KR101044596B1 - 아연도금강판의 레이저 용접용 클램핑 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 부품으로 사용되고 아연도금 강판 재질로된 평판형 소재 위에 절곡된 다른 소재를 용접하는 경우에 용접시 아연도금강판이 용융되면서 발생하는 아연증기의 배출이 용이하도록 용접지점의 소재 사이에 0.1㎜ ~ 0.2㎜ 정도의 갭(GAP)을 형성하도록 클램핑하는 방법에 관한 것으로,

가압용 클램프를 구성함에 있어서 판형소재와 절곡소재가 맞닿기 시작하는 부분을 누르는 밀착부와, 용접이 이루어지는 절곡소재의 끝단을 지난 부분의 판형소재를 아래 방향으로 젖혀 절곡소재와의 간격을 발생시키는 가압부를 갖도록 구성함으로써 용접을 위하여 클램프로 판형소재와 절곡소재를 눌러주는 것만으로 자연스럽게 균일한 갭이 형성되도록 함을 특징으로 한다.

레이저용접, 아연도금강판, 아연증기, 갭, 가압부

Description

아연도금강판의 레이저 용접용 클램핑 방법{Clamping method for laser welding of galvanized steel sheet}

본 발명은 아연도금강판의 레이저 용접에 적합한 클램핑 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특히 자동차의 부품으로 사용되고 아연도금 강판 재질로 된 평판형 소재 위에 절곡된 다른 소재를 용접하는 경우에 용접시 아연도금강판이 용융되면서 발생하는 아연증기의 배출이 용이하도록 용접지점의 소재 사이에 0.1㎜ ~ 0.2㎜ 정도의 갭(GAP)을 형성하도록 클램핑하는 방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 레이저 용접은 고에너지의 레이저빔을 용접하려는 부위에 조사하여 용접지점이 순간적으로 용융하고, 레이저 빔이 이동하면 용접지점 주위에 열을 빼앗겨 응고함으로써 소재를 용접하는 것을 말하며, 아연도금강판을 레이저 용접 시 좋은 조건을 제공하려면, 두 장의 아연도금강판에 용접지점이 0.1mm ~ 0.2mm 정도의 갭을 갖도록 해야 한다.

또한, 상기와 같은 레이저 용접으로 두 장의 아연도금강판 소재를 용접하는 경우에 조사되는 레이저 빔에 의해 아연도금강판의 용접지점이 용융되면서 아연증기가 발생 되는데, 상기 아연증기는 용접지점에서 배출되지 않으면 아연도금강판이 용접되지 않거나 용접에 결함이 많이 남게 되는 문제점이 되기 때문에 아연증기 배출이 잘되는 조건이 필요하다.

따라서 종래에는 한쪽 아연도금강판 소재의 용접지점을 돌출시켜 상대 소재에 돌출된 용접지점이 밀착되게 하여 지그의 클램프로 고정하고 용접지점에 레이저 빔을 조사하여 용접을 하였다.

그러나 이와 같이 아연도금강판 소재에 용접해야할 지점을 돌출시켜주고 상대 소재에 밀착하여 갭을 형성하는 경우에, 이러한 가압부 그 위치 또는 가압부 주변에 용접이 이어지므로 구조적으로 용접지점에 적당한 크기의 갭이 유지되기가 어렵고, 또 해당 가압부에 용접을 하여야 하므로 가압부에 클램프를 하기는 불가능할 뿐 아니라 클램프의 구조상 아연도금강판을 가압하여 간격을 조절하기 어려운 것이었다.

또한, 용접할 소재에 미리 절곡부를 만드는 공정이 별도로 추가되어 제조 원가가 상승하였고, 용접 후의 절곡부 형상이 원래와 같이 유지되지 못하고 변형되므로 용접품질의 균일성이 부족하여 불량 발생률이 상승한다는 문제점도 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 평판형과 절곡된 형상으로 된 두 장의 아연도금강판 소재를 레이저 용접 시 용접부위에서 발생하는 아연 증기의 배출이 용이하도록 하여 공정을 단순히 하면서도 품질 높고 균일한 용접이 이루어지도록 하기 위한 것이면서, 특히 아연도금강판 소재의 용접지점에 적절한 간격이 자연스럽게 형성되도록 하는 클램핑 방법의 제공을 목적으로 하는 발명이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 어느 한쪽 아연도금강판 소재에도 절곡부 등 간격을 유지하기 위한 구성을 구비하지 않고, 가압용 클램프를 구성함에 있어서 판형소재와 절곡소재가 맞닿기 시작하는 부분을 누르는 밀착부와, 용접이 이루어지는 절곡소재의 끝단을 지난 부분의 판형소재를 아래 방향으로 젖혀 절곡소재와의 간격을 발생시키는 가압부를 갖도록 구성함으로써 용접을 위하여 클램프로 판형소재와 절곡소재를 눌러주는 것만으로 자연스럽게 균일한 갭이 형성되도록 함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 아연도금강판으로 된 판형소재와 절곡소재의 용접지점에 레이저용접에 의해 발생하는 아연증기의 배출에 요구되는 간격이 클램핑에 의해 자연스럽게 발생하는 것으로서, 간격유지를 위한 별도의 공정이나 장치가 필요 없이 클램핑 자체만으로 적절한 간격이 발생하므로 제조비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있고, 항상 균일하고 정확한 간격을 형성할 수 있어서 용접제품의 품질을 향상시키는 효과를 갖게 된다.

또한, 클램핑에 의해 압박을 가하면서 간격을 형성하는 방식이기 때문에 판형소재 및 절곡소재의 자체 성형불량을 어느 정도까지 보정하는 기능도 가지게 되는 잇점도 있다.

이하 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 작용 전 상태도, 도 2는 본 발명의 작용상태 단면도, 도 3은 도 2의 사시도, 도 4는 도 2의 상세도이다.

본 발명은 각각 아연도금 강판으로 된 판형소재(1) 및 절곡소재(2)의 양단 플랜지부(2')를 용접하여 하나로 된 자동차 차체부품을 형성하는 과정에 관한 것이다.

먼저 절곡소재(2)를 성형시 양단의 플랜지부(2') 끝단의 용접이 이루어질 부분이 수평을 기준으로 상부 방향으로 0.1mm ~ 0.2mm 정도 이격되도록 경사진 형태로 성형을 한다.

그리고 절곡소재(2)의 플랜지부(2')와 판형소재(1)를 상하에서 압착하여 밀착시키기 위한 클램프(10)(10a)를 구성함에 있어서는, 상부의 클램프(10)에는 용접 구멍(12)을 갖고 양측에 각각 2개소의 가압부(13)(14)(14a)를 구성하는데, 일측 가압부(13)는 판형소재(1)와 밀착부(2')가 접촉하기 시작하는 부분을 압착하도록 상하에서 판형소재(1)와 절곡소재(2)의 플랜지부(2')를 향하여 동일한 거리를 이동하면서 서로 간에 미는 힘이 작용하도록 구성하였다.

양측 클램프(10)(10a)의 끝단 가압부(14)(14a)는 그 돌출된 길이를 다르게 구성하는데, 상부 클램프(10)의 외측 가압부(14)가 내측의 가압부(13)보다 더 길이가 길게 구성하여 상부 클램프(10)의 가압부(14)가 판형소재(1)로 아래로 눌러 주도록 구성하였으며, 하부 클램프(10a)의 외측 가압부(14a)는 상부 클램프(10)의 가압부(14)가 연장된 만큼 길이를 줄여 판형소재(1)와 절곡소재(2)의 플랜지부(2')를 수평보다 낮은 위치에서 압착하도록 구성한 것이다.

상부 클램프(10)와 하부 클램프(10a)의 각 외측 가압부(14)(14a)가 판형소재(1) 눌러 휘어지게 하는 정도는 플랜지부(2')와 판형소재(1)가 용접되는 위치(플랜지부가 시작되는 위치로부터 대략 10mm ~ 12mm 정도임)에서 판형소재(1)와 플랜지부(2') 사이에 0.1mm ~ 0.2mm 정도 간격이 생기도록 하는 것이다.

이러한 상태에서 용접이 이루어지는 과정을 살펴보면, 판형소재(1)와 절곡소재(2)를 밀착시켜 플랜지부(2')가 판형소재(1)에 접촉된 상태에서 상하부의 클램프(10)(10a)를 작동시켜 압착을 시작하게 된다.

상하부 클램프(10)(10a)의 내측 가압부(13)가 각각 판형소재(1)와 플랜지부(2')가 접촉되기 시작하는 부분을 누르게 되는데, 그 압력에 의해 플랜지 부(2')는 약간 경사진 상태에서 수평 상태로 휘어지게 된다.

또한 상하부 클램프(10)(10a)의 외측 가압부(14)(14a)는 판형소재(1)를 압착하게 되는데, 길이가 다른 외측 가압부(14)(14a)가 맞닿으면서 판형소재(1)를 압착하는 위치가 수평보다 아래에 위치하므로 판형소재(1)가 수평 아래로 경사진 상태가 되며, 용접할 위치에서 플랜지부(2')와 판형소재(1)의 간격은 0.1mm ~ 0.2mm 가 된다.

이러한 상태에서 용접구멍(12)과 용접요홈(11)을 통하여 레이저 용접을 실시하게 되면 레이저에 의해 플랜지부(2')와 판형소재(1)가 일체화되는 것이고, 용접 과정에서 발생하는 아연증기는 벌어진 틈새를 통하여 외부로 배출되는 것이다.

용접을 완료한 후 상하부의 클램프(10)(10a)를 복귀시켜 압착력을 해제하게 되면 플랜지부(2)와 판형소재(1)의 자체 탄성력으로 인해 복귀를 하여 판형소재(1)는 수평상태로 되고 플랜지부(2')는 미세하게 상부로 경사진 상태가 되면서 용접작업이 완료된다.

이러한 본 발명의 용접방법에 의하면 간격을 유지하기 위한 별도의 구성이나 소재 또는 공정 없이 상하부의 클램프(10)(10a)로 압착시키는 것만으로, 플랜지부(2')와 판형소재(1) 사이에 아연증기 배출을 위한 균일한 틈새를 유지할 수 있게 되므로 용접작업의 균일성 향상은 물론 용접작업을 위한 비용이나 시간이 절감되는 것이며, 결국 생산성과 가격 경쟁력을 크게 강화시키기 된다.

또한 상하부 클램프(10)(10a)의 내측 가압부(13)가 각각 판형소재와 플랜지 부를 동시에 눌러 압착한 상태이고 외측 가압부(14)(14a)가 판형소재(1)만을 잡아준 상태에서 용접을 시행하게 되므로 균일한 간격을 유지할 수 있는 것이며, 아울러 판형소재(1)와 절곡소재(2)의 가공이나 성형작업시 불균일하거나 오차 범위를 벗어난 절곡상태 또는 이후 변형된 상태가 되더라도 이를 상하부 클램프(10)(10a)의 압착으로 바로 잡아준 상태에서 용접을 시행하게 되는 보정 작용을 하게 되므로 더욱 균일한 용접작업과 제품의 생산이 이루어 지게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 작용 전 상태도

도 2는 본 발명의 작용상태 단면도

도 3은 도 2의 사시도

도 4는 도 2의 상세도

***도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1: 판형소재

2: 절곡소재

2': 플랜지부

10: 클램프(상부)

10a: 클램프(하부)

12: 용접구멍

13: 가압부

14, 14a: 가압부

Claims (1)

1. 각각 아연도금 강판으로 된 판형소재(1) 및 절곡소재(2)의 양단 플랜지부(2')를 용접하여 하나로 된 자동차 차체부품을 형성함에 있어서,

   절곡소재(2)의 플랜지부(2')와 판형소재(1)를 상하에서 압착하여 밀착시키기 위한 클램프(10)(10a)는 양측에 각각 2개소의 가압부(13)(14)(14a)를 구성하되,

   일측 가압부(13)는 판형소재(1)와 밀착부(2')가 접촉하기 시작하는 부분을 압착하도록 상하에서 판형소재(1)와 절곡소재(2)의 플랜지부(2')를 향하여 동일한 거리를 이동하면서 서로 간에 미는 힘이 작용하도록 구성하며,

   상부 클램프(10)의 외측 가압부(14)가 내측의 가압부(13)보다 더 길이가 길게 구성하여 상부 클램프(10)의 가압부(14)가 판형소재(1)로 아래로 눌러 주도록 구성하며,

   상부 클램프(10)와 하부 클램프(10a)의 각 외측 가압부(14)(14a)가 판형소재(1) 눌러 휘어지게 하는 정도는 플랜지부(2')와 판형소재(1)가 용접되는 위치)에서 판형소재(1)와 플랜지부(2') 사이에 0.1mm ~ 0.2mm의 간격이 생기도록 클램핑하여 용접하도록 함을 특징으로 하는 아연도금강판의 레이저 용접용 클램핑 방법.

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