KR100898613B1 - 알루미늄봉의 전기저항용접방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄봉의 전기저항용접방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피용접물인 2개의 알루미늄봉을 엑스자형태로 중첩시켜 놓고, 그 상하측에 (+),(-)전극을 가압 접촉시킨 후 양 전극간에 일정한 용접전류를 통전함으로써 접촉저항 및 피용접물자체의 비저항에 의해 발생하는 저항열을 이용하여 2개의 알루미늄봉을 서로 용접하게 되는 알루미늄봉의 전기저항용접방법에 있어서, 상기 2개의 알루미늄봉의 상하측에 가압 접촉되는 양 전극의 일측에 가스분사노즐을 설치하고 용접전류의 통전시 2개의 알루미늄봉이 용접되는 부위에 가스분사노즐(5)을 통하여 토출유량을 25 L/Min으로 불활성가스를 분사함으로써 알루미늄봉의 전기저항용접시 발생하게 되는 굉음의 폭발음과 스프레쉬를 방지하면서 2개의 알루미늄봉을 간편하게 용접할 수 있게 함으로써, 알루미늄봉의 용접작업시 용접봉과 같은 부자재와 고도의 숙련도를 필요로 하는 알곤 용접이나 티그 용접 등과 같은 종래의 고기능성 용접에서의 불합리성을 개선하여 알루미늄봉의 용접작업에 소요되는 시간과 비용을 절감하므로써 생산성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

전기저항용접, 알루미늄, 전극, 분사노즐, 불활성가스

Description

알루미늄봉의 전기저항용접방법{Electric resistance welding method of an aluminum rod}

본 발명은 알루미늄봉의 전기저항용접방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피용접물인 2개의 알루미늄봉을 엑스자형태로 중첩시켜 놓고, 그 상하측에 (+),(-)전극을 가압 접촉시킨 후 양 전극간에 일정한 용접전류를 통전함으로써 접촉저항 및 피용접물자체의 비저항에 의해 발생하는 저항열을 이용하여 2개의 알루미늄봉을 서로 용접하게 되는 알루미늄봉의 전기저항용접방법에 있어서, 상기 2개의 알루미늄봉의 상하측에 가압 접촉되는 양 전극의 일측에 가스분사노즐을 설치하여 용접전류의 통전시 2개의 알루미늄봉이 용접되는 부위에 불활성가스를 분사함으로써 알루미늄봉의 전기저항용접시 발생하게 되는 굉음의 폭발음과 스프레쉬를 방지하면서 2개의 알루미늄봉을 간편하게 용접할 수 있게 함으로써, 알루미늄봉의 용접작업시 용접봉과 같은 부자재와 고도의 숙련도를 필요로 하는 알곤 용접이나 티그 용접 등과 같은 종래의 고기능성 용접에서의 불합리성을 개선하여 알루미늄봉의 용접작업에 소요되는 시간과 비용을 절감하므로써 생산성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

최근 들어 차량의 연비 향상과 배기가스 절감을 위해 차체를 경량화하려는 노력이 다양한 방법으로 이루어지고 있는데, 그 중에서 강철재질로 된 차체를 강철과 동일한 강도를 유지하면서도 강철보다 가벼운 알루미늄재질로 대체하고자 하는 연구가 진행되고 있다.

이와 같이 차체의 경량화를 위해 차체를 알루미늄재질로 제조하고자 할 경우에는 차체의 프레임을 형성하게 되는 다수의 알루미늄봉을 엑스자형태로 중첩시켜 용접할 필요가 있는데, 이러한 알루미늄봉의 용접시에는 기존의 강철재질로 된 차체를 제조할 때와 달리 알루미늄재질을 용접하기 위한 특수용접법인 알곤 용접이나 티그(TIG) 용접을 사용해야 한다.

그러나, 기존의 알곤 용접이나 티그 용접은 용접봉과 같은 소모적인 부자재를 사용해야 될 뿐 아니라 용접불량이 없는 양호한 용접을 위해 고도의 숙련도를 갖춘 작업자가 많이 필요하게 되므로 용접작업에 많은 시간과 비용이 소요되어 생산성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 종래에는 용접하고자 하는 2개의 피용접물을 중첩시켜 놓고, 그 상하측에 (+),(-)전극을 가압 접촉시킨 후 양 전극간에 일정한 용접전류를 통전함으로써 접촉저항 및 피용접물자체의 비저항에 의하여 발생하는 저항열을 이용하여 2개의 피용접물을 서로 용접하게 되는 전기저항용접을 이용하여 2개의 알루미늄봉을 용접하고자 하는 시도가 있었으나, 알루미늄봉을 전기저항용접하기 위하여 중첩된 2개의 알루미늄봉의 상하측에 접촉하게 되는 양 전극에 의한 가압력을 높이게 되면 알루미늄재질의 특성상 전기전도도가 높아 접촉저 항이 융접 상태로까지 되지 않고 압접 상태로 되어 용접이 제대로 이루어지지 않게 될 뿐 아니라, 양 전극에 의한 가압력을 용접가능한 조건으로 낮게 하면 굉음의 폭발음과 스프레쉬(스파크형태로 튀는 불꽃)가 발생하게 되어 용접이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피용접물인 2개의 알루미늄봉을 엑스자형태로 중첩시켜 놓고, 그 상하측에 (+),(-)전극을 가압 접촉시킨 후 양 전극간에 일정한 용접전류를 통전함으로써 접촉저항 및 피용접물자체의 비저항에 의해 발생하는 저항열을 이용하여 2개의 알루미늄봉을 서로 용접하게 되는 알루미늄봉의 전기저항용접방법에 있어서, 상기 2개의 알루미늄봉의 상하측에 가압 접촉되는 양 전극의 일측에 가스분사노즐을 설치하여 용접전류의 통전시 2개의 알루미늄봉이 용접되는 부위에 불활성가스를 분사함으로써 알루미늄봉의 전기저항용접시 발생하게 되는 굉음의 폭발음과 스프레쉬를 방지하면서 2개의 알루미늄봉을 간편하게 용접할 수 있게 함으로써, 알루미늄봉의 용접작업시 용접봉과 같은 부자재와 고도의 숙련도를 필요로 하는 알곤 용접이나 티그 용접 등과 같은 종래의 고기능성 용접에서의 불합리성을 개선하여 알루미늄봉의 용접작업에 소요되는 시간과 비용을 절감하므로써 생산성을 대폭 향상시킬 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 피용접물인 2개의 알루미늄봉을 엑스자형태로 중첩시켜 놓고, 그 상하측에 (+),(-)전극을 가압 접촉시킨 후 양 전극간에 일정한 용접전류를 통전함으로써 접촉저항 및 피용접물자체의 비저항에 의해 발생하는 저항열을 이용하여 2개의 알루미늄봉을 서로 용접하게 되는 알루미늄봉의 전기저항용접방법에 있어서, 상기 2개의 알루미늄봉의 상하측에 가압 접촉되는 양 전극의 일측에 가스분사노즐을 설치하여 용접전류의 통전시 2개의 알루미늄봉이 용접되는 부위에 가스분사노즐을 통하여 토출유량을 25 L/Min으로 불활성가스를 분사함으로써 알루미늄봉의 전기저항용접시 발생하게 되는 굉음의 폭발음과 스프레쉬를 방지하면서 2개의 알루미늄봉을 견고하게 용접할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 알루미늄봉의 전기저항용접방법은 2개의 알루미늄봉의 상하측에 가압 접촉되는 (+),(-)전극의 일측에 가스분사노즐을 설치하여 용접전류의 통전시 2개의 알루미늄봉이 용접되는 부위에 불활성가스를 분사함으로써 알루미늄봉의 전기저항용접시 발생하게 되는 굉음의 폭발음과 스프레쉬를 방지하면서 2개의 알루미늄봉을 간편하게 용접할 수 있게 됨으로써, 알루미늄봉의 용접작업시 용접봉과 같은 부자재와 고도의 숙련도를 필요로 하는 알곤 용접이나 티그 용접 등과 같은 종래의 고기능성 용접에서의 불합리성을 개선하여 알루미늄봉의 용접작업에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있게 되므로써 생산성을 대폭 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 도 1과 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 알루미늄봉의 전기저항용접방법을 개략적으로 나타내는 설명도이며, 도 2는 본 발명에 의한 알루미늄봉의 전기저항용접과정을 나타내는 설명도이다.

본 발명에 의한 알루미늄봉의 전기저항용접방법은 도 1과 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 피용접물인 2개의 알루미늄봉(3)(4)을 엑스자형태로 중첩시켜 놓고, 그 상하측에 (+),(-)전극(1)(2)을 가압 접촉시킨 후 양 전극(1)(2)간에 일정한 용접전류를 통전함으로써 접촉저항 및 피용접물자체의 비저항에 의해 발생하는 저항열을 이용하여 2개의 알루미늄봉(3)(4)을 서로 용접하게 되는 알루미늄봉의 전기저항용접방법에 있어서, 상기 2개의 알루미늄봉(3)(4)의 상하측에 가압 접촉되는 양 전극(1)(2)의 일측에 가스분사노즐(5)을 설치하여 용접전류의 통전시 2개의 알루미늄봉(3)(4)이 용접되는 부위에 불활성가스(6)를 분사함으로써 알루미늄봉의 전기저항용접시 발생하게 되는 굉음의 폭발음과 스프레쉬를 방지하면서 2개의 알루미늄봉을 견고하게 용접할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 가스분사노즐(5)을 통해 분사되는 불활성가스(6)로는 기존의 알곤 용접이나 티그용접에서 널리 사용되고 있는 것으로서, 고온에서도 금속과 반응을 하지 않는 알곤(Ar)가스 또는 헬륨(He)가스를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전기저항용접방법에 의한 알루미늄봉의 용접과정을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전기저항용접방법에 의해 알루미늄봉을 용접하기 위해서는, 도 1과 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 용접하고자 하는 2개의 알루미늄봉(3)(4)을 엑스자형태로 중첩시켜 놓고, 그 상하측에 도시되지 않은 전기저항용접기에 연결되어 있는 (+),(-)전극(1)(2)을 가압 접촉시킨 후, 양 전극(1)(2)의 일측에 설치된 가스 분사노즐(5)을 통해 2개의 알루미늄봉(3)(4)이 용접되는 부위에 불활성가스(6)를 분사시키면서 양 전극(1)(2)간에 일정한 용접전류를 통전하게 된다.

이 때, 상기 알루미늄봉의 전기저항용접시 2개의 알루미늄봉(3)(4)이 용접되는 부위에 가스분사노즐(5)을 통해 불활성가스(6)를 분사시키면서 양 전극(1)(2)간에 일정한 용접전류를 통전하게 되면, 가스분사노즐(5)을 통해 분사되는 불활성가스(6)에 의해 2개의 알루미늄(3)(4)의 용접부위가 절연되어 공기중의 산소 및 질소와의 접촉이 차단되므로 굉음의 폭발음과 스프레쉬가 전혀 발생되지 않고 접촉저항 및 피용접물자체의 비저항에 의해 발생하는 저항열에 의해 2개의 알루미늄봉(3)(4)가 접촉되어 있는 부위가 순간적으로 용융되면서 접합된다.

따라서, 본 발명에 의한 알루미늄봉의 전기저항용접방법에 의하면, 가스분사노즐(5)을 통해 분사되는 불활성가스(6)에 의해 2개의 알루미늄(3)(4)의 용접부위가 공기중의 산소 및 질소와의 접촉이 차단되도록 절연된 상태에서 2개의 알루미늄(3)(4)에 대한 전기저항용접이 이루어지게 되므로써, 알루미늄봉의 전기저항용접시 발생하게 되는 굉음의 폭발음과 스프레쉬의 발생을 방지하면서 용접하고자 하는 2개의 알루미늄봉(3)(4)을 간편하게 용접할 수 있게 되는 것이다.

아래의 표는 본 발명의 전기저항용접방법에 의해 70계열의 알루미늄봉을 용접하기 위한 용접조건의 일례를 표로 정리한 것이다.

구 분	제 1 피용접물		제 2 피용접물		용접전류 (A)	통전시간 (Cycle)	가압력 (Kgf)	토출가스유량 (L/Min)
	재질	직경(mm)	재질	직경(mm)
실시예 1	A7075P	Ø6	A7075P	Ø6	31000	6	380	25
실시예 2	A7075P	Ø6	A7075P	Ø5	30000	5	360	25
실시예 3	A7075P	Ø6	A7075P	Ø4	30000	5	350	25
실시예 4	A7075P	Ø5	A7075P	Ø5	29000	5	350	25
실시예 5	A7075P	Ø5	A7075P	Ø4	29000	5	340	25
실시예 6	A7075P	Ø4	A7075P	Ø4	28000	5	330	25

※1(Cycle) = 1/60(Sec)

상기 실시예 1 내지 6은 자동차의 차체를 이루는 프레임용으로 주로 사용되고 있는 70계열의 알루미늄봉을 직경별로 구분하여 서로 용접한 것으로서, 예를 들어 실시예 3에서와 같이 직경이 Ø6인 알루미늄봉과 Ø4인 알루미늄봉을 통상적인 전기저항용접에 의해 용접할 경우, 본 발명에 의한 전기저항용접방법과 달리 용접전류의 통전시 용접부위에 불활성가스를 분사하지 않고 300Kgf이하의 가압력을 가하게 되면 굉음의 폭발음과 스프레쉬가 발생하게 되어 용접이 불가능하게 되고, 330Kgf이상의 가압력을 가하게 되면 알루미늄재질의 특성상 전기전도도가 높아 접촉저항이 융접 상태로까지 되지 않고 압접 상태로 되어 견고한 용접강도를 유지할 수 없게 된다.

그러나, 본 발명의 전기저항용접방법을 이용하여 실시예 3에서와 같이 직경이 Ø6인 알루미늄봉과 Ø4인 알루미늄봉을 용접할 경우, 상기 알루미늄봉의 전기저항용접시 2개의 알루미늄봉이 용접되는 부위에 350Kgf의 가압력이 가해지도록 양 전극을 가압 접촉한 후, 가스분사노즐을 통해 불활성가스인 알곤가스를 25L/Min으로 분사시키면서 양 전극간에 30000A의 용접전류를 5Cycle동안 통전하게 되면, 굉음의 폭발음과 스프레쉬를 전혀 발생시키지 않고 2개의 알루미늄봉을 견고하게 용접할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에 의한 알루미늄봉의 전기저항용접방법은 상기 표에 기재된 용접조건의 범위로 한정되는 것은 아니며, 용접하고자 하는 알루미늄봉의 직경에 따라 다양한 실시예로 나타날 수 있음을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명에 의한 알루미늄봉의 전기저항용접방법을 개략적으로 나타내는 설명도.

도 2는 본 발명에 의한 알루미늄봉의 전기저항용접과정을 나타내는 설명도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1, 2 : (+),(-)전극 3, 4 : 알루미늄봉

5 : 가스분사노즐 6 : 불활성가스

Claims (1)

1. 피용접물인 2개의 알루미늄봉(3)(4)을 엑스자형태로 중첩시켜 놓고, 그 상하측에 (+),(-)전극(1)(2)을 가압 접촉시킨 후 양 전극(1)(2)간에 일정한 용접전류를 통전함으로써 접촉저항 및 피용접물자체의 비저항에 의해 발생하는 저항열을 이용하여 2개의 알루미늄봉(3)(4)을 서로 용접하게 되는 알루미늄봉의 전기저항용접방법에 있어서,

   상기 2개의 알루미늄봉(3)(4)의 상하측에 가압 접촉되는 양 전극(1)(2)의 일측에 가스분사노즐(5)을 설치하여 용접전류의 통전시 2개의 알루미늄봉(3)(4)이 용접되는 부위에 가스분사노즐(5)을 통하여 토출유량을 25 L/Min으로 불활성가스(6)를 분사함으로써 알루미늄봉의 전기저항용접시 발생하게 되는 굉음의 폭발음과 스프레쉬를 방지하면서 2개의 알루미늄봉을 견고하게 용접할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄봉의 전기저항용접방법.

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