KR101791362B1

KR101791362B1 - 적어도 ２개의 박판 부품의 결합 방법

Info

Publication number: KR101791362B1
Application number: KR1020167002444A
Authority: KR
Inventors: 쥐르겐 아메딕; 마르크 마카엘리스; 크리슈티앙 쉬벨러
Original assignee: 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2017-10-27
Also published as: KR20160027071A; WO2015024698A1; CN105492155B; CN105492155A; EP3036060B1; EP3036060A1; US20160158873A1; DE102013216820A1

Abstract

본 발명은 적어도 2개의 박판 부품(1, 5)을 결합하기 위한 방법에 관한 것이며, 본 발명의 방법에 따라서 압인 부재는 제1 박판 부품(1) 상에 고정되고, 그런 다음 제1 박판 부품(1) 상에 고정된 압인 부재(3)는 특히 점 용접을 통해 제2 박판 부품(5)과 용접된다. 본 발명에 따라서, 제1 박판 부품(1) 상에서의 고정을 위해 압인 부재(3)는 딥드로잉 공정에서 딥드로잉 방향(T)으로 제1 박판 부품(1)의 재료 안쪽으로 압입되고 압인 부재(3)는 소성변형 하에 제1 박판 부품(1)과 형태 결합 방식으로 결합된다.

Description

적어도 ２개의 박판 부품의 결합 방법{METHOD FOR CONNECTING AT LEAST TWO SHEET METAL PARTS}

본 발명은, 특허 청구항 제1항의 전제부에 따르는, 적어도 2개의 박판 부품을 결합하기 위한 방법, 또는 특허 청구항 제10항에 따르는 박판 부품 결합부에 관한 것이다.

자동차 분야에서 이용되는 경량 구조에서, 예컨대 알루미늄 박판 부품이 강재 박판 부품(steel sheet metal part)과 결합되어 있는 알루미늄-강재 결합부의 이용이 공지되어 있다. 상기 두 박판 부품의 결합을 위해, 우선, 강재 압인 부재(steel impressing element)는 알루미늄 박판 부품 안쪽으로 박아 넣어질 수 있다. 그런 다음, 알루미늄 박판 부품 안쪽에 박아 넣어진 강재 압인 부재는 점 용접(spot welding)을 통해 강재 박판 부품과 결합될 수 있다.

DE 10 2009 035 338 A1로부터는, 강재 압인 부재가 알루미늄 박판 부품 상에 안착될 수 있고 사전 설정된 압입력으로 알루미늄 박판 부품을 관통하여 박아 넣어질 수 있으며, 이와 동시에 천공된 피스(punched-out piece)가 발생하는 일반적인 결합 방법이 공지되어 있다. 강재 압인 부재는 확대된 리벳 두부(rivet head)와 리벳 몸통(rivet shank)을 포함한다. 박아 넣어진 후에, 강재 압인 부재는 자신의 리벳 몸통으로 사전 설정된 돌출 길이만큼 알루미늄 박판 부품으로부터 돌출된다. 그런 다음, 알루미늄 박판 부품으로부터 돌출된 리벳 몸통의 단부는 경우에 따라 중간에 접착층이 개재된 상태에서 강재 박판 부품과 점 용접된다.

DE 10 2009 035 338 A1에서는, 강재 압인 부재의 리벳 몸통이 중실 재료(solid material)로 이루어진 원통형 본체를 포함하며, 이 본체는 리벳 두부의 반대 방향으로 향해 있는 자신의 단부에 원추형으로 가늘어지는 첨단부를 포함한다. 이런 유형으로 강재 압인 부재의 복잡한 기하구조는 그에 상응하게 복잡하게 제조될 수 있다. 그 외에, 박판 부품 쪽으로 압인 부재를 공급할 때, 압인 부재의 배향에도 유념해야만 한다.

본 발명의 과제는, 간단한 방식으로 완벽한 결합 강도가 보장되는 박판 부품들의 결합 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 과제는 특허 청구항 제1항 또는 특허 청구항 제10항의 특징을 통해 해결된다.

특허 청구항 제1항의 특징에 따라서, 제1 박판 부품 상에서 압인 부재의 고정은 리벳팅 공정에서 수행되는 것이 아니라, 압인 부재가 딥드로잉 방향으로 제1 박판 부품의 재료 안쪽으로 압입되는 딥드로잉 공정에서 수행된다. 이 경우, 제1 박판 부품은 딥드로잉된다. 이와 동시에, 압인 부재 역시도 소성변형 하에 제1 박판 부품과 형태 결합 방식으로 결합된다. 제1 박판은 바람직하게는 알루미늄 박판이다. 동일한 방식으로, 알루미늄 및/또는 마그네슘으로 이루어진 주조 합금, 마그네슘 박판, 및 또 다른 연성 재료 및 전기 전도성 재료도 가능하다.

그러므로 바람직하게는 알루미늄 및 강재를 결합하기 위한 본 발명에 따른 방법은 상호 간에 독립적으로 실행되는 2가지 공정 단계에서 개시된다. 제1 공정 단계에서, 간단하게 형성된 금속 보조 접합 부재(auxiliary joining element)(다시 말하면 엠보싱 부재)가 제1 박판 부품(즉 알루미늄 재료로 이루어진 박판 부품) 안쪽으로 압인/압입/압축되며, 엠보싱 부재는, 알루미늄과 부재 간에 비파괴 방식으로는 분리될 수 없는 결합부를 형성하는 형태 결합부(form-locked connection) 및 억지 끼움 결합부(force fitting)가 부재와 알루미늄 재료 사이에 제조되는 정도로 변형된다. 그 외에, 이를 위해 이용되는 금형 기하구조(스탬프 및 다이 기하구조)의 매칭을 통해, 알루미늄 재료에서 돌출되어 차후에 어셈블리로 결합부 제조를 위해 수행되는 제2 공정 단계를 보조하는 부재 영역의 성형이 수행될 수 있다.

제2 공정 단계에서, 알루미늄 재료로 이루어진 부품(component)은 표준 점 용접 기술에 의해 부품 표면에서 돌출된 부재 영역을 통해 강재 부품과 용접된다. 이 경우, 엠보싱 부재와 강재 박판 사이에 재료 결합형 결합부(material bonded connection)가 형성된다. 그 밖에도, 부재 상에 복수의 강재 층(steel layer)을 용접할 수도 있고 또는 후속하여 복수의 재료를 하나 또는 복수의 강재 부품과 용접하도록 하기 위해 엠보싱 부재를 이용하여 상기 복수의 재료를 직접 접합할 수도 있다. 부재 돌출부의 상응하는 변형을 통해 용접성은 개량될 수 있다.

접착과 엠보싱 부재 용접의 조합은 가능하며, 그리고 많은 결합의 경우에 결합부 특성을 개량하기 위해 필요하다. 접착제, 특히 이른바 고강도 구조 접착제와 조합된 용례의 경우, 엠보싱 부재 용접에 의한 부품들 상호 간의 결합은 고정 거동(fixing behavior)으로서 이용된다. 이 경우, 고정 방법의 주요 과제는, 예컨대 KTL 연속로에서 열경화성 접착제를 이용한 차체 접착 동안 접착제 경화가 수행될 때까지 부품을 상호 간에 고정하는 것에 있다.

본 발명에 따르는 방법을 통해, 하기 장점, 요컨대 기존의 공정 기술이 이용될 수 있는 간단한 압인 공정의 이용, 공지된 해결책들에 비해 비용 절약을 위한 가능성을 제공하는 단순한 부재 기하구조(부재 두부를 포함하지 않고 부재의 경화를 필요로 하지 않으며, 경우에 따라서는 부재 코팅 역시도 필요로 하지 않는 기하구조)의 이용, 그리고 설비 가용성에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 압인 공정을 위한 간소화된 부재 공급이 제공된다.

그 외에, 바람직하게는, 부재 삽입 시 접합 부재 재료는 관통되지 않으며, 이로부터 내부식성, 광학 및 표면 동일 평면성(surface flushness)과 관련하여 장점이 제공된다. 접착제를 추가로 이용할 경우, 부재 코팅은 배제될 수 있는데, 그 이유는 부재가 용접 후에 접합 부재 재료 및 접착제에 의해 완전히 에워싸임으로써 부식 촉진성 매체가 침투할 수 없기 때문이다(비용 절약, 개선된 부식 방지 달성). 또한, 압인 동안, 부재는 세팅 툴(setting tool)을 통해 변형되며, 그럼으로써 여러 가지 접합 부품 두께에 대해 하나의 부재 길이가 이용될 수 있다(필요한 부재 압축 변형은 압인 공정을 통해 조절될 수 있다). 또한, 압인 동안, 엠보싱 스탬프 전면의 상응하는 엠보싱 윤곽을 통해 박판 재료로부터 돌출되어 제2 공정 단계인 용접을 위해 바람직한 부재 윤곽이 제조될 수 있다. 그 밖에도, 간접 시야, 즉 회색 영역(gray area)을 위해 적합할 수 있는 양측이 동일 평면인 결합부도 제조될 수 있다.

접착과 엠보싱 부재 용접의 본 발명에 따른 조합은 가능하며, 많은 결합의 경우에 결합부 및 어셈블리 특성을 개량하기 위해 필요하다. 접착제, 특히 이른바 고강도 구조 접착제와 조합된 용례의 경우, 엠보싱 부재 용접을 이용한 부품들의 결합은 고정 방법으로서 이용된다. 이런 경우, 고정 방법의 주요 과제는, 예컨대 KTL 연속로에서 열경화성 접착제를 이용한 차체 접착 동안 접착제 경화가 수행될 때까지 부품들을 상호 간에 고정하는 것에 있다.

압인 부재는 바람직하게는 종축을 중심으로 회전 대칭형으로, 특히 원통형으로 형성될 수 있다. 그 외에, 압인 부재는 간단한 실시예에서 동일하게 형성되는 단부면들을 포함할 수 있다. 전술한 유형의 부재 기하구조들은 대량 성형과 같은 대량 생산 공정에 의해 간단하게 제조될 수 있으며, 이와 동시에 공지된 해결책에 비해 비용 절약을 위한 가능성을 제공한다. 따라서, 부재 두부를 포함하지 않는 압인 부재의 회전 대칭형 기하구조가 제공된다. 이처럼 평면의 외부 표면을 갖는 전술한 단순한 부재 기하구조는 간소화된 제조 공정을 통한 비용 감소, 적은 부재 중량, 및 수월해진 부재 공급으로 이어진다. 그 외에, 엠보싱 부재의 값비싼 경화는 필요하지 않으며, 경우에 따라 부재 코팅도 역시 필요하지 않다. 엠보싱 부재의 길이는 다양한 부품 두께들에 매칭될 수 있다.

재료들로서는 전기 전도성의 연성 재료, 바람직하게는 강 합금이 이용될 수 있다. 추가의 용례를 위해 Al 합금도 생각해볼 수 있다.

앞에서 언급한 것처럼, 엠보싱 부재의 기본 형태는 회전 대칭형이다. 엠보싱 부재의 단부면은 평면이거나, 구형이거나, 오목하거나, 볼록하거나, 뾰족할 수 있다. 부품 평면으로부터 돌출된 뾰족하거나 구형인 윤곽은 특히 접착제를 이용할 때 제2 부품과의 용접 공정에서 장점들을 갖는다. 뾰족하거나 구형인 윤곽은 부재 제조 동안, 또는 딥드로잉 공정을 통해 알루미늄 부품 내에 생성될 수 있거나 변경될 수 있다.

엠보싱 부재 표면은 바람직하게는 코팅되지 않을 수 있지만(코팅의 생략을 통한 비용 감소 달성), 그러나 그 대안으로 (부재 표면의 증가된 내부식성 또는 그 마찰 계수의 변경을 위해) 코팅될 수도 있다. 또한, 엠보싱 부재 표면은 경우에 따라 매끄럽거나, 거칠거나, 홈이 있을 수 있다(압인 시 마찰 및 제1 박판 부품과의 형태 결합으로 인한 영향임). 예시로서, 부재 지름은 바람직하게는 2㎜ 내지 4㎜일 수 있고, 부재 길이는 1㎜ 내지 6㎜일 수 있으며, 바람직하게는 부재 지름보다 크거나 같을 수 있다(부재 길이 ≥ 부재 지름).

앞에서 기재한 단순한 엠보싱 부재 기하구조의 결과로 압인 공정을 위한 부재 공급의 간소화가 달성된다. 다시 말하면, 설비 설계 및 그 가용성의 긍정적인 영향이 제공된다. 압인 동안, 압인 부재는 세팅 툴을 통해 변형된다. 이 경우, 여러 가지 접합 부품 두께에 대해 하나의 공통 부재 길이가 가능한데, 그 이유는 부품 평면에서의 부재 돌출부(바람직하게는 0.2㎜ 내지 0.5㎜)는 부재 압축 변형을 통해 나타날 수 있고, 상기 부재 압축 변형은 다시 압인 공정(스탬프 이동거리)을 통해 조절될 수 있기 때문이다. 또한, 부재 길이는 엠보싱 다이의 윤곽을 통해서도 영향을 받을 수 있다. 엠보싱 스탬프 전면의 상응하는 엠보싱 윤곽을 통해, 박판 재료에서 돌출된 부재 윤곽의 목표하는 성형이 가능하며, 이는 제2 공정 단계인 용접을 위한 장점을 제공한다. 그 외에, 여러 가지 부품 재료 및 그 두께의 요건에 대해 엠보싱 부재 기하구조(지름, 길이 등), 엠보싱 스탬프 윤곽 및 다이 윤곽(die contour)의 간단한 매칭도 가능하다.

압인 공정은 아래에 간소화되어 명시되어 있는 여러 가지 변형예로 실행될 수 있다. 따라서 금형 행정당 하나의 엠보싱 부재가 제공될 수 있다. 그 외에, 압인 금형(스탬프 및 다이)은 고정되어 작동될 수 있거나 로봇으로도 작동될 수 있는 C-브래킷을 포함한 시스템 공학에 통합될 수 있다. 예시로서 구동 장치는 공압식, 공압 유압식, 전기 유압식, 기계식 등일 수 있으며, 더욱 정확하게 말하면 여러 엠보싱 스탬프 속도로 작동될 수 있다. 다이는 부품 베드(component bed) 내에 고정 통합될 수 있고 압인 장치(스탬프 및 홀드다운 장치)는 별도로 로봇을 통해 각각의 접합 위치로 안내될 수 있다(각각의 지점마다 하나의 다이가 필요함). 그 외에, 금형 행정당 복수의 부재가 제공될 수도 있고, 그리고/또는 복수의 엠보싱 금형이 프레스 내에 통합될 수도 있다.

엠보싱 부재 삽입 동안, 본 발명에 따라서 접합 부품 재료는 관통되지 않으며, 부재 두부도 부품 표면 상에 놓이지 않는다. 이는, 증대되는 내부식성, 부재와 부품 재료들 사이의 조밀한 결합 및 감소된 접촉면과 관련하여 바람직하다. 또한, 습윤 영역에서 추가의 부재 덮개도 필요하지 않은데, 그 이유는 엠보싱 부재가 부품 재료에 의해 완전하게 에워싸이기 때문이다. 또한, 광학과 관련한 장점(다시 말하면 회색 영역에 대한 적합성) 및 상대적으로 더 작은 간섭 윤곽을 통한 표면 동일 평면성과 관련한 장점이 제공된다. 그 대안으로, 양측 표면이 동일 평면인 결합부는 밀봉부의 장착을 수월하게 할 수 있다. 습윤 영역에서, 접착제를 추가로 이용할 경우, 부재 코팅은 배제될 수 있는데, 그 이유는 부재가 용접 후에 접합 부품 재료 및 접착제에 의해 완전하게 에워싸임으로써, 부식 촉진성 매체는 침투할 수 없기 때문이다(비용 절약, 개선된 부식 방지 달성). 또한, 직접 시야, 회색 영역에 대해 적합할 수 있는 양측이 동일 평면인 결합부도 제조될 수 있다.

또한, 2개를 상회하는 부품들이 상호 간에 결합될 수 있다. 예시로서, 복수의 부품이 (클린치 리벳팅과 유사한) 압인 부재의 압인 공정에 의해 결합되어 하나의 제1 어셈블리를 형성할 수 있다. 그런 다음, 제1 어셈블리는 하나 또는 복수의 추가 부품과 용접될 수 있거나, 또는 사전에 접합된 제2 어셈블리와 용접될 수 있다.

이상에서 설명되고, 그리고/또는 종속 청구항들에 기재되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예 및/또는 개선예는 (예컨대 분명한 종속 관계 또는 일치하지 않는 대안의 경우를 제외하고도) 개별적으로, 또는 상호 간의 임의의 조합으로도 적용될 수 있다.

본 발명 및 본 발명의 바람직한 실시예 및/또는 개선예, 그리고 그 장점은 하기에서 도면에 따라서 더 상세하게 설명된다.

도 1은 강재 박판 부품과 알루미늄 박판 부품으로 이루어진 박판 부품 결합부를 도시한 부분 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 박판 부품 결합부의 제조를 위한 방법을 도해로 나타낸 각각의 개략도이다.
도 6은 예시에 따르는 다수의 여러 가지 엠보싱 부재 윤곽을 도시한 개략도이다.
도 7은 예시에 따르는 다수의 여러 가지 프레스 램 윤곽(press ram contour)을 도시한 개략도이다.
도 8은 예시에 따르는 다수의 여러 가지 다이 윤곽을 도시한 개략도이다.

도 1에는, 알루미늄 박판 부품(1)과 강재 박판 부품(5)으로 이루어진 박판 부품 결합부가 도시되어 있다. 박판 부품 결합부의 경우, 알루미늄 박판 부품(1)은 알루미늄 박판 부품(1)과 강재 박판 부품(5)의 사이에 배치되는 강재 압인 부재(3)에 의해 강재 박판 부품(5)과 결합된다. 도시한 알루미늄-강재 결합부의 제조는 2단계로 수행되며, 더욱 정확하게 말하면 우선 강재 압인 부재(3)가 알루미늄 박판 부품(1) 안쪽으로 압입되는 딥드로잉 공정으로, 그리고 강재 박판 부품(5)이 알루미늄 박판 부품(1)으로부터 돌출된 압인 부재(3)의 단부(7)와 용접되는 후속 저항 점 용접으로 수행된다.

도 1에서 알 수 있는 것처럼, 알루미늄 박판 부품(1)은 딥드로잉된 압인 함몰부(9)(embossing depression)를 포함하며, 이 압인 함몰부는 대략 화분 형태로 알루미늄 박판 부품(1)의 바닥 평면에서 하향 돌출된다. 압인 함몰부(9) 내에서는 압인 부재(3)가 형태 결합 방식으로 압입된다. 압인 함몰부(9)는 하부 방향으로 폐쇄되어 있으며, 다시 말하면 박판 부품(1)의 알루미늄 재료가 관통되어 있지 않다. 이 경우, 압인 함몰부(9)는, 알루미늄 박판 부품(1)의 하면으로부터 깊이(t)만큼 돌출되는 딥드로잉 바닥부(11)와, 이 딥드로잉 바닥부로부터 상승되어 전이 에지(15)에서 알루미늄 박판 부품(1)의 변형되지 않은 베이스 섹션(17)으로 전이되는 측면 벽부(13)를 포함한다. 압인 부재(3)는, 알루미늄 박판 부품(1)과 강재 박판 부품(5) 사이에서 이 압인 부재(3)가 측면 벽부(13)와 딥드로잉 바닥부(11) 사이에 형성된 언더컷부(19)(도 1) 내로 압축되는 방식으로, 압인 함몰부(9) 안쪽으로 형태 결합 방식으로 압축된다.

알루미늄 박판 부품(1)의 베이스 섹션(17)으로부터 높이 오프셋(Δh)(도 4)만큼 돌출되는 압인 부재(3)의 단부(7)는, 개략적으로 도시된 용접 너겟(21)(weld nugget)을 통해 강재 박판 부품(5)과 재료 결합 방식으로 결합되는 용접용 돌출부(welding projection)로서 이용된다. 용접 실행 전에, 두 박판 부품(1, 5)은 상호 간에 향해 있는 접촉면들 상에 추가의 접착제 층(23)을 구비할 수 있다.

도 2 내지 도 5에 따라서, 도 1에 도시된 박판 부품 결합부의 제조를 위한 방법이 도해로 도시되어 있다. 도 2에 따라서, 우선 알루미늄 박판 부품(1)과 압인 부재(3)는 할당된 함몰부(29)를 구비한 하부 다이(27)와 가이드(31) 내에서 안내되는 프레스 램(33)으로 구성되는 딥드로잉 금형(25) 내로 삽입된다. 가이드(31)는, 동일한 방식으로 다이(27) 상에 박판 부품(1)을 밀착시키고 그에 따라 압인 부재(3)의 압인을 위해 상기 다이 상에 고정시키는 홀드다운 장치로서 이용된다. 또한, 상기 홀드다운 장치 내에는 압인 부재(3)를 위한 부재 가이드가 통합될 수도 있다. 세팅 툴 내에서 압인 부재(3)의 안내는 단독으로만, 또는 추가로 프레스 램(33)을 통해 수행될 수 있다. 프레스 램(33)은 딥드로잉 공정 동안 프레스 행정만큼 하향 이동되며, 그럼으로써 여전히 변형되지 않은 압인 부재(3)는 딥드로잉 방향(T)으로 알루미늄 박판 부품(1)의 재료 안쪽으로 압입된다. 도 2에 도시된 변형되지 않은 상태에서, 압인 부재(3)는 수직 중심 종축(L)과 관련하여 원통형으로 형성되며, 더욱 정확하게 말하면 길이방향으로 서로 대향하여 위치하는 단부면(10)에서 그 구조가 동일하다.

딥드로잉 공정은 압인 부재(3)의 동시 소성변형 하에 수행되며, 그럼으로써 압인 부재(3)와 알루미늄 박판 부품(1) 사이에 형태 결합형 결합부가 형성된다. 그런 다음, 저항 점 용접 기술에 의해, 알루미늄 박판 부품(1)으로부터 돌출된 압인 부재(3)의 단부(7)는 강재 박판 부품(5)과 접촉되며, 용접 너겟(21)을 형성하면서 강재 박판 부품(5)과 용접된다. 이 경우, 두 점 용접 전극(35, 36)은, 도 5에 도시된 것처럼, 압인 함몰부(9)의 딥드로잉 바닥부(11)의 면이면서 압인 부재(3)의 반대 방향으로 향해 있는 상기 면 상에, 그리고 강재 박판 부품(5)의 면이면서 압인 부재(3)의 반대 방향으로 향해 있는 상기 면 상에 부착된다.

도 6 내지 도 8에는, 예시로서 상이한 윤곽들을 갖는 다수의 압인 부재(3), 프레스 램(33) 및 다이(27)가 각각 도시되어 있다. 윤곽들은 압인 공정뿐만 아니라 부재의 차후 용접을 용이하게 할 수 있다. 다이 형상(die shape)을 포함하는 프레스 램(33)의 이용을 통해, 압인 공정에서 부품으로부터 돌출된 엠보싱 부재 전면은 돌기 또는 첨단 형태의 윤곽을 가질 수 있거나, 또는 상기 윤곽이 이미 엠보싱 부재(3) 상에 제공되어 있다면, 압인 시에, 엠보싱 공정 동안 윤곽을 보호하기 위해 수용될 수 있다. 이런 단부면 측의 엠보싱 부재 윤곽은, 강재 부품에 대한 접촉면으로서 이용되는 정도로 용접 공정에 영향을 준다. 접착제를 이용할 경우, 용접 전극(35, 36)의 힘 인가를 통해 상기 윤곽은 접착면을 통해 밀착될 수 있으며, 이렇게 저항 용접을 위한 접촉을 보장할 수 있다.

도 7에는, 몇몇 가능한 프레스 램 윤곽이 예시로 도시되어 있다. 프레스 램(33)의 지름은 엠보싱 부재 지름에 매칭되며, 그리고 일반적으로 부재 지름의 ± 0.5㎜의 범위이지만, 그러나 바람직하게는 부재 지름과 같다.

도 8에 도시된 여러 가지 다이 윤곽은 압인 시 결합부 형성의 보조를 위해 이용될 수 있다. 다이 윤곽은, 그 기하구조와 관련하여 압인 부재(3)가 안쪽으로 압인되는 접합 부품 재료의 특징에 매칭될 수 있다. 또한, 다이 윤곽은 강성의 단조 다이(forging die)로서 형성될 수 있거나, 또는 외부 표면 내에, 그리고/또는 바닥 영역 내에 이동 가능한 부분을 포함할 수 있다. 그 결과, 한편으로, 언더컷부 형성을 위한 재료 흐름은 엠보싱 부재(3)의 확산을 통해 보조될 수 있고, 그에 따라 차후 결합부의 하중 지지 능력을 개선할 수 있다. 다른 한편으로는, 다이 윤곽을 통해, 접합 부품의 박판 평면에서 돌출된 재료는, 후속 용접 공정을 위해 기술적으로 바람직하고, 그리고/또는 결합부 제조 후에는 광학적 장점 및/또는 기술적 장점을 제공하는 정도로 형성될 수 있다. 이런 장점은 박판 재료(1, 5)와 용접 전극(35, 36) 사이의 접촉에서 제공될 수 있고, (예컨대 용접 로봇의 학습 시, 수동으로 작동되는 용접 시스템을 이용한 용접 시, 그리고 광학 시스템을 이용한 가동 시) 접합 위치들의 국소화를 위해 이용될 수 있거나, 또는 박판 표면 상의 간섭 윤곽도 감소시킬 수 있거나, 또는 결합부를 시각적으로 부각시킬 수 있다. 또한, 다이 형상을 통해, 다이(27)에서 박판(1)을 분리할 때 장점이 제공된다. 다이에서의 분리의 보조를 위해, 스트리퍼(stripper)가 다이(27) 상에, 또는 둘레에 배치될 수도 있다. 도 8에 도시된 다이 윤곽들은, 각각의 접합 부품 재료 특성(예: 강도, 두께, 연성) 및 접합 부재 특성(예: 기하구조, 강도, 연성)에 따라서 접합 과제 및 적용에 기하구조를 매칭시키기 위해 조합될 수 있다.

Claims

적어도 2개의 박판 부품(1, 5)을 결합하기 위한 방법으로서, 압인 부재(3)가 제1 박판 부품(1) 상에 고정되고, 후속하여 제1 박판 부품(1) 상에 고정된 압인 부재(3)는 제2 박판 부품(5)과 용접되는 것인 적어도 2개의 박판 부품의 결합 방법에 있어서, 상기 압인 부재(3)를 상기 제1 박판 부품(1)과 상기 제2 박판 부품(5) 사이에서 상기 제1 박판 부품(1) 상에 고정하기 위해 상기 압인 부재(3)는 딥드로잉 공정에서 딥드로잉 방향(T)으로 상기 제1 박판 부품(1)의 재료 안쪽으로 압입되면서 소성 변형 하에 상기 제1 박판 부품(1)과 형태 결합 방식(form fitting connection)으로 결합되는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 박판 부품의 결합 방법.
제1항에 있어서, 상기 딥드로잉 공정은 상기 제1 박판 부품(1)의 관통 없이 수행되는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 박판 부품의 결합 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 딥드로잉 공정 동안, 상기 압인 부재(3)는 압인 함몰부(9)을 형성하면서 상기 제1 박판 부품(1)의 재료 안쪽으로 박아 넣어지며, 상기 압인 함몰부는 전이 에지(15)에서 상기 제1 박판 부품(1)의 바닥 평면으로 전이되는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 박판 부품의 결합 방법.
제3항에 있어서, 상기 제1 박판 부품(1) 내의 상기 압인 함몰부(9)는 폐쇄된 바닥부(11)와, 이 바닥부에서 상승되어 외주를 따라 연장되는 측면 벽부(13)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 박판 부품의 결합 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 딥드로잉 공정은 언더컷부(19)를 형성하면서 수행되며, 이 언더컷부 내에서는 상기 압인 부재(3)가 형태 결합 방식으로 유지되는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 박판 부품의 결합 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압인 부재(3)는 상기 제1 박판 부품(1) 안쪽으로의 압입 후에 사전 설정된 돌출 길이(Δh)로 상기 제1 박판 부품(1)에서 돌출되며, 상기 압인 부재(3)의 돌출 단부(7)는 상기 제2 박판 부품(5)과 용접되는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 박판 부품의 결합 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 용접 공정 동안 점 용접 전극(35, 36)들은 상기 압인 부재(3)의 반대 방향으로 향해 있는 상기 제1 박판 부품(1) 및 상기 제2 박판 부품(5)의 각각의 면 상에 부착되는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 박판 부품의 결합 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 박판 부품(1) 상에서의 상기 압인 부재(3)의 고정은 딥드로잉 금형(25) 내에서 수행되며, 상기 딥드로잉 금형은, 그 함몰부(29) 내에서 상기 제1 박판 부품(1)이 딥드로잉되는 다이(27)와, 상기 압인 부재(3)를 상기 제1 박판 부품(1) 안쪽으로 압입함으로써 딥드로잉 공정이 수행되게 하는 프레스 램(33)을 포함하고, 상기 압인 부재(3)는 종축(L)을 중심으로 회전 대칭형으로 형성되거나, 또는 길이방향으로 상호 간에 대향하여 위치하는 상기 압인 부재(3)의 단부면들(10)은 동일한 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 박판 부품의 결합 방법.
제8항에 있어서, 상기 압인 부재(3)의 전면은, 상기 프레스 램(33)의 단부면 측 윤곽을 통해 압인 공정의 종료 시에 돌출 단부(7)에서, 차후 용접 공정을 위해 유리한 윤곽 변경이 수행되도록 성형되고, 용접 공정 동안, 또는 용접 공정 직후에 점 용접 전극들(35, 36)을 통해, 편편한 결합부를 제조하기 위해 압인 함몰부(9)의 깊이(t)가 최소화될 정도의 힘이 결합부 상에 작용하는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 박판 부품의 결합 방법.
적어도 2개의 박판 부품(1, 5)이 제1항 또는 제2항에 따르는 방법에 의해 상호 간에 결합되어 있는 박판 부품 결합부로서, 압인 부재(3)는 제1 박판 부품(1) 상에 고정되고, 압인 부재(3)는 제2 박판 부품(5)과 용접되는 것인 상기 박판 부품 결합부에 있어서, 상기 제1 박판 부품(1)과 상기 제2 박판 부품(5) 사이에서 상기 압인 부재(3)의 고정을 위해 상기 제1 박판 부품(1)은 상기 압인 부재(3)가 그 안쪽으로 압입되는, 딥드로잉된 압인 함몰부(9)를 포함하며, 상기 압인 함몰부(9)는 상기 압인 부재(3)의 압입을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 박판 부품 결합부.