KR100990005B1

KR100990005B1 - 한쪽은 알루미늄 재료 그리고 다른 쪽은 철 또는 티탄재료로 된 두 금속판을 용접-땜납 연결에 의해 연결시키는방법

Info

Publication number: KR100990005B1
Application number: KR1020057005411A
Authority: KR
Inventors: 크리스찬 슈마란제; 칼-하인즈 스텔른베르거; 알로이스 라이트너
Original assignee: 뵈스트알파인 스탈 게엠베하
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2010-10-26
Also published as: DE50303409D1; ES2265580T3; CA2501202C; KR20050049506A; EP1585612B1; US20050258218A1; WO2004030856A1; CA2501202A1; ATE326307T1; AU2003269575A1; EP1585612A1

Abstract

한편으로는 알루미늄 재료로된 금속 원판과, 다른 한편으로는 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판으로 이루어지는 2개의 금속 원판을 함께 충전재료를 이용한 용접 납땜 접합으로 결합하기 위한 방법으로서, 상기 철 재료 또는 티탄 재료로 된 금속원판에서의 접합영역에는 먼저 피복층이 형성되고, 이후 상기 충전재료를 상기 2개의 금속원판의 접합영역에 도포하여 용융하에서 용접 시임(weld seam)을 형성하는 결합 방법에 있어서, 상기 2개의 금속 원판은 버트 접합(butt-joint)을 위해 서로 끝면을 접촉하고, 상기 2개의 금속 원판의 접합영역에는 금속원판 양측면으로 알루미늄이 포함된 충전재료를 도포하여 용접 시임(weld seam)을 형성하며, 상기 철재료 또는 티탄 재료로 된 금속 원판에서는 상기 용접 시임이 상기 철재료 또는 티탄 재료로 된 금속 원판의 두께의 3배 이상의 폭 길이로 형성되며, 상기 금속원판의 두께와 폭 길이의 방향은 서로 수직관계이고, 상기 폭 길이는 상기 알루미늄 재료로 된 금속원판과 상기 철재료 또는 티탄 재료로 된 금속 원판의 접촉점부터 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판 방향으로 뻗는 길이이다.

Description

한쪽은 알루미늄 재료 그리고 다른 쪽은 철 또는 티탄 재료로 된 두 금속판을 용접-땜납 연결에 의해 연결시키는 방법{METHOD FOR JOINING TWO METAL SHEETS RESPECTIVELY CONSISTING OF AN ALUMINIUM MATERIAL AND AN IRON OR TITANIUM MATERIAL BY MEANS OF A BRAZE WELDING JOINT}

본 발명은 한쪽은 알루미늄 재료로 된 금속 원판 그리고 다른 쪽은 철 또는 티탄 재료로 된 금속 원판을 충전 재료를 사용하여 용접-땜납 연결에 의해 연결시키는 방법에 관한 것으로, 용접 시임(weld seam)을 형성하기 위해 상기 금속 원판들 간의 접합영역에 충전재료를 도포하기 전에, 적어도 철 또는 티탄 재료 부분에서의 접합 영역에는 바람직하게는 아연 또는 알루미늄를 포함하는 피복층이 배치된다.

가열에 의해 알루미늄 재료와 철 재료를 연결시길 때에는 알루미늄 재료가 접합 영역에서 용융되며, 그 결과 용융액 상태의 알루미늄이 철 재료를 습윤시켜 점착적 연결이 이루어지고, 재료들 사이의 경계 영역에서는 무른(brittle) 금속간상(intermetallic phase: 금속(金屬間相))의 접합부(seam: 시임)이 형성되며, 이것은 접합부의 탄성력을 결정하는 한 요인이 된다. 이 금속간상(金屬間相) 시임(seam: 접합부 또는 이음매)의 두께를 작게 유지하기 위해, 재료의 경계 영역에서는 가열속도 및 냉각속도를 비교적 빠르게 유지하는 동시에 용융 기간을 짧은 시간으로 한정하여 확산 조건을 적절히 조절해야한다.

이와 같이 확산 조건을 적절히 조절하기 위해 금속 원판들을 중첩(오버랩)접촉으로 배치하고 중첩 영역에서 철 재료쪽으로부터 탈초점 레이저 빔으로 가열되게 하는 방법을 사용하고 있다. 이와 같은 중첩에 의한 연결 접합은 접합이 완료된 금속판들을 나중에 기계적으로 성형할 때 국지적으로 높은 경직성을 초래한다. 그 외에 강철 재료와 알루미늄 재료 사이의 전기 화학적 전위 차로 인해 중첩 접촉의 영역에서는 높은 부식 경향이 발생할 수 있고, 동시에, 알루미늄 재료가 용융할 때 알루미늄이 포함된 충전 재료를 부가하더라도, 2가지 재료가 중첩된 경계 영역에서는 그 접합부가 완전히 밀폐되지 않는 문제점이 있다. 알루미늄 재료와 티탄 재료로 된 금속판들을 접할 시키는 경우에도 이와 비슷한 문제점이 있게 되는데, 그 이유는 다른 재료들의 조합에 따른 무른(brittle) 금속간상(金屬間相) 시임(seam)이 발생하기 때문이다.

강철 재료와 알루미늄 재료 사이 용접 시임(weld seam)의 영역에서 무른 금속간상(金屬間相)이 발생하는 것을 철저히 방지하기 위해, 강철 재료와 알루미늄 재료 사이에 용융 하에 용접 시임을 형성하기 위해 아연이 포함된 충전 재료를 도포하기 전에, 강철 재료로 된 금속 원판 측의 접합 영역에 아연 또는 알루미늄이 포함된 피복층을 배치하는 것이 효과적이라는 것이 결론적으로 알려져 있다(독일 출원 DE 10 017 453 A1). 이 충전 재료는 알루미늄 재료와 용융 야금학적 용접 화합물을 만들어 강철 재료와의 연결을 위한 땜납으로서의 역할을 하는 것이지만, 충전 재료는 강철 재료와 용융액 상태로 접촉을 하게 되는 것이 아니라 단지 피복층 재료와만 접촉하게 되는 것이기 때문에 아연이 포함된 충전 재료에 따르는 금속간상은 실질적으로 억제될 수 있다. 그러나 이 공지의 접합 방법의 경우, 충전 물질에 형성된 용접 시임은 단지 접합될 재료들의 두 상이한 표면 영역들의 사이 영역에만 배치될 수 있고 알루미늄 재료와는 분명히 상이한 아연계의 충전 재료를 요구한다는 것이 결점이다. 알루미늄계 충전 재료를 사용하면(미국 공보 US 3 202 793 A) 이러한 결점을 피할 수 있지만, 용접 땜납 연결부 또는 접합부에서의 강도가 충분하지 못하다는 또 다른 결점이 있으며, 비록 충전 재료와 철 재료로된 금속 원판 간의 접합력을 개선하기 위해 접합영역에 통공을 설치하여 충전재료를 통과시키더라도 이러한 불충분한 용접 땜납의 접합영역에서의 강도저하를 보상할 수는 없다.

본 발명의 목적은, 알루미늄이 포함되지 않은 충전재료를 사용할 필요가 없이, 상이한 재료들의 금속 원판들 사이에서의 모든 부하(모든 규격) 요구조건을 충족하는 내구력 있는 접합 연결을 가능하게 하는 동시에, 한쪽으로는 철 또는 티탄 재료로 된 금속 원판과, 다른 한쪽으로는 알루미늄 재료로 된 금속 원판의 끝면을 서로 맞대어 접촉하여 접합시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 설정 목적을 서두에 언급된 종류의 방법에 기초하여, 양 금속 원판을 버트 접합(금속 원판의 끝면을 중첩시키지 않고 서로 맞대어 접합시키는 방법)에 의해 연결하고, 이때의 금속 원판을 서로 연결하는 브릿지(bridge) 영역(즉 접합영역)에서 금속 원판 양측으로 용접 시임(weld seam)을 형성하기 위해, 철 또는 티탄 재료로 된 금속 원판 위에 이 금속판 두께의 적어도 3 배에 해당하는 폭(상기 두께에 대하여 수직하는 방향)으로 알루미늄이 포함된 충전 재료를 도입함에 의해 달성한다.

이러한 기술수단에 의해, 알루미늄이 포함된 충전 재료는 금속 원판 양측에서 금속 원판들 사이의 접촉부를 서로 브릿지(bridge)시키기 때문에, 이 충전 재료에 의해 형성된 용접 시임은 금속 원판 양측에서 철 또는 티탄 재료의 에지부 영역을 덮게 되며, 이것은 접합 면적을 확대시킬 뿐 아니라 접촉 영역 내에서는 간극 부식이 일어날 수 없다는 중요한 이점을 나타내기도 한다.
더욱이, 철- 또는 티탄 재료의 피복층과 충전 재료 사이의 전기 화학적 전위 차는 철- 또는 티탄 재료와 알루미늄 재료 사이의 전위 차에 비해 현저하게 낮기 때문에, 접촉 부식의 우려는 감소될 수 있다. 또한 접합 영역에서 철- 또는 티탄 재료에 피복층을 형성함에 의해, 무른 금속간상(金屬間相) 을 형성할 경향은 줄어든다. 이 목적을 위해 알루미늄이 포함된 충전 재료는 공지의 방법으로 강성을 증가시키기 위해 합금화 될 수도 있고, 그래서 본 발명에 따른 연결부에는 높은 부하 능력이 생기며, 특히 양 금속판 사이의 접촉부를 브릿지(bridge)하는 용접 시임(weld seam)을 통해 지지 단면은 확대된다.

용접 시임을 통해 모든 요구를 만족하는 강성이 보장될 수 있도록 하기 위해서는, 충전 재료에 의해 형성된 용접 시임은, 철 또는 티탄 재료로 된 금속원판의 에지부를 상응하는 크기로 양측으로 뒤덮어야한다. 철 또는 티탄 재료로 된 금속 원판 위에 이 원판 두께의 적어도 3 배에 해당하는 폭길이(두께에 대하여 수직방향의 길이)로 충전 재료를 접합영역에 도포하면, 적어도 시임 영역에는 여기에 이어져 있는 금속 원판 영역에서의 값과 같은 강성치가 유지될 수 있다.

과도한 응력 피크를 방지하면서 상이한 재료들 사이에 부하가 점차적으로 가해지도록 하기 위해, 접촉 영역(또는 접합 영역)에 위치하는 철 또는 티탄 재료로 된 금속 원판에는 금속 원판의 적어도 일측 모서리를 제거한 형태의 경사부가 배치될 수 있고, 그럼으로써 철 또는 티탄 재료의 지지 단면은 알루미늄 재료 쪽으로 향함에 따라 작아지고 반면에 알루미늄 재료의 지지 단면은 대응적으로 커진다. 그러나 이 경사부는, 철 또는 티탄 재료와 충전 재료 사이에 물질적 결합을 보장하기 위해, 나머지 접합 영역과 마찬가지로, 아연, 주석 또는 알루미늄이 포함된 피복층으로 덮여져야 한다. 금속 원판들 사이 접촉 또는 접합 영역을 브릿지(bridge)하는 용접 시임(weld seam)은 충전 재료에 의해 접합 영역을 볼록하게 높아지게 한다. 그러나, 양쪽 금속 원판을 연결하는 용접 시임에서 볼록하게 높아진 부분은 예를들면 버트 접합된 금속 원판들을 나중에 가공 변형하는 데에는 장애가 되지 않는다. 즉, 경우에 따라서는 용접 시임의 볼록하게 높아진 용접 크라운(weld crown) 부분은 소성 변형(塑性變形: plastic deformation)에 의해 납작하게 또는 평평하게 될 수 있다. 또한 금속 원판들의 각 양쪽 표면들 중에서 한쪽 평면을 서로 일치시켜 공통 일평면에 위치하도록 하여 양 금속판들을 접합시키기고, 용접 시임을 형성한 후에는 시임 영역에서 금속 원판들을 그 원판들의 재료 두께만큼 상기 공통 일평면 위로 구부려서 형성하는 것이 가능하다. 이러한 구조에 의해, 양쪽 금속원판의 각 일측면에서는 공통 일평면에 의해 용접 시임 전체에 걸쳐 스텝형 단이 없는 연속 접합된 2개의 금속원판들의 표면이 얻어진다.

철 또는 티탄 재료의 에지부 영역은 용접 시임이 양측으로 덮여 있으므로, 이 부분의 틈새는 없어 틈새에 의한 부식을 방지한다. 다만 철 또는 티탄 재료 쪽으로 진행하면서 금속 원판을 둘러싸는 용접 시임의 존재가 없어지는 부분에서, 용접 시임과 금속 원판의 피복 간의 경계 영역에서는 틈새가 발생할 수 있다. 즉 철 또는 티탄 재료로 된 금속원판의 피복이 알루미늄에 대하여 한정된 용해성을 갖는다면, 상기 경계 영역에서 피복층 재료가 알루미늄이 포함된 충전 재료 내에 도달하여 부식 공격의 출발점을 형성할 우려가 생긴다. 이 작은 위험 자체를 간단한 방법으로 방지할 수 있기 위해서는, 양 금속 원판들 사이에 충전 재료에 의해 형성된 용접 시임을, 피복된 철 또는 티탄 재료 쪽으로의 경계 영역 부분에서 적어도 한 금속판 측면 쪽으로 부식 방지층, 특히 라커 층에 의해 덮이게 하면 된다.

본 발명에 따른 용접 솔기에 의해 접합된, 철 또는 티탄 재료로 된 금속원판과, 알루미늄으로 된 금속 원판은, 용접 시임에 지나친 하중을 부담시키지 않고, 용접 시임의 영역에서도 변형 가공이 될 수 있어, 금속 원판들로부터 간단히 가공물을 제조할 수 있다. 즉, 먼저, 금속 원판들을 용접 땜남에 의해 접합시키고, 이후 접합된 금속 원판을 한꺼번에 전체적으로 냉간 성형에 의해 용접 시임과 함께 금속 원판들을 가공하여 지지용 구조체를 생성할 수 있다. 즉, 접합된 금속 원판들을 소성 변형시키기 위해 요구되는 힘이 용접-납땜 연결부(즉 용접 시임)을 통해 전달될 수 있다는 것이다. 이것은, 철 또는 티탄 재료로 된 금속 원판 쪽 용접 시임이 이 금속 원판의 적어도 3 배 두께에 상당하는 충분한 길이의 폭길이(두께에 대해 수직인 방향)으로 배치되게 함으로써 이룰 수 있다. 적은 비용으로 성취될 수 있는 이 조건은, 알루미늄이 포함된 충전 재료와 철 또는 티탄 재료로 된 금속 원판 사이의 땜납 구역에서 용접 시임의 부하 용량을 위해 극히 중요한 요인이 되는 표준 응력의 범위가 접합된 금속 원판들을 소성 변형할 때라 하더라도 허용 범위 내에 존재하도록 하는 것을 보장하는데, 그 이유는 (변형시 총 부하가 커지더라도) 접합 면적도 같이 커 있기 때문이다.

금속판들 사이의 접촉 영역을 브릿지(bridge)하는 충전 재료 때문에 이 접촉 영역에서는 용접 시임은 상하로 지나치게 볼록해질 수 있다. 그러나,용접 시임에서 이와 같이 지나치게 볼록해진 부분은 버트 접합된 금속 원판들을 나중에 가공 변형(예를들면 냉간 성형)할 때에는 별 문제가 되지 않을 수 있는데, 그 이유는 용접 시임의 볼록한 부분은 예를들면, 가공 변형용 공구에서 볼록한 부분에 대응하여 요부를 형성하여 이 부분을 수용하도록 하면 변형 가공 공정을 용이하게 할 수 있기 때문이다. 그러나 접합된 금속 원판들을 지지용 구조체를 제조하기 위해 함께 냉간 성형하기 전에, 미리 용접 시임의 볼록한 부분을 평평하게(또는 납작하게) 낮추는 가공공정을 수행할 수도 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 방법에 따라 접합된, 한쪽으로는 철 재료와 다른 쪽으로는 알루미늄 재료로 된 두 금속 원판들의 평면도이고,

도 2는, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단된, 버트(맞댐) 접촉된 금속 원판들 사이의 연결 솔기를 통한 확대 단면도이고,

도 3은 소성 가공성형에 의해 볼록한 부분이 평평하게 된 용접 시임을 가진 도 2에 해당하는 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따라 제조된 용접 시임의 한 구조예에 관한 역시 도 2에 해당하는 단면도이고,

도 5는 추가 변형 성형 후의 도 4에 해당하는 용접 시임의 단면도이고,

도 6은 접합된 금속 원판들로부터 냉간 성형에 의해 도 1에 따라 제작된 가공물의 확대 약시도이다.

도면에 따라 본 발명에 따른 방법을 상세히 설명하겠다.

철 재료로 된 냉간 성형된 금속 원판(1) 및 알루미늄 재료로 된 역시 냉간 성형된 금속 원판(2)으로부터, 도 6에 표시된 가공물, 예를들면, 보(beam) 또는 조이스트(joist) 등으로 사용되는 지지용 구조체를 제조하게 된다. 이와같은 지지용 구조체를 최종적으로 완성하는 과정 중에서 제일 처음 시작하는 것이 도 1에 도시된 것과 같은 평평한 금속 원판(1, 2)을 형성하는 작업이다. 이후 이들 금속 원판(1, 2)은 서로 버트 접촉으로 접합된다(즉, 버트 접합(butt-joint)에 의해 접합된다. 공지된 바와 같이 버트 접합은 접합되는 2개의 원판이 겹쳐지지 않고 끝면만 맞대어 서로 접합되고, 2개의 원판은 서로 일평면을 유지하는 것을 의미한다. 이러한 접합을 위한 수단으로서는 본 발명에서는 후술하는 "용접 시임(weld seam)(4)" 이 사용된다.)
버트 접합을 위해, 철 재료로 된 금속 원판(1)에는, 도 2에서 볼 수 있는 것처럼, 접촉 위치를 형성하는 에지부의 영역에서 양측으로 경사부(3)가 형성된다. 이 경사부(3)는 접합 영역의 여타 면들과 마찬가지로 바람직하게는 아연을 포함하는 피복층을 갖는다. 접합시킬 금속 원판(1, 2)을 서로 맞춘 후, 접촉 영역에는 알루미늄을 포함하는 충전 재료를 금속 원판(1, 2)의 양면에 배치하고 아크 광에 의해 이 충전 재료를 용융시킨다. 그러면 금속 원판(2)의 알루미늄 재료와 용접 시임(4)을 형성하는 알루미늄이 포함된 충전 재료 사이에는 야금학적 용접 연결이 이루어진다. 알루미늄 재료의 용융에 의해 얻어진 이 용접 연결부에 대하여는 도 2에서 금속 원판(2)과 용접 시임(4)을 함께 통일된 해치로 표시하여 나타내고 있다. 도 2를 참조하면, 알루미늄 재료로된 금속 원판(2)의 원래의 에지는 점선으로 도시되어 있다. 용융된 충전 재료는 철 재료로 된 금속 원판(1)에 접착하기 위한 땜납으로서의 작용도 하게 되며(즉, 철 재료로된 금속원판(1)의 입장에서는 충전 재료는 땜납이 된다), 이 땜납은 당연히 양쪽 금속 원판(1, 2)의 직접적 접촉 영역(2개 원판의 각 접촉부가 서로 접촉하는 부위)에 도포될 뿐 아니라 이들 원판(1,2)의 각 접촉부를 서로 브릿지(bridge) 시키면서 철 재료로 된 금속 원판(1)의 에지부 양측을 모두 덮어씌운다.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 땜납을 형성하는 충전 재료는 적어도 두께(d)(도 2를 기준으로 볼 때 상하방향의 길이)의 3 배에 해당하는 폭 길이(b)(도 2를 기준으로 볼 때 좌우 방향 길이)를 갖는 피복 영역에 배치된다. 즉, 철재료로 된 금속 원판(1)에서는 용접 시임(4)이 철재료로 된 금속 원판의 두께의 3배 이상의 폭 길이(b)로 형성되며, 금속원판(1)의 두께와 폭 길이(b)의 방향은 서로 수직관계이고, 폭 길이(b)는 알루미늄 재료로된 금속원판(2)과 철재료로 된 금속 원판(1)의 접촉점부터 철재료로 된 금속 원판(1) 방향으로 뻗는 길이가 된다. 이와 같이 본 발명에서는 철재료로 된 금속 원판(1)과 땜납(충전재료) 간의 결합길이(즉 폭길이(b), "납땜 영역의 결합길이")를 상하 방향(도 2의 지면을 기준으로 상하방향, 결합 길이와는 수직관계가 됨)의 두께(d)와 상관시켜 상대적으로 보다 확대시키고 있다. 그 결과, 한편으로는 용접 시임(weld seam)의 탄성을 결정하는데 있어 중요한 요인 중 하나인 납땜영역(금속원판(1)과 충전재료가 결합된 부분)에서의 표준 응력(normal stress)을 허용치 이내로 억제할 수 있다. 그리고, 다른 한편으로는 결합된 금속 원판(1,2)의 기초재료가 상대적으로 약한 강도를 가지고 있을 경우, 금속 원판(1, 2) 재료가 부식에 의해 강도가 약화되어도 납땜 영역의 결합길이가 원판 재료의 약화된 강도를 충분히 보상할 만큼의 강도치를 갖고 있어, 접합영역에서의 강도 손실을 그 결합길이(즉 폭길이(b))에 해당하는 만큼 낮게 유지할 수 있고, 전체적으로 이 원판 재료를 이용하여 제조되는 지지용 구조체의 수명을 감소시키지 않는다.

용접 시임(4)을 만든 후에는 결합된 금속 원판(1,2)(즉 지지용 구조체)에 부식방지층을 형성할 수 있다. 이 목적을 위해 용접시임이 형성된 금속 원판(1,2)을 종래의 방법으로 침지시켜 피복한다(dip-coating). 그리고, 용접 시임(4)과 철재료로 된 금속원판 사이에는 경계 영역(transitional region)(5)이 존재한다. 이 부분을 보다 구체적으로 설명하면, 도 2 또는 도 3에 도시한 바와 같이, 용접 시임(4)과 철재료로 된 금속 원판(1)이 함께 존재하면서 용접 시임(4)의 피복량이 급격히 줄어드는 부분에서 금속 원판(1)과 용접 시임(4)의 틈새 부분을 경계영역(5)이라 하는데, 도 2에서 보면 경계영역(5)에서 왼쪽으로 진행하면 바로 용접 시임(4)이 없이 금속 원판(1)만 존재하게 된다. 따라서, 이 경계영역(5)은 금속원판 (1)과 용접시임(4)의 경계가 되는 부분이기도 하다. 이러한 경계 영역(5)에는 부식이 일어나지 않도록 라커 층(즉 부식방지층)을 피복하는 것이 바람직하다. 라커 층이 형성되지 않을 경우에는 시간이 경과함에 따라 직접 경계 영역(5)을 거쳐 접합영역 쪽으로 부식이 진행하게 되는데, 이러한 부식의 진행을 라커층이 형성된 경계 영역(5)에서 사전에 차단하게 된다.

알루미늄 재료로 된 금속 원판(2)의 두께는 고유 강도의 조절을 위해 강철 재료로 된 금속 원판(1)의 두께(d) 보다 더 크게 선택되기 때문에, 양쪽 금속 원판(1, 2) 사이의 연결 지점에서 용접 시임(4)의 높이(즉 용접 시임의 정점이 되는 용접 크라운-welding crown)가 과도하게 커져 전체적으로 볼록해질 수 있다. 양쪽 금속 원판(1, 2) 사이의 연결성능을 해치지 않고도 과도하게 볼록해진 용접 크라운 부분을 적절하게 낮추기 위해, 도 3에 도시한 바와 같이 그 원래의 형태(과도하게 볼록해진 용접 크라운의 형태)로 점선으로 도시된 용접 시임(4)을 실선으로 표시된 것과 같이 소성 변형(塑性變形: plastic deformation)에 의해 납작하게(즉, 볼록한 부분을 평평하게) 할 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 양 금속 원판(1, 2)의 대칭적 배치는 본 발명에 따른 용접 시임(4)을 형성하는데 필수적으로 필요한 것은 아니다. 즉, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이 강철 금속 원판(1)의 한쪽 표면과 알루미늄 금속 원판(2)의 한쪽 표면이 함께 공통 일평면에 일치하도록 위치시킬 수 있다(도 4에는 양쪽 금속 원판(1,2)의 각 아래쪽 표면이 서로 같은 좌우 방향 직선면으로 일치하고 있다). 이와 같은 배치에 의해 원칙적 조건은 변하는 것 없이 상이한 형태를 가진 용접 시임(4)이 생성된다. 도 4에 의한 실시예에서는, 철재료로된 금속 원판(1)의 에지부는 알루미늄 재료로 된 금속 원판(2)과 직선적으로 위치하는 표면 측에도 경사면을 형성하는 것은 무의미하기 때문에, 금속 원판(1)의 에지부는 한 쪽은 직선형이고 그 반대쪽에만 경사면(3)이 형성되게 한다. 이 경우 용접 시임(4)의 형성을 보증하기 위해 알루미늄 재료로 된 금속 원판(2)의 경사면(6)도 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 용접 시임(4)의 영역을 변형할 수도 있다. 즉, 양쪽 금속 원판(1, 2)의 일측면(도면에서는 각 원판의 아래쪽면)을 따라서 연장하면서 양쪽 금속 원판(1,2)의 일측면(아래쪽 면)들과 용접 시임(4)의 아래쪽 면이 함께 공통면이 형성되도록(즉 서로 간에 스텝형 단이 없도록) 용접 시임(4)을 성형한다. 이와 같은 구조는, 도 5로부터 알 수 있는 것처럼, 용접 시임(4) 영역에 있는 금속 원판(1, 2)들이 용접 시임(4) 영역에서도 함께 존재하도록 양쪽 금속 원판(1, 2)을 그 각 재료의 두께(즉 금속 원판들의 두께) 만큼 공통면으로부터 위쪽으로 구부려서 형성할 수 있다.

금속 원판(1, 2)은 서로 접촉시킨 후, 용접 땜납 연결에 의해 결합한 후 도 6에 도시한 바와 같이 예를들면 절곡 또는 디프 드로잉(deep drawing)에 의해 지지용 구조체로서 가공 성형된다. 용접 시임(4)을 통해서 냉간 성형시에 금속 원판(1, 2)을 소성 변형하는데 필요한 힘이 전달되는 것은 어렵지 않게 이루어 질 수 있다. 용접 시임(4)에서 과도하게 높아진 용접 크라운(weld crown)은, 금속 원판(1, 2)을 소성 변형할 때에, 공구를 적절히 사용하여 대처할 수 있으며, 예를들면 용접 시임(4)의 영역에 있는 상기 용접 크라운에 공구의 요부를 대응시켜서 소성변형 작업을 진행할 수도 있다. 그러나 지지용 구조체를 가공 성형하기 전에 미리 도 3에 도시한 바와 같이 소성변형(塑性變形: plastic deformation) 가공에 의해서 볼록한 용접 크라운 부분을 평평하게(전체적으로는 용접 시임을 납작하게) 할 수도 있다.

본 발명은 상기 설명한 실시예에 한정되지 않는다. 즉, 철 재료로 된 금속 원판(1) 대신에, 본 발명에 따른 요지가 유지될 수 있을 때에는, 티탄 재료로 된 원판이 사용될 수도 있는데, 그 경우에는 유사한 방법으로 티탄 재료로된 원판은 용접 땜납에 의해 알루미늄이 포함된 충전재료를 통해 부식방지 상태로 알루미늄 재료에 연결될 수 있다.

Claims

한편으로는 알루미늄 재료로된 금속 원판과, 다른 한편으로는 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판으로 이루어지는 2개의 금속 원판을 함께 충전재료를 이용한 용접 납땜 접합으로 결합하기 위한 방법으로서, 상기 철 재료 또는 티탄 재료로 된 금속원판에서의 접합영역에는 먼저 아연 또는 알루미늄이 포함된 피복층이 형성되고, 이후 상기 충전재료를 상기 2개의 금속원판의 접합영역에 도포하여 용융하에서 용접 시임(weld seam)을 형성하는 결합 방법에 있어서,

상기 2개의 금속 원판은 버트 접합(butt-joint)을 위해 서로 끝면을 접촉하고, 상기 2개의 금속 원판의 접합영역에는 금속원판 양측면으로 알루미늄이 포함된 충전재료를 도포하여 용접 시임(weld seam)을 형성하며, 상기 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판에서는 상기 용접 시임이 상기 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판의 두께의 3배 이상의 폭 길이로 형성되며, 상기 금속원판의 두께와 폭 길이의 방향은 서로 수직관계이고, 상기 폭 길이는 상기 알루미늄 재료로된 금속원판과 상기 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판의 접촉점부터 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판 방향으로 뻗는 길이인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 철 재료 또는 티탄 재료로 된 금속 원판에서의 상기 접합영역에 피복층을 형성하기 전에 상기 철 재료 또는 티탄 재료로 된 금속 원판의 일측면 또는 양측면에 경사부를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 충전 재료에 의해 양 금속판들 사이에 형성된 용접 시임에서 볼록한 용접 크라운(weld crown)부분을 소성변형(塑性變形: plastic deformation)에 의해 납작하게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 양 금속판을 서로 맞대어 놓을 때 각각의 한 측면을 서로 일치시켜 함께 공통의 일평면을 이루도록 배치하고, 상기 접합영역에 상기 충전재료를 도포한 후에, 상기 충전재료가 도포된 접합영역 부분에서 양 금속판들을, 상기 공통의 일평면으로부터 위쪽 방향으로 상기 양 금속판의 두께만큼 각각 구부리는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접합영역에서부터 상기 철 재료 또는 티탄 재료로 된 금속 원판 쪽 방향으로 진행하면서 상기 용접 시임이 존재하지 않게 되는 부분에서, 상기 철재료 또는 티탄 재료로 된 금속 원판 사이의 경계가 되는 경계 영역에는 부식 방지층이 피복되는 것을 특징으로 하는 방법.
한편으로는 알루미늄 재료로된 금속 원판과, 다른 한편으로는 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판으로 이루어지는 2개의 금속 원판을 결합하여 함께 한꺼번에 공통으로 냉간 성형에 의해 지지용 구조체를 제조하는 방법으로서,

상기 공통으로 냉간 성형을 행하기 전에, 상기 2개의 금속 원판은 버트 접합(butt-joint)을 위해 서로 끝면을 접촉하고, 상기 2개의 금속 원판의 접합영역에는 금속원판 양측면으로 알루미늄이 포함된 충전재료를 도포하여 용접 시임(weld seam)을 형성하며, 상기 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판에서는 상기 용접 시임이 상기 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판의 두께의 3배 이상의 폭 길이로 형성되며, 상기 금속원판의 두께와 폭 길이의 방향은 서로 수직관계이고, 상기 폭 길이는 상기 알루미늄 재료로된 금속원판과 상기 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판의 접촉점부터 철재료 또는 티탄 재료로된 금속 원판 방향으로 뻗는 길이인 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 접합된 금속 원판들을 공통으로 냉간 성형을 하기 전에, 상기 충전 재료에 의해 양 금속 원판들 사이에 형성된 용접 시임을 납작하게 소성변형(塑性變形: plastic deformation)하는 것을 특징으로 하는 방법.