KR101651021B1

KR101651021B1 - An internal coupled device used for friction stir welding and a method for using the internal coupled device

Info

Publication number: KR101651021B1
Application number: KR1020140178425A
Authority: KR
Inventors: 윤종훈; 유준태; 이호성
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2016-08-24
Also published as: KR20160071119A

Abstract

내부 구속 장치의 제어 방법은, 두 개의 실린더형 피 용접물들을 제공하는 단계(S110), 상기 용접물들의 원주형 단부가 서로 접하여 접선을 가지도록 상기 용접물들을 배치하는 단계(S120), 상기 용접물들의 외측 접선의 일부를 누르도록 마찰 교반 접합 장치(120)를 배치하는 단계(S130), 상기 용접물들의 내부 접선의 전체를 지지하도록 내부의 압력을 형성하는 유체(112)를 수용하는 케이싱(111)을 배치하는 단계(S140), 상기 마찰 교반 접합 장치에 부착된 하중 제어 모듈(124)로부터 마찰 교반 용접에 필요한 하중을 계산(S150)하여 마찰 교반 용접을 실행하는 단계(S160); 제어부(130)에서 상기 하중 제어 모듈(124)로부터 전송된 하중을 바탕으로, 상기 하중을 견디기 위한 상기 유압을 계산하는 단계(S170), 및 상기 계산된 압력으로 상기 케이싱의 외측에 부착된 유압 제어 모듈(113)이 상기 케이싱 내부의 압력을 증가시키는 단계(S180)를 포함할 수 있다. A method of controlling an internal constraining apparatus includes the steps of providing two cylindrical welded parts (S110), arranging the welded parts so that the circumferential ends of the welded parts are tangent to each other (S120) (S130) of placing the friction stir joining apparatus (120) so as to press a part of the internal tangent of the welds, and a casing (111) accommodating the fluid (112) A step S160 of calculating a load necessary for friction stir welding from a load control module 124 attached to the friction stir joining apparatus S150 and performing friction stir welding S160; (S170) of calculating the hydraulic pressure for enduring the load on the basis of the load transmitted from the load control module (124) in the controller (130), and calculating a hydraulic pressure And the module 113 may increase the pressure inside the casing (S180).

Description

FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to an internal restraining device and an internal restraining device used for friction stir joining,

일 실시예에 따른 마찰 교반 접합에 사용되는 내부 구속 장치 및 내부 구속 장치를 이용하는 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a method using an internal restraining device and an internal restraining device used for friction stir joining according to an embodiment.

마찰교반용접은 툴과 소재의 물리적 마찰에 의하여 발생하는 열을 이용하여 피용접부를 가열하고, 툴의 단부에 형성된 핀을 이용하여 가열된 소재에 소성유동을 형성하여 접합하는 일종의 고상접합법이다. The friction stir welding is a solid state bonding method in which the welded portion is heated by using heat generated by physical friction between the tool and the workpiece, and a plastic flow is formed in the heated workpiece by using fins formed at the end portion of the tool.

이러한 기술은 용융온도 이하에서 접합을 하므로, 청결하고 용접부 물성이 우수하여 알루미늄, 마그네슘 등 융점이 낮은 소재에 널리 사용되고 있다.These techniques are widely used for materials having a low melting point such as aluminum and magnesium because they are bonded at a temperature below the melting temperature and are clean and have excellent physical properties of welded parts.

그리고 마찰교반용접은 반용융 상태의 고상에서 소성유동에 의하여 접합이 이루어지기 때문에 접합 품질은 툴 형상, 툴 회전속도, 이송속도 등 접합공정변수에 크게 영향을 받는다. Since the friction stir welding is performed by the plastic flow at the solid phase in the semi-molten state, the bonding quality is greatly influenced by the joining process parameters such as tool shape, tool rotation speed, and feed rate.

따라서 접합상태에 관한 정보를 바탕으로 접합 품질을 관찰하여 접합 상태가 부적합한 경우, 접합 조건을 변경하여 최적의 접합이 이루어지도록 하여야 한다.Therefore, it is necessary to observe the bonding quality based on the information on the bonding state, and to change the bonding conditions when the bonding state is inadequate, so that the optimal bonding is achieved.

마찰 교반 용접에서, 용접 공구는 작업편들에 대해 큰 힘으로 가압되어 작업편들 사이내에 작업편들의 원하는 가소화를 유발하기에 충분하도록 작업편들을 마찰 가열하는 것을 가능하게 해야 한다. 고정 또는 탈피 가능 핀을 갖는 용접 공구가 사용되면, 뒤붙임은 용접 공구에 대향하여 작업편의 이면에 대해 적용되어, 작업편들에 대해 용접 공구에 의해 인가된 압축력의 적어도 일부를 수용하고, 용접된 시임의 영역에서 용접 작업 중에 가소화된 재료를 유지한다. In friction stir welding, the welding tool must be pressurized with great force against the work pieces to enable friction heating of the work pieces sufficiently to cause the desired plasticization of the work pieces in between the work pieces. If a welding tool having a fixed or releasable pin is used, the backing is applied to the backside of the workpiece against the welding tool to receive at least a portion of the compressive force applied by the welding tool to the workpieces, In the region of the seam, the plasticized material is retained during the welding operation.

예를 들어 피용접물이 우주선 또는 항공기용 연료 탱크와 같은 비교적 소형 액세스 개구를 갖는 용기를 형성하도록 결합되는 경우에, 백킹을 형성하는 것은 더 문제가 된다. 예를 들어 US 6,247,634 B1호에 설명된 바와 같이, 그 내부에 작업편에 인장될 수 있고 (tensioned) 제거 가능한 환형 백킹을 사용하는 것이 가능해야 한다. 그러나, 이러한 백킹의 일 결점은 결합될 작업편의 치수에 특정하게 적응되어야 하고, 작업편 내의 백킹의 설치 및 제거가 어렵고 시간이 많이 소모될 수도 있다. For example, when the workpiece is coupled to form a vessel having a relatively small access opening, such as a spacecraft or a fuel tank for an aircraft, it is more problematic to form the backing. It should be possible to use a tensioned, removable annular backing, for example, as described in US 6,247,634 B1, within the work piece. However, one drawback of this backing is that it has to be specifically adapted to the dimensions of the workpiece to be combined, and it is difficult and time consuming to install and remove the backing in the workpiece.

원주방향 마찰교반접합 은 외부 및 내부구속치구가 필요한데, 기존의 방식은 내부와 외부 모두 강한 기계적 구속력을 부여하기 위해 내부와 외부 모두 원주방향으로 다수의 분할된 유압실린더 또는 스크류방식의 지지봉 방식을 채용였다. 이 경우, 치구 구성이 상당히 복잡하고 무겁게 되어 치구 조립과 분해에 상당한 노동력과 시간을 필요로 하게 된다. Circumferential friction stir joining requires external and internal constraining fixtures. The conventional method employs a plurality of divided hydraulic cylinders or screw-type support rods both circumferentially and internally to provide strong mechanical restraint both inside and outside. Respectively. In this case, the jig construction is considerably complicated and heavy, requiring considerable labor and time for jig assembly and disassembly.

일 실시예에 따르면, 원주방향 용접에 있어서 내부 구속치구의 단순화를 통해 작업의 효율성을 높일 수 있다. According to one embodiment, the efficiency of the work can be increased through the simplification of the internal fixture in circumferential welding.

일 실시예에 따른 내부 구속 장치를 이용하여, 용접 전 내부 구속 장치의 세팅을 단순하게 하고, 작업완료 후 해체를 간단하게 하여 작업의 용이성을 개선하고자 한다. The internal restraining device according to an embodiment is used to simplify the setting of the internal restraining device before welding and simplify the disassembly after completion of the work, thereby improving the ease of work.

또한, 치구 조립과 분해에 필요한 시간도 단축시켜 전반적으로 생산성을 향상시키며, 치구제작 비용을 절감하고자 한다.In addition, the time required for assembling and disassembling the jig is shortened, thereby improving the overall productivity and reducing the cost of manufacturing the jig.

또한, 기존의 유압실린더를 이용하여 개별적인 제어를 하는 경우에 비해서 통합된 1개의 유압만 제어하도록 하여 압력제어 시스템을 단순하게 하고자 한다. Also, the pressure control system should be simplified by controlling only one integrated hydraulic pressure as compared with the case where the conventional hydraulic cylinder is used for individual control.

일 실시예에 따른 마찰 교반 접합에 사용되는 내부 구속 장치는, 내부의 압력을 형성하는 유체를 수용하는 케이싱, 상기 케이싱의 외측에 부착되어 상기 유체의 유압을 제어하는 유압 제어 모듈, 마찰 교반 접합 장치에 의하여 상기 케이싱의 일 측면에 가해지는 하중을 측정하며, 상기 마찰 교반 접합 장치에 부착되는 하중 제어 모듈, 및 상기 하중 제어 모듈로부터 전송된 하중을 바탕으로, 상기 하중을 견디기 위한 유압을 계산하는 제어를 포함할 수 있다. The internal restraining device used in the friction stir joining according to one embodiment includes a casing for accommodating a fluid for forming an internal pressure, a hydraulic pressure control module attached to the outside of the casing to control the fluid pressure of the fluid, A load control module attached to the friction stir joining device for measuring a load applied to one side surface of the casing by the load control module and a control for calculating the hydraulic pressure for enduring the load based on the load transmitted from the load control module . &Lt; / RTI >

일측에 따르면, 상기 케이싱은 원통형으로 형성되고, 상기 유압제어 모듈은 상기 원통형 케이싱의 상면 또는 하면에 배치될 수 있다. According to one aspect, the casing may be formed in a cylindrical shape, and the hydraulic control module may be disposed on an upper surface or a lower surface of the cylindrical casing.

일측에 따르면, 상기 마찰 교반 접합 장치는 두 개의 실린더형 피 용접물의 외측 접선을 누르도록 배치되고, 상기 케이싱은 상기 두 개의 실린더형 피 용접물의 내측 접선을 지지하도록 배치될 수 있다. According to one aspect, the friction stir joining device is arranged to press the outer tangent of the two cylindrical weldments, and the casing can be arranged to support the inner tangent of the two cylindrical weldments.

일측에 따르면, 상기 유체에 의하여 상기 케이싱의 내측에 가해지는 유압은, 상기 마찰 교반 접합 장치에 의하여 상기 케이싱의 외측에 가해지는 압력보다 크거나 같을 수 있다. According to one aspect, the hydraulic pressure applied to the inside of the casing by the fluid may be equal to or greater than a pressure applied to the outside of the casing by the friction stir joining device.

일측에 따르면, 상기 유압 제어 모듈은 유압 측정 센서를 포함하고, 상기 유압 제어 모듈은 상기 유압 측정 센서에서 측정된 유압 정보를 피드백하여 상기 제어부에서 계산된 유압으로 조정할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the hydraulic control module includes a hydraulic pressure measurement sensor, and the hydraulic pressure control module may feedback the hydraulic pressure information measured by the hydraulic pressure measurement sensor to adjust the hydraulic pressure to the hydraulic pressure calculated by the controller.

일 실시예에 따른 내부 구속 장치의 제어 방법은, 두 개의 실린더형 피 용접물들을 제공하는 단계; 상기 용접물들의 원주형 단부가 서로 접하여 접선을 가지도록 상기 용접물들을 배치하는 단계; 상기 용접물들의 외측 접선의 일부를 누르도록 마찰 교반 접합 장치를 배치하는 단계; 상기 용접물들의 내부 접선의 전체를 지지하도록 내부의 압력을 형성하는 유체를 수용하는 케이싱을 배치하는 단계; 상기 마찰 교반 접합 장치에 부착된 하중 제어 모듈로부터 마찰 교반 용접에 필요한 하중을 계산하여 마찰 교반 용접을 실행하는 단계; 제어부에서 상기 하중 제어 모듈로부터 전송된 하중을 바탕으로, 상기 하중을 견디기 위한 상기 유압을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 압력으로 상기 케이싱의 외측에 부착된 유압 제어 모듈이 상기 케이싱 내부의 압력을 증가시키는 단계;를 포함할 수 있다. According to one embodiment, a method of controlling an internal restraining device includes the steps of: providing two cylindrical weldments; Disposing the weldments such that the circumferential ends of the welds are tangent to each other; Disposing a friction stir joining device to press a portion of the outer tangent of the welds; Disposing a casing to receive a fluid to create an internal pressure to support the entirety of the internal tangent of the welds; Performing friction stir welding by calculating a load required for friction stir welding from a load control module attached to the friction stir joining apparatus; Calculating the hydraulic pressure for enduring the load based on the load transmitted from the load control module in the control unit; And a hydraulic control module attached to the outside of the casing at the calculated pressure to increase a pressure inside the casing.

일측에 따르면, 상기 압력을 증가시키는 단계 이후, 유압 측정 센서를 포함하는 상기 유압 제어 모듈은 상기 유압 측정 센서에서 측정된 유압 정보를 피드백하여 상기 제어부에서 계산된 유압으로 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one aspect, after the step of increasing the pressure, the hydraulic control module including the hydraulic pressure measuring sensor may further include adjusting the hydraulic pressure information measured by the hydraulic pressure measuring sensor to the hydraulic pressure calculated by the controller have.

일 실시예에 따라, 원주방향 마찰교반접합을 할 경우 용접 전 내부구속치구의 셋팅이 단순해 지며, 작업완료 후 해체 또한 간단하므로 작업의 용이성이 개선될 수 있다. According to one embodiment, when the circumferential friction stir welding is performed, the setting of the internal fixture before welding is simplified, and the disassembly after completion of the work is also simple, so that the ease of work can be improved.

또한, 치구 조립과 분해에 필요한 시간도 대폭 단축될 것이므로 전반적으로 생산성이 향상될 수 있으며, 치구제작 비용을 절감할 수 있다..In addition, the time required to assemble and disassemble jigs will be greatly shortened, thus improving overall productivity and reducing the cost of jig production.

또한, 기존의 유압실린더를 이용하여 개별적인 제어를 하는 경우에 비해서 통합된 1개의 유압만 제어하면 되므로 압력제어 시스템이 단순해 질 수 있다.In addition, the pressure control system can be simplified because only one integrated hydraulic pressure can be controlled as compared with the case where the conventional hydraulic cylinder is used for individual control.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시예에 사용되는 마찰교반 접합 장치의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 마찰 교반 접합에 사용되는 내부 구속 장치를 나타낸 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 마찰 교반 접합에 사용되는 내부 구속 장치의 구성도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a schematic view of a friction stir welding apparatus used in an embodiment.
2 is a plan view of an internal restraining device used for friction stir joining in accordance with one embodiment.
3 is a configuration diagram of an internal restraining device used for friction stir joining according to an embodiment.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and the entire structure described in this embodiment is not necessarily essential as the solution means of the present invention.

도 1은 일 실시예에 이용되는 마찰교반 접합 장치의 개략도이다..1 is a schematic view of a friction stir welding apparatus used in an embodiment.

마찰 교반 접합 장치는 툴이 회전하면서(tool rotation) 핀(pin)이 아래 방향으로 힘 (downward force)을 가한다. 상기 핀(pin)은 숄더(shoulder)에 의하여 회전되며 핀과 피 용접물이 접촉하는 영역을 마찰 교반 접합 영역(friction stir welded region)이라고 하며, 핀이 피용접되는 부분을 강하게 눌러서 그 부분이 용융되면서 용접이 이루어지게 된다. A friction stir joining device applies a downward force to the pin in a downward direction as the tool rotates. The pin is rotated by a shoulder, and a region where the pin and the workpiece come into contact with each other is called a friction stir welded region. The portion where the pin is welded is strongly pressed so that the portion is melted Welding is performed.

회전 방향으로 용융되서 피용접물 단면의 하부까지 교반되는 부분을 너겟(nugget)이라고 하며, 너겟 단면을 바라보는 것을 기준으로 좌측을 후퇴 측면(retreating side) 오른 쪽을 진보 측면(advancing side)라고 기재되어 있는데, 너겟 단면을 바라보았을 때, 툴의 회전으로 인하여 용융된 피 용접물 물질이 단면 안쪽으로 들어가는 부분을 진보 측면 이라고 가며, 반대로 단변 바깥으로 나오는 부분을 후퇴 측면이라고 한다. The part which is melted in the rotating direction and is stirred to the lower end of the welded part is referred to as a nugget and the left side is referred to as a retreating side and the right side is referred to as an advancing side When the nugget cross section is viewed, the portion of the molten welded material entering the cross section due to the rotation of the tool is referred to as the progressive side, while the portion exiting the short side is referred to as the retract side.

마찰교반접합은 아래의 도 1에 도시된 바와 같이 교반 툴의 강력한 회전에 의해 피 접합물을 섞어서 고상상태에서 접합을 하는 기술이며, 툴의 회전과 더불어 하방향으로의 하중을 동시에 부과하여야 한다. The friction stir welding is a technique of joining the materials to be bonded in a solid state by mixing the materials by strong rotation of the agitating tool as shown in Fig. 1 below, and the load in the downward direction must be applied simultaneously with the rotation of the tool.

따라서, 마찰교반접합의 경우는 재료의 섞임이 발생할 수 있도록 하는 강력한 교반 토크와 더불어 하방향으로의 강한 힘이 작용하기 때문에 피 접합물의 상/하면에서 피 접합물이 움직이지 못하도록 강력히 구속시키는 치구가 필요로 하게 된다. Therefore, in the case of the friction stir welding, a strong fixation torque to force the material to be mixed together, and a strong force in the downward direction, so that the fixture strongly restrains the member from moving on the upper and lower surfaces of the member .

기존의 용융 용접 방식에서 용접 치구는 용접 과정 동안 발생하는 피 용접물의 열변형을 억제할 수 있는 수준의 강성을 가지면 된다고 볼 수 있으나, 마찰교반접합의 경우는 이와 다르게 보아야 할 필요성이 있다. In the conventional fusion welding method, it can be considered that the welding fixture should have a rigidity enough to suppress the thermal deformation of the workpiece generated during the welding process. However, in the case of the friction stir welding, it is necessary to view the welding fixture differently.

따라서, 종래 기술의 마찰 교반 용접으로 제품을 제작할 경우 특히, 원주 방향 접합 치구는 강력한 하중을 지지할 수 있도록 치구의 강성이 상당히 커야 하며, 이로 인해 치구가 상당히 복잡하면서 높은 강성 부여를 위해 거대하고 무겁게 제작되는 경우가 많았다. Therefore, when the product is manufactured by the friction stir welding of the prior art, the circumferential joint has to have a considerably high stiffness of the jig in order to support a strong load, and the jig is considerably complicated, It was often produced.

원주방향 마찰교반접합은 외부 및 내부구속치구가 필요한데, 기존의 방식은 내부와 외부 모두 강한 기계적 구속력을 부여하기 위해 내부와 외부 모두 원주방향으로 다수의 분할된 유압실린더 또는 스크류방식의 지지봉 방식을 채용하는 경우가 있다. 이 경우, 치구 구성이 상당히 복잡하고 무겁게 되어 치구 조립과 분해에 상당한 노동력과 시간을 필요로 하게 된다. Circumferential friction stir joining requires external and internal constraining fixtures. The conventional method employs a plurality of divided hydraulic cylinders or screw-type support rods both circumferentially and internally to provide strong mechanical restraint both inside and outside. . In this case, the jig construction is considerably complicated and heavy, requiring considerable labor and time for jig assembly and disassembly.

도 2는 일 실시예에 따른 마찰 교반 접합에 사용되는 내부 구속 장치(100)를 나타낸 평면도이다. 2 is a plan view showing an internal restraining apparatus 100 used for friction stir joining according to an embodiment.

상기 내부 구속 장치(100)는, 내부의 압력을 형성하는 유체(112)를 수용하는 케이싱(111), 상기 케이싱(111)의 외측에 부착되어 상기 유체(112)의 유압을 제어하는 유압 제어 모듈(113), 마찰 교반 접합 장치(120)에 의하여 상기 케이싱(111)의 일 측면에 가해지는 하중을 측정하며, 상기 마찰 교반 접합 장치(120)에 부착되는 하중 제어 모듈(124), 및 상기 하중 제어 모듈(124)로부터 전송된 하중을 바탕으로, 상기 하중을 견디기 위한 유압을 계산하는 제어부(130)를 포함할 수 있다. The internal restraining apparatus 100 includes a casing 111 for accommodating a fluid 112 forming an internal pressure therein, a hydraulic pressure control module 112 attached to the outside of the casing 111 to control the hydraulic pressure of the fluid 112, A load control module 124 for measuring a load applied to one side of the casing 111 by the friction stir joining device 120 and attached to the friction stir joining device 120, And a controller 130 for calculating the hydraulic pressure for enduring the load based on the load transmitted from the control module 124. [

도 2에서, 상기 유압 제어 모듈(113)은 P로 도시되며, 상기 하중 제어 모듈(124)은 L로 도시되며, 상기 제어부(130)는 C로 도시된다. In FIG. 2, the hydraulic control module 113 is shown as P, the load control module 124 is shown as L, and the controller 130 is shown as C. FIG.

상기 마찰 교반 접합 장치(100)는 로드셀(122)과 접합 툴(121)을 포함할 수 있고 상기 로드셀(122)이 아래 방향으로 하중(L)을 가하면서 상기 접합 툴(121)을 회전시켜 마찰 교반 용접을 실행할 수 있다. The friction stir joining apparatus 100 may include a load cell 122 and a joining tool 121. The load cell 122 rotates the joining tool 121 while applying a load L in a downward direction, Stirring welding can be performed.

상기 내부 구속 장치(100)와 상기 마찰 교반 접합 장치(120)는 별개의 전원에 연결 되어 전력을 공급받으나, 두 장치 모두 하나의 제어부(130)에 의하여 제어될 수 있다. 상기 내부 구속 장치(100)의 압력은 유압 제어 모듈(113)에 의하여 제어되며, 상기 마찰 교반 접합 장치(120)에 의하여 피 용접물에 가해지는 하중은 하중 제어 모듈(124)에 의하여 제어될 수 있다. 상기 유압 제어 모듈(113) 및 상기 하중 제어 모듈(124)은 모두 상기 제어부(130)에 의하여 통합되어 제어되며 사용자는 상기 제어부(130)를 통하여 상기 유압 제어 모듈(113) 및 상기 하중 제어 모듈(124)의 작동 상황을 모두 모니터링 하고 명령을 내릴 수 있다. The internal restraining device 100 and the friction stir welding device 120 are connected to a separate power source to receive power, but both devices can be controlled by one control unit 130. The pressure of the internal constraining apparatus 100 is controlled by the hydraulic control module 113 and the load applied to the workpiece by the friction stir welding apparatus 120 can be controlled by the load control module 124 . The hydraulic control module 113 and the load control module 124 are all integrated and controlled by the controller 130 and the user controls the hydraulic control module 113 and the load control module 124 through the controller 130. [ 124) can be monitored and commanded.

마찰 용접 과정의 환경이 지속적으로 변화하기 때문에 상기 하중 제어 모듈(124)에서 전송하는 하중 값이 지속적으로 달라질 수 있으며, 상기 제어부(130)는 상기 달라지는 하중 값에 따라 상기 유압 제어 모듈(112)에 전송하는 요구되는 유압 수치를 변화키기게 된다.Since the environment of the friction welding process continuously changes, the load value transmitted from the load control module 124 may be continuously varied, and the controller 130 may control the hydraulic control module 112 Changing the required hydraulic pressure to be transmitted.

상기 케이싱(111)은 원통형으로 형성되고, 상기 유압제어 모듈(113)은 상기 원통형 케이싱(111)의 상면 또는 하면에 배치될 수 있다. 피용접물이 실린더형이 아닌 경우, 예를들어 피용접물이 사각형, 오각형, 또는 육각형 등과 같이 다각형으로 구성되는 경우에는 케이싱(111)의 형태 또한 이에 맞춰서 다각형으로 제작되는 것이 요구될 수 있다. The casing 111 may be formed in a cylindrical shape, and the hydraulic control module 113 may be disposed on an upper surface or a lower surface of the cylindrical casing 111. In the case where the workpiece to be welded is not cylindrical, for example, when the workpiece is formed of a polygon such as a square, a pentagon, or a hexagon, the shape of the casing 111 may also be required to be made polygonal accordingly.

상기 마찰 교반 접합 장치(100)는 두 개의 실린더형 피 용접물의 외측 접선을 누르도록 배치되고, 상기 케이싱(111)은 상기 두 개의 실린더형 피 용접물의 내측 접선을 지지하도록 배치될 수 있다. 상기 마찰 교반 접합 장치(100)는 상기 피 용접물들의 외측 접선 중 일부의 점을 누르면서 용접을 하게 되며, 상기 피 용접물들의 변형을 막기 위하여, 상기 케이싱(111)이 상기 피 용접물들의 내측에서 팽창하여 상기 피 용접물들의 형태를 유지하게 될 수 있다. The friction stir joining device 100 is arranged to press the outer tangent of the two cylindrical weldments, and the casing 111 can be arranged to support the inner tangent of the two cylindrical weldments. The friction stir joining apparatus 100 is welded while pressing a point of an outer tangent of the workpieces to be welded. To prevent deformation of the workpieces, the casing 111 is expanded inside the workpieces, The shape of the workpieces to be welded can be maintained.

상기 두 개의 피용접물을 단단하게 고정하기 위해서 피용접물 구속 치구(123)을 구비할 수 있고, 상기 피용접물 구속 치구(123)는 상기 피용접물의 단부에서 상단으로 튀어나온 돌출부를 서로 눌러서 고정할 수 있다. 상기 피용접물 구속 치구(123)는 기존의 방식과 동일하거나 피용접물이 연질재료인 경우 단순한 링 형태가 될 수 있다. The workpiece fixture 123 may be provided with a fixture 123 to fix the two workpieces to be fixed, and the fixture 123 to be welded can fix the protrusions protruding from the end portion of the workpiece to the upper portion by pressing them together have. The fixture 123 to be welded may be the same as the conventional method, or may be a simple ring shape when the welded material is a soft material.

상기 케이싱에 의하여 상기 피용접물들 의 내측에 가해지는 압력은, 상기 마찰 교반 접합 장치(120)에 의하여 피 용접물들의 외측에 가해지는 압력보다 크거나 같을 수 있다. 상기 케이싱(111)은 신축성이 있는 유연한 재질로 형성될 수 있고 상기 마찰 교반 접합 장치(120)가 피 용접물에 가하는 압력에 비례하여 내부의 유압을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 부피가 팽창될 수 있고, 상기 케이싱(111)의 상면 또는 하면의 위치가 달라질 수 있다. The pressure applied to the inside of the welded portions by the casing may be equal to or greater than a pressure applied to the outside of the welded portions by the friction stir welding device 120. The casing 111 can be formed of a flexible material having elasticity and can increase the internal hydraulic pressure in proportion to the pressure applied to the workpiece by the friction stir welding device 120, The position of the upper surface or the lower surface of the casing 111 can be changed.

상기 유압 제어 모듈은 유압 측정 센서(114)를 포함하고, 상기 유압 제어 모듈(112)은 상기 유압 측정 센서(114)에서 측정된 유압 정보를 피드백하여 상기 제어부(130)에서 계산된 유압으로 조정할 수 있다. The hydraulic control module includes a hydraulic pressure measurement sensor 114. The hydraulic pressure control module 112 feedbacks the hydraulic pressure information measured by the hydraulic pressure measurement sensor 114 to adjust the hydraulic pressure calculated by the controller 130 have.

상기 유압 제어 모듈(112)에서 상기 케이싱(111) 내부의 유압을 상기 제어부(130)으로부터 전송받은 압력 수치로 증가시킨다고 하더라도, 실제 상기 케이싱(111) 내부의 유압 수치는 상기 전송받은 압력 수치와는 차이가 있을 수 있다. 따라서, 상기 유압 측정 센서(114)는 실제 케이싱(111) 내부의 유압 수치를 지속적으로 모니터링 하여, 상기 유압 제어 모듈(113) 또는 상기 제어부(130)에 상기 유압 수치를 전송하는 피드백 과정을 수행한다. Even if the hydraulic pressure in the casing 111 is increased by the hydraulic pressure control module 112 to the pressure value received from the controller 130, the hydraulic pressure value inside the casing 111 actually corresponds to the received pressure value There may be a difference. Therefore, the hydraulic pressure measurement sensor 114 continuously monitors the hydraulic pressure value in the actual casing 111 and performs a feedback process of transmitting the hydraulic pressure value to the hydraulic control module 113 or the control unit 130 .

상기 유압 측정 센서(114)가 전송한 실제 유압 수치가 상기 제어부(130)에 서 요구한 수치보다 작은 경우에는 상기 유압 제어 모듈(112)은 유압을 더 높이게 되며, 상기 유압 측정 센서(114)가 전송한 실제 유압 수치가 상기 제어부(130)에 서 요구한 수치보다 큰 경우에는 상기 유압 제어 모듈(112)은 유압을 더 낮추면서 피드백 과정을 수행하게 된다. When the actual oil pressure value transmitted from the oil pressure measurement sensor 114 is smaller than the value required by the controller 130, the oil pressure control module 112 further increases the oil pressure, and the hydraulic pressure measurement sensor 114 If the transmitted actual hydraulic pressure value is larger than the value requested by the controller 130, the hydraulic pressure control module 112 performs the feedback process while lowering the hydraulic pressure.

도 3은 일 실시예에 따른 마찰 교반 접합에 사용되는 내부 구속 장치(100)의 구성도이다. 3 is a structural view of an internal restraining apparatus 100 used for friction stir joining according to an embodiment.

상기 내부 구속 장치(100)는 케이싱(111), 유압 제어 모듈(113), 유압 센서(114), 및 제어부(130)을 포함할 수 있고, 상기 유압제어 모듈(113)에 의하여 다른 구성요소들과 신호를 주고받을 수 있다. The internal restraining apparatus 100 may include a casing 111, a hydraulic control module 113, a hydraulic pressure sensor 114 and a control unit 130. The hydraulic control module 113 may control other components And can send and receive signals.

상기 유압센서(114)는 케이싱(111) 내부에 수용된 유체(112)가 케이싱(111)에 가하는 실제 압력을 측정하며, 실제 압력 수치를 유압제어 모듈(113) 또는 제어부(130)에 전송할 수 있다. The hydraulic pressure sensor 114 measures the actual pressure applied to the casing 111 by the fluid 112 contained in the casing 111 and may transmit the actual pressure value to the hydraulic control module 113 or the control unit 130 .

상기 유압 제어 모듈(113)은 상기 유체(112)의 유압을 조절하며 유압 센서(114)로부터 실제 압력 정보를 전송받아 유압을 높이거나 내리는 피드백 과정을 가질 수 있으며, 기준이 되는 유압은 제어부(130)으로부터 전송받을 수 있다.The hydraulic control module 113 may control the hydraulic pressure of the fluid 112 and may receive the actual pressure information from the hydraulic pressure sensor 114 and may have a feedback process for increasing or decreasing the hydraulic pressure. ).

상기 제어부(130)는 하중 제어 묘듈(124)를 통해 마찰 교반 접합 장치(120)에 명령을 내릴 수 있고, 상기 하중 제어 묘듈(124)은 마찰 교반 접합 장치(120)를 작동시키며 피 용접물에 가해지는 하중은 하중 제어 모듈(124)이 측정하여 상기 제어부(130)에 전송할 수 있다.The control unit 130 can issue a command to the friction stir joining apparatus 120 via the load control module 124 and the load control module 124 actuates the friction stir joining apparatus 120 to apply the force to the workpiece The load control module 124 may measure the losing load and transmit the measured load to the controller 130.

상기 제어부(130)는 상기 하중 제어 모듈(124)에서 전송된 하중을 바탕으로 상기 유체(112)의 유압을 계산하게 되는데 계산식의 하나로 다음을 들 수 있다. The control unit 130 calculates the hydraulic pressure of the fluid 112 based on the load transmitted from the load control module 124. The calculation formula is as follows.

여기서, P는 유체(112)의 유압을 의미하며, L은 상기 하중 제어 모듈(124)에서 계산된 하중을 의미하며, R은 피 용접물의 내경을 의미하고, c는 케이싱(111)및 각종 물성값에 따라 달라지는 상수값을 의미하며, 상기 H는 내부 구속 장치의 높이를 의미한다. 즉 상기 유체(112)의 유압은 상기 내부 구속 장치의 부피에 반비례하고, 상기 하중 제어 모듈(124)에서 계산된 하중에 비례하게 된다. Here, P denotes the hydraulic pressure of the fluid 112, L denotes the load calculated by the load control module 124, R denotes the inner diameter of the workpiece, c denotes the casing 111 and various physical properties , And H denotes the height of the internal restraining device. That is, the hydraulic pressure of the fluid 112 is inversely proportional to the volume of the internal restraining device, and is proportional to the load calculated by the load control module 124.

도 4는 일 실시예에 따른 내부 구속 장치의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of controlling an internal restraining apparatus according to an embodiment.

상기 내부 구속 장치의 제어 방법은, 두 개의 실린더형 피 용접물들을 제공하는 단계(S110), 상기 용접물들의 원주형 단부가 서로 접하여 접선을 가지도록 상기 용접물들을 배치하는 단계(S120), 상기 용접물들의 외측 접선의 일부를 누르도록 마찰 교반 접합 장치(120)를 배치하는 단계(S130), 상기 용접물들의 내부 접선의 전체를 지지하도록 내부의 압력을 형성하는 유체(112)를 수용하는 케이싱(111)을 배치하는 단계(S140), 상기 마찰 교반 접합 장치에 부착된 하중 제어 모듈(124)로부터 마찰 교반 용접에 필요한 하중을 계산(S150)하여 마찰 교반 용접을 실행하는 단계(S160); 제어부(130)에서 상기 하중 제어 모듈(124)로부터 전송된 하중을 바탕으로, 상기 하중을 견디기 위한 상기 유압을 계산하는 단계(S170), 및 상기 계산된 압력으로 상기 케이싱의 외측에 부착된 유압 제어 모듈(113)이 상기 케이싱 내부의 압력을 증가시키는 단계(S180)를 포함할 수 있다. A method of controlling an internal restraining apparatus comprising the steps of: providing two cylindrical welded parts (S110); arranging the welded parts such that the circumferential ends of the welded parts are tangent to each other (S120) Disposing a friction stir joining apparatus 120 (S130) so as to press a part of the tangent, a casing 111 accommodating a fluid 112 forming an internal pressure to support the entire internal tangent of the welds (S140), calculating a load necessary for friction stir welding from a load control module (124) attached to the friction stir joining apparatus (S150) and performing friction stir welding (S160); (S170) of calculating the hydraulic pressure for enduring the load on the basis of the load transmitted from the load control module (124) in the controller (130), and calculating a hydraulic pressure And the module 113 may increase the pressure inside the casing (S180).

상기 마찰 교반 용접을 실행하는 단계(S160)과 상기 케이싱 내부의 압력을 증가시키는 단계(S180)사이에 시간 차이가 있는 경우에 마찰 교반 용접 과정에서 피 용접물이 하중을 지탱하지 못하는 시간 영역이 발생할 수 있으므로, 제어부에서 유압을 빠르게 계산(S170)하는 것이 필요할 수 있다. If there is a time difference between the step of performing the friction stir welding (S160) and the step of increasing the pressure inside the casing (S180), a time zone in which the workpiece can not bear the load in the friction stir welding process may occur Therefore, it may be necessary to quickly calculate the hydraulic pressure in the control unit (S170).

상기 압력을 증가시키는 단계(S180) 이후, 유압 측정 센서를 포함하는 상기 유압 제어 모듈은 상기 유압 측정 센서에서 측정된 유압 정보를 피드백하여 상기 제어부에서 계산된 유압으로 조정하는 단계(S190)를 더 포함할 수 있다. After the step of increasing the pressure (S180), the hydraulic control module including the hydraulic pressure measuring sensor further includes a step (S190) of adjusting the hydraulic pressure information measured by the hydraulic pressure measuring sensor to the hydraulic pressure calculated by the controller can do.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment thereof, the present invention is not limited thereto, and various modifications and applications are possible. In other words, those skilled in the art can easily understand that many variations are possible without departing from the gist of the present invention.

100: 내부 구속 장치
111: 케이싱
112: 유체
113: 유압 제어 모듈
114: 유압 측정 센서
120: 마찰 교반 접합 장치
123: 피용접물 구속 치구
124: 하중 제어 모듈
130: 제어부100: internal restraining device
111: casing
112: fluid
113: Hydraulic control module
114: Hydraulic measuring sensor
120: Friction stir welding device
123: Welding fixture
124: Load control module
130:

Claims

A casing for receiving fluid forming an internal pressure;
A hydraulic pressure control module provided on the outer side of the casing for controlling the hydraulic pressure of the fluid, the hydraulic control module including a hydraulic pressure measuring sensor for measuring the hydraulic pressure of the fluid;
A load control module attached to the friction stir welding device for measuring a load applied to one side surface of the casing by a friction stir welding device; And
And a control unit for calculating an oil pressure to withstand the load based on the load transmitted from the load control module,
Wherein the hydraulic pressure control module feeds back the hydraulic pressure information measured by the hydraulic pressure measuring sensor to adjust the hydraulic pressure of the fluid to the hydraulic pressure calculated by the controller,
Internal restraint device used for friction stir joining.

The method according to claim 1,
The casing is formed in a cylindrical shape,
Wherein the hydraulic control module is disposed on an upper surface or a lower surface of the casing,
Internal restraint device used for friction stir joining.

The method according to claim 1,
Wherein the friction stir joining device is arranged to press an outer tangent line of the two workpieces,
Said casing being arranged to support an inner tangent of said two weldments,
Internal restraint device used for friction stir joining.

The method of claim 3,
Wherein the pressure applied to the inside of the workpieces by the casing is used for friction stir welding that is equal to or greater than a pressure applied to the outside of the welded parts by the friction stir welding device.

delete

Providing two corresponding weldments;
Disposing the welds such that corresponding ends of the welds are tangent to each other;
Disposing a friction stir joining device to press a portion of the outer tangent of the welds;
Disposing a casing to receive fluid forming an internal hydraulic pressure to support an internal tangent of the welds;
Performing friction stir welding by calculating a load required for friction stir welding from a load control module attached to the friction stir joining apparatus;
Calculating a hydraulic pressure of the fluid to withstand the load based on the load transmitted from the load control module in the control unit; And
Increasing a pressure inside the casing by a hydraulic control module provided outside the casing at the calculated pressure;
Containing
Control method of internal restraining device.

The method according to claim 6,
After increasing the pressure,
Wherein the hydraulic control module including the hydraulic pressure measuring sensor further comprises feeding back the hydraulic pressure information measured by the hydraulic pressure measuring sensor to the hydraulic pressure calculated by the controller,
Control method of internal restraining device.