KR100723143B1 - Methode for welding magnesium material - Google Patents
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Abstract
모재에 전류 및 하중을 집중시키기 위한 돌기를 마련하고 상기 돌기에 충전전류를 순간적으로 방전하여 모재를 용접하도록 구성되는 용접방법이 제공된다.Provided is a welding method configured to provide a projection for concentrating a current and a load on a base material, and to discharge the charging current to the protrusion to weld the base material.
본 발명에 의한 용접방법은, 마그네슘 소재의 제1 모재와, 상기 제1 모재와 접촉되는 면에 하나 이상의 돌기가 형성된 마그네슘 소재의 제2 모재를 마련하는 단계; 상기 돌기가 상기 제1 모재에 압착되도록 상기 제1 모재와 제2 모재 중 어느 하나 이상의 모재를 가압하는 단계; 및 상기 제1 모재와 제2 모재에 전류를 인가하는 단계를 포함한다.The welding method according to the present invention comprises the steps of: providing a first base material of magnesium material and a second base material of magnesium material having one or more projections formed on a surface in contact with the first base material; Pressing at least one of the first base material and the second base material such that the protrusion is pressed against the first base material; And applying a current to the first base material and the second base material.
본 발명에 의한 용접방법을 사용하면, 마그네슘 또는 마그네슘 합금 모재에 인가되는 압착력과 전류를 일정 지점으로 집중시키고 충전 전류를 순간적으로 방전시킴으로서, 별도의 수전설비를 증설하거나 접합부의 산화피막을 제거하지 아니하고서도 우수한 접합부 품질을 얻을 수 있다는 장점이 있다.Using the welding method according to the present invention, by concentrating the pressing force and the current applied to the magnesium or magnesium alloy base material to a certain point and discharging the charging current instantaneously, no additional power receiving equipment is added or the oxide film of the joint is removed. And there is an advantage that excellent joint quality can be obtained.
마그네슘, 용접, 돌기, 가압, 전류, 방전, Magnesium, welding, turning, pressurization, current, discharge,
Description
도 1은 본 발명에 의한 마그네슘 모재 용접방법을 구현하기 위한 용접장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a welding apparatus for implementing a magnesium base metal welding method according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 마그네슘 모재 용접방법 제2 실시예를 구현하기 위한 용접장치의 구성도이다.Figure 2 is a block diagram of a welding apparatus for implementing a magnesium base metal welding method second embodiment according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 마그네슘 모재 용접방법에 적용되는 보조부재가 모재에 결합된 형상을 도시한다.Figure 3 shows the shape of the auxiliary member applied to the magnesium base metal welding method according to the present invention coupled to the base material.
도 4는 본 발명에 의한 마그네슘 모재 용접방법을 통해 용접된 마그네슘 모재의 용접부분 확대 사진이다.Figure 4 is an enlarged photograph of the welded portion of the magnesium base material welded through the magnesium base material welding method according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 제1 모재 20 : 제2 모재10: first base material 20: second base material
22 : 돌기 100 : 하부전극22: projection 100: lower electrode
200 : 상부전극 300 : 전류 발생부200: upper electrode 300: current generator
310 : 부스바 400 : 압력 공급부310: busbar 400: pressure supply
500 : 가압부 510 : 몸체500: pressurization portion 510: body
520 : 피스톤 600 : 제어부520: piston 600: control unit
본 발명은 마그네슘 혹은 마그네슘 합금으로 제작되는 둘 이상의 모재를 용접시키기 위한 용접방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 모재에 전류 및 하중을 집중시키기 위한 돌기를 마련하고 상기 돌기에 충전전류를 순간적으로 방전하여 모재를 용접하도록 구성되는 용접방법에 관한 것이다.The present invention relates to a welding method for welding two or more base materials made of magnesium or magnesium alloy, and more particularly, by providing a projection for concentrating current and load on the base material and instantaneously discharging the charging current to the projection. It relates to a welding method configured to weld the base material.
마그네슘은 무게 대비 강도가 높아 부재의 경량화가 가능하고, 충격 혹은 진동의 흡수성질이 있으며, 전자파를 차폐하는 성질을 지닌다는 장점이 있다. 상기와 같은 특성에 따라 마그네슘이나 마그네슘 합금은 각종 휴대용 전자기기 혹은 자동차 부품으로의 적용이 급격히 증가하고 있다. Magnesium has a high strength to weight ratio, which makes it possible to reduce the weight of the member, absorbs shock or vibration, and has the property of shielding electromagnetic waves. According to the above characteristics, the application of magnesium or magnesium alloy to various portable electronic devices or automobile parts is rapidly increasing.
그러나 마그네슘은 증발온도가 낮고, 열 및 전기 전도도가 높고, 산화가 쉬우므로 용접이 어려우며 특히, 슬립계가 적은 육방조밀형 결정구조를 지니므로 성형이 어렵고, 소성변형을 수반하는 기계적 체결이 어렵다는 단점이 있다. 일반적으로 마그네슘 소재를 이용하여 부재를 제조하기 위해서는 부재 사이를 접합하여야 하는데, 마그네슘 소재는 상기와 같은 고유 특성으로 인하여 접합에 어려움이 있다.However, magnesium is difficult to weld because magnesium has low evaporation temperature, high thermal and electrical conductivity, and easy oxidation, and in particular, it has a hexagonal dense crystal structure with low slip system, which makes it difficult to form and mechanical fastening with plastic deformation. have. In general, in order to manufacture a member using a magnesium material, it is necessary to join the members, and magnesium material is difficult to join due to the inherent characteristics as described above.
예를 들어 휴대용 전자기기의 케이스는, 기판을 결합시키거나 상판과 하판을 결합시키기 위하여 판재에 보스가 성형되고 그 중심에 나사가 가공되도록 제작되어야 하는데, 상기 케이스를 마그네슘 소재로 제작하는 경우 상기 설명한 바와 같이 용접이 어려우므로 판재와 보스를 별도로 제작하여 접합하는데 어려움이 있고, 소성변형이 어렵기 때문에 다이캐스팅 공법을 사용하기에도 많은 어려움이 있다.For example, a case of a portable electronic device must be manufactured such that a boss is formed on a plate and a screw is processed at the center thereof in order to bond a substrate or to combine a top plate and a bottom plate. As it is difficult to weld, it is difficult to fabricate the plate and the boss separately to join, and because the plastic deformation is difficult, there are many difficulties in using the die casting method.
비철재료를 기계적으로 접합하는 방법에는 SPR(self Piercing Rivet) 혹은 클린칭 등의 방법이 있으나, 이 방법 역시 소성변형을 수반하는 공정이므로 마그네슘에는 적용이 곤란하다. 또 다른 방법으로 중심에 나사가 형성되어 있는 부재를 판재에 돌기용접으로 접합하는 방법이 있으나, 이 방법은 판재 표면의 산화피막을 제거해야 할 뿐만 아니라 대용량의 수전설비를 필요로 하며, 접합부 강도가 낮다는 문제점이 있다.Mechanical bonding of non-ferrous materials may include methods such as self-piercing rivet (SPR) or clinching, but this method is also difficult to apply to magnesium because it involves plastic deformation. As another method, there is a method of joining a member having a screw in the center to a plate by protrusion welding. However, this method requires not only the oxide film on the surface of the plate but also requires a large amount of power receiving equipment. There is a problem of low.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 산화피막을 제거하지 아니하고서도 전류를 이용하여 마그네슘 또는 마그네슘 합금 모재를 용접할 수 있으며, 접합부의 강도를 증대시킬 수 있도록 구성되는 용접방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and can weld a magnesium or magnesium alloy base material using a current without removing the oxide film, and a welding method configured to increase the strength of the joint portion The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 용접방법은,Welding method according to the present invention for achieving the above object,
마그네슘 소재의 제1 모재와, 상기 제1 모재와 접촉되는 면에 하나 이상의 돌기가 형성된 마그네슘 소재의 제2 모재를 마련하는 단계;Providing a first base material of magnesium material and a second base material of magnesium material having one or more protrusions formed on a surface in contact with the first base material;
상기 돌기가 상기 제1 모재에 압착되도록 상기 제1 모재와 제2 모재 중 어느 하나 이상의 모재를 가압하는 단계; 및Pressing at least one of the first base material and the second base material such that the protrusion is pressed against the first base material; And
상기 제1 모재와 제2 모재에 전류를 인가하는 단계;Applying a current to the first base material and the second base material;
를 포함하여 구성된다.It is configured to include.
또한 본 발명에 의한 용접방법은,In addition, the welding method according to the present invention,
마그네슘 소재의 제1 모재와 제2 모재를 마련하는 단계;Preparing a first base material and a second base material of magnesium material;
상기 제1 모재와 제2 모재의 결합부위에 하중 및 전류의 집중을 위해 보조부재를 마련하는 단계;Providing an auxiliary member for concentrating load and current at a coupling portion of the first base material and the second base material;
상기 보조부재가 압착되도록 상기 제1 모재와 제2 모재 중 어느 하나 이상의 모재를 가압하는 단계; 및Pressing at least one of the first base material and the second base material to compress the auxiliary member; And
상기 제1 모재와 제2 모재에 전류를 인가하는 단계;Applying a current to the first base material and the second base material;
를 포함하여 구성된다.It is configured to include.
상기 제1 모재는 평판 형상으로 형성되고,The first base material is formed in a flat plate shape,
상기 제2 모재는 저면이 상기 제1 모재의 상면에 안착되는 원통 형상으로 형성되며,The second base material is formed in a cylindrical shape that the bottom surface is seated on the upper surface of the first base material,
상기 보조부재는 제1 모재에 밀착되는 면의 면적이 상기 제2 모재의 저면 면적과 같거나 작은 링 형상으로 형성된다.The auxiliary member is formed in a ring shape in which the area of the surface in close contact with the first base material is equal to or smaller than the bottom area of the second base material.
상기 제1 모재와 제2 모재에 전류를 인가하는 단계는,Applying a current to the first base material and the second base material,
미통전 시간동안 전류를 충전시킨 후, 용접 시 순간적으로 방전시키도록 구성된다.After charging the current for an unenergized time, it is configured to discharge instantaneously during welding.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 마그네슘 모재 용접방법의 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a magnesium base metal welding method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 마그네슘 모재 용접방법을 구현하기 위한 용접장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a welding apparatus for implementing a magnesium base metal welding method according to the present invention.
본 발명에 의한 마그네슘 모재 용접방법을 구현하기 위한 용접장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 모재(10)와 제2 모재(20)의 하측 및 상측에 위치되는 하부전극(100) 및 상부전극(200)과, 부스바(310)를 통해 상기 상부전극(200) 및 하부전극(100)에 전류를 인가하는 전류 발생부(300)와, 압력 공급부(400)를 통해 압력을 전달받아 상기 제1 모재(10)를 향해 상기 제2 모재(20)를 가압하는 가압부(500)와, 상기 전류 발생부(300) 및 압력 공급부(400)를 제어하기 위한 제어부(600)를 포함하여 구성된다. Welding apparatus for implementing the magnesium base material welding method according to the present invention, as shown in Figure 1, the
이때 상기 가압부(500)는 몸체(510)와, 상기 몸체(510) 내외부로 인입 및 인출되는 피스톤(520)을 포함하도록 구성되며, 상기 피스톤(520)의 하측 끝단에는 상부전극(200)이 위치하게 된다. 따라서 피스톤(520)이 하향으로 이동하면 상기 상부전극(200)은 피스톤(520)에 의해 하향으로 이동하여 제2 모재(20)의 상면을 가압하 게 된다.At this time, the
본 발명에 의한 용접방법을 구현하고자 하는 경우, 먼저 제1 모재(10)를 하부전극(100)에 안착시키고 제2 모재(20)를 제1 모재(10) 상측에 안착시킨다. 본 실시예에서는 보스가 형성된 평판을 제작하기 위하여, 제1 모재(10)를 마그네슘 소재의 평판으로 마련하고 제2 모재(20)를 마그네슘 소재의 원통형상으로 마련하고 있지만, 제1 모재(10)와 제2 모재(20)의 형상은 이에 한정되지 아니하고 사용자의 선택에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.In order to implement the welding method according to the present invention, first, the
제1 모재(10)와 제2 모재(20)의 안착이 완료되면, 가압부(500)를 구동하여 제1 모재(10)를 향해 제2 모재(20)를 가압하고, 전류 발생부(300)를 동작시켜 하부전극(100)과 상부전극(200)에 전류를 인가하여 제1 모재(10)와 제2 모재(20)가 용접되도록 한다.When the mounting of the
이때 제2 모재(20)는 제1 모재(10)와 접촉되는 면 즉, 저면에 하나 이상의 돌기(22)가 형성되므로, 상기 가압부(500)에 의해 상기 제2 모재(20)가 제1 모재(10)에 압착되는 힘과 상기 전류 발생부(300)에 의해 인가되는 전류는 상기 돌기(22)에 집중된다. 따라서 돌기(22)에 인가되는 압력과 전류값 증대되고, 용접이 보다 원활하게 이루어지게 된다.In this case, since the one or
상기 전류 발생부(300)는 변압기를 이용하여 전압은 감소시키는 반면 전류는 증가시키도록 구성될 수도 있고, 전류 상승 또는 모재 장착기간 등의 미 통전 시간동안 축전지에 전류를 충전시킨 후 용접 시 순간적으로 방전시키도록 구성될 수도 있다. 이와 같이 전류가 충전되었다가 순간적으로 방전되면 용접부에 전달되는 순간 전류량이 급격하게 증대되므로 용접이 보다 원활하게 된다는 이점이 있다.The
도 2는 본 발명에 의한 마그네슘 모재 용접방법을 통해 용접된 마그네슘 모재의 용접부분 확대 사진이다.Figure 2 is an enlarged photograph of the welded portion of the magnesium base material welded through the magnesium base material welding method according to the present invention.
250kgf의 하중으로 제2 모재(20)를 제1 모재(10)에 압착시키고 360V의 충전전압을 이용하여 돌기(22)가 성형된 모재에 충전전류를 순간적으로 방전시키면, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 모재(20)의 돌기(22) 부위는 제1 모재(10)에 압착되며 용융된다. 이때 제1 모재(10)와 제2 모재(20)는 표면의 산화피막이 제거되지 않은 상태로서, 본 발명에 의한 용접방법을 이용하면 모재 표면의 산화피막을 제거하지 아니하더라도 양호한 용접부를 확보할 수 있음을 알 수 있다.When the
도 3은 본 발명에 의한 마그네슘 모재 용접방법 제2 실시예를 구현하기 위한 용접장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 의한 마그네슘 모재 용접방법에 적용되는 보조부재가 모재에 결합된 형상을 도시한다.Figure 3 is a block diagram of a welding apparatus for implementing a magnesium base metal welding method according to the second embodiment of the present invention, Figure 4 is a secondary member applied to the magnesium base metal welding method according to the present invention shows a shape coupled to the base material. do.
도 1에 도시된 실시예와 같이 제1 모재(10) 또는 제2 모재(20)에 돌기(22)가 형성되는 경우에는 별도의 구성요소 없이 모재간의 압착력과 전류가 특정 지점으로 집중될 수 있으나, 제1 모재(10)와 제2 모재(20)의 용접면이 평면 형상으로 형성되는 경우에는 모재간의 압착력과 전류가 특정 지점으로 집중될 수 없게 된다. When the
따라서 본 발명에 의한 마그네슘 용접방법은 도 3에 도시된 바와 같이 제1 모재(10)와 제2 모재(20)의 용접면 사이에 즉, 제1 모재(10)의 상면과 제2 모재(20)의 저면 사이에 보조부재(700)를 추가로 마련한 후 모재간의 압착 및 전류 인가를 하도록 구성될 수도 있다. 이때, 보조부재(700)의 재료는 제1 모재(10)나 제2 모재(20)와 동일한 재료로 설정될 수도 있고 용접 특성을 변화시킬 수 있도록 사용자의 선택에 따라 변경될 수도 있다.Therefore, in the magnesium welding method according to the present invention, as shown in FIG. 3, that is, the upper surface of the
상기 보조부재(700)가 제2 모재(20)의 저면을 모두 덮을 수 있도록 형성되면 제2 모재(20)에 인가되는 가압부(500)의 압력과 전류가 어느 한 지점으로 집중되지 못하므로, 상기 보조부재(700)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 모재(10)에 밀착되는 면의 면적 즉, 저면 면적이 상기 제2 모재(20)의 저면 면적과 같거나 작은 링 형상으로 형성됨이 바람직하다. When the
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using the preferable embodiment, the scope of the present invention is not limited to a specific embodiment, Comprising: It should be interpreted by the attached Claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 용접방법을 사용하면, 마그네슘 또는 마그네슘 합금 모재에 인가되는 압착력과 전류를 일정 지점으로 집중 시키고 충전 전류를 순간적으로 방전시킴으로서, 별도의 수전설비를 증설하거나 접합부의 산화피막을 제거하지 아니하고서도 우수한 접합부 품질을 얻을 수 있다는 장점이 있다.Using the welding method according to the present invention as described in detail above, by focusing the pressing force and the current applied to the magnesium or magnesium alloy base material to a certain point and to discharge the charging current instantaneously, additional power receiving equipment is added or the junction portion There is an advantage that excellent joint quality can be obtained without removing the oxide film.
또한 본 발명에 의한 용접방법은, 보조부재를 사용함으로써 모재에 돌기를 성형하지 아니하더라도 우수한 접합부 강도를 확보할 수 있다는 효과가 있다.In addition, the welding method according to the present invention has an effect of ensuring excellent joint strength even without forming protrusions on the base material by using the auxiliary member.
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- 2005-12-24 KR KR1020050129180A patent/KR100723143B1/en active IP Right Grant
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