-Fe)(여기서, (L-Al)은 상기 공간에 충전된 상기 알루미늄 용접 재료의 용접선 함유 수직 단면에서 상기 용접선에 따른 길이이고, (L-Fe)는 상기 충전된 공간에 인접한 상기 강재의 용접선 함유 수직 단면에서 상기 용접선에 따른 길이이다)의 최소값이 0.5 내지 7이 되도록 용접 접합하는 용접 접합 방법이다.

또한, 상기 용접 조건에서, 아크 용접에서의 입열량 Q(kg/cm)이 하기 수학식으로 정의되고 알루미늄재의 두께가 Ta(mm)로 정의될 때, AC 전원의 경우 수학식 Ta/3.5≤Q≤Ta/1.4를 만족하거나 DC 전원의 경우 수학식 Ta/1.5≤Q≤Ta/0.7을 만족하도록 용접이 적용되는 것이 바람직하다:

Q(kj/cm)=60(sec/min)×용접 전류(A)×용접 전압(V)/용접 속도(cm/min)/1,000.

상기 비특허문헌 1 및 2에 개시된 아크 용접에 의한 강재와 알루미늄재의 접합 방법과 동일한 방법으로 접합될 강재 측에 미리 구멍을 형성하고 구멍을 알루미늄 용접 와이어 등과 같은 용접 재료로부터 공급된 용융 알루미늄으로 충전함으로써, 접합물 강도 확보에 장애로 작용하는 금속간 화합물의 성장 방향을 제어할 수 있게 된다.

비특허문헌 1 및 2의 경우에, 접합부 또는 접합선의 길이가 길면, 길이에 비례하여 많은 구멍을 형성할 필요가 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 많은 구멍의 열을 따라 용접선을 형성하도록 아크 용접을 적용할 경우, 알루미늄 용접 재료를 포함하는 비드에서 균열이 일어나며 용접 접합물의 피로 강도는 오히려 낮아지는 문제점이 있다. 그 이유는 알루미늄 용접 재료를 포함하는 비드에 강재중의 철계 성분이 용융 혼합되므로 취성 금속간 화합물이 비드 내부에 형성되기 때문이다.

상기 문제점을 극복하기 위해, 본 발명자들은 구멍(공간)에 충전된 알루미늄 용접 재료의 접합 후 용접선에 따른 길이(폭) 대 알루미늄 용접 재료로 충전된 구멍에 인접한 강재의 접합 후 용접선에 따른 길이(폭)의 비를 소정의 범위로 제어함으로써, 알루미늄 용접 재료의 용융 및 응고에 의해 표면에 형성된 용접 비드에 강재가 용융 혼합되는 것을 최대한으로 억제할 수 있게 된다. 이로써, 비드 내부에 취성 Fe-Al계 금속간 화합물이 형성되는 것을 억제하여 비드 표면의 균열을 억제할 수 있게 되고, 접합부의 접합선이 긴 경우에도 높은 접합 강도를 얻을 수 있다.

또한, 강재의 공간에 용접 재료를 용융시켜 충전함으로써 형성된 용접물의 알루미늄재로의 최대 용입 깊이를 D로 정의하고, 강재의 표면에 형성되고 용융되어 상기 용접물에 접합된 용접 비드의 평균 두께를 Tb로 정의하고, 알루미늄재의 두께를 Ta로 정의하고, 관통구멍의 원-상당 반경을 R로 정의할 경우, D/Ta값을 0.10 이상으로 제어하고 Tb/R 값을 0.50 이상으로 제어함으로써, 용접물은 우수한 리벳 기능을 나타내고 또한 우수한 접합 강도가 확보된다.

결과적으로, 본 발명은 취성 금속간 화합물이 형성되기 때문에 이제까지 곤란한 것으로 생각되었던 강재와 알루미늄재의 직접 접합을 가능하게 한다. 이로써, 형성된 접합물은 균열 등의 결함이 없으며, 더욱 높은 접합 강도 및 연성을 갖는 견고한 용접 접합물을 얻을 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 접합 방법을 채용함으로써, 강재와 알루미늄재를 효율적인 방식으로 연속적으로 접합시켜 용이하게 접합물을 제조할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 추가의 목적, 특징 및 이점은 하기 설명으로부터 더욱 더 명백해질 것이다.

본 발명의 실시양태 및 본 발명의 요건을 한정해야 하는 이유가 이하에 구체적으로 설명된다.

(이재 용접 접합물)

도 1a(평면도) 및 도 1b(측면도)는 본 발명에서 규정된 이재 용접 접합물의 실시양태를 나타낸다. 도 1a에서, 이재 용접 접합물(1)은 상부 강재(강판)(2)를 하부 알루미늄재(알루미늄 합금판)(3) 상에 놓고 이들을 아크 용접에 의해 용접선(6)을 따라 접합시킴으로써 형성된다. 참조번호 5는 알루미늄 용접 와이어 등으로부터 공급된 알루미늄 용접 재료를 용융 응고시킴으로써 용접물의 표면에 형성된 용접 비드이다. 여기서, 도 1a는 위쪽에 형성된 용접 비드(5)를 제외한 용접 구조물을 나타낸다. 참조번호 4a는 강재(1)의 접합측에 용접선을 따라 간격을 두고 미리 형성된 공간인 복수의 둥근 구멍을 나타낸다. 참조번호 7은 용접 접합시에 알루미늄 용접 와이어 등으로부터 공급되어 둥근 구멍(4a)중에 용융 충전된 후 응고되어 형성된 알루미늄 용접 재료이다.

(P값)

도 1a에서, L-Al은 둥근 구멍(4a)을 알루미늄 용접 재료로 충전하고 그 용접 재료를 응고시킴으로써 접합한 후에 형성된, 본 발명에 규정된 알루미늄 용접 재료의 용접선에 따른 길이(알루미늄 용접 재료의 폭)를 나타낸다. 또한, L-Fe는 본 발명에서 규정된 구멍(길이 L-Al의)에 인접한 강재의 용접선에 따른 길이(인접한 둥근 구멍(4a) 사이의 간격)를 나타낸다. 본 발명에서는 양 재료의 접합 후 형성된 용접선(6)의 길이 100mm당 길이인 길이 (L-Al) 대 길이 (L-Fe)의 비 (L-Al)/(L-Fe)의 최소값(이하 종종 "P값"이라 지칭함)이 0.5 내지 7일 것을 요구한다. 예를 들어 도 1a에서, 접합 후 용접선(6) 길이 100mm의 범위 내에서 길이 (L-Al)로서 4개의 값이 수득되고 길이 (L-Fe)로서 3개의 값이 수득된다. 따라서, 상기 범위 내에 존재하고 서로 인접하는 길이(L-Al) 대 길이 (L-Fe)의 비 (L-Al)/(L-Fe) 중에서 최소값(P값)이 결정되고, 최소값 P는 전술한 바와 같이 0.5 내지 7의 범위가 되도록 제어된다. 여기서, 단위 길이 100mm로서 사용되는 용접선(6) 부분은 실제 용접선(6)으로부터 임의적으로 선택된다. 또한, 용접선(6)은 직선 또는 곡선일 수 있다. 용접선이 길 경우(예를 들어 500mm 이상), P값은 사용된 용접선상에서 임의적으로 선택된 단위 길이 100mm의 다수의 부분에서 P값을 측정하고 측정된 P값의 평균을 냄으로써 결정된다. P값((L-Al)/(L-Fe)의 최소값)이 0.5 내지 7의 범위를 벗어날 경우에는, 후술된 실시예에 나타낸 바와 같이, 주로 알루미늄으로 구성된 용접 비드로의 강재의 용융 혼합량이 과대하게 증가한다. 이로써, 취성 금속간 화합물의 양이 증가하고 용접 비드의 균열을 초래한다.

7을 초과하는 P값은 둥근 구멍(4a)(강재의 공간)의 길이와 강재 부분의 길이(강재의 비공간 부분)가 서로 근접하다는 것(둥근 구멍(4a)과 다음 둥근 구멍(4a) 사이의 간격이 너무 좁음)을 의미한다. 이 경우, 용접시에 용융 알루미늄 재료로 둥근 구멍(4a)(공간)을 충전하는데 부과되는 열이 강재 부분(비공간 부분)에 축적되는 경향이 있다. 그 결과, 용접 아크 스포트가 강재 부분(비공간 부분)으로 이동할 때, 강재 부분(비공간 부분)에서의 열이 커서 비드를 형성하는 알루미늄 용융 금속으로 철이 용입되는 경향이 있다. 결과적으로, 금속간 화합물이 다량 형성되고 비드의 균열이 발생할 수 있다. 한편, 0.5 미만의 P값은 강재 부분(강재의 비공간 부분)의 길이가 둥근 구멍(4a)(강재의 공간)의 길이보다 길다(둥근 구멍(4a)과 다음 둥근 구멍(4a) 사이의 간격이 너무 넓음)는 것을 의미한다. 이 경우, 용접 아크가 강재 부분(비공간 부분)을 통해 이동할 때, 용접이 진행함에 따라 이후 용접될 강재 부분(비공간 부분)의 온도가 바람직하게 상승하지 않는다. 이로써 결과적으로 너무 큰 P값의 경우와 동일한 현상이 발생하며 마찬가지로 비드 균열이 발생한다.

P값이 본 발명에 규정되는 범위 내에 있는 한, 아크에 의해 가열되는 강재 부분(비공간 부분)의 열을 적절히 방산할 수 있게 된다. 그 결과, 강재 부분(비공간 부분)은 과열이 방지될 수 있다. 이로써, 비드 균일의 발생을 예방하고 강도 및 연성 뿐만 아니라 피로 강도가 우수한 고성능 용접 접합물을 수득할 수 있게 된다. 꼭 모든 둥근 구멍(4a) 또는 후술될 다양한 형상의 공간을 알루미늄으로 충전할 필요는 없지만, 알루미늄으로 충전되지 않은 공간 부분이 응력 집중의 원점으로서 작용할 가능성이 있다. 그 이유로, 모든 둥근 구멍(4a) 또는 공간을 용접 재료로 충전하는 것이 권장된다.

(이재 접합물의 용접 접합 방법)

도 2는 본 발명에 규정된 이재 용접 접합물의 용접 접합 방법의 실시양태를 나타내는 정면도이다. 도 2는 아크 용접법에 의해 이재 접합물을 형성하는 방법을 나타낸다. 도 2에서, 참조번호 11은 용접 토치이고 참조번호 10은 알루미늄 용접 와이어이고, 하측 알루미늄재(알루미늄 합금판) 상에 상측 강재(강판)를 놓음으로써 형성된 부분을 따라 도 2에서 화살표로 표시된 방향(도 2에서 우측으로부터 좌측으로)으로 용접 토치 및 알루미늄 용접 와이어를 이동시키면서 용접을 수행하여 알루미늄 비드(5)를 형성한다. 참조번호 4a는 강재(2)의 접합 측에 용접선을 따라 간격을 두고 미리 형성된 다수의 둥근 구멍, 즉 공간을 나타낸다. 도 2는 좌측의 2개의 둥근 구멍(4a)이 아직 알루미늄 용접 재료로 충전되지 않았고; 그의 우측에 형성된 둥근 구멍(4a)들은, 알루미늄 용접 와이어 등으로부터 공급되고 용접 토치가 상기 둥근 구멍(4a)을 통과하는 동안 용융 응고됨으로써 형성된 알루미늄 용접 재료(7)로 충전되는 상태를 도시한다.

이후, 역시 도 2에서, 강재(2) 및 알루미늄재(3)는 접합 후 용접선(6)의 길이 100mm당 길이 (L-Al) 대 길이 (L-Fe)의 비 (L-Al)/(L-Fe)의 최소값인 P값이 0.5 내지 7의 범위가 되도록 용접 접합된다. 알루미늄 용접 재료를 용융 응고시켜 강재(2)에 미리 형성된 둥근 구멍(4a)을 알루미늄 용접 재료로 충전하기 위해서, 알루미늄 용접 와이어를 사용하고; 강재(철계 재료)를 상측에 배치하고 알루미늄재(알루미늄계 재료)를 하측에 배치하며; 이후 아크 용접을 적용하는 것이 필요하다. 상기 요건중 어느 하나가 충족되지 않을 경우, 알루미늄 용접 재료를 용융 및 고화시켜 강재(2)에 형성된 둥근 구멍(4a)을 알루미늄 용접 재료로 충전하는 것이 불가능하다.

(알루미늄 용접물)

도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용접물(7)은 강재(2)의 구멍(공간)(4)을 충전함으로써 형성된다. 알루미늄 용접물(7)의 하단부는, 구멍(4)에 노출된 알루미늄 재료(3)의 표면층으로 알루미늄 용접물(7)이 용입되는 상태로 용융되어 접합되고, 알루미늄 용접물(7)이 표면층으로 용입되는 부분은, 구멍(4) 내부의 아래 주연으로부터 구멍(4) 중심부에서 최대 깊이(용융 부분의 최대 용입 깊이는 D로 정의된다)까지 형성된다. 한편, 알루미늄 용접물(7)의 상단부는 용접선을 따라 강판(2)의 표면 위에 형성된 용접 비드(5)로 용입되어 일체화된다. 강판(2)의 상면으로부터 용접 비드(5)의 상면까지의 거리는 비드 두께라 불리며 용접선(6)을 따른 평균 두께는 Tb로 표시된다. 용접 비드(5), 알루미늄 용접물(7) 및 용입 부분은 용접 와이어를 용융시켜 공급된 알루미늄 용접 재료로 일체적으로 형성된다.

본 발명에서, 알루미늄 재료(3)의 두께를 Ta로 정의할 경우 비 D/Ta가 0.10 이상인 것이 바람직하다. 후술되는 실시예로부터 명백하듯이, 0.10 미만의 D/Ta 비율로는, 알루미늄재(3)로 용입되는 알루미늄 용접 재료의 양이 적어 알루미늄 용접물(7)이 용입 부분의 계면을 따라 파단되기 쉬우므로 충분한 접합 강도가 얻어질 수 없다. 그 때문에 비 D/Ta의 하한은 바람직하게는 0.10, 더욱 바람직하게는 0.40이다. 본 발명에서, 비 Tb/R은 0.50 이상인 것이 바람직하다. 비 Tb/R이 0.50 미만이면, 용접 비드(5)에서 파단이 일어나고, 용접 비드(5) 및 알루미늄 용접물(7)이 리벳의 역할을 하지 못한다. 그 때문에 비 Tb/R의 하한은 바람직하게는 0.50, 더욱 바람직하게는 0.70이다. 용융 부분이 증가할 경우, 용융 알루미늄 용접 재료가 알루미늄재(3)를 관통하여 바닥면으로 연장되므로 용접 비드(5)가 형성되지 않는다는데 주목한다. 그 때문에 비 D/Ta의 상한을 구체적으로 규정할 필요는 없고, 비 Tb/R의 하한을 규정하는 것으로 충분하다.

(강재의 공간)

도 4a(평면도) 및 도 4b(측면도)는 용접되기 전에 강재(2) 및 알루미늄재(3)가 포개진 상태를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 미리 강재(2)에 형성된 공간인 둥근 구멍(4a)와 인접한 둥근 구멍(4a) 사이의 간격(L1)은 P값의 구성 요소로서의 길이 L-Fe를 결정한다. 마찬가지로, 각 둥근 구멍(4a)의 직경(폭) L2는 P값의 다른 구성 요소로서의 길이 L-Al을 결정한다. 이후, 인접한 2개의 둥근 구멍(4a) 사이의 간격 L1 및 각 둥근 구멍(4a)의 직경(폭) L2를, 접합 및 용접 조건에 따른 용접 후에 P값이 0.5 내지 7의 범위가 되도록 설정한다.

여기서, 강재에 형성된 공간의 형상은 이러한 둥근 구멍(4a)(원형 구멍)으로 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 나타낼 수 있고 용이하게 형성될 수 있는 한 도 5에 도시된 타원형(4b), 사다리꼴(4c) 및 삼각형(4d) 등의 원형, 사각형, 다각형, 부정형 및 이들의 조합중에서 임의적으로 선택될 수 있다. 예를 들어 사각형과 같이 모서리를 갖는 형상의 경우, 공간이 용융 알루미늄으로 충전되어도, 모서리 부분은 응력 집중 부위가 될 가능성이 있으며 접합물의 강도 및 피로 강도를 저하시킨다는 점에 주목한다. 이러한 관점에서, 모서리 부분이 없고 응력 집중을 거의 초래하지 않는 원형, 타원형 등이 바람직하다.

(용접 조건)

상기와 같이, 금속간 화합물이 알루미늄재와 강재 사이의 계면에 형성되는 것을 억제하기 위해서는, 용접 조건에 있어서 모재인 강재를 과잉량 용융시키지 않고, 필요 최소한의 모재 용융(희석)량으로 견고한 접합 상태가 얻어지도록 용접하는 것이 바람직하다. 여기서, 용융 방법에 있어서, 강재의 공간이 충전되고 비드를 형성하기 위한 알루미늄 용접 재료가 공급될 수 있는 한 임의의 방법이 채용될 수 있고, 레이저 용접 등이 채용될 수 있다. 따라서 특별한 제한은 없지만, 범용성을 고려하여 아크 용접 방법이 권장된다.

(아크 용접의 경우)

범용성의 관점에서 권장되는 아크 용접에서, 용접 동안에 용접 전류가 과대하게 되지 않도록 용접 전류를 제어하는 것이 바람직하다. 이 점에서, 본 발명의 성능을 위해 바람직한 아크 용접 조건은 다음과 같다.

이러한 용접 접합물을 형성하기 위한 바람직한 용접 조건은 아크 용접에서의 입열량 Q(kj/cm)이 하기 수학식으로 정의되고 알루미늄재의 두께가 Ta(mm)로 정의될 때, AC 전원의 경우 수학식 Ta/3.5≤Q≤Ta/1.4를 만족하고 DC 전원의 경우 수학식 Ta/1.5≤Q≤Ta/0.7을 만족하도록 용접을 적용하기 위해서, 용접 전압 및 용접 속도를 제어하는 것이다:

후술되는 실시예로부터 명백하듯이, Q가 Ta/3.5(AC 전원의 경우) 미만이거나 Ta/1.5(DC 전원의 경우) 미만인 경우, 알루미늄 용접물의 알루미늄재로의 용입은 불충분하고, 반면 Q가 Ta/1.4(AC 전원의 경우)를 초과하거나 Ta/0.7(DC 전원의 경우)을 초과하는 경우, 알루미늄 용접물의 알루미늄재로의 용입이 과대하게 되며, 극단적으로는 알루미늄 용접물이 알루미늄재를 관통하므로 필요한 비드 두께가 확보될 수 없다. 입열량을 상기 범위로 제어함으로써, D/Ta값이 0.10 이상이고 Tb/R 값이 0.50 이상이 되는 조건이 충족되고, 알루미늄 용접물은 우수한 리벳 기능을 나타내어, 우수한 접합 강도가 얻어질 수 있다.

본 발명의 성능에 바람직한 아크 용접 조건은 입열량에 관한 상기 규정이 충족된다는 전제에서 다음과 같다.

용접 전류:

AC 전원의 경우, 60A 이상, 바람직하게는 70A 이상이고 100A 이하, 바람직하게는 90A 이하이다. 한편, DC 전원의 경우, 60A 이상, 바람직하게는 70A 이상이고 140A 이하, 바람직하게는 130A 이하이다.

용접 전압:

AC 전원의 경우, 10V 이상, 바람직하게는 11V 이상이고 15V 이하, 바람직하게는 14V 이하이다. 한편, DC 전원의 경우, 13V 이상, 바람직하게는 14V 이상이고 19V 이하, 바람직하게는 18V 이하이다.

용접 속도:

AC 전원 및 DC 전원의 경우, 20cm/min 이상, 바람직하게는 30cm/min 이상이고 120cm/min 이하, 바람직하게는 100cm/min 이하이다.

쉴딩 가스:

Ar 가스를 비롯한 일반적으로 사용되는 가스를 임의적으로 사용할 수 있다. 가스 유량에 대해서는, 일반적으로 채용되는 유량을 선택할 수 있고 규제되지 않는다.

용접 토치(아크 토치) 각도:

각도 θ는 특별히 규제되지 않고 접합물의 용접 조건에 따라 임의적으로 선택된다.

아크 용접이 본 발명에 적용될 경우, 강재 및 알루미늄재는 직접 접합될 수 있으므로 용접 전류, 용접 전압, 접합물 형상 등이 적절하게 선택되는 한 특별한 제한은 없고, 적용 범위 및 범용성이 확장되는데다가, 연속적인 접합이 가능해지는 효과도 있다는 것에 주목한다. 따라서 전술한 바와 같이, 비드 등의 용접 금속 중으로의 강재의 필요 최소한의 용융(희석)량으로 견고한 결합 상태를 얻을 수 있고, 취성 금속간 화합물이 생성되기 힘들어, 높은 접합 강도를 얻을 수 있다.

(용접 와이어)

아크 용접에 사용되는 용접 와이어 소재로서는, 상기 강재의 공간을 충전하거나, 비드를 형성하기 위한 알루미늄 용접 재료를 공급할 수 있는 알루미늄계 소재인 한, 접합 및 용접 조건에 따라 임의적으로 선택할 수 있다. 예를 들어, 공지된 Al-Si계 와이어 또는 Al-Mg계 와이어를 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로는, JIS에 규정된 다양한 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, A4043-WY, A4047-WY 등을 Al-Si계 와이어로서, 또는 A5554-WY, A5356-WY, A5183-WY 등을 Al-Mg계 와이어로서 바람직하게 사용한다. 그러나, 용접 와이어는 상기 재료로 제한되지 않는다.

(강재)

본 발명의 청구항에 언급된 강재란, 보통강, 고장력강 등을 의미한다. 본 발명에서, 접합물로 사용되는 강재의 종류 및 형상은 특별히 한정되지 않고, 구조 부재에 일반적으로 사용되거나 구조 부재 용도로 선택되는 강판, 강형재, 강관 등의 임의의 형상, 재료가 사용될 수 있다. 또한, 상기 강판에 융해아연도금(hot-dip galvanizing)을 하여 제조된 융해아연도금 강판도 사용될 수 있다. 그 문맥에서 "철계 재료"란 용어가 본 발명의 청구항에 사용된다. 본원에서는 접합물 및 강재의 강도를 보장하기 위해 고장력강을 사용하는 것이 바람직하다.

(알루미늄재)

본 발명의 청구항에 언급된 알루미늄계 재료란 순수 알루미늄계 재료 또는 알루미늄 합금계 재료와 같은 알루미늄재를 의미한다. 본 발명에 사용되는 알루미늄재의 합금 종류 또는 형상은 특별히 한정되지 않으며 구조 부재로서 요구되는 특성에 따라 판재, 형재, 단조재, 주조재 등이 적당히 선택될 수 있다. 그 문맥에서 "알루미늄계 재료"란 용어가 본 발명의 청구항에 사용된다.

본 발명은 이하의 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 본 발명은 후술되는 실시예로 본질적으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 전술되거나 후술되는 취지와 일치하는 한 임의의 변경이 행하여질 수 있고, 이러한 변경은 본 발명의 기술 범위에 포함된다.

[실시예]

<실시예 1>

본 발명자들은 본 발명에 따라 공간(구멍)이 형성된 강판(SPCE 연강판으로부터 980MPa에 달하는 고장력 강판)을 알루미늄 합금판(A5182) 위에 포개고, 다양한 종류의 알루미늄 용접 와이어를 사용하여 겹침(lap) 용접 시험하여 이재 용접 접합물을 생성한 후 평가했다.

표 1에 본 용접 시험에 사용된 강판 및 알루미늄 합금판의 조건(재질 및 두께), 용접 와이어 조건(재질), 용접 조건(전류, 전압 및 용접 속도), 공간 조건(형상 및 파라미터 P값), 평가 결과(비드 균열 유무 및 접합물의 인장 강도 및 신장) 등이 표시되어 있다. 여기에서는, 모든 용접에 AC 전원이 사용되었다. 이후, 본 용접 시험에서의 평가를 용이하게 하기 위해, 모든 강계 재료에 형성된 공간의 형상을 원형으로 했고 그의 직경을 크기의 파라미터로서 사용했다.

알루미늄 합금판 및 강판을 포개어 도 5의 단면도에 도시된 바와 같이 강판 시험편(2)이 상측에 놓이고 알루미늄 합금판 시험편(3)이 하측에 놓이도록 하여 겹침 접합물을 형성시켰다. 강판 및 알루미늄 합금판 모두의 시험편 평면의 크기는 100mm×300mm였고, 이들은 길이 300mm만큼 포개져 상기 길이에 걸쳐(따라서 용접선의 길이는 300mm이다) MIG 용접된다. 직경 1.2mm의 알루미늄 용접 와이어(10)를 사용했다. 쉴딩 가스로서는, Ar 가스(유량은 20 내지 25 l/min)를 사용했다. 용접 토치(아크 토치)(11)의 각도 θ는 80°로 고정했다.

용접(접합) 후, 비드(5)의 균열 유무를 하기 기준에 따라 평가하고, 또한 판 폭이 30mm인 접합 강도 평가용 시험편을 용접 접합물로부터 잘라내어 25mm/min의 속도로 인장 시험을 행하고, 이후 접합물의 강도(MPa 단위)를 하기 수학식에 따라 산출했다:

접합물 강도(MPa)=최대하중점 하중(MPa)/접합물 단면적(mm). 여기서, 접합물 단면적은 알루미늄 합금판의 판 두께 방향 단면적으로 정의된다.

비드 균열의 평가 기준:

비드 균열은 육안 및 침투 시험을 통해 용접 접합물에서의 균열의 유무를 조사함으로써 평가했다.

◎: 균열이 전혀 없음,

○: 용접 길이 100mm당 균열이 2개 이하,

×: 용접 길이 100mm당 균열이 3개 이상.

표 1로부터 명백하듯이, 발명예 5 내지 14의 경우, 용접 조건 파라미터 P값은 0.5 내지 7의 범위였고 120MPa 이상의 높은 접합 강도가 안정적으로 얻어졌다. 또한, 상기 경우에, 신장률은 4% 미만이었고 접합물의 연성 또한 높았다. 결론적으로, 발명예 5 내지 14의 경우, 높은 강도 및 연성 뿐만 아니라 우수한 접합 강도를 가지고 또한 용접 접합물에 균열이 없는 견고한 접합물을 얻을 수 있다. 한편, 비교예 1 내지 3의 경우, P값은 상한 7을 초과한다. 그 결과, 100MPa 이상의 접합 강도는 얻어지지만, 비드 균열이 발생하여 견고한 용접 접합물이 아니었다. 또한 P값이 하한 0.5 미만인 비교예 4의 경우에는 100MPa 이상의 접합 강도는 얻어지지만, 비드 균열이 발생하여 견고한 용접 접합물이 아니었다. 실시예의 결과로부터, 본 발명에서 규정된 요건의 임계적 의의를 이해할 수 있다.

<실시예 2>

본 발명자들은 AC 전원 및 다종의 알루미늄 용접 와이어를 사용한 아크 용접을 통해, 하기 표 2에 표시된 강판("종류"중의 "GA"는 융해아연도금 강판을 의미함) 및 알루미늄 합금판을 다양한 입열 조건하에 접합시켜 용접 접합물을 제조했다. 강판에서, 표 2에 표시된 직경(2R, R은 원-상당 반경을 의미함)의 원형 공간을 표 2에 표시된 간격(비공간 부분의 길이)으로 미리 형성시켰다. 아크 용접에서, Ar 가스(20 내지 25 l/min의 유량)를 쉴딩 가스로서 사용했다. 용접 토치의 각도는 80°로 설정했다. 여기서, 사용된 알루미늄 용접 와이어중의 Mg 함량은 다음과 같았다: A4043-WY에 대해 0.05% 이하, A5183-WY에 대해 4.3 내지 5.2%, A5356-WY에 대해 4.5 내지 5.5%, A5554-WY에 대해 2.4 내지 3.2%.

제조된 용접 접합물을 육안으로 조사하여 비드 균열 유무를 판정하고 접합 강도를 측정했다. 비드 균열은 실시예 1에 표시된 것과 동일한 방식으로 평가했다. 접합 강도는 인장 시험 후에 각 시료(시험편)의 부서진 단편에서의 리벳(알루미늄 용접물)의 수를 세고, 각 시료의 접합 면적을 계산한 후, 그 값으로 파단 하중을 나누어 결정했다. 결과를 표 3에 표시한다. 여기서, 접합에 사용된 재료 또한 표 3에 표시한다.

표 2 및 3에서 명백하듯이, AC 전원의 경우, 용접 조건(입열량 Q)이 수학식 Ta/3.5≤Q≤Ta/1.4(Ta는 알루미늄 합금판의 두께를 의미함)를 만족시킬 때, 모든 경우 Tb/R값은 0.50 이상이고 D/Ta값은 0.10 이상이었으며, 따라서 90MPa 이상의 우수한 접합 강도를 갖고 비드 균열이 적은 우수한 용접 접합물을 얻을 수 있었다.

<실시예 3>

본 발명자들은 DC 전원 및 다종의 알루미늄 용접 와이어를 사용한 아크 용접을 통해, 하기 표 4에 표시된 강판("종류"중의 "GA"는 융해아연도금 강판을 의미함) 및 알루미늄 합금판을 다양한 입열 조건하에 접합시켜 용접 접합물을 제조했다. 강판에서, 표 4에 표시된 직경(2R, R은 원-상당 반경을 의미함)의 원형 공간을 표 4에 표시된 간격(비공간 부분의 길이)으로 미리 형성시켰다. 아크 용접에서, Ar 가스(20 내지 25 l/min의 유량)를 쉴딩 가스로서 사용했다. 용접 토치의 각도는 80°로 설정했다.

제조된 용접 접합물을 육안으로 조사하여 비드 균열 유무를 판단하고 그의 접합 강도를 실시예 2와 동일한 방식으로 측정했다. 결과를 표 5에 나타냈다.

표 4 및 5로부터 명백하듯이, DC 전원의 경우 용접 조건(입열량 Q)이 수학식 Ta/1.5≤Q≤Ta/0.7(Ta는 알루미늄판의 두께를 의미함)을 만족시킬 때, 모든 경우에서 Tb/R값은 0.50 이상이고 D/Ta값은 0.10 이상이었으며, 따라서 90MPa 이상의 우수한 접합 강도를 갖고 비드 균열이 없는 우수한 용접 접합물을 얻을 수 있었다.

본 발명은 높은 강도, 높은 연성 및 그에 따른 우수한 접합 강도를 가질 뿐만 아니라 균열이 없는 견고한 용접 접합물을 수득할 수 있게 한다. 또한, 본 발명은 아크 용접을 사용하고 용접 절차를 용이하게 하며 선형 용접이 적용될 수 있게 하는 접합 방법을 제공할 수 있게 한다. 그 결과, 본 발명은 강재와 알루미늄재를 접합시킴으로써 형성되는 이재 용접 접합 분야에 유용하다.

Claims

철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재(異材) 용접 접합물로서,

상기 철계 재료 측에 용접선을 따라 소정의 간격으로 공간을 미리 형성시키고; 상기 공간을 용융 알루미늄 용접 재료로 충전하며;

상기 양 재료를 용접 접합하여 상기 알루미늄 용접 재료를 포함하는 비드가 형성되도록 하되;

용접 후 형성된 용접선 길이 100mm당의 길이인 (L-Al) 대 (L-Fe)의 비 (L-Al)/(L-Fe)(여기서, (L-Al)은 상기 공간에 충전된 상기 알루미늄 용접 재료의 용접선 함유 수직 단면에서 상기 용접선에 따른 길이이고, (L-Fe)는 상기 충전된 공간에 인접한 상기 철계 재료의 용접선 함유 수직 단면에서 상기 용접선에 따른 길이이다)의 최소값이 0.5 내지 7인 것을 특징으로 하는,

철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물.
제 1 항에 있어서,

용접 접합에 알루미늄 용접 와이어를 사용하는 아크 용접 방법이 적용되는 것을 특징으로 하는, 철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물.
제 2 항에 있어서,

용융 알루미늄 용접 재료로, 상기 공간을 충전함으로써 형성된 용접물의 하단부가, 상기 공간에 노출된 상기 알루미늄계 재료의 표면층에 용입되고, 상기 용접물의 상단부가, 상기 알루미늄 용접 재료를 포함하고 상기 철계 재료의 표면 위에 형성되는 상기 비드에 용융되어 접합되며;

상기 알루미늄계 재료의 두께를 Ta로 정의하고, 상기 용접물이 상기 알루미늄계 재료의 상기 표면층에 용입되는 최대 용입 깊이를 D로 정의하고, 상기 용접 비드의 상기 용접선상에서의 평균 두께를 Tb로 정의하고, 상기 공간의 원-상당 반경을 R로 정의할 경우, D/Ta값이 0.10 이상이고 Tb/R값이 0.50 이상인 것을 특징으로 하는,

철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

철계 재료 측에 형성된 상기 공간이 원형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는, 철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

철계 재료가 융해아연도금 강판이고; 상기 알루미늄 용접 재료가 2.0 내지 6.0질량%의 Mg를 함유하는 것을 특징으로 하는, 철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물.
철계 재료와 알루미늄계 재료를 아크 용접법에 의해 접합시켜 이재 용접 접합물을 형성하는 이재 용접 접합물의 용접 접합 방법으로서,

상기 철계 재료 측에 용접선을 따라 소정의 간격으로 미리 공간을 형성하고;

알루미늄 용접 재료를 포함하는 비드를 형성하는 방식으로 용융 알루미늄 용접 재료로 상기 공간을 충전하면서, 알루미늄 용접 와이어를 사용하여 상측에 배치된 상기 철계 재료와 하측에 배치된 상기 알루미늄계 재료를 접합하고;

상기 철계 및 알루미늄계 재료를, 용접 후 형성된 용접선 길이 100mm당의 길이인 (L-Al) 대 (L-Fe)의 비 (L-Al)/(L-Fe)(여기서, (L-Al)은 상기 공간에 충전된 상기 알루미늄 용접 재료의 용접선 함유 수직 단면에서 상기 용접선에 따른 길이이고, (L-Fe)는 상기 충전된 공간에 인접한 상기 철계 재료의 용접선 함유 수직 단면에서 상기 용접선에 따른 길이이다)의 최소값이 0.5 내지 7이 되도록 용접 접합하는 것을 특징으로 하는,

철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물의 용접 접합 방법.
제 6 항에 있어서,

아크 용접의 입열량 Q(kj/cm)을 하기 수학식으로 정의하고 상기 알루미늄계 재료의 두께를 Ta(mm)로 정의할 때, AC 전원의 경우 용접이 수학식 Ta/3.5≤Q≤Ta/1.4를 만족시키도록 적용되는 것을 특징으로 하는, 철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물의 용접 접합 방법(Q(kj/cm)=60(sec/min)×용접 전류(A)×용접 전압(V)/용접 속도(cm/min)/1,000).
제 6 항에 있어서,

아크 용접의 입열량 Q(kj/cm)을 하기 수학식으로 정의하고 상기 알루미늄계 재료의 두께를 Ta(mm)로 정의할 때, DC 전원의 경우 용접이 수학식 Ta/1.5≤Q≤Ta/0.7을 만족시키도록 적용되는 것을 특징으로 하는, 철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물의 용접 접합 방법(Q(kj/cm)=60(sec/min)×용접 전류(A)×용접 전압(V)/용접 속도(cm/min)/1,000).
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

철계 재료가 융해아연도금 강판이고; 알루미늄 용접 와이어가 2.0 내지 6.0질량%의 Mg를 함유하는 것을 특징으로 하는, 철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접 접합물의 용접 접합 방법.