KR101940929B1 - 초고강도와 고연성을 갖는 중망간강의 저항 점 용접 방법 - Google Patents

초고강도와 고연성을 갖는 중망간강의 저항 점 용접 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초고강도와 고연성을 갖는 중망간강의 저항 점 용접 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 Mn을 4~10중량% 포함하는 2매 이상의 강판을 접촉시키는 단계; 상기 강판을 사전 통전시키는 단계; 상기 사전 통전된 강판을 1차 통전대기시키는 단계; 상기 1차 통전대기된 강판을 본 통전시키는 단계; 상기 본 통전된 강판을 2차 통전대기시키는 단계; 및 상기 2차 통전대기된 강판을 후 통전시키는 단계를 포함하며, 상기 2차 통전대기시, 2차 통전대기시간(CTpost,1)은 하기 관계식 1을 만족하고, 상기 후 통전시, 후 통전 전류(Ipost,1)와 후 통전 시간(Tpost,1)은 하기 관계식 2를 만족하는 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법을 제공한다.
[관계식 1] CTpost,1 ≥ 2초
[관계식 2] 20 ≤ PW1 ≤ 45 (단, PW1는 eIpost,1*Tpost,1를 의미함.)

Description

초고강도와 고연성을 갖는 중망간강의 저항 점 용접 방법{METHOD OF RESISTANCE SPOT WELDING MEDIUM MANGANESE STEEL HAVING ULTRA HIGH STRENGTH AND HIGH DUCTILITY}
본 발명은 초고강도와 고연성을 갖는 중망간강의 저항 점 용접 방법에 관한 것이다.
글로벌 환경규제 강화에 따른 자동차의 경량화 요구로 인해, 초고강도강에 대한 니즈가 증가하고 있으며, 이에 따라 여러 철강업체들이 다양한 초고강도강을 개발하고 있다. 이러한 소재 강도의 증가를 위해서는 합금첨가량, 즉 탄소당량의 증가가 필연적이다. 이러한 탄소당량의 증가는 자동차 제작을 위한 저항 점 용접의 적용시 용접부에 매우 취성이 강한 마르텐사이트와 같은 저온조직이 형성되도록 하며, 충돌특성에 중요한 십자인장강도(CTS, Cross tension strength)의 열위를 야기시킨다.
도 1은 모재의 인장강도와 용접부의 하중모드에 따른 파단강도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 1에서 알 수 있듯이, 용접부의 전단인장강도(TSS, Tensile shear strength)의 경우 모재 강도에 비례하여 증가하는 반면, 십자인장강도는 모재 강도가 1GPa인 경우에는 오히려 모재 강도에 반비례하는 경향이 관찰된다.
한편, 특허문헌 1과 같이 최근 자동차업체의 니즈에 따라 Mn을 중량%로 4~10%를 포함하고, 미세조직은 부피분율로 12% 이상의 잔류 오스테나이트와 60% 이상의 소둔 마르텐사이트 및 잔부 알파 마르텐사이트 및 입실론 마르텐사이트를 포함하며, 인장강도와 연신율의 곱이 23,000MPa% 이상인 초고강도 고연성 냉연강판, 용융도금강판 및 합금화 용융도금강판이 개발되고 있다. 이러한 중Mn을 활용한 TRIP강은 기존 TRIP강과 달리 Zn에 의한 LME(Liquid Metal Embrittlement)저항성이 높지만, 앞서 언급한 용접부 십자인장강도가 열위한 특성을 보인다. 이러한 중Mn강의 십자인장강도가 도 1에 표기되어 있다.
이러한 중Mn강의 용접부 십자인장강도는 기존 TRIP강 및 핫 스탬핑 강과 같은 후통전을 통한 응고편석 완화로는 개선효과가 나타나지 않아, 초고강도, 우수한 성형성 및 LME저항성을 갖는 본 소재의 용접부 성능을 보증하는데 어려운 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 제10-1798771호
본 발명의 일측면은 초고강도와 고연성을 갖는 중망간강의 저항 점 용접 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 Mn을 4~10중량% 포함하는 2매 이상의 강판을 접촉시키는 단계; 상기 강판을 사전 통전시키는 단계; 상기 사전 통전된 강판을 1차 통전대기시키는 단계; 상기 1차 통전대기된 강판을 본 통전시키는 단계; 상기 본 통전된 강판을 2차 통전대기시키는 단계; 및 상기 2차 통전대기된 강판을 후 통전시키는 단계를 포함하며, 상기 2차 통전대기시, 2차 통전대기시간(CTpost,1)은 하기 관계식 1을 만족하고, 상기 후 통전시, 후 통전 전류(Ipost,1)와 후 통전 시간(Tpost,1)은 하기 관계식 2를 만족하는 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법을 제공한다.
[관계식 1] CTpost,1 ≥ 2초
[관계식 2] 20 ≤ PW1 ≤ 45 (단, PW1는 eIpost,1*Tpost,1를 의미함.)
본 발명의 다른 실시형태는 서로 다른 2매 이상의 강판을 접촉시키는 단계; 상기 접촉된 강판을 본 통전시키는 단계; 상기 본 통전된 강판을 통전대기시키는 단계; 및 상기 통전대기된 강판을 후 통전시키는 단계를 포함하고, 상기 서로 다른 2매 이상의 강판 중 하나는 Mn을 4~10중량% 포함하며, 하기 통전대기시, 통전대기시간(CTpost,2)은 하기 관계식 5를 만족하고, 상기 후 통전시, 후 통전 전류(Ipost,2)와 후 통전 시간(Tpost,2)은 하기 관계식 6을 만족하는 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법을 제공한다.
[관계식 5] CTpost,2 ≥ 1초
[관계식 6] 14 ≤ PW2 ≤ 45 (단, PW2는 eIpost,2*Tpost,2를 의미함.)
본 발명의 일측면에 따르면, 초고강도와 고연성을 갖는 중망간강 용접부의 십자인장강도를 향상시킬 수 있는 저항 점 용접 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 모재의 인장강도와 용접부의 하중모드에 따른 파단강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명자들은 중Mn강의 통상적인 조건에서의 점 용접부에 대한 십자인장강도 평가 및 파단모드에 대한 고찰로부터, 기존 고합금의 TRIP 및 PHS강과는 다른 차이점을 발견하였다. 기존 TRIP강 등의 경우 동종 용접시에는 용융부인 너겟(Nugget)을 통과하다가 수직한 방향으로 파단이 발생하여 플러그(Plug)를 남기는 부분계면파단이 발생하는 반면, 이강종 용접시에는 낮은 강도의 상대재의 열영향부(HAZ, Heat affected zone)에서 파단이 발생하는 플러그(Plug) 파단과 함께 양호한 파단강도를 보였다. 하지만 중Mn강의 경우 동종 및 이강종 용접 모두 낮은 파단강도를 보였다. 동종 용접시에는 완전한 계면파단이 발생했지만, 특이하게 이강종 용접시에는 완전한 플러그 파단이 발생하였으며, 파단은 저강도의 상대재가 아니라 중Mn강의 열영향부에서 발생하였다. 계면 파단시 파단강도가 낮은 것은 자연스럽지만, 이강종 용접시 완전한 플러그 파단에서의 낮은 파단강도는 기존의 TRIP 및 PHS강과는 다르다는 점을 고려하여 이에 대한 연구를 진행하였으며, 그 결과, 중Mn강의 경우에는 용접열에 의해 용융부(너겟, Nugget) 및 열영향부에 매우 취성이 강한 마르텐사이트가 형성되기 때문인 것으로 판단하였다. 또한, 이러한 이유로 중Mn강은 기존의 TRIP강에 적용되던 후(後) 통전기법을 이용하더라도 응고편석 완화 효과가 얻어지지 않는 것으로 생각되었다.
이에 따라, 본 발명자들은 중Mn강의 저항 점 용접시, 동종 용접의 경우에는 용융부에 충분한 양의 마르텐사이트를 형성시키고, 이강종 용접의 경우에는 열영향부에 충분한 양의 마르텐사이트를 형성시킨 후, 재통전에 의한 가열을 통해 상기 마르텐사이트의 인성을 향상시키기 위한 실험을 진행하였으며, 최적의 조건을 도출하여 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
앞서 언급한 바와 같이, 중Mn강의 동종 용접시에는 용융 후 재응고가 일어나는 너겟부를 재가열해야 하며, 이강종 용접의 경우시에는 용융경계선 주위인 열영향부를 재가열해야 하므로, 서로 다른 용접 조건이 적용될 필요가 있다. 아울러, 중Mn강은 통상적인 강종보다 Mn 함유량이 높으므로, 동종 용접시에는 충분한 너겟형성 전에 날림(expulsion)이 발생하여 강도 확보에 중요한 너겟 크기가 제한되기 때문에, 이에 대한 문제를 함께 해결할 필요가 있다. 한편, 상기 날림(expulsion)이란 용융금속이 코로나 본드를 파괴하고 외부로 튀어나가면서 날리는 것을 의미하며, 코로나 본드란 너겟 주위에 존재하는 링 형상의 부분으로서 실제 용융하지는 않고 열과 압력을 받아서 고상으로 압접된 부분을 의미한다.
상기 중Mn강의 동종 용접을 위한 본 발명의 일 실시형태는 Mn을 4~10중량% 포함하는 2매 이상의 강판을 접촉시키는 단계; 상기 강판을 사전 통전시키는 단계; 상기 사전 통전된 강판을 1차 통전대기시키는 단계; 상기 1차 통전대기된 강판을 본 통전시키는 단계; 상기 본 통전된 강판을 2차 통전대기시키는 단계; 및 상기 2차 통전대기된 강판을 후 통전시키는 단계를 포함하며, 상기 2차 통전대기시, 2차 통전대기시간(CTpost,1)은 하기 관계식 1을 만족하고, 상기 후 통전시, 후 통전 전류(Ipost,1)와 후 통전 시간(Tpost,1)은 하기 관계식 2를 만족하는 것이 바람직하다.
[관계식 1] CTpost,1 ≥ 2초
[관계식 2] 20 ≤ PW1 ≤ 45 (단, PW1는 eIpost,1*Tpost,1를 의미함.)
우선, 2매 이상의 강판을 접촉시킨다. 본 발명의 대상 강재는 중Mn강이며, 통상적으로 상기 중Mn강은 4~10중량%의 Mn을 포함한다. 또한, 본 발명에 적용되는 중Mn강의 미세조직은 부피분율로 12% 이상의 잔류 오스테나이트와 60% 이상의 소둔 마르텐사이트 및 잔부 알파 마르텐사이트 및 입실론 마르텐사이트를 포함할 수 있다. 아울러, 인장강도와 연신율의 곱이 23,000MPa% 이상일 수 있다.
상기 접촉된 강판을 사전 통전시킨다. 상기 사전 통전은 소정의 크기의 너겟을 형성시키기 위한 과정이다. 본 발명의 대상재인 중Mn강과 같이 높은 비저항에 의해 낮은 본통전 전류에서도 날림(Expulsion)이 발생한다. 그러나, 본 발명에서는 상기 사전 통전에 의해 통전 패스를 형성시켜 보다 높은 본 통전전류까지 날림을 억제시키는 효과를 구현할 수 있다.
한편, 상기 사전 통전시, 사전 통전 전류(Ipre)는 하기 관계식 3을 만족하는 것이 바람직하다. 상기 사전 통전 전류(Ipre)가 0.6*Imain 미만일 경우에는 불충분한 통전패스 형성으로 날림 방지 효과를 얻기 곤란하며, 0.9*Imain를 초과하는 경우에는 사전 통전 중 날림이 발생할 수 있다.
[관계식 3] 0.6*Imain ≤ Ipre ≤ 0.9*Imain (단, Imain은 본 통전 전류임.)
또한, 상기 사전 통전시, 사전 통전 시간(Tpre)은 하기 관계식 4를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 사전 통전 시간(Tpre)이 0.2초 미만일 경우에는 불충분한 통전패스 형성으로 날림 방지 효과를 얻기 곤란하며, 0.3초를 초과하는 경우에는 생산성이 저하되는 단점이 있다.
[관계식 4] 0.2초 ≤ Tpre ≤ 0.3초
이후, 상기 사전 통전된 강판을 1차 통전대기시킨다. 상기 1차 통전대기는 상기 사전 통전 후 형성된 너겟을 응고시키기 위한 과정으로서, 날림 없는 안정적인 본통전을 확보하기 위한 것이다.
한편, 상기 1차 통전대기시, 1차 통전대기시간(CTpre,1)은 0.1~0.2초인 것이 바람직하다. 상기 1차 통전대기시간(CTpre,1)이 0.1초 미만일 경우에는 사전 통전시 형성된 너겟의 응고가 충분치 않아 본통전시 날림이 발생할 수 있으며, 0.2초를 초과하는 경우에는 생산성이 저하되는 단점이 있다.
이후, 상기 1차 통전대기된 강판을 본 통전시킨다. 상기 본 통전은 너겟을 형성시키기 위한 과정으로서, 실질적인 용접부를 형성시키는 공정이다.
한편, 상기 본 통전시에는 너겟의 평균 직경이 4√t(t: 강판 두께(mm)) 이상이 되도록 전류와 시간을 제어하는 것이 바람직하다. 만일 상기 너겟의 평균 직경이 4√t 미만일 경우에는 강도 확보가 곤란하다는 단점이 있다. 한편, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 본 통전 전류(Imain,1) 및 본 통전 시간(Tmain,1)을 적절히 제어함으로써 4√t 이상의 평균 직경을 갖는 너겟을 용이하게 형성시킬 수 있다.
이후, 상기 본 통전된 강판을 2차 통전대기시킨다. 상기 2차 통전대기는 본 통전이후 형성된 용접부에 충분한 마르텐사이트를 형성시키기 위한 과정으로서, 후통전의 효과를 얻기 위해 필요하다.
상기 2차 통전대기시, 2차 통전대기시간(CTpost,1)은 하기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다. 상기 2차 통전대기시간(CTpost,1)이 2초 미만일 경우에는 용접부에 충분한 마르텐사이트가 형성되지 않아 후통전의 효과가 나타나지 않을 수 있다.
[관계식 1] CTpost,1 ≥ 2초
이후, 상기 2차 통전대기된 강판을 후 통전시킨다. 상기 후 통전은 본통전 이후 형성된 마르텐사이트를 템퍼링(Tempering)하기 위한 과정으로서, 용접부의 인성 개선 및 강도를 향상시킬 수 있다.
상기 후 통전시, 후 통전 전류(Ipost,1)와 후 통전 시간(Tpost,1)은 하기 관계식 2를 만족하는 것이 바람직하다. 하기 관계식 2에서의 PW1이 20미만일 경우에는 템퍼링이 일어나지 않아 강도 향상 효과를 얻을 수 없으며, 45를 초과하는 경우에는 과한 템퍼링에 의해 오히려 강도 연화가 발생할 수 있다.
[관계식 2] 20 ≤ PW1 ≤ 45 (단, PW1는 eIpost,1*Tpost,1를 의미함.)
상기 중Mn강의 이종 용접, 즉, 중Mn강과 상대재의 이종용접을 위한 본 발명의 일 실시형태는 서로 다른 2매 이상의 강판을 접촉시키는 단계; 상기 접촉된 강판을 본 통전시키는 단계; 상기 본 통전된 강판을 통전대기시키는 단계; 및 상기 통전대기된 강판을 후 통전시키는 단계를 포함하고, 상기 서로 다른 2매 이상의 강판 중 하나는 Mn을 4~10중량% 포함하며, 하기 통전대기시, 통전대기시간(CTpost,2)은 하기 관계식 5를 만족하고, 상기 후 통전시, 후 통전 전류(Ipost,2)와 후 통전 시간(Tpost,2)은 하기 관계식 6을 만족하는 것이 바람직하다.
[관계식 5] CTpost,2 ≥ 1초
[관계식 6] 14 ≤ PW2 ≤ 45 (단, PW2는 eIpost,2*Tpost,2를 의미함.)
이강종 용접의 경우, 동종 용접과 달리 두 소재의 혼합에 의해 너겟이 형성되므로, 조기 날림과 같은 현상은 발생하지 않아 사전 통전이 불필요하며, 너겟의 취성이 문제되는 동종 용접과 달리 이강종 용접에서는 열영향부의 취성이 문제되고 있으므로, 동종 용접 대비 상대적으로 본통전 후 통전대기시간이 짧아도 무방하다.
우선, 서로 다른 2매 이상의 강판을 접촉시킨다. 상기 서로 다른 2매 이상의 강판 중 하나는 본 발명의 대상 강재인 4~10중량%의 Mn을 포함하는 중Mn강일 필요가 있다. 또한, 상기 중Mn강의 미세조직은 부피분율로 12% 이상의 잔류 오스테나이트와 60% 이상의 소둔 마르텐사이트 및 잔부 알파 마르텐사이트 및 입실론 마르텐사이트를 포함할 수 있다. 아울러, 인장강도와 연신율의 곱이 23,000MPa% 이상일 수 있다. 한편, 상기 중Mn강의 상대재는 자동차용 강판으로 사용 가능한 강종이라면 어느 것이나 적용 가능하며, 따라서, 본 발명에서는 상기 상대재의 종류에 대하여 특별히 한정하지 않는다.
이후, 상기 접촉된 강판을 본 통전시킨다. 상기 본 통전은 동종 용접시와 마찬가지로 너겟을 형성시키기 위한 과정으로서, 실질적인 용접부를 형성시키는 공정이다.
한편, 상기 본 통전시에는 너겟의 평균 직경이 4√t(t: 강판 두께(mm)) 이상이 되도록 전류와 시간을 제어하는 것이 바람직하다. 만일 상기 너겟의 평균 직경이 4√t 미만일 경우에는 강도 확보가 곤란하다는 단점이 있다. 한편, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 본 통전 전류(Imain,2) 및 본 통전 시간(Tmain,2)을 적절히 제어함으로써 4√t 이상의 평균 직경을 갖는 너겟을 용이하게 형성시킬 수 있다.
이후, 상기 본 통전된 강판을 통전대기시킨다. 상기 통전대기는 동종 용접시와 마찬가지로 본 통전에 의해 형성된 너겟 및 열영향부에 충분한 마르텐사이트를 형성시키기 위한 과정으로서, 후 통전의 효과 유무에 큰 영향을 미친다.
상기 통전대기시, 통전대기시간(CTpost,2)은 하기 관계식 5를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 통전대기시간(CTpost,2)이 1초 미만일 경우에는 열영향부에 마르텐사이트 형성이 불충분하여 후통전의 효과가 미비하게 되는 문제가 발생할 수 있다.
[관계식 5] CTpost,2 ≥ 1초
이후, 상기 통전대기된 강판을 후 통전시킨다. 상기 후 통전은 형성된 열영향부의 마르텐사이트를 템퍼링(Tempering)하기 위한 과정으로서, 강도 향상의 효과를 구현할 수 있다.
상기 후 통전시, 후 통전 전류(Ipost,1)와 후 통전 시간(Tpost,1)은 하기 관계식 6을 만족하는 것이 바람직하다. 하기 관계식 6에서의 PW2이 14미만일 경우에는 템퍼링이 부족하여 강도향상 효과를 얻을 수 없으며, 45를 초과하는 경우에는 과한 템퍼링에 의해 오히려 강도 연화가 발생할 수 있다.
[관계식 6] 14 ≤ PW2 ≤ 45 (단, PW2는 eIpost,2*Tpost,2를 의미함.)
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.
(실시예 1)
7중량%의 Mn을 포함하는 인장강도 1180MPa급의 두께 1.2mm인 용융아연도금강판 2매를 중첩시킨 뒤, 하기 표 1 및 2의 조건으로 저항 점 용접한 뒤, 날림 발생 유무와 용접부의 파단모드 및 십자인장강도를 2차례 평가한 뒤, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 한편, 파단모드에 있어, IF는 계면파단을, PP는 부분 플러그파단, FP는 완전 플러그파단을 의미한다.
구분 사전 통전 1차 통전대기 본 통전 2차 통전대기
전류(Ipre)
(kA)		 시간(Tpre)
(초)		 시간(CTpre,1)
(초)		 전류(Imain,1)
(kA)		 시간(Tmain,1)
(초)		 시간(CTpost,1)
(초)
비교예1 - - - 5.6 0.32 -
비교예2 - - - 5.4 0.32 -
비교예3 - - - 5.4 0.32 2.4
비교예4 5 0.3 0.1 7.4 0.32 -
비교예5 5 0.3 0.1 7.4 0.32 1.5
비교예6 5 0.3 0.1 7.4 0.32 1.6
비교예7 5 0.3 0.1 7.4 0.32 1.8
비교예8 5 0.3 0.1 7.4 0.32 2
발명예1 5 0.3 0.1 7.4 0.32 2
발명예2 5 0.3 0.1 6.6 0.32 2
비교예9 5 0.3 0.1 7.4 0.32 2
발명예3 5 0.3 0.1 7.4 0.32 2
발명예4 5 0.3 0.1 7.4 0.32 2
비교예10 5 0.3 0.1 7.4 0.32 2
발명예5 5 0.3 0.1 7.4 0.32 2
발명예6 5 0.3 0.1 7.4 0.32 2.2
비교예11 5 0.3 0.1 7.4 0.32 2.2
발명예7 6 0.2 0.1 7.4 0.32 2
비교예12 6 0.2 0.1 7.4 0.32 2
구분 후 통전 날림 발생 유무 파단모드 십자인장강도(kN)
전류(Ipost,1)(kA) 시간(Tpost,1)(초) PW1 1 2
비교예1 - - - 발생 IF 1.01 0.95
비교예2 - - - 미발생 IF 1.02 1.11
비교예3 5 0.2 29.7 미발생 IF 1.77 1.88
비교예4 - - - 미발생 IF 1.57 1.66
비교예5 5 0.2 29.7 미발생 IF 2.13 1.79
비교예6 5 0.2 29.7 미발생 PP 3.08 2.38
비교예7 5 0.2 29.7 미발생 PP 3.39 3.44
비교예8 4 0.2 10.9 미발생 IF 1.94 2.15
발명예1 5 0.2 29.7 미발생 PP 3.59 3.84
발명예2 5 0.2 29.7 미발생 PP 3.56 3.66
비교예9 6 0.2 80.7 미발생 IF 2.24 2.29
발명예3 4 0.4 21.8 미발생 PP 3.63 3.88
발명예4 4 0.6 32.8 미발생 PP 4.08 4.14
비교예10 5 0.1 14.8 미발생 IF 2.24 2.34
발명예5 6 0.1 40.3 미발생 PP 3.73 3.83
발명예6 5 0.2 29.7 미발생 PP 4.04 3.89
비교예11 6 0.2 80.7 미발생 IF 2.85 2.89
발명예7 5 0.2 29.7 미발생 PP 3.63 3.64
비교예12 6 0.2 80.7 미발생 IF 2.49 2.79
상기 표 1 및 2를 통해 알 수 있듯이, 본 발명이 제안하는 저항 점 용접 조건을 만족하는 발명예 1 내지 7의 경우에는 7.4kA의 본 통전 전류를 가하더라도 날림 현상이 발생하지 않았을 뿐만 아니라, 부분플 러그 파단이 이루어졌으며, 본 발명이 얻고자 하는 수준인 3.5kN 이상의 십자인장강도를 확보하고 있음을 알 수 있다.
비교예 1 및 2는 통상적인 ISO 용접조건(ISO 18278-2:2016)에 따라 용접한 것으로서, 사전 통전 및 후 통전이 이루어지지 않아 십자인장강도가 매우 낮은 수준임을 알 수 있다. 또한, 비교예 1의 경우에는 5.6kA의 매우 낮은 용접 전류에서도 날림 현상이 발생하였음을 확인할 수 있으며, 파단 또한 계면에서 발생하였음을 알 수 있다. 비교예 2의 경우에는 비교예 1 보다 낮은 용접 전류로 통전함에 따라 날림은 발생하지 않았으나, 계면에서 파단이 발생하였음을 알 수 있다.
비교예 3은 본 발명의 본 통전 및 후 통전 조건을 만족하나, 사전 통전이 이루어지지 않고, 본 통전 용접 전류도 낮음에 따라 너겟이 충분히 성장하지 못하여 십자인장강도가 3.5kN 미만의 수준임을 알 수 있다.
비교예 4는 본 발명의 사전 통전 및 본 통전 조건을 만족하나, 후 통전이 이루어지지 않음에 따라 너겟의 취성으로 인해 계면파단이 발생하고, 이에 따라, 십자인장강도가 낮은 수준임을 알 수 있다.
비교예 5 내지 7은 본 발명의 사전 통전 및 본 통전 조건을 만족하나, 본 발명이 제안하는 2차 통전대기시간을 만족하지 않음에 따라 마르텐사이트가 충분히 형성되지 않아 십자인장강도가 낮은 수준임을 알 수 있다.
비교예 8 및 10은 본 발명의 사전 통전 및 본 통전 조건을 만족하나, 후 통전시 PW1이 본 발명의 조건 보다 낮음에 따라 응고편석 완화를 위한 후 통전이 충분히 이루어지지 않아 십자인장강도가 낮은 수준임을 알 수 있다.
비교예 9, 11 및 12는 본 발명의 사전 통전 및 본 통전 조건을 만족하나, 후 통전시 PW1이 본 발명의 조건 보다 높음에 따라 십자인장강도가 매우 낮은 수준임을 알 수 있다. 이는 과도한 후 통전에 의해 연화가 과도하게 이루어졌거나 취성을 갖는 마르텐사이트가 재생성되었기 때문인 것으로 판단된다.
(실시예 2)
7중량%의 Mn을 포함하는 인장강도 1180MPa급의 두께 1.2mm인 용융아연도금강판과 상대재로서 두께 1.2mm의 980MPa급 DP 합금화 용융아연도금강판을 중첩시킨 뒤, 하기 표 3의 조건으로 저항 점 용접한 뒤, 날림 발생 유무와 용접부의 파단모드 및 십자인장강도를 2차례 평가한 뒤, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 한편, 파단모드에 있어, IF는 계면파단을, PP는 부분 플러그파단, FP는 완전 플러그파단을 의미한다.
구분 본 통전 통전대기 후 통전
전류(Imain,2)
(kA)		 시간(Tmain,2)
(초)		 시간(CTpost,2)
(초)		 전류(Ipost,2)
(kA)		 시간(Tpost,2)
(초)		 PW2
비교예13 6.8 0.32 - - - -
비교예14 6.8 0.32 0.8 5 0.2 29.7
비교예15 6.8 0.32 0.8 6 0.2 80.7
비교예16 6.8 0.32 1 7 0.1 109.7
발명예8 6.8 0.32 1 6 0.1 40.3
발명예9 6.8 0.32 1 5 0.1 14.8
발명예10 6.8 0.32 1 5 0.2 29.7
발명예11 6.8 0.32 1 5 0.3 44.5
비교예17 6.8 0.32 1 5 0.4 59.4
비교예18 6.8 0.32 1 4 0.2 10.9
발명예12 6.8 0.32 1.5 5 0.2 29.7
발명예13 5.4 0.32 1 5 0.2 29.7
구분 날림발생유무 파단모드 십자인장강도(kN)
1 2
비교예13 미발생 FP 2.42 2.34
비교예14 미발생 FP 2.64 2.70
비교예15 미발생 FP 2.64 2.84
비교예16 미발생 FP 3.18 3.39
발명예8 미발생 FP 3.89 3.93
발명예9 미발생 FP 3.69 3.79
발명예10 미발생 FP 3.77 3.81
발명예11 미발생 FP 3.99 4.01
비교예17 미발생 FP 2.59 2.78
비교예18 미발생 FP 3.29 2.88
발명예12 미발생 FP 4.44 4.45
발명예13 미발생 FP 3.70 4.30
상기 표 3 및 4를 통해 알 수 있듯이, 본 발명이 제안하는 저항 점 용접 조건을 만족하는 발명예 8 내지 13의 경우에는 완전 플러그파단이 이루어졌으며, 본 발명이 얻고자 하는 수준인 3.5kN 이상의 십자인장강도를 확보하고 있음을 알 수 있다.
비교예 13은 통상적인 ISO 용접조건(ISO 18278-2:2016)에 따라 용접한 것으로서, 본 발명의 본 통전 조건을 만족하나, 후 통전이 이루어지지 않음에 따라 완전 플러그 파단이 발생하였지만, 십자인장강도가 낮은 수준임을 알 수 있다.
비교예 14 및 15는 본 발명의 본 통전 조건을 만족하나, 통전대기시간을 만족하지 않음에 따라 마르텐사이트가 충분히 형성되지 않아 인장강도가 낮은 수준임을 알 수 있다.
비교예 16 및 17은 본 발명의 본 통전 조건을 만족하나, 후 통전시 PW2가 본 발명의 조건 보다 높음에 따라 십자인장강도가 매우 낮은 수준임을 알 수 있다.
비교예 18은 본 발명의 본 통전 조건을 만족하나, 후 통전시 PW2가 본 발명의 조건 보다 낮음에 따라 십자인장강도가 낮은 수준임을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. Mn을 4~10중량% 포함하는 2매 이상의 강판을 접촉시키는 단계;
    상기 강판을 사전 통전시키는 단계;
    상기 사전 통전된 강판을 1차 통전대기시키는 단계;
    상기 1차 통전대기된 강판을 본 통전시키는 단계;
    상기 본 통전된 강판을 2차 통전대기시키는 단계; 및
    상기 2차 통전대기된 강판을 후 통전시키는 단계를 포함하며,
    상기 2차 통전대기시, 2차 통전대기시간(CTpost,1)은 하기 관계식 1을 만족하고,
    상기 후 통전시, 후 통전 전류(Ipost,1)와 후 통전 시간(Tpost,1)은 하기 관계식 2를 만족하는 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법.
    [관계식 1] CTpost,1 ≥ 2초
    [관계식 2] 20 ≤ PW1 ≤ 45 (단, PW1는 eIpost,1*Tpost,1를 의미함.)
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 강판은 부피분율로 12% 이상의 잔류 오스테나이트, 60% 이상의 소둔 마르텐사이트 및 잔부 알파 마르텐사이트 및 입실론 마르텐사이트를 포함하는 미세조직을 갖는 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 강판은 인장강도와 연신율의 곱이 23,000MPa% 이상인 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법.
  4. 청구항 1 에 있어서,
    상기 사전 통전시, 사전 통전 전류(Ipre)는 하기 관계식 3을 만족하는 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법.
    [관계식 3] 0.6*Imain ≤ Ipre ≤ 0.9*Imain (단, Imain은 본 통전 전류임.)
  5. 청구항 1 에 있어서,
    상기 사전 통전시, 사전 통전 시간(Tpre)은 하기 관계식 4를 만족하는 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법.
    [관계식 4] 0.2초 ≤ Tpre ≤ 0.3초
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 통전대기시, 1차 통전대기시간(CTpre,1)은 0.1~0.2초인 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법.
  7. 서로 다른 2매 이상의 강판을 접촉시키는 단계;
    상기 접촉된 강판을 본 통전시키는 단계;
    상기 본 통전된 강판을 통전대기시키는 단계; 및
    상기 통전대기된 강판을 후 통전시키는 단계를 포함하고,
    상기 서로 다른 2매 이상의 강판 중 하나는 Mn을 4~10중량% 포함하며,
    하기 통전대기시, 통전대기시간(CTpost,2)은 하기 관계식 5를 만족하고,
    상기 후 통전시, 후 통전 전류(Ipost,2)와 후 통전 시간(Tpost,2)은 하기 관계식 6을 만족하는 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법.
    [관계식 5] CTpost,2 ≥ 1초
    [관계식 6] 14 ≤ PW2 ≤ 45 (단, PW2는 eIpost,2*Tpost,2를 의미함.)

  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 Mn을 4~10중량% 포함하는 강판은 부피분율로 12% 이상의 잔류 오스테나이트와 60% 이상의 소둔 마르텐사이트 및 잔부 알파 마르텐사이트 및 입실론 마르텐사이트를 포함한 기타상을 포함하는 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 Mn을 4~10중량% 포함하는 강판은 인장강도와 연신율의 곱이 23,000MPa% 이상인 초고강도 고연성 중Mn강의 저항 점 용접방법.
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