KR101545718B1 - 용접 구조물 형성 방법 - Google Patents

Abstract

종래의 열교환기 및 트러스등 기존의 마찰교반용접 또는 아크 용접을 수행하여 형성하였던 구조물들을 접합 재료 등의 특성에 맞추어 전자기 펄스를 사용하여 용접을 수행한다. 본 발명에 따르면, 기존의 아크 내지 마찰 교반 용접을 수행할 경우보다 용접부의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며 구조체를 형성하는 소요되는 시간을 절약할 수 있다. 또한 수작업에 의한 불량률을 감소시키고 생산성을 현저히 증가시킬 수 있다.

용접, 전자기, 펄스, 열교환, 지붕, 생산성

Description

용접 구조물 형성 방법{METHOD OF FORMING A WELDING STRUCTURE}

본 발명은 용접 구조물 형성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 견고한 고상 용접으로 형성되는 용접 구조물 형성 방법에 관한 것이다.

최근 건축물의 지붕 등의 적용을 위해 현장에서 쉽게 조립할 수 있는 형태로 트러스 구조물의 적용이 증가하고 있으며, 단위체 제작은 기존의 아크용접 및 마찰용접이 적용되고 있다. 아크용접의 경우 시간이 많이 걸려 생산성이 낮고, 마찰용접은 생산성을 높힐 수 있으나 용접 시 열영향에 의한 용접강도 저하의 단점이 있었다.

또한, 열교환기 제조를 위해 방열판을 브레이징 로를 통하여 리본과 사각 튜브를 접합하고 다음 공정으로 브레이징 토치를 이용하여 수동 접합하여 제조하였기 때문에 공정이 이원화되고 브레이징 접합부의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

이상, '배경 기술'에서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로 이 부분에서 설명된 기술이 반드시 종래 기술인 것은 아니며 본 발명의 보호범위에 속하는 기술과 같이 종래에 알려지지 않은 기술일 수 있다.

본 발명의 목적은 종래의 열교환기 및 트러스등 기존의 마찰교반용접 또는 아크 용접을 수행하여 형성하여 발생하였던 생산성 및 용접 품질의 문제를 해결할 수 있는 용접 구조물 형성 방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 구조물 형성 방법은 관형의 트러스 몸체 및 트러스 몸체 삽입부, 연결부 및 트러스 고정체 삽입부를 일체로 포함하는 트러스 단위체를 준비하는 단계, 상기 트러스 몸체 삽입부를 상기 트러스 몸체에 삽입하여 밀착시킨 후 삽입부에 전자기 펄스 용접 코일을 제공하는 단계 및 상기 전자기 펄스 용접 코일을 사용하여 상기 삽입부에 펄스 자기 성형력을 제공하여 상기 트러스 몸체 삽입부가 삽입된 상기 트러스 몸체를 수축시켜 상기 트러스 몸체 및 상기 트러스 단위체가 접합된 트러스 연결체를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 트러스 몸체 삽입부는 상기 트러스 몸체로 부분적으로 삽입되어 용접될 수 있도록 상기 트러스 몸체의 제1 직경보다 작은 제2 직경을 가질 수 있다. 상기 트러스 고정체 삽입부는 상기 트러스 몸체 삽입부의 반대편에 위치하고, 상기 트러스 삽입부의 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 가질 수 있다. 상기 연결부는 상기 트러스 몸체 삽입부 및 상기 트러스 고정체 삽입부의 사이에 제공될 수 있다. 상기 트러스 몸체와 상기 트러스 단위체는 금속을 포함할 수 있다. 상기 금속은 알 루미늄, 철 또는 구리일 수 있다. 상기 트러스 몸체와 상기 트러스 단위체는 합금을 포함할 수 있다. 상기 트러스 몸체 및 상기 트러스 단위체는 이종 또는 동종의 물질로 형성될 수 있다. 여기서 용접 구조물 형성 방법은 용접 구조물 형성 방법은 다수의 홈이 형성된 구형의 트러스 고정체들을 준비하는 단계 및 상기 트러스 고정체의 상기 홈들에 상기 트러스 단위체의 상기 트러스 고정체 삽입부를 억지 끼움 방식으로 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 단일의 트러스 고정체에는 하나 이상의 상기 트러스 단위체들이 결합될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 용접 구조물 형성 방법은 알루미늄 리본을 지그재그 형태로 구부려 형성되는 방열판을 고정핀에 브레이징 접합시켜 반복 구조를 이루면서 몸체를 구성하는 단계, 상기 고정핀을 고정 파이프에 연결하는 단계, 인 연결관 및 아웃 연결관을 형성하는 단계 및 상기 방열판을 열교환을 위해 상기 인 연결관 및 상기 아웃 연결관에 접합시키는 단계를 포함하고, 상기 인 연결관 및 상기 아웃 연결관을 형성하는 단계는 구리 파이프를 알루미늄 파이프 내부로 삽입하여 밀착시켜 삽입부를 형성하는 단계, 상기 삽입부에 전자기 펄스 용접 코일을 제공하는 단계 및 상기 전자기 펄스 용접 코일로 상기 삽입부에 펄스 자기 성형력을 제공하여 상기 구리 파이프 및 상기 알루미늄 파이프를 접합하는 단계를 포함한다.

상기 알루미늄 파이프는 상기 구리 파이프보다 큰 직경을 가질 수 있다. 상기 알루미늄 파이프의 두께가 내부의 상기 구리 파이프보다 두꺼울 경우 용접 구조물 형성 방법은 상기 구리 파이프 내부에 내식성 소재의 보강재를 더 형성하는 단 계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기존의 아크 내지 마찰 교반 용접을 수행할 경우보다 용접부의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며 구조체를 형성하는 소요되는 시간을 절약할 수 있다. 또한 수작업에 의한 불량률을 감소시키고 생산성을 현저히 증가시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 용접 구조물 형성 방법의 실시예들을 설명한다. 여기서 i) 첨부된 도면들에 도시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수, 동작 등은 개략적인 것으로 다소 변경될 수 있다. ii) 도면은 관찰자의 시선으로 도시되기 때문에 도면을 설명하는 방향이나 위치는 관찰자의 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있다. iii) 도면 번호가 다르더라도 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용될 수 있다. iv) '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. v) 단수로 설명되는 경우 다수로도 해석될 수 있다. vi) 수치, 형상, 크기의 비교, 위치 관계 등이 '약', '실질적' 등으로 설명되지 않아도 통상의 오차 범위가 포함되도록 해석된다. vii) '~후', '~전', '이어서', '그리고', '여기서', '후속하여' 등의 용어가 사용되더라도 시간적 위치를 한정하는 의미로 사용되지는 않는다. viii) '제1', '제2' 등의 용어는 단순히 구분의 편의를 위해 선택적, 교환적 또는 반복적으로 사용되며 한정적 의미로 해석되지 않는다. ix) '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우 '바로'가 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 개재될 수도 있다. x) 부분들이 '~또는'으로 연결되는 경우 부분들 단독 뿐만 아니라 조합도 포함되게 해석되나 '~또는 ~중 하나'로 연결되는 경우 부분들 단독으로만 해석된다.

용접 구조물 형성 방법 1

도 1 내지 3은 본 발명의 일 실이예에 따른 용접 구조물 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 트러스 몸체(1)와 트러스 단위체(2)를 준비한다. 여기서 트러스 몸체(1)는 관형을 갖는다. 그리고 트러스 단위체(2)는 트러스 몸체 삽입부(2a), 연결부(2b) 및 트러스 고정체 삽입부(2c)를 일체로 포함한다.

트러스 몸체 삽입부(2a)는 트러스 몸체(1)로 부분적으로 삽입되어 용접될 수 있도록 트러스 몸체(1)의 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는다. 그리고 트러스 몸체 삽입부(2a)의 반대편에는 트러스 삽입부(2a)의 제2 직경보다 작은 제3 직경을 갖는 트러스 고정체 삽입부(2c)가 위치하며 트러스 몸체 삽입부(2a) 및 트러스 고정체 삽입부(2c)의 사이에는 연결부(2b)가 형성된다.

여기서 트러스 몸체(1)와 트러스 단위체(2)는 알루미늄, 철 또는 구리의 금속일 수 있다. 이와 다르게 트러스 몸체(1)와 트러스 단위체(2)는 금속의 합금일 수 있다. 그리고 트러스 몸체(1) 및 트러스 단위체(2)는 이종 또는 동종의 물질로 형성될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 트러스 몸체 삽입부(2a)를 트러스 몸체(1)에 삽입하여 밀착시킨 후 삽입부에 전자기 펄스 용접 코일을 제공한다. 전자기 펄스 용접 코일(C)에 의해서 용접부에 펄스 자기 성형력을 제공하여 용접부에 운동 에너지를 가해 트러스 몸체 삽입부(2a) 및 트러스 몸체(1)를 접합시킨다.

도 2를 참조하면, 전자기 펄스 용접 코일(C)에 의해서 제공된 펄스 자기 성형력에 의하여 트러스 몸체 삽입부(2a)가 삽입된 트러스 몸체(1)가 수축하여 트러스 몸체(1) 및 트러스 단위체(2)가 접합된 트러스 연결체(3)가 형성된다.

도 3을 참조하면, 다수의 홈(도시 안함)이 형성된 구형의 트러스 고정체(4)들을 준비한다. 이어서 트러스 고정체(4)의 홈들에 트러스 단위체(2)의 트러스 고정체 삽입부(2c)를 억지 끼움 방식으로 결합하여 최종적으로 조립식 트러스 구조물(5)을 형성한다. 여기서, 고정력을 강화하기 위하여 단일의 트러스 고정체(4)에는 하나 이상의 트러스 단위체(2)들이 결합되어 견고한 그물망 형상의 조립식 트러스 구조물(5)이 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 조립식 트러스 구조물(5)을 촬영한 사진이다.

도 4를 참조하면, 조립식 트러스 구조물은 견고한 그물망 형상으로 제조되어 상대적으로 안정적인 지붕 구조를 형성하는데 사용될 수 있음을 알 수 있으며 종래의 마찰 교반 용접 등을 적용할 필요가 없이 펄스 자기 성형력을 이용하기 때문에 생산성을 높일 수 있으며 용접의 강도를 증가시킬 수 있다.

도 5 및 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 구조물 형성 방법을 설명하 기 위한 개략적인 도면들이다.

도 5 및 6에서 설명되는 용접 구조물 형성 방법은 도 1 내지 5에서 설명된 용접 구조물 형성 방법과 비교하여 트러스 몸체(1)의 형상만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 중복되는 설명은 제외한다.

도 5 및 6을 참조하면, 트러스 몸체 삽입부(2a)가 삽입되는 트러스 몸체(1)의 단부가 확장된 형상을 가질 수 있다. 따라서 트러스 몸체 삽입부(2a)가 트러스 몸체(1)로 효과적으로 삽입될 수 있어 용접의 생산성을 향상시킬 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 용접부에 펄스 자기 성형력을 제공하여 트러스 몸체 삽입부(2a)를 트러스 몸체(1)에 용접시킨다.

용접 구조물 형성 방법 2

도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 구조물 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.

도 7을 참조하면, 자동차 및 에어컨용 열교환기는 박판의 알루미늄 리본을 지그재그 형태로 구부려 가능한 한 넓은 면적의 열교환이 될 수 있는 구조인 방열판(100)을 포함한다. 방열판(100)은 일정 길이의 고정핀(110)에 브레이징 접합되어 있으며 반복 구조를 이루면서 몸체를 구성한다. 그리고 고정핀(110)은 고정 파이프(120)에 연결된 구조를 갖는다. 방열판(100)은 열교환을 위한 인 연결관(200) 및 아웃 연결관(3000에 접합되어 있다.

도 8 및 9를 참조하면, 여기서 인 연결관(200) 및 아웃 연결관(300)은 내부 에 구리 파이프(P1) 및 알루미늄 파이프(P2)가 접합된 구조를 갖는다.

도 8에서 도시된 바와 같이, 알루미늄 파이프(P2)는 구리 파이프(P1) 보다 상대적으로 큰 직경을 갖는다. 우선, 구리 파이프(P1)를 알루미늄 파이프(P2)에 삽입하여 밀착시킨 후 삽입부에 전자기 펄스 용접 코일을 제공한다. 전자기 펄스 용접 코일(C)에 의해서 용접부에 펄스 자기 성형력을 제공하여 용접부에 운동 에너지를 가해 구리 파이프(P1) 및 알루미늄 파이프(P2)를 접합시킨다. 여기서 알루미늄 파이프(P2)의 두께가 내부의 구리 파이프(P1)보다 두꺼울 경우 무너짐을 방지하기 위하여 구리 파이프(P1) 내부에 내식성 소재의 보강재를 더 형성할 수 있다.

도 9에서 도시된 바와 같이, 전자기 펄스 용접 코일(C)에 의해서 제공된 펄스 자기 성형력에 의하여 구리 파이프(P1)이 삽입된 알루미늄 파이프(P2)가 수축하여 구리 파이프(P1)이 삽입된 알루미늄 파이프(P2)가 접합된 인 연결관(200) 및 아웃 연결관(300)이 형성된다.

도 10은 펄스 자기 성형력에 의해서 접합된 알루미늄 파이프와 구리 파이프의 용접 계면을 촬영한 사진이다.

도 10을 참조하면, 펄스 자기 성형력에 의해서 접합된 알루미늄 파이프와 구리 파이프의 용접 계면은 상대적으로 강한 결합에 의해서 용접부의 기밀이 유지되고 있음을 알 수 있다.

따라서 본 실시예에 따르면, 구리와 알루미늄으로 접합되는 자동차 및 에어컨용 열교환기 인-아웃 파이프의 연결부를 전자기펄스용접으로 구현함으로써 수작업에 의한 불량율을 감소시키고 생산성을 증가시킬 수 있으며 인-아웃 파이브의 연 결부의 기밀성을 매우 우수하게 유지할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들을 설명하였지만 실시예들은 단지 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 보호범위를 설명하기 위한 '예'들이며 본 발명의 보호범위를 한정하지 않는다. 또한, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위와 기술적으로 균등한 범위까지 확대될 수 있다.

도 1 내지 3은 본 발명의 일 실이예에 따른 용접 구조물 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 조립식 트러스 구조물(5)을 촬영한 사진이다.

도 5 및 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 구조물 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.

도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 구조물 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.

도 10은 펄스 자기 성형력에 의해서 접합된 알루미늄 파이프와 구리 파이프의 용접 계면을 촬영한 사진이다.

Claims (13)

1. 관형의 트러스 몸체 및 트러스 몸체 삽입부, 연결부 및 트러스 고정체 삽입부를 일체로 포함하는 트러스 단위체를 준비하는 단계;

   상기 트러스 몸체 삽입부를 상기 트러스 몸체에 삽입하여 밀착시킨 후 삽입부에 전자기 펄스 용접 코일을 제공하는 단계; 및

   상기 전자기 펄스 용접 코일을 사용하여 상기 삽입부에 펄스 자기 성형력을 제공하여 상기 트러스 몸체 삽입부가 삽입된 상기 트러스 몸체를 수축시켜 상기 트러스 몸체 및 상기 트러스 단위체가 접합된 트러스 연결체를 형성하는 단계를 포함하고,

   상기 트러스 몸체 삽입부는 상기 트러스 몸체로 부분적으로 삽입되어 용접될 수 있도록 상기 트러스 몸체의 제1 직경 보다 작은 제2 직경을 가지며, 상기 트러스 고정체 삽입부는 상기 트러스 몸체 삽입부의 반대편에 위치하고, 상기 트러스 삽입부의 상기 제2 직경 보다 작은 제3 직경을 갖고,

   상기 연결부는 상기 트러스 몸체 삽입부 및 상기 트러스 고정체 삽입부의 사이에 제공되며,

   상기 트러스 몸체와 상기 트러스 단위체는 금속을 포함하고, 상기 금속은 알루미늄, 철 또는 구리이며,

   상기 트러스 몸체와 상기 트러스 단위체는 합금을 포함하고,

   상기 트러스 몸체 및 상기 트러스 단위체는 이종 또는 동종의 물질로 형성되는 용접 구조물 형성 방법.
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