KR101674772B1 - Spot welding method for ultra-high strength steel sheet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 높은 강도가 요구되는 자동차 차체 등의 용접에 사용될 수 있는 초고강도 강판의 스폿(spot) 용접 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a spot welding method of an ultra-high strength steel sheet which can be used for welding an automobile body or the like requiring high strength.
Description
본 발명은 높은 강도가 요구되는 자동차 차체 등의 용접에 사용될 수 있는 초고강도 강판의 스폿(spot) 용접 방법에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a spot welding method of an ultra-high strength steel sheet which can be used for welding an automobile body or the like requiring high strength.
자동차 산업에서 차체 경량화 및 충돌 안정성 향상에 대한 지속적인 요구에 따라, 이에 적용되는 소재가 점차 고강도화 되어, 최근에는 인장강도 1000MPa급의 강재 적용이 크게 증가하고 있다.
In the automobile industry, the material applied to the automobile industry has been increasingly intensified due to the continuous demand for lighter weight and improved crash stability. Recently, the application of the steel material having the tensile strength of 1000 MPa has been greatly increased.
그러나, 이와 같은 초고강도 강을 자동차 부품에 적용하는데 있어서 용접성 열위가 장애물이 되고 있다.However, when such an ultra-high strength steel is applied to automobile parts, the weldability is becoming an obstacle.
즉, 강재의 강도를 높이기 위해서는 일반적으로 많은 함량의 탄소와 그 외 합금원소가 첨가되는데, 이로 인해 경화능을 나타내는 탄소당량이 증가하게 되어 용접부가 취약하게 되어 부품이나 차체에서 요구하는 성능을 확보하는데 어려운 점이 있다.
That is, in order to increase the strength of the steel, a large amount of carbon and other alloying elements are generally added, which increases the carbon equivalent of the hardenability and weakens the welded portion, There are difficulties.
일반적으로, 자동차 부품의 조립을 위해 저항용접의 일종인 스폿 용접 (Spot welding)이 가장 널리 적용되고 있다.In general, spot welding, which is a kind of resistance welding, is most widely applied for assembling automobile parts.
종래, 고강도강의 스폿 용접 방법은 도 1과 같이 동일 용접전류로 일정한 가압력 하에서 단일 펄스(a) 또는 2 펄스 이상의 다펄스(b) 용접을 실시하는 경우가 많았다. 그러나 이러한 용접 방법을 적용할 경우, 탄소당량이 높은 고강도강은 용접부의 취성이 커져 계면 파괴 (Interface Fracture, IF) 또는 부분적 계면 파괴 (Partial Interface Fracture, PIF)가 발생하여 용접강도가 낮아지며, 이로 인해 차체 충돌특성이 저하되는 문제가 야기될 수 있다.
Conventionally, in the spot welding method of high strength steel, a single pulse (a) or a multi-pulse (b) welding of two or more pulses is often performed under a constant pressing force at the same welding current as in Fig. However, when such a welding method is applied, high strength carbon steel having a high carbon equivalent will have a higher brittleness of the welded portion, resulting in Interface Fracture (IF) or Partial Interface Fracture (PIF) A problem that the collision characteristic of the vehicle body is lowered may be caused.
따라서, 고강도강의 용접강도를 향상시킬 필요가 있으며, 이를 위해서는 용접부의 노치 민감도의 저감 즉, 연성을 개선시켜야 한다. 용접부 연성을 향상시키기 위해서는 용접부의 경도를 낮추거나, 황(S), 인(P) 성분의 응고편석을 저감시켜야 한다. Therefore, it is necessary to improve the welding strength of the high strength steel. To do so, it is necessary to improve the notch sensitivity of the welded portion, that is, the ductility. In order to improve the ductility of the welded part, it is necessary to lower the hardness of the welded part or reduce the solidified segregation of the sulfur (S) and phosphorous (P) components.
이에 대한 방안으로서, 포스트 용접 템퍼링(post-weld tempering)과 같은 용접 후열처리 방법이 제안된 바 있으나, 이 방법은 공정시간이 길거나 적용 가능한 탄소(C) 함량에 제한이 따르는 단점이 있다. 실제로, 0.2%의 탄소(C)를 함유하는 강재에 대해서 상기 방법으로 용접을 행하는 경우 용접부 연성을 크게 개선시킬 수 있었으나, 0.25% 이상으로 탄소(C)를 함유하는 강재에 대해서는 개선효과를 얻지 못하였다.
As a countermeasure thereto, a post-weld heat treatment method such as post-weld tempering has been proposed, but this method has a disadvantage in that the process time is long and the applicable carbon (C) content is limited. In practice, when the steel material containing 0.2% carbon (C) is welded by the above method, the ductility of the welded portion can be greatly improved. However, the steel material containing 0.2% carbon (C) Respectively.
본 발명의 일 측면은, 고강도 강의 스폿 용접시 용접부 취성을 억제하여 용접강도를 향상시킬 수 있는 초고강도 강판의 스폿 용접 방법을 제공하고자 하는 것이다.
An aspect of the present invention is to provide a spot welding method of an ultra-high strength steel sheet capable of suppressing the brittleness of a welded portion during spot welding of a high strength steel to improve the welding strength.
본 발명의 일 측면은, 인장강도 1000Mpa 이상의 초고강도 강판을 스폿 용접하는 방법에 있어서,According to an aspect of the present invention, there is provided a method of spot welding an ultra-high strength steel sheet having a tensile strength of 1000 MPa or more,
상기 초고강도 강판의 용접하고자 하는 스폿 부위에 전극을 제1 가압력으로 가압하여, 상기 전극을 상기 초고강도 강판에 접촉시키는 단계; 상기 제1 가압력을 가한 이후 1차 통전을 실시하는 단계; 상기 초고강도 강판의 두께에 비례하는 시간 동안 전류를 차단하여 상기 스폿 부위를 냉각하는 단계; 및 상기 스폿 부위에 상기 전류를 차단한 시간에 비례하는 시간 동안 1차 통전의 전류의 크기에 비례하는 전류의 크기로 2차 통전을 실시하는 단계를 포함하고,Pressing the electrode with a first pressing force on a spot portion of the super high strength steel sheet to be welded to bring the electrode into contact with the ultra high strength steel sheet; Performing a primary energization after applying the first pressing force; Cooling the spot region by interrupting the current for a time proportional to the thickness of the super high strength steel sheet; And performing a secondary energization at a magnitude of a current proportional to a magnitude of a current of the primary energization during a time proportional to a time of blocking the current at the spot portion,
상기 1차 통전의 종료 전 -50msec ~ 종료 후 +50msec 내에 상기 제1 가압력에 비례하는 크기로 제2 가압력을 가하는 초고강도 강판의 스폿 용접 방법을 제공한다.
And a second pressing force is applied in a magnitude proportional to the first pressing force within -50 msec before the end of the primary energization to +50 msec after the end of the primary energization.
본 발명에 따른 용접 방법으로 초고강도 강판의 저항 스폿 용접을 실시할 경우, 충분한 크기로 너깃을 확보할 수 있어 고객사에서 요구하는 기준 이상의 강도를 갖으면서, 용접부 취성 등의 결함이 없는 우수한 용접부를 얻을 수 있다.
When resistance spot welding of an ultra-high strength steel sheet is carried out by the welding method according to the present invention, it is possible to secure a nugget with a sufficient size and to obtain an excellent weld portion without defects such as brittleness of the welded portion, .
도 1은 종래 스폿 용접시의 가압력 패턴 및 통전 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가압력 패턴 및 통전 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용접 방법을 적용시 노치부 형상이 변형되는 일 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발명예 5의 가압력 패턴 및 통전 패턴을 나타내는 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing a pressing force pattern and a current application pattern in a conventional spot welding.
2 is a graph showing a pressing force pattern and a current application pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 illustrates an example in which the shape of the notched portion is modified when the welding method according to the embodiment of the present invention is applied.
4 is a graph showing a pressing force pattern and an energizing pattern of the inventive example 5 according to the embodiment of the present invention.
본 발명자는 고강도 강의 스폿 용접시 용접부 취성을 방지할 수 있는 방안에 대하여 깊이 연구하였다.The inventors of the present invention have studied in depth how to prevent the brittleness of the welded portion during spot welding of high-strength steel.
특히, 본 발명자는 스폿 용접부 노치부에 걸리는 응력집중을 완화하는 동시에, 용접부 내 편석을 저감할 경우, 용접부 취성을 효과적으로 방지할 수 있음을 확인하였으며, 이때 상기 노치부의 응력집중을 완화하기 위해서는 노치부 형상을 변경하는 것이 유리하다는 사실을 발견하였다.
Particularly, the inventor of the present invention confirmed that it is possible to effectively prevent the stress concentration on the notch portion of the spot weld portion and to effectively prevent the brittleness of the weld portion when the segregation in the weld portion is reduced. In order to alleviate stress concentration in the notch portion, It has been found that it is advantageous to change the shape.
이에, 본 발명자는 상기 노치부 형상을 변형시킴으로써 응력집중을 완화할 수 있는 가압력 패턴과, 용접부 내 편석정도를 감소시킬 수 있는 통전 패턴을 고안하였다.
Therefore, the present inventors devised a pressing force pattern capable of alleviating stress concentration by deforming the notched portion shape and a conductive pattern capable of reducing the degree of segregation in the welded portion.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 초고강도 강판의 스폿 용접 방법을 나타내는 그래프이다.
2 is a graph showing a spot welding method of an ultra-high strength steel sheet according to the present invention.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 인장강도 1000Mpa 이상의 초고강도 강판을 스폿 용접하는 방법은, 상기 초고강도 강판의 용접하고자 하는 스폿 부위에 전극을 제1 가압력으로 가압하여, 상기 전극을 상기 초고강도 강판에 접촉시키는 단계; 상기 제1 가압력을 가한 이후 1차 통전을 실시하는 단계; 상기 초고강도 강판의 두께에 비례하는 시간 동안 전류를 차단하여 상기 스폿 부위를 냉각하는 단계; 및 상기 스폿 부위에 상기 전류를 차단한 시간에 비례하는 시간 동안 1차 통전의 전류의 크기에 비례하는 전류의 크기로 2차 통전을 실시하는 단계를 포함하고, 상기 1차 통전 종료 전 또는 후에 상기 제1 가압력에 비례하는 크기로 제2 가압력을 가하는 것을 특징으로 한다.
As shown in Fig. 2, in a method of spot welding an ultrahigh strength steel sheet having a tensile strength of 1000 MPa or more according to an aspect of the present invention, an electrode is pressed to a spot portion to be welded of the ultra high strength steel sheet with a first pressing force, To the ultra-high strength steel sheet; Performing a primary energization after applying the first pressing force; Cooling the spot region by interrupting the current for a time proportional to the thickness of the super high strength steel sheet; And performing secondary energization at a magnitude of a current proportional to a magnitude of a current of the primary energizing current for a time proportional to a time at which the current is blocked at the spot portion, wherein before or after the end of the primary energizing And a second pressing force is applied in a size proportional to the first pressing force.
하기에서는, 순차적으로 행해지는 상기의 각 단계에 대하여 보다 상세히 설명한다.
In the following, each of the above-mentioned steps performed sequentially will be described in more detail.
먼저, 스폿 용접을 위해 준비된 인장강도 1000MPa 이상의 초고강도 강판의 용접하고자 하는 스폿 부위에 전극을 가압하는 것이 바람직하며, 이때 상기 가압은 상기 전극을 상기 초고강도 강판에 접촉시킨 상태에서 행하는 것이 바람직하다.First, it is preferable to press the electrode to a spot portion of an ultra-high strength steel sheet having a tensile strength of 1000 MPa or more prepared for spot welding, and it is preferable that the pressing is performed while the electrode is in contact with the ultra high strength steel sheet.
본 발명에서는 이때의 가압력을 제1 가압력으로 명시하며, 이러한 제1 가압력은 2000~6000N의 범위로 가하는 것이 바람직하다.In the present invention, the pressing force at this time is denoted by the first pressing force, and the first pressing force is preferably in the range of 2000 to 6000 N.
상기 제1 가압력이 2000N 미만으로 너무 낮으면 스폿 부위가 서로 기밀하게 밀착되지 못하여 용접 불량이 쉽게 발생할 우려가 있으며, 반면 6000N을 초과하게 되면 전극이 스폿 부위에 융착되어 용접 불균일이 쉽게 발생할 수 있으므로 바람직하지 못하다.
If the first pressing force is less than 2000 N, the spot portions may not be tightly sealed with each other, resulting in poor welding. On the other hand, if the first pressing force is more than 6000 N, the electrodes may be welded to the spot portions, I can not.
상기에 따란 전극을 가압한 상태에서, 1차 통전을 실시함이 바람직하다.It is preferable to conduct the primary energization in the state where the electrode is pressed as described above.
이때 1차 통전은 10~40 사이클의 시간 동안 5.0~12.0 kA의 전류의 크기로 실시하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to conduct the primary energization at a current of 5.0 to 12.0 kA for 10 to 40 cycles.
싱기 1차 통전은 일정 크기 이상(일반적으로 , t: 피용접재 두께)의 너깃경을 확보하기 위한 것으로, 너깃경이 너무 작으면 기본적인 용접부 물성을 얻을 수 없게 된다.The primary energization of the shinker is more than a certain size , t: the thickness of the welded material). If the nugget diameter is too small, the basic weldment properties can not be obtained.
상기 1차 통전의 사이클과 전류 크기는 소재의 종류, 두께에 따라 달라지나, 상술한 범위를 만족할 경우 목적하는 너깃경을 얻을 수 있다.
The cycle and current magnitude of the primary energization vary depending on the type and thickness of the material, but if the above-mentioned range is satisfied, a desired ferrule can be obtained.
상기한 바에 따라 1차 통전을 완료한 후 인가된 전류를 차단시켜 용융된 스폿 부위를 일정 시간 동안 냉각시키는 단계를 수행하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform the step of cooling the spot of the molten spot for a predetermined time by blocking the applied current after completion of the primary energization according to the above.
다만, 본 발명에서는 상기 1차 통전이 완료되기 전 또는 후에 이미 가해준 가압력을 상승시킴으로써 노치부에 가해지는 응력 집중을 완화시키고자 하였다.
However, in the present invention, it is intended to alleviate the stress concentration applied to the notch portion by raising the pressing force already applied before or after the completion of the primary energization.
보다 구체적으로, 상기 1차 통전의 종료 전 -50msec ~ 종료 후 +50msec 범위 내에서 상기 제1 가압력에 비례하는 크기로 가압력을 가해주는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 이때의 가압력을 제2 가압력으로 명시한다.
More specifically, it is preferable that a pressing force is applied in a range of -50 msec to +50 msec before the end of the primary energization in proportion to the first pressing force. In the present invention, the pressing force at this time is specified as a second pressing force do.
앞서 언급한 바와 같이, 상기 제2 가압력은 상기 제1 가압력에 비례하는 크기, 바람직하게는 제1 가압력 대비 130~250%에 해당하는 압력으로 가해주는 것이 바람직하다.As described above, the second pressing force is preferably proportional to the first pressing force, preferably 130 to 250% of the first pressing force.
상기 제2 가압력의 크기가 상기 제1 가압력 크기 대비 130% 미만이면 노치부 응력 집중 완화 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 반면 250%를 초과하게 되면 너무 과한 압력에 의해 용접 불량이 발생할 우려가 있다.
If the magnitude of the second pressing force is less than 130% of the first pressing force magnitude, the effect of mitigating the notch stress concentration can not be sufficiently obtained. On the other hand, if the magnitude exceeds 250%, welding failure may occur due to excessive pressure.
본 발명에서는 상기와 같이 1차 통전 종료 전 또는 후에 가압력의 크기를 제1 가압력에 비해 증가시키고자 하는 것인데, 이와 같이 행할 경우 스폿 용접 중 노치부의 형상을 변형시킴으로써 노치부에 걸리는 응력 집중을 완화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, as described above, the magnitude of the pressing force before or after the completion of the primary welding is increased as compared with the first pressing force. In this case, by deforming the shape of the notch portion during spot welding, stress concentration on the notch portion is alleviated There is an effect that can be.
즉, 상기 2차 통전시 가압력의 크기를 증가시킴으로써 너깃부의 일부를 노치부로 배출시킴으로써, 노치부의 형상을 변형시킬 수 있다. 일 예로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 초기 V형으로 제작한 노치부의 형상을 상기 제2 가압력에 의해 너깃의 일부가 노치부로 배출됨에 따라 그 형상으로 변형시킬 수 있게 되며, 이로 인해 너깃 선단에 걸리는 응력의 크기가 크게 감소함으로써 노치부 응력 집중을 완화시킬 수 있게 되는 것이다.
That is, by increasing the magnitude of the pressing force during the secondary energization, a part of the nugget portion is discharged to the notch portion, so that the shape of the notch portion can be deformed. For example, as shown in FIG. 3, the shape of the notch portion formed in the initial V-shape can be deformed into the shape of the notch portion as a part of the nugget is discharged to the notch portion by the second pressing force, It is possible to mitigate stress concentration at the notch portion by greatly reducing the magnitude of the stress.
상기와 같이 제2 가압력이 가해진 상태에서 용융된 스폿 부위에 일정 시간 동안 냉각시키는 단계를 수행하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform the step of cooling the molten spot portion for a predetermined time in the state where the second pressing force is applied as described above.
이때, 상기 냉각시간(CT)은 너깃이 충분히 응고될 정도의 적정한 시간을 부여하여야 하지만, 너무 길어지면 공정시간이 증가되고 후속하는 2차 통전의 조건에도 영향을 미친다. 그러므로, 상기 전류를 차단하여 냉각하는 시간은 하기의 수학식 1을 만족하도록, 상기 초고강도 강판의 두께 (mm)의 3~7 배수의 사이클 (1/60초)의 시간 동안 냉각하는 것이 바람직하다.
At this time, the cooling time (CT) should be given an appropriate time enough for the nugget to solidify sufficiently, but if it is too long, the process time is increased and also the conditions of the subsequent secondary energization are affected. Therefore, it is preferable that the time for cooling by interrupting the current is cooled for a time (1/60 seconds) of 3 to 7 times the thickness (mm) of the ultra-high strength steel sheet so as to satisfy the following expression .
[수학식 1][Equation 1]
냉각시간 = a×t, [3≤a≤7, t=강판의 두께]
Cooling time = a x t, [3? A? 7, t = thickness of steel plate]
상기 수학식 1은 1차 통전을 실시한 후에 2차 통전의 수행 적정온도로 냉각할 수 있는 시간을 두께에 비례하여 도출할 수 있도록 실험을 통하여 산술한 식이다.
Equation (1) is an equation that is calculated through experiments so that the time for cooling to the proper temperature for performing the secondary energization after the primary energization can be derived in proportion to the thickness.
상기 냉각시간(CT)으로 응고된 너깃에는 응고 편석이 발생한 상태로 추정된다. 이에, 상기 응고 편석을 분해시키기 위하여, 2차 통전으로 재가열을 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같이 2차 통전시 너깃이 재용융되는 것은 절대적으로 피해야 하는 한편, 반대로 가열이 충분치 않으면 응고편석이 분해되기 어려운 점이 있으므로, 적절한 전류의 크기와 통전시간의 설정이 필요하다.
It is estimated that solidification segregation occurs in the nugget solidified at the cooling time (CT). Therefore, in order to decompose the solidified segregation, it is preferable to perform reheating by secondary energization. In this way, it is absolutely necessary to avoid re-melting the nugget during the secondary energization. On the other hand, it is difficult to decompose the solidification segregation if the heating is insufficient. Therefore, it is necessary to set the appropriate current amount and the energization time.
바람직하게, 상기 2차 통전은 하기의 수학식 2를 만족하도록, 전류 차단 시간의 1.0~3.0배의 시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 이는, 다양한 실험을 통하여 냉각하는 시간에 비례하여 2차 통전을 실시하는 것이 바람직하다는 것을 알아내었으며, 이에 냉각시간의 1.0~3.0배의 시간 동안 2차 통전을 실시하는 것이 바람직하다.
Preferably, the secondary energization is performed for a time of 1.0 to 3.0 times the current interruption time so as to satisfy the following expression (2). It has been found that it is preferable to conduct secondary energization in proportion to the time of cooling through various experiments, and it is preferable to carry out the secondary energization for 1.0 to 3.0 times of the cooling time.
[수학식 2]&Quot; (2) "
2차 통전 시간 = 냉각시간 × b, [1.0≤b≤3.0]
Secondary energization time = cooling time x b, [1.0? B? 3.0]
또한, 상기 2차 통전시 전류의 크기는, 하기 수학식 3을 만족하도록, 상기 1차 통전의 전류의 크기의 70~90%의 전류의 크기로 실시하는 것이 바람직하다. 상기 1차 통전시 전류의 크기의 70% 미만의 크기로 2차 통전을 실시하게 되면 재가열 효과가 충분하지 않으며, 반면 90%를 초과하는 경우에는 용접부가 재용융되어 열처리 효과가 사라지면서 응고 편석이 다시 일어나기 때문에 개선효과가 없다.
It is preferable that the magnitude of the current at the time of the secondary energization is such that the magnitude of the current is 70 to 90% of the magnitude of the current of the primary energization so as to satisfy the following expression (3). If the secondary energization is carried out at a magnitude of less than 70% of the magnitude of the current during the primary energization, the effect of reheating is insufficient. On the other hand, if the secondary energization exceeds 90%, the welded portion is remelted, There is no improvement because it happens again.
[수학식 3]&Quot; (3) "
2차 통전의 전류의 크기 = c × (1차 통전 전류의 크기), [0.7≤c≤0.9]
The magnitude of the current of the secondary energization = c (the magnitude of the primary energizing current), [0.7? C? 0.9]
본 발명에서 언급하는 초고강도 강재는 자동차의 부품 등에 적합한 소재로서, 이를 용접하여 의도하는 부품 등을 제작함에 있어서, 본 발명에 따른 스폿 용접 방법을 적용할 경우 용접부 취성 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
The ultrahigh strength steel material referred to in the present invention is a material suitable for automobile parts and the like, and when the spot welding method according to the present invention is applied in manufacturing parts intended to be welded, it is possible to suppress the occurrence of brittleness have.
한편, 본 발명의 가압력 패턴 즉, 최초 가압력을 가하여 용접을 실시한지 일정시간이 지난 시점에서 상기 가압력을 높이는 패턴은 본 발명에서 언급하는 1차 통전-냉각-제2 통전의 통전패턴을 적용하는 경우뿐만 아니라, 단일 통전패턴으로 용접을 실시하는 경우에도 적용할 수 있다. 이때, 상기 가압력을 높이는 시점은 상기 단일 통전이 완료되기 직전 또는 직후인 것이 바람직하다.
On the other hand, the pattern for increasing the pressing force at the time when the pressing force pattern of the present invention, that is, the initial pressing force is applied and the welding has been performed for a certain period of time, is a pattern for applying the energizing pattern of the first energization- In addition, the present invention can be applied to a case where welding is performed with a single energized pattern. At this time, it is preferable that the time for increasing the pressing force is immediately before or after the completion of the single energization.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 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 the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.
(( 실시예Example ))
인장강도 1000MPa, 두께 1.0mm의 초고강도에 대하여, 하기 표 1의 용접조건으로 저항 스폿 용접을 실시하였다.
Resistance spot welding was performed under the welding conditions shown in Table 1 for ultra high strength having a tensile strength of 1000 MPa and a thickness of 1.0 mm.
각 조건에 따라 저항 스폿 용접을 완료한 후, 십자인장강도(CTS) 및 너깃지름을 측정하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.After completion of the resistance spot welding in accordance with each condition, the cross talk tensile strength (CTS) and the nugget diameter were measured and are shown together in Table 1 below.
이때, 십자인장강도(CTS)는 ISO 14272:2000에 규정된 방법에 의하여 측정하였으며, 너깃지름은 파괴시험인 십장인장시험 후 버튼의 장축과 단축의 평균값을 측정하였다.
In this case, the cross talk tensile strength (CTS) was measured by the method specified in ISO 14272: 2000, and the nugget diameter was measured as the average value of the major and minor axes of the button after the tensile test.
하기 표 1에서 유지시간(Hold time)은 통전을 완료한 후 전극으로 가압된 상태에서 유지하는 시간을 의미하며, 전극내부에 냉각수가 흐르기 때문에 유지시간이 길수록 용접부의 냉각속도가 커지게 된다.In Table 1, the hold time means a time to hold the electrode under pressure with the electrode after completing energization. Since the cooling water flows into the electrode, the longer the holding time, the greater the cooling speed of the weld.
또한, 하기 표 1에서 제2 가압의 시점은 1차 통전 종료를 기준으로, '0'은 종료직후를 의미하며, '-'는 종료 전, '+'는 종료 후의 시점을 의미한다.
In the following Table 1, the time of the second pressurization refers to the end of the first energization, '0' means immediately after the end, '-' means before the end, and '+' means the time after the end.
division
가압
(N)1st
Pressure
(N)
(msec)Cooling
(msec)
시간
(msec)maintain
time
(msec)
지름
(mm)Nugget
diameter
(mm)
(kN)CNS
(kN)
(msec)time
(msec)
(kA)electric current
(kA)
(msec)Point
(msec)
(N)Pressing force
(N)
(msec)time
(msec)
(kA)electric current
(kA)
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 방법으로 스폿 용접을 행한 발명예 1 내지 6의 경우 용접강도(십자인장강도, CTS)가 매우 우수할 뿐만 아니라, 너깃지름이 크게 형성된 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, Examples 1 to 6 in which spot welding was performed by the method proposed by the present invention were confirmed to have not only excellent welding strength (cross tensile strength, CTS) but also large nugget diameter have.
특히, 상기 발명예 1 내지 6은 2차 용접시 너깃부 끝단에 발생한 응고편석이 재고용되어 편석정도를 감소시킴으로써 용접강도가 향상되었으며, 1차 통전의 완료 전 또는 후에 더 높은 가압력을 가함으로써 노치부 응력 집중을 완화함으로써 버튼 너깃이 크게 형성되었다.
Particularly, in the first to sixth inventions, the solidification segregation occurring at the end of the flange during secondary welding has been reused and the degree of segregation has been reduced to improve the welding strength. By applying a higher pressing force before or after completion of the primary energization, The button nugget was formed largely by relaxing stress concentration.
반면, 제2 가압력을 가하지 아니하고, 2차 통전을 전혀 실시하지 아니한 종래예 1 및 2의 경우에는 용접강도는 물론, 버튼 너깃의 직경이 3.0 미만으로 작게 형성된 것을 확인할 수 있다.
On the other hand, in the case of Conventional Examples 1 and 2 in which the second pressing force is not applied and the secondary energization is not performed at all, it is confirmed that the diameter of the button nugget is formed to be small as well as the welding strength.
또한, 본 발명과 같이 2차 통전을 실시하였음에도 불구하고, 1차 통전의 완료 전 또는 후에도 제1 가압력과 동일하게 압력을 가한 비교예 1 및 2의 경우에는 용접강도가 상기 종래예 수준으로 나타났으며, 버튼 너깃의 직경도 발명예 대비 작게 형성되었다.
In addition, in the case of Comparative Examples 1 and 2 in which the pressure was applied in the same manner as the first pressing force before or after the completion of the primary energization even though the secondary energization was performed as in the present invention, And the diameter of the button nugget is formed smaller than the diameter of the button.
특히, 상기 종래예 1 및 2의 경우 응고편석이 발생함에 따라 취성이 높아 인장시험시 파단이 발생하였으며, 비교예 1 및 2의 경우에는 노치부 응력 집중 완화 효과를 얻을 수 없어 용접강도가 낮게 나타났다.
Particularly, in the case of Conventional Examples 1 and 2, fracture occurred due to high brittleness due to occurrence of solidification segregation, and in Comparative Examples 1 and 2, the weld strength was lowered because the stress concentration concentration reduction effect of the notched portion was not obtained .
한편, 도 3은 상기 발명예 5의 통전 및 가압력 패턴을 나타낸 것이다.On the other hand, Fig. 3 shows the energizing and pressing force patterns of the inventive example 5.
Claims (5)
상기 초고강도 강판의 용접하고자 하는 스폿 부위에 전극을 제1 가압력으로 가압하여, 상기 전극을 상기 초고강도 강판에 접촉시키는 단계;
상기 제1 가압력을 가한 이후 1차 통전을 실시하는 단계;
하기 수학식 1을 만족하도록 상기 초고강도 강판의 두께(mm)의 3~7배수의 사이클(1/60) 동안 전류를 차단하여 상기 스폿 부위를 냉각하는 단계; 및
상기 스폿 부위에 상기 전류를 차단한 시간에 비례하는 시간 동안 하기 수학식 3을 만족하도록 1차 통전의 전류의 크기의 70~90%의 전류의 크기로 2차 통전을 실시하는 단계를 포함하고,
상기 1차 통전의 종료 전 -50msec ~ 종료 후 +50msec 내에 상기 제1 가압력 대비 130~250%의 크기로 제2 가압력을 가하고,
상기 제2 가압력에 의해 너깃의 일부가 노치부로 배출되도록 노치부 형상이 변형되는 것인 초고강도 강판의 스폿 용접 방법.
[수학식 1]
냉각시간(사이클) = a×t, [3≤a≤7, t=강판의 두께]
[수학식 3]
2차 통전의 전류의 크기 = c × (1차 통전 전류의 크기), [0.7≤c≤0.9]
A method of spot welding an ultra-high strength steel sheet having a tensile strength of 1000 MPa or more,
Pressing the electrode with a first pressing force on a spot portion of the super high strength steel sheet to be welded to bring the electrode into contact with the ultra high strength steel sheet;
Performing a primary energization after applying the first pressing force;
Cooling the spot portion by interrupting the current for a cycle (1/60) of 3 to 7 times the thickness (mm) of the ultra-high strength steel sheet so as to satisfy the following equation (1); And
Performing a secondary energization at a magnitude of a current of 70 to 90% of the magnitude of the current of the primary energization so that the following Equation (3) is satisfied for a time proportional to the time of blocking the current at the spot portion,
Applying a second pressing force within a range of -50 msec before the end of the primary energization to +50 msec after the end of the primary energization in a size of 130 to 250% of the first pressing force,
And the notched portion shape is deformed such that a part of the nugget is discharged to the notch portion by the second pressing force.
[Equation 1]
Cooling time (cycle) = a 占 t, [3? A? 7, t = thickness of steel plate]
&Quot; (3) "
The magnitude of the current of the secondary energization = c (the magnitude of the primary energizing current), [0.7? C? 0.9]
상기 2차 통전은 하기 수학식 2를 만족하도록 상기 전류 차단 시간의 1.0~3.0배의 시간 동안 실시하는 초고강도 강판의 스폿 용접 방법.
[수학식 2]
2차 통전 시간 = 냉각시간(사이클) × b, [1.0≤b≤3.0]The method according to claim 1,
Wherein the secondary energization is performed for a time of 1.0 to 3.0 times of the current interruption time so as to satisfy the following expression (2).
&Quot; (2) "
Secondary energization time = cooling time (cycle) x b, [1.0? B? 3.0]
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