KR101639905B1 - Welding member having excellent welded portion fatigue characteristic and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

용접부 피로 특성이 우수한 용접부재 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면은, 제 1 부재; 상기 제 1 부재 상에 적어도 일부가 겹치도록 적층된 제 2 부재; 및 상기 제 1 부재와 제 2 부재의 겹치기 아크 용접에 의해 형성된 용접금속부를 포함하고, 상기 용접금속부의 토우각은 35° 이하(0° 제외)인 용접부재를 제공한다.A welded member excellent in fatigue characteristics of a welded portion and a method for manufacturing the same. According to an aspect of the present invention, A second member stacked on the first member so as to be at least partially overlapped with the first member; And a weld metal portion formed by lap-arc welding of the first member and the second member, wherein the toe angle of the weld metal portion is 35 DEG or less (excluding 0 DEG).

Description

용접부 피로 특성이 우수한 용접부재 및 그 제조방법{WELDING MEMBER HAVING EXCELLENT WELDED PORTION FATIGUE CHARACTERISTIC AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding member having excellent fatigue characteristics,

본 발명은 용접부 피로 특성이 우수한 용접부재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a welding member excellent in fatigue characteristics of a weld zone and a manufacturing method thereof.

최근 자동차 산업 분야에서는 지구 온난화 문제 등으로 인한 연비규제 및 충돌 안전성 정책으로 인해 자동차 차체 및 그 부품의 고강도화 및 경량화가 큰 이슈로 부상하고 있다. 이러한 기조에 따라 자동차의 샤시 부품류에도 고강도 열연강재가 적용되고 있는 추세이며, 이러한 고강도 열연강재는 일반적으로 아크 용접에 의해 접합되어 샤시 부품으로 이용된다. 그런데, 이때 아크 용접에 의해 형성된 용접금속부가 반복 피로응력 집중부(노치효과)로 작용하여 파단 기점이 되며, 결과적으로 샤시 부품류의 내구성능 저하를 초래하므로, 고강도 열연강재 적용의 이점이 상실되는 한계가 있었다.
Recently, in the automobile industry, due to the global warming problem and the fuel economy regulation and the collision safety policy, the strengthening and lighter weight of the automobile body and its parts are emerging as a big issue. According to this trend, high-strength hot-rolled steels are also being applied to chassis parts of automobiles. Such high-strength hot-rolled steels are generally joined by arc welding and used as chassis parts. However, at this time, the weld metal portion formed by arc welding acts as a repetitive fatigue stress concentration portion (notch effect) and becomes a starting point of fracture, resulting in deterioration of durability of the chassis parts. Therefore, .

이와 관련하여, 특허문헌 1은 용접 비드의 끝단부를 치퍼(타격핀)으로 연속적으로 타격하여 소성변형 영역을 형성함으로써 압축 응력 부여를 통해 피로 특성을 향상시키는 기술을 개시하고 있으며, 특허문헌 2는 용접 후 플라즈마 열원을 통해 용접 비드 끝단부를 재용융함으로써 피로 특성을 향상시키는 기술을 개시하고 있다. 그런데, 이들 기술은 용접 후 별도의 공정이 추가로 요구되는 바, 공정 시간 및 비용의 증가가 불가피한 한계가 있다.
In this connection, Patent Document 1 discloses a technology for improving the fatigue characteristic by applying compression stress by forming a plastic deformation region by continuously blowing an end portion of a weld bead with a chipper (a striking pin) Discloses a technique for improving fatigue characteristics by re-melting an end of a weld bead through a post-plasma heat source. However, since these processes require additional processes after welding, there is an inevitable increase in process time and cost.

일본 공개특허공보 특개2014-014831호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-014831 일본 공개특허공보 특개2014-004609호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-004609

본 발명은, 용접부 피로 특성이 우수한 용접부재 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a welding member excellent in fatigue characteristics of a welded portion and a method of manufacturing the same.

본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 추가적인 과제는 명세서 전반적인 내용에 기재되어 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가지는 자라면 본 발명의 명세서로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
The object of the present invention is not limited to the above description. Additional objects and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will become apparent to those having ordinary skill in the art upon examination of the following or may be learned from practice of the invention.

본 발명의 일 측면은, 제 1 부재; 상기 제 1 부재 상에 적어도 일부가 겹치도록 적층된 제 2 부재; 및 상기 제 1 부재와 제 2 부재의 겹치기 아크 용접에 의해 형성된 용접금속부를 포함하고, 상기 용접금속부의 토우각은 35° 이하(0° 제외)인 용접부재를 제공한다.
According to an aspect of the present invention, A second member stacked on the first member so as to be at least partially overlapped with the first member; And a weld metal portion formed by lap-arc welding of the first member and the second member, wherein the toe angle of the weld metal portion is 35 DEG or less (excluding 0 DEG).

본 발명의 다른 일 측면은, 제 1 부재 및 제 2 부재를 준비하는 단계; 상기 제 1 부재 상에 제 2 부재를 적어도 일부가 겹치도록 적층하여 용접라인을 형성하는 단계; 상기 형성된 용접라인을 따라 보호가스를 제공하면서 MIG(Metal Inert Gas) 용접하는 단계를 포함하고, 상기 MIG 용접시, 용접 와이어의 첨단과 용접라인과의 거리: 1.5~2.0mm, 토치각: 35~45°, 푸쉬각: 5~25°, 용접 전류: 82t~90t(여기서, 용접 전류의 단위는 A(암페어)이고, t는 제 2 부재의 두께(mm)를 의미함)의 조건으로 용접하는 것을 특징으로 하는 용접부재의 제조방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a first member and a second member; Laminating at least a portion of the second member on the first member so as to form a weld line; (MIG) welding while providing a protective gas along the formed welding line, wherein the distance between the tip of the welding wire and the welding line is 1.5 to 2.0 mm, the torch angle is 35 to 60 mm, 45 °, push angle: 5 to 25 °, welding current: 82t to 90t (here, welding current is A (ampere) and t is thickness of second member (mm)) And a welding method for welding a workpiece.

본 발명에 따른 용접부재는 피로 특성이 매우 우수한 장점이 있다.The welding member according to the present invention has an advantage that the fatigue characteristic is very excellent.

본 발명에 따른 용접부재의 제조방법은, 용접 후 별도의 추가적인 공정을 요구되지 아니하므로 공정 시간 및 비용이 절감되는 장점이 있다.
The method of manufacturing a welding member according to the present invention is advantageous in that the process time and cost are reduced since no additional process is required after welding.

도 1은 용접금속부의 토우각을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 용접 와이어의 첨단과 용접라인과의 거리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 토치각을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 푸쉬각을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 용접 부재의 용접라인에 수직한 단면을 관찰한 사진이다.
도 6은 본 발명의 발명예 2에 따라 제조된 용접 부재의 상온 인장시험 후 파단 위치를 관찰한 사진이다.
1 is a conceptual diagram for explaining the toe angle of the weld metal part.
2 is a conceptual diagram for explaining the distance between the tip of the welding wire and the welding line.
3 is a conceptual diagram for explaining the torch angle.
4 is a conceptual diagram for explaining the push angle.
5 is a photograph showing a cross section perpendicular to the welding line of the welding member manufactured according to the embodiment of the present invention.
Fig. 6 is a photograph showing a fracture position of a welded member manufactured according to Inventive Example 2 of the present invention after a tensile test at room temperature. Fig.

이하, 본 발명의 일 측면인 용접부 피로 특성이 우수한 용접부재에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a welding member having an excellent fatigue characteristic of a welded portion as an aspect of the present invention will be described in detail.

본 발명의 용접부재는, 제 1 부재; 상기 제 1 부재 상에 적어도 일부가 겹치도록 적층된 제 2 부재; 및 상기 제 1 부재와 제 2 부재의 겹치기 아크 용접에 의해 형성된 용접금속부를 포함한다.
The welding member of the present invention comprises: a first member; A second member stacked on the first member so as to be at least partially overlapped with the first member; And a weld metal portion formed by lap-arc welding of the first member and the second member.

본 발명에서는 상기 제 1 부재 및 제 2 부재의 종류, 물성 및 두께 등에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 상기 제 1 부재 및 제 2 부재가 동일한 종류, 물성 및 두께 등을 가지는 경우 뿐만 아니라, 서로 상이한 종류, 물성 및 두께 등을 가지는 경우에도 본 발명의 적용이 가능하다. 다만, 상기 용접부재를 자동차의 샤시 부품류에 바람직하게 적용하기 위해서는, 상기 제 1 부재 및 제 2 부재는 인장강도 780MPa 이상 및 두께 6mm 이하의 열연강판인 것이 바람직하다.
In the present invention, the kind, physical properties and thickness of the first member and the second member are not particularly limited, and the first member and the second member may have the same kind, physical property and thickness, The present invention can be applied even when it has physical properties and thickness. However, in order to suitably apply the welding member to chassis parts of an automobile, it is preferable that the first member and the second member are hot-rolled steel sheets having a tensile strength of 780 MPa or more and a thickness of 6 mm or less.

용접부재의 피로 특성을 증대하는 방법은 크게 잔류 응력을 이용하는 방법과 비드 형상을 제어하는 방법으로 나눌 수 있다. 본 발명의 경우, 비드 형상의 제어를 통해 용접부재의 피로 특성을 향상시키는 것을 그 목적으로 하며, 이를 위해 용접금속부의 토우각(toe angle)을 35° 이하(0° 제외)로, 보다 바람직하게는 25° 이하(0° 제외)로, 보다 더 바람직하게는 20° 이하(0° 제외)로 제어하는 것을 하나의 기술적 특징으로 한다. 이때, 토우각이란, 용접라인에 수직한 단면에서 제 1 부재 및 제 2 부재의 경계선과 용접금속부가 만나는 접점을 용접 토우(Weld Toe)라고 정의할 때, 상기 용접 토우를 기준점으로 하여 제 1 부재 및 제 2 부재의 경계선과 상기 용접금속부의 용접 토우에 최인접한 비드 곡률부의 접선이 이루는 각을 의미한다. 이해를 돕기 위해 도 1에 용접금속부의 토우각을 설명하기 위한 개념도를 나타내었다.
The method of increasing the fatigue characteristics of the welded member can be roughly divided into a method using residual stress and a method of controlling bead shape. According to the present invention, it is an object of the present invention to improve the fatigue characteristics of a welded member by controlling a bead shape. To this end, the toe angle of the welded metal portion is set to 35 ° or less (excluding 0 °) Is controlled to be 25 DEG or less (excluding 0 DEG), more preferably 20 DEG or less (except 0 DEG). Herein, the toe angle refers to a contact angle at which the boundary between the first member and the second member and the weld metal portion is defined as a weld toe at a cross section perpendicular to the weld line, And the angle formed by the tangent of the boundary line of the second member and the bead curvature portion closest to the welding toe of the weld metal portion. 1 is a conceptual diagram for explaining the toe angle of the weld metal portion for the sake of understanding.

한편, 상기와 같이 용접금속부의 토우각를 제어하는 것만으로도 용접부 피로 특성을 향상시킬 수 있으나, 그 효과를 보다 극대화하기 위해서는 용접금속부의 용입깊이를 적절히 제어하는 것이 보다 바람직하며, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용접금속부의 용입 깊이를 제 2 부재의 두께 대비 20% 이상으로 제어하는 것이 바람직하며, 30% 이상으로 제어하는 것이 보다 바람직하다. 만약, 용접금속부의 용입 깊이가 부족할 경우, 반복 피로 하중에 의해 비드루트를 기점으로 용접금속부의 파단이 발생할 우려가 있기 때문이다.
Meanwhile, by controlling the toe angle of the weld metal portion as described above, it is possible to improve the fatigue characteristic of the weld portion. However, in order to maximize the effect, it is more preferable to control the penetration depth of the weld metal portion appropriately. According to the example, it is preferable to control the penetration depth of the weld metal portion to 20% or more of the thickness of the second member, more preferably 30% or more. If the penetration depth of the weld metal portion is insufficient, there is a fear that the weld metal portion may be broken starting from the bead route due to the repeated fatigue load.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 용접 부재는, 피로 강도가 250MPa 이상이고, 반복 피로하중 10kN(최소/최대 하중비, R=0.1 및 주파수, f=20Hz)에서 피로 수명 2,000,000cycles 이상으로 용접부 피로 특성이 매우 우수한 장점이 있다. 이때, 상기 피로 강도(또는 피로한, Fatigue Limit)란, 피로 수명이 2,000,000cycles 이상이 되는 최대 피로 하중치를 부재의 단면적으로 나눈 값으로 정의된다.
According to one embodiment of the present invention, the welded member according to the present invention has a fatigue life of 2,000,000 cycles at a fatigue strength of 250 MPa or more, a repetitive fatigue load of 10 kN (minimum / maximum load ratio, R = 0.1 and frequency, And the fatigue characteristics of the welded part are excellent. Here, the fatigue strength (or fatigue limit) is defined as a value obtained by dividing the maximum fatigue load value at which the fatigue life exceeds 2,000,000 cycles divided by the cross-sectional area of the member.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 용접 부재는, 용접금속부의 인장강도가 제 1 부재 및 제 2 부재의 인장강도 대비 100% 이상으로 용접금속부의 강도가 매우 우수한 장점이 있다. 이때, 100% 이상이란, 용접금속부의 인장강도가, 제 1 부재의 인장강도 그리고 제 2 부재의 인장강도보다 높다는 것을 의미한다.
According to an embodiment of the present invention, the welding member according to the present invention is advantageous in that the tensile strength of the weld metal portion is 100% or more of the tensile strength of the first member and the second member, and the strength of the weld metal portion is extremely excellent. In this case, the term "100% or more" means that the tensile strength of the weld metal portion is higher than the tensile strength of the first member and the tensile strength of the second member.

이상에서 설명한 용접부재는 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 그 제조방법은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 그 일 구현예로써 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.
The welding member described above can be manufactured by various methods, and the manufacturing method thereof is not particularly limited. However, as one embodiment thereof, it can be produced by the following method.

이하, 본 발명의 다른 일 측면인 용접부 피로 특성이 우수한 용접부재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a welded member having excellent fatigue characteristics of welded portions according to another aspect of the present invention will be described in detail.

먼저, 제 1 부재 및 제 2 부재를 준비한 후, 상기 제 1 부재 상에 제 2 부재를 적어도 일부가 겹치도록 적층하여 용접라인(welding line)을 형성한다. 여기서, 용접라인이란 제 1 부재와 제 2 부재가 겹쳐져 있는 영역 중 제 2 부재의 끝단부를 의미한다.
First, after preparing the first member and the second member, a second member is laminated on the first member so that at least a part thereof overlaps to form a welding line. Here, the welding line means the end portion of the second member among the regions where the first member and the second member overlap.

이후, 상기 형성된 용접라인을 따라 보호가스를 제공하면서 MIG(Metal Inert Gas) 용접한다. 본 발명에서 상기와 같이 용접 방법을 MIG 용접으로 한정하는 까닭은, 아크의 길이와 폭이 상대적으로 크기 때문에 용접시 용융풀의 퍼짐성 및 젖음성이 우수하고, 용접금속부의 강도가 우수한 장점이 있기 때문이다.
Then, MIG (Metal Inert Gas) welding is performed while providing a protective gas along the formed welding line. The reason why the welding method is limited to MIG welding as described above in the present invention is that since arc length and width are relatively large, spreadability and wettability of the molten pool during welding are excellent and the strength of the weld metal portion is excellent .

이때, 목적하는 비드 형상을 얻기 위해서는, MIG 용접시, 용접 와이어의 첨단과 용접라인과의 거리, 토치각 및 푸쉬각은 다음과 같이 제어하는 것이 바람직하다.
At this time, in order to obtain the desired bead shape, it is preferable to control the distance between the tip of the welding wire and the welding line, the torch angle and the push angle during MIG welding as follows.

용접 와이어의 첨단과 용접라인과의 거리: 1.5~2.0mmDistance between the tip of the welding wire and the welding line: 1.5 to 2.0 mm

도 2는 용접 와이어의 첨단과 용접라인과의 거리를 설명하기 위한 개념도로, 용접시 용접 와이어의 첨단의 위치를 나타낸 것이다. 이러한 용접 와이어의 첨단과 용접라인과의 거리는 용접금속부의 토우각과 밀접한 관련을 가지며, 만약, 그 거리가 1.5mm 미만인 경우에는 용융풀이 제 1 부재로 유동되는 특성이 제한되어 토우각 저감 효과가 감소하는 문제가 있으며, 반면, 2.0mm를 초과하는 경우에는 제 2 부재의 용융 및 용착량 부족으로 비드루트부의 강도가 저하되는 문제가 있다.
Fig. 2 is a conceptual view for explaining the distance between the tip of the welding wire and the welding line, and shows the position of the tip of the welding wire at the time of welding. The distance between the tip of the welding wire and the welding line is closely related to the toe angle of the weld metal portion. If the distance is less than 1.5 mm, the flow characteristic of the welding solution to the first member is limited, On the other hand, when the thickness exceeds 2.0 mm, there is a problem that the strength of the bead root portion is lowered due to insufficient melting and deposition of the second member.

토치각: 35~45°Torch angle: 35 to 45 °

도 2는 토치각을 설명하기 위한 개념도이다. 토치각 역시 용접금속부의 토우각과 밀접한 관련을 가지며, 만약, 토치각이 35° 미만인 경우, 비드 퍼짐성, 즉 토우각 저감효과가 감소하는 문제가 있으며, 반면, 45°를 초과하는 경우, 단위 면적당 아크 열 핀치력이 감소하여 용접금속의 용입이 줄어들게 되어 비드루트부의 강도가 저하되는 문제가 있다.
2 is a conceptual diagram for explaining a torch angle. The torch angle is also closely related to the toe angle of the weld metal. If the torch angle is less than 35, the bead spreadability, that is, the reduction effect of the toe angle is reduced. On the other hand, There is a problem that the heat pinch force is reduced and the penetration of the weld metal is reduced, so that the strength of the bead root portion is lowered.

푸쉬각: 5~25°Push angle: 5 to 25 °

도 3은 푸쉬각을 설명하기 위한 개념도이다. 푸쉬각 역시 토치각과 마찬가지로 용접금속부의 토우각과 밀접한 관련을 가지며, 만약, 푸쉬각이 5° 미만인 경우, 비드 퍼짐성, 즉 토우각 저감효과가 감소하는 문제가 있으며, 반면, 25°를 초과하는 경우 단위 면적당 아크 열 핀치력이 감소하여 용접금속의 용입이 줄어들게 되어 비드루트부의 강도가 저하되는 문제가 있다.
3 is a conceptual diagram for explaining the push angle. The push angle is also closely related to the toe angle of the welded metal part like the torch angle. If the push angle is less than 5 degrees, the bead spreadability, that is, the reduction effect of the toe angle is reduced. On the other hand, The arc heat pinch force per area is reduced, so that the penetration of the weld metal is reduced, and the strength of the bead root portion is lowered.

용접 전류: 82t~90t(여기서, 용접 전류의 단위는 A(암페어)이고, t는 제 2 부재의 두께(mm)를 의미함)Welding current: 82t to 90t (where the unit of welding current is A (ampere) and t is the thickness of the second member in mm)

용접 전류는 용접금속부의 토우각 및 용입깊이와 밀접한 관련을 가지는 것으로, 만약 용접 전류가 지나치게 낮을 경우, 용접부 강도가 저하될 우려가 있다. 따라서, 상기 용접 전류는 82t 이상인 것이 바람직하다. 다만, 용접 전류가 지나치게 높을 경우, 과입열에 따른 용접부 경화능 감소 및 과용착에 따른 볼록한 비드 형성에 의해 피로특성이 저하될 우려가 있다. 따라서, 상기 용접 전류는 90t 이하인 것이 바람직하며, 88t 이하인 것이 보다 더 바람직하다.
The welding current is closely related to the toe angle and penetration depth of the weld metal portion. If the welding current is too low, the strength of the weld portion may be lowered. Therefore, the welding current is preferably 82t or more. However, when the welding current is excessively high, the fatigue characteristics may be deteriorated due to the decrease in the hardenability of the welded portion due to the heat input and the formation of the convex beads due to excessive wear. Therefore, the welding current is preferably 90t or less, and more preferably 88t or less.

한편, 용접부 피로 특성 향상 효과를 보다 극대화하기 위한 한가지 수단으로써, 아크(GMA, Gas Metal Arc) 용접시, 보호가스의 종류, 용접 와이어의 직경, 용접 와이어의 돌출길이 및 용접 속도에 대해 다음과 같이 제어할 수 있다.
On the other hand, as a means for maximizing the effect of improving the fatigue characteristics of the welded part, the kind of the protective gas, the diameter of the welding wire, the protrusion length of the welding wire, and the welding speed at the time of welding the arc (GMA, Gas Metal Arc) Can be controlled.

보호가스의 종류: 100% 아르곤(Ar) 가스Type of protective gas: 100% argon (Ar) gas

일반적으로 아크 용접에 사용되는 보호가스의 종류로는 아르곤(Ar) 가스, 아르곤(Ar) 및 산소(O2) 혼합가스, 아르곤(Ar) 및 이산화탄소(CO2) 혼합가스 등이 있다. 본 발명에서는 이 중 100% 아르곤(Ar) 가스를 사용함이 바람직하며, 이는 산소(O2) 또는 이산화탄소(CO2) 등과의 혼합가스 사용시 발생할 수 있는 아크의 열수축을 제한하여, 아크 폭 확대에 따른 비드 퍼짐성 및 젖음성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 이와 동시에, 강재 내의 경화성 원소들의 산화가 효과적으로 억제되어 용접금속부의 강도 확보에 유리하다는 장점이 있기 때문이다.
In general, the protective gas used for arc welding includes argon (Ar) gas, argon (Ar) and oxygen (O 2 ) mixed gas, argon (Ar) and carbon dioxide (CO 2 ) mixed gas. In the present invention, it is preferable to use 100% argon (Ar) gas, which restricts the heat shrinkage of the arc which may occur when using a mixed gas with oxygen (O 2 ) or carbon dioxide (CO 2 ) This is because not only the bead spreadability and wettability can be maximized, but also oxidation of the curing elements in the steel is effectively suppressed, which is advantageous in securing the strength of the weld metal part.

용접 와이어의 직경(Φ): 1.0~1.2mmDiameter of welding wire (Φ): 1.0 to 1.2 mm

용접 와이어의 직경은 아크의 안정성과 밀접한 관련을 가지는 것으로, 만약, 만약, 1.0mm 미만이거나, 1.2mm를 초과하는 경우, 판두께 대비 적정 입열량 도출이 곤란할 수 있다.
The diameter of the welding wire is closely related to the stability of the arc. If it is less than 1.0 mm or exceeds 1.2 mm, it may be difficult to derive the correct heat input to the plate thickness.

용접 와이어의 돌출길이: 12~15mmExtrusion length of welding wire: 12 ~ 15mm

용접 와이어의 돌출길이는 저항열 및 와이어의 용융속도와 밀접한 관련을 가지는 것으로, 만약, 12mm 미만인 경우, 노즐에 스패터가 부착하기 쉽고 이로 인해 용접금속부의 외관이 열화될 우려가 있으며, 반면, 15mm를 초과하는 경우, 보호가스에 의한 보호 효과가 저하되고 아크가 불안정해질 우려가 있다.
The protruding length of the welding wire is closely related to the resistance heat and the melting rate of the wire. If it is less than 12 mm, the spatter is likely to adhere to the nozzle, thereby deteriorating the appearance of the weld metal portion. On the other hand, , There is a fear that the protective effect by the protective gas is lowered and the arc becomes unstable.

용접 속도: 0.6~0.8m/minWelding speed: 0.6 ~ 0.8m / min

용접 속도는 용접금속부의 용착량 및 용입 깊이와 밀접한 관련을 가지는 것으로, 만약, 용접 속도가 지나치게 느릴 경우, 과입열에 따른 용접부 경화능 감소 및 과용착에 따른 볼록한 비드 형성에 의해 피로 특성이 저하될 우려가 있다. 따라서, 상기 용접 속도는 0.6m/min 이상인 것이 바람직하고, 0.7m/min 이상인 것이 보다 바람직하다. 다만, 용접 속도가 지나치게 빠를 경우, 비드 언더컷 발생 등으로 인해 용접부 강도 및 피로 특성이 저하될 우려가 있다. 따라서, 상기 용접 속도는 0.8m/min 이하인 것이 바람직하다.
The welding speed is closely related to the welding amount and the depth of penetration of the weld metal. If the welding speed is too slow, the fatigue characteristics are degraded by the decrease of the hardenability of the welded portion due to the heat input and the formation of the convex bead There is a concern. Therefore, the welding speed is preferably 0.6 m / min or more, and more preferably 0.7 m / min or more. However, when the welding speed is excessively high, the strength and fatigue characteristics of the welded portion may be deteriorated due to occurrence of bead undercut. Therefore, the welding speed is preferably 0.8 m / min or less.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate and specify the present invention and not to limit the scope of the present invention. And the scope of the present invention is determined by the matters described in the claims and the matters reasonably deduced therefrom.

(( 실시예Example ))

용접 모재로써, 자동차용 열연강재로 널리 사용되는 FB780 강판(두께: 3.4mm) 총 8쌍을 준비하였다. 이후, 총 8쌍의 FB780 강판을 일부가 겹치도록 적층하여 용접라인을 형성한 후, 하기 표 1의 조건으로 MIG 용접을 실시하였다. 한편, 상기 MIG 용접시, 보호가스는 100% 아르곤(Ar), 용접 와이어의 직경은 1.2mm, 용접 와이어의 돌출길이는 15mm로 일정하게 하였다. 이후, 제조된 각각의 용접 부재의 용접라인에 수직한 단면을 관찰하여 이를 도 5에 나타내었으며, 토우각을 측정하여 이를 하기 표 1에 함께 나타내었다. 한편, 하기 표 1에서 용입 깊이란, 제 1 부재의 두께 대비 용입 깊이를 의미한다.
Eight pairs of FB780 steel plates (thickness: 3.4 mm), which are widely used as hot-rolled steel for automobiles, were prepared as welding base materials. Thereafter, a total of eight pairs of FB780 steel plates were laminated so as to partially overlap each other to form a welding line, and MIG welding was performed under the conditions shown in Table 1 below. On the other hand, at the time of MIG welding, the protective gas was 100% argon (Ar), the diameter of the welding wire was 1.2 mm, and the protruding length of the welding wire was 15 mm. The cross section perpendicular to the welding line of each of the manufactured welding members was observed, and it was shown in FIG. 5, and the tow angle was measured and shown in Table 1 below. In the following Table 1, the penetration depth means the penetration depth with respect to the thickness of the first member.

No.No. 용접 조건Welding condition 토우각
(°)
Toe angle
(°)
용입 깊이
(%)
Penetration depth
(%)
비고Remarks
전류
(A)
electric current
(A)
속도
(m/min)
speed
(m / min)
토치각
(°)
Torch angle
(°)
푸쉬각
(°)
Push angle
(°)
용접 와이어의 첨단과
용접라인과의 거리(mm)
The tip of welding wire
Distance to welding line (mm)
1One 280280 0.80.8 2525 55 00 5454 5454 비교예1Comparative Example 1 22 280280 0.80.8 3535 55 00 4343 4242 비교예2Comparative Example 2 33 280280 0.80.8 4545 55 00 5454 4444 비교예3Comparative Example 3 44 280280 0.80.8 3535 2525 00 4242 3434 비교예4Comparative Example 4 55 280280 0.80.8 4545 2525 00 4242 2727 비교예5Comparative Example 5 66 280280 0.80.8 4545 2525 2.02.0 2020 3636 발명예1Inventory 1 77 280280 0.60.6 4545 2525 2.02.0 2424 4444 발명예2Inventory 2 88 300300 0.80.8 4545 2525 2.02.0 3535 3737 발명예3Inventory 3

상기 표 1은 용접 조건 변경에 따른 토우각 변화를 보여주고 있다. 먼저, 비교예 1 내지 3을 비교해 보면, 푸쉬각이 5 °로 고정된 상태에서 토치각을 25°에서 35°로 증가시, 토우각이 54°에서 43°로 저감되나, 토치각을 35°에서 45°로 증가시, 되려 토우각이 43°에서 54°로 증가됨을 알 수 있다. 이는, 용융풀 유동 및 용착이 상대적으로 겹침부 상판(제 2 부재)측으로 쏠리면서 하판(제 1 부재)으로 유동하지 못한 결과 비드폭이 좁아지고, 오히려 토우각이 증가한 것으로 추정된다.
Table 1 shows the change of the toe angle according to the welding condition change. First, in Comparative Examples 1 to 3, when the push angle was fixed at 5 °, when the torch angle was increased from 25 ° to 35 °, the toe angle was reduced from 54 ° to 43 °, , The tow angle increases from 43 ° to 54 °. This is presumed to be due to the fact that the molten pool flow and deposition are relatively shifted toward the overlapping part upper plate (second member) side and can not flow to the lower plate (first member), resulting in a narrower bead width and an increased tow angle.

다음으로, 비교예 2 및 4 그리고 비교예 3 및 5를 비교해 보면, 토치각이 고정된 상태에서 푸쉬각을 5°에서 25°로 증가시, 토우각이 소폭 감소함을 알 수 있다.
Next, when comparing the comparative examples 2 and 4 and the comparative examples 3 and 5, it can be seen that when the push angle is increased from 5 ° to 25 °, the toe angle decreases slightly with the torch angle being fixed.

다음으로, 상기 비교예 1 내지 5 중 가장 개선된 조건인 비교예 5의 조건에서 용융풀 유동 및 용착을 상대적으로 하판(제 1 부재) 측으로 제어하는 개념에 착안하여, 용접 와이어의 첨단의 위치를 용접라인으로부터 2.0mm 이격하여 용접을 실시하였다. 비교예 5 및 발명예 1을 비교해 보면, 토우각이 현저히 저감되었음을 알 수 있다. 한편, 발명예 2 및 3은 용접 전류 또는 용접 속도를 다소 변경하여 용접을 실시한 경우이다.
Next, in consideration of the concept of controlling the molten pool flow and welding to the lower plate (first member) side relatively under the conditions of Comparative Example 5, which is the most improved condition among the Comparative Examples 1 to 5, Welding was performed at a distance of 2.0 mm from the welding line. Comparing Comparative Example 5 and Inventive Example 1, it can be seen that the tow angle is significantly reduced. On the other hand, Examples 2 and 3 are cases in which welding is performed by slightly changing the welding current or the welding speed.

이후, 비교예 1 및 발명예 1에 따라 얻어진 용접 부재를 대상으로 피로특성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 피로 시험은 인장피로 R(최소/최대 하중 비)=0.1 및 f(주파수)=20Hz로 수행되었으며, 최대 2,000,000cycles까지 평가하였다.
Then, the fatigue characteristics of the welding members obtained according to Comparative Example 1 and Inventive Example 1 were evaluated. The results are shown in Table 2 below. The fatigue tests were carried out with a tensile fatigue R (minimum / maximum load ratio) = 0.1 and f (frequency) = 20Hz and rated up to 2,000,000 cycles.

최대 하중(kN)Maximum load (kN) 피로수명(cycles)Fatigue life (cycles) 비교예 1Comparative Example 1 발명예 1Inventory 1 8.08.0 2,000,0002,000,000 2,000,0002,000,000 8.58.5 1,257,6171,257,617 2,000,0002,000,000 9.09.0 369,197369,197 2,000,0002,000,000 9.59.5 330,195330,195 2,000,0002,000,000 10.010.0 282,479282,479 2,000,0002,000,000

표 2를 참조할 때, 발명예 1은 비교예 1에 비해 용접부 피로 특성이 현저히 향상되었음을 확인할 수 있다.
Referring to Table 2, it can be seen that Inventive Example 1 has significantly improved weld fatigue characteristics compared to Comparative Example 1.

이후, 발명예 2에 따라 얻어진 용접 부재를 대상으로 JIS 13B의 기준에 의거하여 시험편을 제작하고, 상온 인장시험을 실시하였다.
Thereafter, a test piece was prepared on the basis of the standard of JIS 13B with respect to the welding member obtained according to Inventive Example 2, and a room temperature tensile test was conducted.

도 6은 본 발명의 발명예 2에 따라 제조된 용접 부재의 상온 인장시험 후 파단 위치를 관찰한 사진이다. 도 6을 참조할 때, 용접금속부가 아닌 모재부(제 1 부재 또는 제 2 부재)에서 먼저 파단이 발생하였다는 점에서, 용접금속부의 인장강도가 모재부의 인장강도 대비 100% 이상임을 확인할 수 있다.
Fig. 6 is a photograph showing a fracture position of a welded member manufactured according to Inventive Example 2 of the present invention after a tensile test at room temperature. Fig. 6, it can be confirmed that the tensile strength of the weld metal portion is 100% or more of the tensile strength of the base material portion in that first the fracture occurred in the base material portion (the first member or the second member) rather than the weld metal portion .

1: 용접부재
10: 제 1 부재
20: 제 2 부재
30: 용접금속부
100: 용접 와이어
1: welding member
10: first member
20: second member
30: welded metal part
100: welding wire

Claims (9)

제 1 부재;
상기 제 1 부재 상에 적어도 일부가 겹치도록 적층된 제 2 부재; 및
상기 제 1 부재와 제 2 부재의 겹치기 아크 용접에 의해 형성된 용접금속부를 포함하고,
상기 용접금속부의 토우각은 35° 이하(0° 제외)이고, 상기 용접금속부의 인장강도가 상기 제 1 부재 대비 100% 이상이고, 상기 제 2 부재의 인장강도 대비 100% 이상인 용접부재.
A first member;
A second member stacked on the first member so as to be at least partially overlapped with the first member; And
And a weld metal portion formed by lap-arc welding of the first member and the second member,
Wherein the toe angle of the weld metal portion is less than or equal to 35 ° (excluding 0 °), and the tensile strength of the weld metal portion is 100% or more of the first member and 100% or more of the tensile strength of the second member.
제 1항에 있어서,
상기 용접금속부의 용입 깊이는 제 1 부재의 두께 대비 20% 이상인 용접부재.
The method according to claim 1,
Wherein the penetration depth of the weld metal portion is 20% or more of the thickness of the first member.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 부재 및 제 2 부재는 인장강도 780MPa 이상 및 두께 6mm 이하의 열연강판인 용접부재.
The method according to claim 1,
Wherein the first member and the second member are hot-rolled steel sheets having a tensile strength of 780 MPa or more and a thickness of 6 mm or less.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 용접부재는, 피로 강도가 250MPa 이상이고, 반복 피로하중 10kN(최소/최대 하중비, R=0.1)에서 피로 수명 2,000,000cycles 이상인 것을 특징으로 하는 용접부재.
The method according to claim 1,
Wherein the welded member has a fatigue strength of 250 MPa or more and a fatigue life of 2,000,000 cycles or more at a repetitive fatigue load of 10 kN (minimum / maximum load ratio, R = 0.1).
제 1 부재 및 제 2 부재를 준비하는 단계;
상기 제 1 부재 상에 제 2 부재를 적어도 일부가 겹치도록 적층하여 용접라인을 형성하는 단계;
상기 형성된 용접라인을 따라 보호가스를 제공하면서 MIG(Metal Inert Gas) 용접하는 단계를 포함하고,
상기 MIG 용접시, 용접 와이어의 첨단과 용접라인과의 거리: 1.5~2.0mm, 토치각: 35~45°, 푸쉬각: 5~25°, 용접 전류: 82t~90t(여기서, 용접 전류의 단위는 A(암페어)이고, t는 제 2 부재의 두께(mm)를 의미함)의 조건으로 용접하는 것을 특징으로 하는 용접부재의 제조방법.
Preparing a first member and a second member;
Laminating at least a portion of the second member on the first member so as to form a weld line;
And performing MIG (Metal Inert Gas) welding while providing a protective gas along the formed welding line,
In the MIG welding, the distance between the tip of the welding wire and the welding line is 1.5 to 2.0 mm, the torch angle is 35 to 45 degrees, the push angle is 5 to 25 degrees, the welding current is 82 to 90 t Is A (ampere), and t is the thickness (mm) of the second member).
제 6항에 있어서,
상기 보호가스는, 100% 아르곤(Ar) 가스인 용접부재의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the protective gas is 100% argon (Ar) gas.
제 6항에 있어서,
상기 용접 와이어의 직경은 1.0~1.2mm이고, 돌출길이는 12~15mm인 용접부재의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the welding wire has a diameter of 1.0 to 1.2 mm and a protruding length of 12 to 15 mm.
제 6항에 있어서,
상기 MIG 용접시, 용접 속도는 0.6~0.8m/min인 용접부재의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the MIG welding is performed at a welding speed of 0.6 to 0.8 m / min.
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