KR101103295B1 - Joining method of different materials - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이종금속 접합방법에 관한 것으로, 구체적으로는 SACD과 알루미늄 간에 단락이행 작업을 통하여 계면반응을 유도하고, 그로 인하여 SACD과 알루미늄 간의 화합물층을 최소화하여 생산성 도모 및 제조원가를 절감할 수 있는 이종금속 접합방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dissimilar metal bonding method, specifically, to induce an interfacial reaction through short-circuit operation between SACD and aluminum, thereby minimizing the compound layer between SACD and aluminum, thereby reducing productivity and manufacturing cost. It relates to a bonding method.
일반적으로 자동차를 구성하는 각종 구성물들의 대부분은 철계 재료가 사용되고 있고, 이러한 철계 재료들은 중량감이 있으므로, 경량화를 위해서 일부 알루미늄계 재료가 사용되고 있다. 이러한 철계 재료와 알루미늄계 재료 사이를 접합하는 방법은 알루미늄계의 납재를 사용하여 납땜을 하는 방법이 일반적인 철계 재료와 알루미늄계 재료의 접합방법이다. In general, most of the various components constituting the vehicle is used an iron-based material, and since these iron-based materials have a sense of weight, some aluminum-based materials are used to reduce the weight. As a method of joining the iron-based material and the aluminum-based material, a soldering method using an aluminum-based brazing material is a common method of joining the iron-based material and the aluminum-based material.
이러한 철계 재료와 알루미늄계 재료의 접합은 보통, 차량의 머플러 또는 배기 매니폴드 등에 프로텍터를 접합할 때 널리 사용되고 있다. 상기한 배기 매니폴드는 차량의 엔진에 마련된 다수의 실린더에서 배출되는 배기가스를 한 곳으로 모으기 위한 관으로, 엔진의 실린더 헤드의 일측에 마련된 배기 포트에 접속된다.The joining of such iron-based materials and aluminum-based materials is usually widely used when joining a protector to a muffler or exhaust manifold of a vehicle. The exhaust manifold is a pipe for collecting exhaust gas discharged from a plurality of cylinders provided in the engine of the vehicle into one place, and is connected to an exhaust port provided on one side of the cylinder head of the engine.
상기한 배기 매니폴드로 입력되는 배기가스는 대략 600 ~ 900℃ 정도의 고온으로, 배기 매니폴드의 후방에 계속하여 접속되는 촉매 컨버터, 배기 파이프 및 소음기 등을 통과하면서 차량이 후방측으로 배출된다. 따라서 상기한 배기 매니폴드 및 머플러를 비롯한 배기계의 외측으로는 상당한 수준의 열이 발산되고, 상기 배기 매니폴드의 외측면으로 발산되는 열이 엔진의 주변장치에 열해 입히는 것을 방지하기 위하여 히트 프로텍터(Heat Protector)가 배기 매니폴드 및 머플러의 외측을 덮을 수 있도록 형성된다.The exhaust gas inputted to the exhaust manifold is a high temperature of about 600 to 900 ° C., and the vehicle is discharged to the rear side while passing through a catalytic converter, an exhaust pipe, a silencer, etc. continuously connected to the rear of the exhaust manifold. Therefore, a significant amount of heat is dissipated to the outside of the exhaust system including the exhaust manifold and the muffler, and heat protector (Heat) is prevented to prevent the heat emitted to the outer surface of the exhaust manifold from being thermally applied to the engine peripherals. Protector) is formed to cover the outside of the exhaust manifold and muffler.
이러한, 배기 매니폴드, 머플러와 히트 프로텍트 접합은 철계 재료와 알루미늄계 재료 사이를 접합하는 방법으로 알루미늄계의 납재를 사용하는 납땜이 일반적이다. 상기한 납땜은 동종 재료 사이를 접합하는 방법으로서 일반적으로 사용되고 있다. 이러한 레이저 용접 등의 용융 용접 방법은 알루미늄계 재료와 철계 재료와의 계면에 Al3Fe 등의 부서지기 쉬운 Al-Fe 계 금속간 화합물이 생성되므로, 알루미늄계 피용접재와 철계 피용접재 사이의 접합 강도를 현저하게 저하시키는 문제점이 있었다.Such exhaust manifolds, mufflers and heat protect joints are generally soldered using aluminum-based brazing as a method of joining between iron-based and aluminum-based materials. The above solder is generally used as a method of joining the same material. In the melt welding method such as laser welding, a brittle Al-Fe-based intermetallic compound such as Al 3 Fe is generated at an interface between an aluminum-based material and an iron-based material, and thus, between the aluminum-based welded material and the iron-based welded material. There was a problem of significantly lowering the joint strength.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 납땜 대신에 스폿 용접에 의하여 알루미늄계 재료와 철계 재료를 접합할 수도 있으며, 이종 금속의 레이저롤 방법도 제안되고 있다. 이 방법은 제1 금속판만을 레이저 조사에 따라서 가열한 뒤, 이 제1 금속판의 가열부를 압접 롤러를 이용해서 제2 금속판에 압박하고 밀착시킨 후에, 소성 변형을 하는 것에 의해 양 금속판을 접합시키는 방법이다. In order to solve this problem, instead of soldering, an aluminum-based material and an iron-based material may be joined by spot welding, and a laser roll method of dissimilar metals is also proposed. This method is a method of joining both metal plates by performing plastic deformation after heating only the first metal plate in accordance with laser irradiation, pressing the heating part of the first metal plate to the second metal plate by using a pressure welding roller, and then adhering to the second metal plate. .
그러나 이러한 장점에도 불구하고, 브레이징 접합 방법에 의해 동종이 아닌 이종 금속(또는 합금)을 접합할 때에는 대부분의 경우 두 모재 금속 성분 간 또는 삽입합금 성분과의 반응으로 인해 매우 취약한 금속간화합물이 접합부에 형성되어 접합부의 인성을 낮추는 문제가 있고, 또한, 강철판의 알루미늄 도금층이 훼손되어 장시간이 경과한 후 강철판이 산화되는 문제점을 극복하기 위한 기술개발이 절실하게 필요한 설정이다.Despite these advantages, however, when joining dissimilar metals (or alloys) that are not homogeneous by the brazing joining method, in most cases intermetallic compounds, which are very fragile due to reaction between two base metal components or intercalating alloy components, There is a problem of lowering the toughness of the joint is formed, and furthermore, the development of technology to overcome the problem that the steel plate is oxidized after a long time because the aluminum plating layer of the steel sheet is damaged.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 AlSi3Mn으로 형성되는 접합용 와이어에 단락이행 방법을 통하여 SACD와 알루미늄을 접합시킬 수 있는 이종금속 접합방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, and its object is to provide a dissimilar metal joining method capable of joining SACD and aluminum through a short-circuit transfer method to a joining wire formed of AlSi 3 Mn. have.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 SACD재로 형성되는 제1 판재와 알루미늄재로 형성되는 제2 판재를 서로 겹쳐 놓는 단계; 상기 제1 판재에 접합될 표면에 AlSi3Mn로 형성되는 접합용 와이어를 위치시키는 단계 및 상기 제1 및 제2 판재가 접합될 부위에 단락과 아크를 교대로 발생시키는 단락이행을 통하여 상기 접합용 와이어를 0.6m/min의 주기로 용융시키면서 하강-상승-하강운동을 반복적으로 행함과 동시에, 겹쳐진 제1 및 제2 판재를 소정속도로 전진시켜 접합부위가 응고되도록 하여 비드를 생성함으로서 이종의 제1 판재 및 제2 판재가 접합되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above technical problem is a step of overlapping each other the first plate formed of SACD material and the second plate formed of aluminum material; Positioning the bonding wire formed of AlSi 3 Mn on the surface to be bonded to the first plate and the short circuit for generating a short circuit and an arc alternately to the portion to be bonded to the first and second plate material While the wires are melted at a rate of 0.6 m / min, the descending-rising-down movement is repeatedly performed, and the overlapping first and second plates are moved at a predetermined speed to solidify the joints, thereby creating beads. It is characterized in that the plate and the second plate is joined.
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일 실시예에 있어서, 상기 접합작업 시, 상기 제1 판재 및 제2 판재가 5mm/sec의 속도로 전진되고, 상기 알루미늄 와이어에는 전류는 80A, 전압은 12.4V로 공급하되, 아크의 길이는 30%, 펄스는 3으로 하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, during the joining operation, the first plate and the second plate is advanced at a speed of 5mm / sec, the aluminum wire is supplied with a current of 80A, a voltage of 12.4V, the length of the
일 실시예에 있어서, 상기 접합작업 시 제2 판재의 끝단에서 하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, characterized in that at the end of the second plate during the joining operation.
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일 실시예에 있어서, 상기 접합작업 시 제1 판재 및 제2 판재는 0.2mm의 간격을 두고 접합작업을 하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the first plate and the second plate during the joining work is characterized in that the joining work with a space of 0.2mm.
본 발명의 이종금속 접합방법에 의하면, 서로 재질이 다른 금속을 단락이행 방법을 통하여 접합하므로 접합부위에 기존에 발생하던 금속 화합물층이 없어지게 되며, 이로 인해 접합 작업 후 별도의 작업을 진행하지 않아 작업공정의 간략화 및 경제성이 높아지는 효과가 있으며, 모재에 코팅되어 있는 알루미늄층이 그대로 남게 되므로 작업물의 수명을 길게 하는 큰 효과가 있는 것이다.According to the dissimilar metal joining method of the present invention, since metals having different materials are joined through a short-circuit performing method, the metal compound layer that has previously occurred is eliminated at the joining part, and thus the work process is not performed after the joining work. The simplicity and economy of the effect is increased, and the aluminum layer coated on the base material is left as it is, it is a great effect to lengthen the life of the workpiece.
도 1은 본 발명의 이종금속 접합방법에 진행순서를 나타내기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 이종금속 접합방법의 실시예 1의 실험에 대한 결과물을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 이종금속 접합방법의 실시예 2의 실험에 대한 결과물을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 이종금속 접합방법의 실시예 3의 실험에 대한 결과물을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 이종금속 접합방법의 실시예 4의 실험에 대한 결과물을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 이종금속 접합방법의 실시예 5의 실험에 대한 결과물을 나타낸 도면이다.1 is a view for showing the order of progress in the dissimilar metal bonding method of the present invention.
2 is a view showing the results of the experiment of Example 1 of the dissimilar metal bonding method of the present invention.
3 is a view showing the results of the experiment of Example 2 of the dissimilar metal bonding method of the present invention.
4 is a view showing the results of the experiment of Example 3 of the dissimilar metal bonding method of the present invention.
5 is a view showing the results of the experiment of Example 4 of the dissimilar metal bonding method of the present invention.
6 is a view showing the results of the experiment of Example 5 of the dissimilar metal bonding method of the present invention.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 이종금속 접합방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, by describing the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail the dissimilar metal bonding method of the present invention.
우선, 단락 아크 용접(short circuiting arc welding)은 단락이행 용접법이라고도 하며, 아크와 단락이 서로 교대로 일어나도록 아크 길이를 짧게 유지하고 와이어의 용적이 모재에 단락될 때에 흐르는 단락 전류의 핀치력(pinch effect)에 의해 용적이 이행하는 현상을 이용하여 용접하는 방법을 말한다.Firstly, short circuiting arc welding, also known as short-circuit welding, involves keeping the arc length short so that arcs and shorts alternate with each other and pinch the short-circuit current that flows when the wire volume is shorted to the substrate. It refers to a method of welding using a phenomenon in which a volume shifts due to an effect).
이 용접법은 딥 트랜스퍼(dip-transfer) 형식의 이행현상을 이용한 것으로써 용접회로에 리액터(reacter)를 넣어 단락시의 전류의 급격한 증가를 방지할 수 있도록 하고 있기 때문에 스패터(spatter)나 용락(burn-through)이 없고 용적은 조용히 이행한다. 용입이 적어 경합금이나 박판의 용접에 적합한 용접법이다.This welding method uses a dip-transfer type transition phenomenon to prevent a sudden increase in current during a short circuit by inserting a reactor into the welding circuit. There is no burn-through and the volume moves quietly. It is a welding method suitable for welding light alloys or thin plates due to low penetration.
그리고 본 발명에서 사용되는 SACD는, 용융Aluminum도금강판으로 Aluminized Steel Sheet로 불린다. 표면에 Aluminum이 도금되어 있기 때문에 차체 내부식성 뿐만 아니라 내열성이 요구되는 곳에 사용되는 강판이다.
And SACD used in the present invention, the molten aluminum plated steel sheet is called aluminized steel sheet. Since aluminum is plated on the surface, it is a steel plate used where not only the corrosion resistance of the body but also heat resistance is required.
이하, 본 발명의 이종금속 접합방법을 실시예를 통하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, the method for joining dissimilar metals of the present invention will be described.
하기 실시예 들에서는 박판 알루미늄 합금의 저입열 Pulse MIG 용접에서 SACD 소재와의 이종 겹치기 용접현상 분석 및 평가를 위해 대표적인 단락이행 방법의 변수인 용접전류, 용접속도, 갭 변화에 따른 인장강도와 비드형상의 특성을 파악하였다. In the following examples, tensile strength and bead shape according to welding current, welding speed, and gap change, which are variables of representative short-circuit method, for the analysis and evaluation of heterojunction welding phenomenon with SACD material in low heat input pulse MIG welding of thin aluminum alloy The characteristics of.
이종접합에 따른 적정 용접조건을 선정하기 위해 용접전류는 50~96A 이내의 범위에서 용접속도는 0.4~1m/min이내에서 용접을 수행하였다. 토치각도는 겹치기 용접에서 전진법 10˚, 하판 모재와의 각도를 65˚로 하여 용접을 수행하였다. 보호가스는 Ar 100% 가스이며 유량은 15/min, CTWD(contact tip to workpiece distance)는 14mm 로 고정하였고, 인장시편의 경우 겹치기 간격은 30mm로 하였다. 저입열 MIG Pulses 아크 용접기는 Fronius社의 CMT TransPlus Synergic 3200을 사용하기로 한다.In order to select proper welding condition for heterojunction, welding was performed within the range of 50 ~ 96A and welding speed was within 0.4 ~ 1m / min. The torch angle was welded in the overlap welding by 10 ° advance and 65 ° angle with the base metal. The protective gas was 100% Ar, the flow rate was 15 / min, CTWD (contact tip to workpiece distance) was fixed at 14mm, and in the case of tensile specimens the overlap interval was 30mm. The low heat MIG Pulses arc welder will use Fronius' CMT TransPlus Synergic 3200.
두께 1mm의 Al 6k21 소재와 두께 1.6mm의 알루미늄 도금 소재인 SACD의 이종 금속 접합의 적정 용접조건을 파악하기 위해 용접전류 및 용접속도의 변화에 따른 분석을 수행하였다. <표 1>은 적정 용접조건을 결정하기까지의 수행된 이종금속 용접의 결과이며 <도 2>에 용접에 의해 생성되는 비드형상을 나타내었다.In order to find out the proper welding conditions for dissimilar metal joints of Al 6k21 material with a thickness of 1mm and SACD, an aluminum plating material with a thickness of 1.6mm, the analysis was performed according to the change of welding current and welding speed. Table 1 shows the results of the welding of dissimilar metals performed up to the determination of proper welding conditions, and shows the bead shape generated by welding in FIG. 2.
(A)current
(A)
(V)voltage
(V)
AlSi5 1.2 CMT
AlSi5 1.2 CMT
1.2mm
4047
Wire
1.2 mm
4047
Wire
형상 볼록함Narrow bead width,
형상 볼록함Narrow bead width,
형상 볼록함Bead width not wide,
비드 불규칙Arc anxiety at high speed,
Bead irregular
상기와 같은 17가지의 조건에서 제1 판재(10)와 제2 판재(20)를 겹쳐놓고, 회전수단(40)에 장착된 알루미늄 와이어(30)에 단락을 초당 100회를 시켜 상기 알루미늄 와이어를 용융시켜 접합부위에 안착시키도록 한다. In the above 17 conditions, the first and
도 1에 도시된 바와 같이, 우선 알루미늄 와이어는 접합부위를 향하여 하강하게 되고(a), 접합부위에 도달하게 되면 단락과 아크를 반복시켜 접합부위에 알루미늄 와이어가 용융되면서 상승((b)-(c)-(d)과정 참조)하게 된다. 이후 (e) 과정과 같이 마지막에 알루미늄 와이어를 하강시켜 마무리작업을 하게 되는 것이다. As shown in FIG. 1, first, the aluminum wire is lowered toward the junction (a), and when the junction is reached, the short circuit and the arc are repeated to rise while melting the aluminum wire at the junction ((b)-(c)). -(d) process). After (e) in the last step to finish the aluminum wire is lowered.
이와 같은 작업을 반복적으로 수행하면서 소정구간을 접합하게 되는 것이다. Repeatedly performing such a task is to join a predetermined section.
이후, 일정시간이 경과한 후 상기 용융부위가 응고되어 제1 판재 및 제2 판재는 접합하게 된다. Thereafter, after the predetermined time has elapsed, the molten part is solidified to join the first plate and the second plate.
이와 같은 작업을 마치게 되면, 도 2와 같이 접합면에 비드(bead)가 생성된다. When this operation is completed, a bead (bead) is generated in the joint surface as shown in FIG.
도 2에 나타난 바와 같이, no.1, no.2 조건에서는 낮은 용접전류로 인해 비드 폭이 좁고 형상이 위로 볼록하였다. no.3 조건은 표면적으로 비드폭이 양호하나 비드 중간 이후부터 하판인 SACD 소재 쪽으로 용융풀이 치우친 경향을 볼 수 있다. no.4 조건은 no.3 조건에서 용접속도를 0.6 m/min으로 높여서 용접한 결과이며 비드폭이 얇으며 넓게 퍼지지 않고 볼록한 형상을 나타낸다. no.5 조건은 전류를 10A 높여서 용접을 수행하였으며 전반적으로 용접이 양호한 편이나 비드너비가 약간 비대함을 볼 수 있다. no.6 조건은 no.5 조건에서 용접속도만 0.6 m/min으로 높여서 용접한 결과이며 전반적으로 용접이 양호한 편이나 비드너비가 약간 좁은 것 을 볼 수 있다. no.7 조건은 용접속도를 0.8 m/min으로 높여서 용접한 결과이며 비드 폭이 얇고 좁으며 상판과 하판사이의 브레이징이 제대로 이루어 지지 않은 것을 볼 수 있다. no.8 조건은 높은 전류와 낮은 용접속도로 인해 비드폭이 매우 비대함을 볼 수 있다. no.9 조건은 no.8조건에서 용접속도만 0.6 m/min으로 높여서 용접한 결과이며 매우 양호한 용접성의 결과를 나타내었다. no.10 조건은 용접속도를 0.8 m/min으로 좀더 높여서 용접한 결과이며 비드폭이 no.9조건에 비해 좁으나 전반적으로 양호한 용접특성을 보였다. no.11 조건은 용접속도를 1m/min으로 높여서 용접한 결과이고 비드폭이 좁아지고 아크가 불안정해졌음을 볼 수 있다. no.12 조건은 용접전류와 속도와의 비례가 맞지 않아서 비드가 넓고 비대함을 볼 수 있다. no.13 조건은 전반적으로 양호한 용접성을 보였으나 비드중간이후부터 용융풀이 하판으로 치우쳤음을 볼 수 있다. no.14조건은 전반적으로 양호한 용접성을 보였으나 적정조건인 no.9에 비해 약간 좁은 비드형상을 나타내었다. no.15 조건과 no.16 조건은 전반적으로 양호한 용접성을 나타내었다. no.17 조건은 빠른 용접속도로 인한 아크불안정이 나타났으며 비드형상이 불규칙 하였다. 기본적인 용접조건인 용접전류와 용접속도의 변수 조절에 따른 가장 적정한 용접조건은 no.9 조건으로 하는 것이 가장 이상적인 비드가 생성되는 것이다.
As shown in FIG. 2, in the no. 1 and no. 2 conditions, the bead width was narrow and the shape was convex upward due to the low welding current. The no.3 condition shows good bead width on the surface, but tends to be biased towards the lower SACD material from the middle of the bead. The no.4 condition is the result of welding by increasing the welding speed to 0.6 m / min under the no.3 condition. The bead width is thin and does not spread widely. In condition no.5, the welding was performed by increasing the current by 10A, and the overall welding was good, but the bead width was slightly larger. The no.6 condition is the result of welding by increasing the welding speed to 0.6 m / min under the no.5 condition. Overall, the welding is good but the bead width is slightly narrow. The no.7 condition is the result of welding by increasing the welding speed to 0.8 m / min. It can be seen that the bead width is narrow and narrow, and the brazing between the upper and lower plates is not performed properly. The no.8 condition shows that the bead width is very large due to the high current and low welding speed. The no.9 condition is the result of welding by increasing the welding speed to 0.6 m / min under the no.8 condition and showed very good weldability. The no.10 condition is the result of welding with a higher welding speed of 0.8 m / min. The bead width is narrower than the no.9 condition, but the overall welding characteristics are good. The condition no.11 is the result of welding by increasing the welding speed to 1m / min. It can be seen that the bead width became narrow and the arc became unstable. The condition no.12 shows that the bead is wide and bloated because it is not proportional to the welding current and speed. No.13 showed good weldability in general, but it could be seen that the molten pool was biased to the bottom plate after the middle of the bead. No.14 showed good weldability in general, but slightly narrower bead shape than no.9. The conditions no.15 and no.16 showed good weldability overall. No.17 condition showed arc instability due to fast welding speed and irregular bead shape. The most suitable welding condition by adjusting the welding current and welding speed, which is the basic welding condition, is to make the most ideal bead.
위와 같은 실시예 1의 결과 중 가장 적정한 용접조건인 no.9에 전류 80A, 용접속도 0.6 m/min를 바탕으로 아크길이의 %조절을 통한 용접특성을 파악하기 위한 추가 실험을 실시하였다.Further experiments were carried out to determine the welding characteristics by adjusting the arc length% based on the current 80A and the welding speed 0.6 m / min in the most appropriate welding conditions of the results of Example 1 above.
<표 2>는 적정 용접조건을 결정하기까지의 수행된 겹치기 용접의 결과이며 도 3에 비드형상을 나타내었다. 도면에 나타난 바와 같이, 아크길이 +30%에서 가장 적정한 용접성을 보였다.Table 2 shows the results of the overlap welding performed up to determine the proper welding condition and shows the bead shape in FIG. 3. As shown in the figure, the most suitable weldability was shown at an arc length of + 30%.
길이Arc
Length
80
80
12.4
12.4
0.6
0.6
AlSi5 1.2 CMT
상기한 실시예 1, 2의 조건에 Pulse 값 조절에 따른 용접특성 분석을 위한 추가 실험을 실시하였다. <표 3>는 적정 용접조건을 결정하기까지의 수행된 겹치기 용접의 결과이며 도 4에 비드형상을 나타내었다.Further experiments were performed to analyze the welding characteristics according to the pulse value control under the conditions of Examples 1 and 2. Table 3 shows the results of the overlap welding carried out to determine the appropriate welding conditions and shows the bead shape in FIG. 4.
도면에 나타난 바와 같이 no.1, no.2, no.3 조건에서 Pulse값이 +방향으로 증가 할수록 비드 폭이 증가됨을 볼 수 있으며 -방향으로 값이 내려 갈수록 비드 폭이 얇아지고 볼록한 비드형상을 나타낸다. Pulse 값이 3인 no.1 조건에서 가장 양호한 용접성을 나타내었다. no.5 조건에서는 비드폭이 비대하고 상판과의 용융이 제대로 이루어지지 않았다.
As shown in the figure, as the pulse value increases in the + direction under no.1, no.2, and no.3 conditions, the bead width increases, and as the value decreases in the-direction, the bead width becomes thinner and convex. Indicates. The best weldability was obtained under the condition of No. 1 with a pulse value of 3. Under no.5 conditions, the bead width was enlarged and melting with the top plate was not performed properly.
AlSi5 1.2 CMT
Pulse
AlSi5 1.2 CMT
비드 폭 넓게 퍼짐Very good,
Bead spreads wide
상기한 실시예에서 살펴본 바에 의하면, 단락이행 작업 시 상기 제1 판재 및 제2 판재가 5mm/sec의 속도로 진행됨과 동시에, 상기 알루미늄 와이어는 0.6m/min의 주기로 용융시키되 전류는 80A, 전압은 12.4V로 공급하고, 아크의 길이는 30%, 펄스는 3으로 하였을 때 가장 이상적으로 이종금속 간의 접합이 이루어지는 것을 알 수 있다.
According to the embodiment described above, while the first plate and the second plate proceeds at a speed of 5 mm / sec during the shorting operation, the aluminum wire is melted at a cycle of 0.6 m / min, but the current is 80 A, the voltage is When supplied at 12.4V, the arc length is 30% and the pulse is 3, it can be seen that the junction between dissimilar metals is ideally achieved.
이하, 상기한 각각의 실시예의 조건으로 접합 작업 시 알루미늄 와이어의 위치를 어느 곳에서 하였을 때 가장 이상적인 비드가 생성되는지를 알기 위한 실험을 하였고 그 결과를 도 5에 나타내었다. Hereinafter, experiments were conducted to find out where the most ideal bead is produced when the location of the aluminum wire was placed in the bonding operation under the conditions of the above embodiments, and the results are shown in FIG. 5.
도 5를 참조하면, (a) 위치에서는 Steel 판재로의 용융풀 이동이 발생하지 않아 접합 자체가 이루어지지 않았다. 또한 (c), (d)의 위치에서는 Aluminum과 Steel간 어느 정도 접합이 이루어지지만 스패터가 다량 발생하며, Steel판재로의 직접적인 아크 입열로 인해 열변형이 심하여 용접 후에는 변형으로 인한 분리가 발생한다. 또한 Aluminum 쪽으로 아크 쏠림이 자주 발생하여 비드 형상이 불규칙하다. 따라서 (b)와 같이 알루미늄 끝단에서 알루미늄 와이어가 위치한 상태에서 접합작업을 하는 것이 제일 이상적인 비드를 생성하는 것이다.
Referring to FIG. 5, in the position (a), the molten pool movement to the steel sheet did not occur, and thus the joining itself was not performed. In addition, in the positions of (c) and (d), although aluminum and steel are joined to some extent, spatter is generated a lot, and thermal deformation is severe due to direct arc heat input to the steel plate, and separation due to deformation occurs after welding. do. In addition, the arc tends to occur toward aluminum, resulting in irregular bead shapes. Therefore, as shown in (b), the joining work in the state where the aluminum wire is located at the aluminum end creates the most ideal bead.
이하, 상기한 실시예 1~4의 조건으로 인장강도를 파악하기 위하여 인장강도 실험을 2회를 하였고, 그 결과를 <표 4>에 나타내었고, 비드 단면의 형상을 도 6에 나타내었다.Hereinafter, two tensile strength experiments were performed to determine the tensile strength under the conditions of Examples 1 to 4, and the results are shown in Table 4, and the shape of the bead cross section is shown in FIG. 6.
80
80
12.4
12.4
0.6
0.6
(Al 모재파단)226.7
(Al base material fracture)
(Al 모재파단)228.6
(Al base material fracture)
상기한 실시예에서 살펴본 바와 같이, 인장강도 결과에서 알 수 있듯이 갭을 0.2 mm주고 용접을 수행한 결과에서 가장 높은 인장강도를 보였으며 인장파단을 나타내었다. 갭을 0.5mm주고 용접을 수행한 경우는 알루미늄과 SACD소재의 용접부계면에서 인장파단이 발생하였다. As described in the above embodiment, as can be seen from the tensile strength results, the welding was performed with a gap of 0.2 mm, showing the highest tensile strength and tensile failure. In the case of welding with a gap of 0.5 mm, tensile fracture occurred at the weld interface between aluminum and SACD.
따라서 기존의 접합방법에 비해 접합계면이 취약성이 극복되어 접합강도가 높아지게 되고, 기존의 용접작업 후 발생되는 금속화합물 층이 생기지 않아 작업공정이 간소화되며, 접합부위면의 강도가 높아져 작업물의 수명을 길게 향상시키는 효과가 있는 것이다.Therefore, compared to the conventional joining method, the weakness of the joint interface is overcome, and the joint strength is increased, the metal compound layer generated after the conventional welding work is not generated, and the work process is simplified. The effect is to improve long.
이상에서 설명된 본 발명의 이종금속 접합방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiment of the dissimilar metal bonding method of the present invention described above is merely illustrative, and those skilled in the art to which the present invention pertains that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this well. You will know. Therefore, it will be understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10 : 제1 판재 20 : 제2 판재
30 : 알루미늄 와이어 40 : 회전수단10: first plate 20: second plate
30: aluminum wire 40: rotation means
Claims (6)
상기 제1 판재에 접합될 표면에 AlSi3Mn로 형성되는 접합용 와이어를 위치시키는 단계 및
상기 제1 및 제2 판재가 접합될 부위에 단락과 아크를 교대로 발생시키는 단락이행을 통하여 상기 접합용 와이어를 0.6m/min의 주기로 용융시키면서 하강-상승-하강운동을 반복적으로 행함과 동시에, 겹쳐진 제1 및 제2 판재를 소정속도로 전진시키면서 접합부위가 응고되도록 하여 비드를 생성함으로서 이종의 제1 판재 및 제2 판재가 접합되는 것을 특징으로 하는 이종금속 접합방법.Superposing a first plate formed of SACD and a second plate formed of aluminum;
Placing a joining wire formed of AlSi 3 Mn on a surface to be joined to the first plate; and
While repeatedly performing the falling-up-down movement while melting the joining wires at a cycle of 0.6 m / min through short-circuit transitions alternately generating short circuits and arcs at the portions to be joined to the first and second plates, A method of joining dissimilar metals, characterized in that the first and second dissimilar sheets are joined by advancing the overlapping first and second sheets at a predetermined speed so that the joints are solidified to generate beads.
상기 접합작업 시,
상기 제1 판재 및 제2 판재가 5mm/sec의 속도로 전진되고, 상기 알루미늄 와이어에는 전류는 80A, 전압은 12.4V로 공급하되, 아크의 길이는 30%, 펄스는 3으로 하는 것을 특징으로 하는 이종금속 접합방법.The method according to claim 1,
In the joining operation,
The first and second plates are advanced at a rate of 5 mm / sec, and the aluminum wire is supplied with a current of 80 A and a voltage of 12.4 V, with an arc length of 30% and a pulse of 3, respectively. Dissimilar metal bonding method.
상기 접합작업 시
제2 판재의 끝단에서 하는 것을 특징으로 하는 이종금속 접합방법.The method according to claim 1,
When joining
Dissimilar metal bonding method characterized in that at the end of the second plate.
상기 접합작업 시
제1 판재 및 제2 판재는 0.2mm의 간격을 두고 접합작업을 하는 것을 특징으로 하는 이종금속 접합방법.The method according to claim 1,
When joining
Dissimilar metal joining method, characterized in that the first plate and the second plate is bonded at intervals of 0.2mm.
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KR1020110030406A KR101103295B1 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Joining method of different materials |
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WO2019132289A1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 주식회사 포스코 | High-strength high manganese-plated steel plate welded structure having excellent spot weldability and method for manufacturing same |
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-
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