KR101943173B1 - 겹침 용접 방법, 겹침 조인트, 겹침 조인트의 제조 방법 및 자동차용 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 고강도 강판을 포함하는 복수의 강판을 겹치기 위해, 저항 스폿 용접의 대체가 되는 대략 원 형상의 레이저 겹침 용접에 있어서의 HAZ 연화부에 기인하는 균열에 의한 파괴를 억제하는 것을 과제로 한다. 그 과제를 해결하기 위해, 복수의 강판을 겹치고 레이저를 조사하여 대략 원 형상의 레이저 용접부(1)를 형성하는 겹침 용접 방법이며, 상기 대략 원 형상의 레이저 용접부(1)의 외연을 통과하여 직선 형상으로 레이저를 조사하여 강판에 켄칭부(8)를 형성함으로써, HAZ 연화부에 기인하는 균열 발생을 억제한 겹침 용접 방법을 발견하였다.

Description

겹침 용접 방법, 겹침 조인트, 겹침 조인트의 제조 방법 및 자동차용 부품 {LAP-WELDING METHOD, LAP JOINT, PRODUCTION METHOD FOR LAP JOINT, AND AUTOMOTIVE PART}
본 발명은, 복수 강판의 겹침 용접 방법, 그 겹침 용접 방법에 의해 형성되는 겹침 조인트와 그 제조 방법, 및 그 겹침 용접 조인트를 갖는 자동차용 부품에 관한 것이다.
지금까지, 복수의 강판 부재를 사용하여 구성되는 구조물에서는, 기능이나 사용 환경에 따른 강판 부재를 겹치기 위해 저항 스폿 용접을 행하고 있다. 너깃을 갖는 스폿 용접부를 형성함으로써, 복수의 강판 부재의 겹침 용접 부재를 구성하는 것이 널리 행해져 왔다. 예를 들어, 모노코크 구조를 갖는 자동차 차체에서는, 충돌 안전성 및 연비를 향상시키기 위해, 고강도 강판과 강판을 겹쳐, 플랜지(겹침부)를 저항 스폿 용접하는 것이 일반적으로 행해져 왔다.
최근, 자동차 차체의 조립에서는, 종래부터 사용되어 온 저항 스폿 용접 대신에, 리모트 레이저 용접이 사용되도록 되어 왔다. 리모트 레이저 용접은, 갈바노 미러를 구동하여 소정의 입체적 에어리어 내를 자유롭게 용접 가능하다. 리모트 레이저 용접에서는, 로봇 아암의 선단부에 장착한 갈바노 미러에 의해 용접 타점의 사이를 고속으로 이동할 수 있으므로, 용접의 택트 타임의 대폭적인 단축이 가능해진다. 또한, 리모트 레이저 용접에서는, 저항 스폿 용접과 같이 기존의 용접부에의 용접 전류의 분류가 발생하지 않으므로, 용접부 사이의 피치를 짧게 할 수 있고, 다점 용접에 의해 차체 강성도 향상된다.
리모트 레이저 용접은, 저항 스폿 용접의 대신으로서 사용되므로, 통상은 대략 원 형상의 레이저 용접부, 즉, 원 형상, 타원 형상, 원환상, 긴 원환상, C자 형상, 긴 C자 형상, 나아가 다중 원환상 등의 용접 형상이 사용된다.
한편, 자동차 차체의 구성 재료로서, 최근, 고강도 강판의 적용이 진행되어, 인장 강도가 1500㎫ 등의 1180㎫ 이상급의 고강도 강판의 냉간 프레스품이나 열간 프레스품(핫 스탬프품)도 사용되도록 되어 왔다. 이로 인해, 금후는 1180㎫ 이상급의 고강도 강판에의 리모트 레이저 용접의 적용이 요구되고 있다.
그러나, 이러한 고강도 강판은 켄칭된 마르텐사이트 주체의 금속 조직을 가지므로, 레이저 용접부의 주위는 템퍼링되고, 템퍼링 마르텐사이트가 발생하여, 경도가 저하된다. 예를 들어, 1500㎫급 고강도 강판의 경우, 모재의 경도는 Hv460 정도이지만, 레이저 용접부의 주위의 열영향부(heat-affected zone, 이하 「HAZ」라고 함)의 경도는 국소적으로 Hv300 정도까지 저하되어, 당해 부분은 연화된다. 이 국소적으로 연화된 부분을 HAZ 연화부라고 한다.
이러한 HAZ 연화부는, 차량의 충돌 시에, 차체를 구성하는 강판의 파단의 기점이 되는 경우가 있다. 예를 들어, 플랜지에 1500㎫급의 강판을 보강재로서 레이저 용접한 센터 필러의 경우, 측면 충돌 시험에 있어서, 플랜지의 HAZ 연화부로부터 균열이 발생하여, 센터 필러가 파단되는 경우가 있다.
이러한 레이저 용접에 의한 HAZ 연화부를 기점으로 한 파단 현상은, 인장 강도가 1180㎫를 초과하는 고강도 강판에서 현저하게 발생한다. 특히, 수냉 기능을 갖는 연속 어닐링 설비에서 켄칭 조직을 형성한 인장 강도 1180㎫ 이상의 고강도 강판이나, 핫 스탬프(열간 프레스)에 의해 성형한 고강도 강판의 레이저 용접부에 있어서 현저하다. 리모트 레이저 용접은, 용접부 사이의 피치를 짧게 할 수 있으므로 플랜지에 다수의 용접부를 형성할 수 있다. 그러나, 다수의 레이저 용접부를 형성함으로써 HAZ 연화부도 다수 형성되므로, 파단 리스크가 높아진다.
고강도 강판에 형성된 HAZ 연화부에 기인하는 파단의 대책은, 지금까지 보고되어 있지 않다. 그러나, 유사한 현상은 저항 스폿 용접의 경우에도 발생하는 것이 보고되어 있다.
비특허문헌 1에는, 핫 스탬프에 의해 형성한 A 필러에 있어서의 충돌에 의한 파단의 위험이 있는 부분을, 핫 스탬프 시에 행하는 열처리에 의해 모재의 강도를 저하시킴으로써, 저항 스폿 용접에 의한 HAZ 연화를 억제하는 것이 개시되어 있다. 이에 의해, HAZ 연화부를 기점으로 하는 구조 부재의 파단을 방지할 수 있다.
비특허문헌 2에는, 핫 스탬프에 의해 형성한 B 필러의 플랜지부를 고주파 가열에 의한 템퍼링에 의해 모재의 강도를 저하시켜, 저항 스폿 용접을 행해도 HAZ 연화가 발생하지 않고, HAZ 연화부를 기점으로 하는 구조 부재의 파단을 방지하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 유사 기술로서는, 예를 들어 특허문헌 1에는, 고강도 강판을 용접하여 자동차용 구조 부재를 형성하는 경우에, 레이저 용접과 스폿 용접을 병용함으로써, 용접부의 응력을 완화시킴과 함께 지연 파괴를 억제하는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 용접부의 접합을 향상시키는 기술로서, 스폿 용접부를 따라 금속재에 레이저 용접에 의한 연속 용접부를 형성하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 용접부의 접합력을 향상시키는 기술로서, 스폿 용접부 또는 스폿 용접부의 주위에 레이저 용접하는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2008-178905호 공보 일본 특허 공개 제2009-241116호 공보 일본 특허 공개 제2010-264503호 공보
Tailored Properties for Press-hardened body parts Dr.Camilla Wastlund, Automotive Circle International, Insight edition 2011 Ultra-high strength steels in car body lightweight design-current challenges and future potential Tempering of hot-formed steel using induction heating, Olof Hedegard, Martin Aslund, Diploma work No.54/2011 Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden (URL: http://publications.lib.chalmers. se/records/fulltext/144308.pdf))
비특허문헌 1에 의해 개시되는 바와 같이, A 필러의 부위마다 강도를 조정하는 방법에서는, A 필러의 비교적 넓은 범위에 저강도부가 불가피적으로 형성되게 된다. 이로 인해, 고강도가 얻어진다고 하는 핫 스탬프의 효과를 충분히 누릴 수 없고, 경량화의 효과도 한정적인 것이 된다. 게다가, 이 방법에서는, 켄칭 영역과 미켄칭 영역 사이의 천이 영역이 넓고, 강도 특성이 불균일해져, A 필러의 충돌 성능에 변동을 발생시킬 가능성이 있다.
비특허문헌 2에 개시되는 바와 같이, 핫 스탬프 후에 고주파 가열에 의해 템퍼링하는 방법은, 고주파 가열에 의해 발생하는 열변형에 의해 B 필러가 변형되어 치수 정밀도가 저하될 가능성이 있다. B 필러에 한정되지 않고, A 필러, 루프 레일과 같은 도어 개구부 주위에 배치되는 구조 부재는, 예를 들어 도어 패널과의 간극이 도어 패널 전체 둘레에 걸쳐 균일해지도록 치수 정밀도를 확보할 필요가 있다. 도어 개구부 주위에 배치되는 구조 부재의 치수 정밀도가 저하되면, 차량의 외관 품질을 확보할 수 없게 된다. 이로 인해, 비특허문헌 2에 개시된 기술을 도어 개구부 주위의 구조 부재에 적용하는 것은 곤란하다.
또한, B 필러 등의 구조 부재를, 충돌 시에, 스폿 용접부의 HAZ 연화부가 파단 변형에 도달하지 않도록 설계하는 것도 생각된다. 그러나, 이러한 설계를 행하는 것은, 구조 부재를 구성하는 강판의 판 두께의 증가나 보강재의 추가로 이어져 자동차 차체의 비용이나 중량이 증가하므로 바람직하지 않다.
특허문헌 1에 개시된 기술은, 강판을 겹치기 위한 연속 레이저 용접 직후에 발생하는 수소 취화에 의한 지연 파괴를 억제하는 기술이다. 수소 취화는, 용접에 수반되는 잔류 응력이나 변형이, 레이저 용접의 시종단부에 집중되고, 그곳에 강 중의 용존 수소가 집중됨으로써 야기된다. 따라서, 강판의 변형을 방지하고, 잔류 응력이나 변형을 완화시키기 위해, 레이저 용접 시공의 예정 위치에, 용접 등에 의한 가부착을 행하여 강판의 변형을 억제하는 것을 제안하고 있다. 즉, 이 기술은, 연속 레이저 용접에서 발생하는 강판의 변형을 억제하여 수소 취화에 의한 지연 파괴의 대책에 관한 것이며, 저항 스폿 용접의 대체가 되어 강판을 겹치기 위한 대략 원 형상의 레이저 용접부의 주위 HAZ 연화부에 기인하는 파단의 대책에 관한 것은 아니다.
특허문헌 2에 의해 개시된 기술도, 연속 레이저 용접을 행하기에 앞서 저항 스폿 용접을 행함으로써, 겹침 부분의 고정 수단으로서 기능시키는 것이다. 즉, 이 기술도, 연속 레이저 용접에서 발생하는 강판의 변형을 억제하는 기술이며 저항 스폿 용접의 대체가 되어 강판을 겹치기 위한 대략 원 형상의 레이저 용접부의 주위의 HAZ 연화부에 기인하는 파단의 대책에 관한 것은 아니다.
특허문헌 3에 의해 개시된 기술은, 스폿 용접 공정과 레이저 용접 공정을 순차 행하여, 2 이상의 강판 중, 표면측 강판에 인접하는 판 두께가 두꺼운 강판과 표면측 강판 사이에 스폿 용접부가 형성되지 않는 경우라도, 레이저 용접에 의해 표면측 강판과 판 두께가 두꺼운 강판을 용접하여 확실하게 겹침 용접하는 것이다. 즉, 이 기술도, 저항 스폿 용접의 대체가 되어 강판을 겹치기 위한 대략 원 형상의 레이저 용접부의 주위의 HAZ 연화부에 기인하는 파단의 대책에 관한 것은 아니다.
이상과 같이, 고강도 강판(특히, 1180㎫ 이상급의 강판)을 포함하는 강판을 겹치기 위한 접합으로서, 저항 스폿 용접의 대체가 되는 레이저 용접의 적용이 요구되고 있는 가운데, HAZ 연화부에 기인하는 파단에 대한 유효한 대책은 없다.
본 발명은, 이러한 상황에 비추어 이루어진 것이며, 고강도 강판을 포함하는 복수의 강판을 겹치기 위해 레이저 용접한 경우라도, HAZ 연화부에 기인하는 균열에 의한 파괴를 억제하는 것을 과제로 한다. 특히, 자동차의 필러 등의 내 충돌 구조 부재에 적용할 때에 저변형에서 파괴되는 것을 억제하는 유효한 해결책을 얻는 것이 매우 중요한 과제이다.
이하, 본 명세서에 있어서, 강판을 겹치기 위한 레이저 용접을 「레이저 겹침 용접」이라고 칭하고, 그 용접 부분을 「레이저 겹침 용접부」라고 칭한다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 특별히 언급하지 않는 한 1180㎫ 이상급의 강판을 「고강도 강판」이라고 칭한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 대략 원 형상의 레이저 겹침 용접부를 가로질러 HAZ의 최연화부의 외측까지 레이저 빔을 조사하여 재켄칭부를 형성함으로써, HAZ 연화부에서의 변형의 집중을 억제하여, HAZ 연화부에서의 파단을 억제할 수 있는 것을 발견하였다. 본 발명자들은, 더욱 상세하게 검토하여, 이하의 지견을 얻었다.
(a) 레이저 겹침 용접에 의해 발생한 HAZ 연화부를, 레이저 조사에 의해 재가열하여 켄칭함으로써, 일단 연화된 부분의 경도를 높여, 연화부가 해소되고, 이에 의해 HAZ 연화부를 기점으로 하는 파괴는 억제할 수 있는 것을 발견하였다.
이것은 레이저 조사에 의한 재가열에 의해, HAZ 연화부를 켄칭하면 충분한 것도 발견하였다. 즉, 레이저 조사에 의해 일단 용융 응고시켜도 되지만, 반드시 용융 응고시킬 필요는 없다. 본 명세서에 있어서, 레이저 조사에 의해 켄칭하는 것을 「레이저 켄칭」, 또한 켄칭한 부분을 「레이저 켄칭부」라고 칭한다.
(b) 재가열에 의한 켄칭은 주 응력 방향에 대해, 대략 직선 형상으로 형성하면 되는 것을 발견하였다.
본 명세서에 있어서, 최대 응력 방향을 주 응력 방향이라고 칭하고, 이때 가해지는 응력을 주 응력이라고 칭한다. 통상, 고강도 강판을 보강재로 하는 내 충격 부재는, 충격 응력이 가해지는 방향이 대체로 결정되어 있다. 자동차의 필러 등의 부재에서는 플랜지의 길이 방향이 주 응력 방향이 된다. 따라서, 이 방향에 대해 균열의 발생을 억제하는 대책을 행하면 된다.
(c) 레이저 켄칭부의 주변에도 연화부가 형성되고, 그 말단 부분(종단부 부분)이 새로운 균열의 기점이 되지만, 그 말단 부분의 곡률이, 레이저 겹침 용접부의 HAZ 연화 부분에 비해 작으므로, 균열의 발생은 현저하게 억제되는 것을 발견하였다.
즉, 주 응력 방향으로 직선 형상으로 레이저 조사하므로, 균열의 기점이 되는 부분은 레이저 켄칭부의 말단에 형성되는 연화부가 된다. 발명자들은 실험에 의해, 레이저 켄칭부의 1㎜ 정도 외측에 연화부가 형성되는 것을 확인하였다. 즉, 말단부의 연화부의 곡률 직경은, 레이저 조사 폭에 의존한다. 대략 원 형상의 레이저 겹침 용접부의 원 상당 직경(곡률 직경)에 비해, 레이저 켄칭부의 말단부의 곡률 직경(레이저 조사 폭)은 작다. 일정 중심각에서 보았을 때의 호의 길이는 곡률 직경에 비례한다. 따라서, 레이저 겹침 용접의 HAZ 연화부의 경도 회복된 부분의 중심각과 동일한 중심각으로 하였을 때의 레이저 켄칭부의 말단부의 호의 길이는, HAZ 연화부의 경도 회복된 부분의 길이에 비해 현저하게 짧아진다. 그로 인해, 주 응력 방향으로 직선 형상으로 레이저 켄칭함으로써, 균열의 발생을 크게 억제할 수 있다.
통상, 대략 원 형상으로 행하는 레이저 겹침 용접부의 직경은 2∼15㎜ 정도이다. 한편, 재가열에서의 레이저 조사 폭(레이저 빔 직경과 동일함)은, 0.15∼0.9㎜ 정도이다.
따라서, 재가열 시의 레이저 조사 폭이, 레이저 겹침 용접의 직경(켄칭부가 통과하는 부분의 곡률 직경)보다 작으면, 균열 억제 효과를 얻을 수 있다. 특히, 레이저 조사 폭이, 레이저 겹침 용접부의 직경(곡률 직경)의 50％ 이하이면, 연화부 기인의 균열 발생을 현저하게 억제할 수 있다. 더욱 바람직하게는 40％ 이하로 하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 30％ 이하로 하는 것이 좋다.
한편, 레이저 조사 폭을 지나치게 좁히면, HAZ 연화부의 균열 발생의 억제 효과가 저하된다. 이로 인해, 레이저 조사 폭은, 레이저 겹침 용접의 직경(켄칭부가 통과하는 부분의 곡률 직경)의 10％ 이상이면 된다. 더욱 바람직하게는 20％ 이상이면 된다.
(d) 레이저 겹침 용접의 최연화부는 용융부로부터 1∼2㎜ 정도 외측에 형성된다. 이로 인해, 레이저 켄칭부의 길이는 레이저 겹침 용접부의 외연으로부터 3㎜ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 레이저 켄칭부의 길이는 레이저 겹침 용접부의 외연으로부터 5㎜ 이상, 가능하면 6㎜ 이상으로 하는 것이 좋다.
(e) 레이저 조사에 의한 재가열 온도(켄칭 온도)는, 강판의 A3점 이상이면 된다. 레이저 조사에 의해 가열한 경우, 조사를 멈추면 급속하게 냉각되므로, 일단 A3점 이상의 온도가 되면 켄칭되기 때문이다. 또한, 일단 용융시켜도 문제는 없다. 일단 용융되면 조합한 강판 사이에서 성분 희석이 발생하지만, 외주부에 형성되는 최연화 부분에 응력 집중이 발생하여, 균열의 기점이 된다고 하는 문제는 변함없다.
(f) 이상의 지견에 기초하여, 레이저 겹침 용접의 HAZ 연화부를 가로질러 주 응력 방향으로 직선 형상으로 레이저를 조사한 시험편을 제작하여, 인장 시험을 행한 바, 레이저 겹침 용접만의 경우와 비교하여 파단 연신율이 커지는 것을 확인하였다(도 4). 즉, 저변형 파괴를 해소할 수 있는 것을 확인하였다.
본 발명은, 상기 지견에 기초하여 이루어진 것이며, 그 요지로 하는 것은 이하와 같다.
(1) 복수의 강판을 겹치고 레이저를 조사하여 대략 원 형상의 레이저 용접부를 형성하는 겹침 용접 방법이며, 상기 대략 원 형상의 레이저 용접부의 외연을 통과하여 직선 형상으로 레이저를 조사하여 강판에 켄칭부를 형성하는 것을 특징으로 하는 겹침 용접 방법.
(2) 상기 직선 형상의 레이저 조사가, 미리 구한 주 응력 방향으로 조사하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 겹침 용접 방법.
(3) 상기 직선 형상의 레이저 조사가, 상기 대략 원 형상의 레이저 용접부의 외연으로부터 적어도 3㎜ 이상 조사하는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 겹침 용접 방법.
(4) 상기 대략 원 형상은, 원 형상, 타원 형상, 원환상, 긴 원환상, C자 형상, 긴 C자 형상 또는 다중 원환상인 것을 특징으로 하는 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 겹침 용접 방법.
(5) 상기 직선 형상의 레이저 조사 부분의 조사 폭이, 상기 대략 원 형상의 레이저 용접부 외연이며 상기 직선 형상의 레이저 조사가 통과하는 부분의 곡률 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 겹침 용접 방법.
(6) 상기 복수의 강판 중, 마르텐사이트 조직을 갖는 강판인 것을 특징으로 하는 (1)∼(5) 중 어느 한 항에 기재된 겹침 용접 방법.
(7) 상기 마르텐사이트 조직을 갖는 강판이, 인장 강도 1180㎫ 이상을 갖는 강판인 것을 특징으로 하는 (6)에 기재된 겹침 용접 방법.
(8) 복수의 강판을 겹치고 레이저를 조사하여 대략 원 형상의 레이저 용접부를 형성하여, 상기 복수의 강판을 접합한 겹침 조인트이며, 상기 대략 원 형상의 레이저 용접부의 외연을 통과하여 레이저를 조사하여 직선 형상으로 형성된 켄칭부를 구비하는 것을 특징으로 하는 겹침 조인트.
(9) 상기 직선 형상의 켄칭부가, 미리 구한 주 응력 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (8)에 기재된 겹침 조인트.
(10) 상기 직선 형상으로 형성된 켄칭부가, 상기 대략 원 형상의 레이저 용접부의 외연으로부터 적어도 3㎜ 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (8) 또는 (9)에 기재된 겹침 조인트.
(11) 상기 대략 원 형상은, 원 형상, 타원 형상, 원환상, 긴 원환상, C자 형상, 긴 C자 형상 또는 다중 원환상인 것을 특징으로 하는 (8)∼(10) 중 어느 한 항에 기재된 겹침 조인트.
(12) 상기 직선 형상으로 형성된 켄칭부의 폭이, 상기 대략 원 형상의 레이저 용접부 외연이며 상기 직선 형상의 켄칭부가 교차 또는 접하는 부분의 곡률 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 (8)∼(11) 중 어느 한 항에 기재된 겹침 조인트.
(13) 상기 강판 중 적어도 하나의 강판이 마르텐사이트 조직을 갖는 강판인 것을 특징으로 하는 (8)∼(12) 중 어느 한 항에 기재된 겹침 조인트.
(14) 상기 마르텐사이트 조직을 갖는 강판이, 인장 강도 1180㎫ 이상을 갖는 강판인 것을 특징으로 하는 (13)에 기재된 겹침 조인트.
(15) 복수의 강판을 겹치고 레이저를 조사하여 대략 원 형상의 레이저 용접부를 형성하여 제조하는 겹침 조인트의 제조 방법이며, 상기 대략 원 형상의 레이저 용접부의 외연을 통과하여 직선 형상으로 레이저를 조사하여 강판에 켄칭부를 형성하는 것을 특징으로 하는 겹침 조인트의 제조 방법.
(16) (8)∼(14) 중 어느 한 항에 기재된 겹침 조인트를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 부품.
또한, 본 발명에 관한 레이저 겹침 용접의 형상은 특별히 상관없다. 그러나, 통상 저항 스폿 용접의 대체가 되는 레이저 겹침 용접의 형상은 대략 원 형상이다. 여기서 말하는 대략 원 형상이라 함은, 원 형상, 타원 형상, 원환상, 긴 원환상, C자 형상, 긴 C자 형상 등의 원호의 연결, 나아가 다중 원환상이나, 원호의 연결이 다중으로 된 것이다. 또한, 이들의 내부를 빈틈없이 용접하도록 하는 레이저 용접이라도, 본 발명은 적용할 수 있다.
나아가, 일반적으로는 사용되지 않지만, 대략 원 형상이 아닌 형상이라도, 본 발명은 적용할 수 있다. 예를 들어, 삼각형, 사각형 등의 다각형이어도 된다.
본 발명에 따르면, 복수의 강판 부재를 겹쳐 레이저 겹침 용접에 의해 접합한 경우라도, 레이저 겹침 용접부의 주위의 HAZ 연화부에 있어서 균열의 기점이 되는 일이 없어, 저변형에서 파단되는 것을 피할 수 있다. 그로 인해, 예를 들어 충돌 시의 탑승자 보호 성능이 우수한 내충격성이 있고 고강도인 자동차용 부품을 제공할 수 있다.
도 1은 인장 시험편을 도시하는 것으로, 도 1의 (a)는 전체를, 도 1의 (b)는 시험편 중심선에서의 단면을 도시하는 도면이다.
도 2의 (a)는 1310㎫급 강판에 있어서의 원 형상의 레이저 용접부의 경도 조사 위치를 나타내는 도면이고, 도 2의 (b)는 원 형상의 레이저 용접부의 경도 분포를 나타내는 도면이다.
도 3은 원 형상의 레이저 용접부의 HAZ 연화부에서의 파단을 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 인장 시험에 있어서의 비교예, 도 4의 (b)는 본 발명예 1, 도 4의 (c)는 본 발명예 2의 레이저 용접 조인트를 나타내는 도면이고, 도 4의 (d)는 인장 시험에 있어서의 비교예, 본 발명예 1, 본 발명예 2의 하중-연신율 선도이다.
도 5의 (a)는 본 발명예 1의 인장 시험에 있어서의 파단 위치를 나타내는 도면이고, 도 5의 (b)는 인장 시험에 있어서의 본 발명예 2의 파단 위치를 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)∼도 6의 (g)는 본 발명의 실시 양태의 예를 도시하는 도면이다.
도 7의 (a)∼도 7의 (j)도 본 발명의 실시 양태의 예를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명을 센터 필러에 적용한 예를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명을 사이드 실에 적용한 예를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명을, A 필러∼루프 레일에 적용한 예를 도시하는 도면이다.
도 11의 (a)는 C자형 레이저 겹침 용접에 의한 인장 시험편을 나타내는 도면이고, 도 11의 (b)는 비교예의 레이저 겹침 용접부를 나타내는 도면이고, 도 11의 (c)는 본 발명예에 관한 레이저 겹침 용접부를 나타내는 도면이고, 도 11의 (d)는 인장 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12의 (a)는 비교예의 파단 위치를 나타내는 도면이고, 도 12의 (b)는 본 발명예의 파단 위치를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명예에 있어서의 C자 형상의 레이저 겹침 조인트의 경도 분포를 나타내는 도면으로, 도 13의 (a)는 본 발명에 관한 겹침 조인트의 경도 분포의 측정 위치를 나타내는 도면이고, 도 13의 (b)는 선 형상의 레이저 조사부 말단 부분의 경도 분포를, 도 13의 (c)는 선 형상의 레이저 조사부의 중간 부분의, 도 13의 (d)는 대략 원 형상의 레이저 겹침 용접부의 경도 분포를 나타내는 도면이다.
먼저, 레이저 빔에 의한 본 발명에 관한 용접 방법을 설명한다.
레이저 용접기는 특별히 한정되지 않는다. 일례로서, 디스크 레이저, 파이버 레이저, YAG 레이저, 탄산 가스 레이저를 사용할 수 있다. 빔 직경은 0.15∼0.9㎜의 범위로 하고, 출력은 1∼10kW의 범위로 하고, 또한 용접 속도 1∼25m/min의 범위로 하는 것이 예시된다. 레이저 용접의 조건은, 강판의 종류, 강판의 두께 등에 의해 적절히 결정되는 것이며, 상기 예시에 한정되는 것은 아니다.
용접은, 로봇에 탑재된 일반적인 토치에 의한 용접이어도 되지만, 갈바노 미러를 사용한 리모트 레이저 용접인 것이 바람직하다. 리모트 레이저 용접은, 전용 스캐닝 미러에 긴 초점 포커스 렌즈를 조합하여, 레이저 빔의 공간 전달을 행하고, 레이저 스폿을 고속 스캐닝하여 용접하는 기술이다. 종래의 레이저 용접에 사용되어 온 로봇이나 NC 장치와 비교하면, 빔 이동 시간이 거의 제로가 되므로 고효율의 용접을 행할 수 있다. 이 시스템은, 가공 중에 있는 용접 개소로부터 다른 용접 개소로 레이저 스폿의 이동 시간을 거의 필요로 하지 않는다고 하는 장점이 있다.
켄칭부의 형성 공정에서는, 겹침부에 레이저 빔을 조사하여, 대략 원 형상의 레이저 용접부를 형성한 후, 대략 원 형상의 레이저 용접부의 주위(외주부)에 형성된 HAZ 연화부를 가로질러 직선 형상의 켄칭부를 형성함으로써, 대략 원 형상의 레이저 용접부의 주위의 HAZ 연화부를 경화시킨다. 따라서, 레이저 겹침 용접부의 외연을 통과하여 직선 형상으로 레이저 조사함으로써 HAZ 연화부를 분단하도록 켄칭부를 형성할 수 있다. 여기서 「레이저 겹침 용접부의 외연을 통과하는」이라 함은, 레이저 겹침 용접부의 외연과 교차, 혹은 접하는 상태를 나타낸다.
레이저 겹침 용접부는, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 용융 응고부이다. 따라서, 레이저 겹침 용접부의 외연이라 함은, 용융 응고부와 모재 금속의 경계를 나타낸다. 도 2는 원 형상의 중심부도 용융 응고시키고 있는 예를 나타낸다. 도 13은 C자 형상이지만, 이 경우에서도 레이저 겹침 용접부는 용융 응고부이며, 사고 방식은 동일하다.
도 13의 (a)에 C자 형상의 레이저 겹침 용접부를 횡단하도록 레이저 켄칭한 예를 나타낸다. 도 13의 (a) 중의 점선으로 나타내는 방향의 강판 표면의 경도 분포를 나타낸다. 도 13의 (b), (c), (d)에, 각각 레이저 켄칭부 말단부(종단부), 레이저 켄칭부, 레이저 겹침 용접부의 강판 표면 경도 분포를 나타낸다.
켄칭부라 함은, 도 13의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 켄칭부를 횡단하여 경도 분포를 측정하였을 때, 레이저 조사부를 사이에 두고 출현하는 경도의 극대점에 끼인 영역을 나타낸다.
켄칭부의 주변에는, 켄칭 시의 입열에 의한 연화부가 생긴다. 도 13의 (c)에 있어서, 경도의 피크의 외측에, 경도의 극소값을 나타내는 부분이 있다. 이것이 레이저 켄칭에 의한 연화부이다.
레이저 켄칭부의 말단부(종단부)의 경도 상황을 나타내는 도면이 도 13의 (b)이다. 도 13의 (b)는, 레이저 조사 방향의 경도 분포를 나타내는 도면이다. 도 13의 (b)의 경도의 극대점이 켄칭부의 말단(종단부)이고, 이 우측이 켄칭부가 된다. 도 13의 (b)로부터도 알 수 있는 바와 같이, 경도의 극대점의 바로 외측에 극소점을 나타내는 부분이 있다. 이것이, 레이저 켄칭에 의한 연화부이다.
또한, 켄칭부의 형성은, 고강도 강판(특히 마르텐사이트 조직을 포함하는 강판)의 판 두께의 50％ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 직선 형상의 켄칭부의 위치는, 충돌 시의 상정되는 주 응력 방향, 혹은 플랜지 형상의 강판 부재에 레이저 용접을 하는 경우에는 이 플랜지가 신장되는 방향을 주 응력 방향으로 하는 것이 좋다. 레이저 용접의 정밀도 등의 관계에서 주 응력 방향으로부터 어긋났다고 해도, 그 어긋남각은 작은 편이 바람직하므로, 직선 형상의 켄칭부는, 주 응력 방향에 대해 ±30°이내의 범위에 형성하는 것이 바람직하다. 켄칭부가 주 응력 방향에 대해 ±30°이내의 범위에 형성되어 있으면, 주 응력 방향으로 형성되었다고 간주할 수 있다. 보다 바람직하게는, 주 응력 방향에 대해 ±15°이내의 범위인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는, 주 응력 방향에 대해 ±10°이내의 범위인 것이 좋다.
또한, 주 응력 방향은 설계 단계에 있어서, 미리 구할 수 있다. 미리 주 응력 방향을 구하는 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어 유한 요소법(FEM) 등의 시뮬레이션에 의해 구할 수 있다. 또는, 모형이나 실제 형상의 시험 부재에 의해 시험하여 구할 수도 있다.
주 응력 방향은 복수 있어도 된다. 이 경우, 각 주 응력 방향에 맞추어 직선 형상으로 레이저 조사하여, 켄칭부를 형성하면 된다.
재가열을 위한 레이저 조사에 의해 직선 형상의 켄칭부를 형성함으로써, 대략 원 형상의 레이저 겹침 용접부의 주위의 HAZ 연화부가 분단되어, 주 응력 방향에 있어서의 HAZ 연화부에 기인하는 강도 저하가 억제된다. 또한, 직선 형상의 켄칭부는, 레이저 겹침 용접부의 HAZ 연화부를 분단하면 되므로, 레이저 겹침 용접부의 내부에 있어서는, 반드시 직선 형상으로 연속 형성되어 있지는 않아도 된다.
본 발명을 적용할 수 있는 강판은, 한정되지 않는다. 그러나, HAZ 연화가 발생하는 것은, 마르텐사이트 조직을 갖는 강이 현저하고, 그러한 강판에 본 발명을 적용하면, 그 효과는 크다. 마르텐사이트 조직을 갖는 강판으로서는, 1180㎫ 이상의 인장 응력을 갖는 고강도 강이 있다. 이러한 고강도 강은, 핫 스탬프(열간 프레스 성형)에 적용하는 경우가 많아, 핫 스탬프용 강이라고도 불리는 경우가 있다.
또한, 도금의 유무도 상관없다.
본 발명에 관한 겹침 조인트는, 어떠한 강제 부재에 적용해도 된다. 특히, 내충격성이 요구되는 자동차 부재에 적용함으로써, 얻어지는 효과는 크다.
본 발명을 구체예에 기초하여 설명한다.
예를 들어, 자동차의 센터 필러에 충돌하면, 이너 패널과 아우터 패널을 겹침 용접한 플랜지부에 인장 하중이 부가된다. 그로 인해, 플랜지에 형성된 원 형상의 레이저 겹침 용접부의 HAZ 연화부에 변형이 집중되어 파단된다. 발명자들은, 이러한 케이스를 상정하여 시험을 행하였다.
도 1은, 인장 시험편을 도시하는 설명도이다.
440㎫급 강판(판 두께 1.2㎜)과, 1310㎫급 강판(판 두께 1.4㎜)과, 270㎫급 합금화 용융 아연 도금 강판(판 두께 0.7㎜)을 겹치고, 시험편의 파지부에 저항 스폿 용접에 의해 고정하고, 시험편의 중앙부에 원 형상의 레이저 겹침 용접을 실시하였다. 파이버 레이저를 사용하여, 빔 직경 0.6㎜, 출력 2.0kW, 용접 속도 2.0m/min의 조건으로 레이저 용접을 행하여, 도 4의 (a)에 나타내는 직경이 약 7㎜인 원 형상이며 원 내부도 용접한 레이저 겹침 용접부를 갖는 시험편을 형성하였다.
도 2의 (a)는, 1310㎫급 강판에 있어서의 원 형상의 레이저 용접부의 경도 조사 위치를 나타내는 설명도이고, 도 2의 (b)는 원 형상의 레이저 용접부의 경도 분포를 나타내는 설명도이다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 1310㎫급 강판의 원 형상의 레이저 용접에서는, 켄칭부의 주위의 HAZ가 템퍼링되어 연화되어 있었다.
도 3은, 원 형상의 레이저 겹침 용접 조인트의 파단 위치를 나타내는 설명도이다. 인장 시험을 행한 바, 도 3에 나타내는 바와 같이, 1310㎫급 강판의 레이저 용접부의 주위의 HAZ 연화부에 변형이 집중되어 파단된 것을 알 수 있다.
도 4는, 인장 시험에 있어서의 비교예(도 4의 (a)), 본 발명예 1(도 4의 (b)), 본 발명예 2(도 4의 (c))의 하중-연신율 선도(도 4의 (d))이다. 비교예(도 4의 (a))는 레이저 겹침 용접만의 경우이다. 본 발명예 1(도 4의 (b))은 레이저 겹침 용접의 외연으로부터 시험편의 축방향(주 응력 방향)으로 직선 형상으로 레이저 조사하여 켄칭부를 형성한 것이다. 레이저 조사는, 겹침 용접부 테두리로부터 12㎜ 이격된 점으로부터, 레이저 겹침 용접부를 횡단하여, 겹침 용접부 테두리로부터 12㎜ 이격된 점까지의 길이가 31㎜에 걸쳐 직선 형상으로 레이저 조사하였다. 본 발명예 2(도 4의 (c))는, 레이저 켄칭부를 시험편의 파지부까지 형성한 경우이며, 레이저 켄칭부의 말단부가 균열의 기점으로는 되지 않도록 한 시험편이다. 제작한 용접부를 평점 거리 50㎜로 하고 인장 속도 3㎜/min으로 인장 시험을 실시하였다.
도 5는, 본 발명예 1(도 5의 (a)), 본 발명예 2(도 5의 (b))의 파단 위치를 나타내는 설명도이다.
파단 연신율 측정 결과를 도 4의 (d)에 나타낸다. 「비교예」의 파단 연신율은 2.3％ 정도로 작아, 저변형 파괴가 일어나 있는 것을 알 수 있다.
본 발명예 1의 파단 연신율은 4.3％로, 비교예와 비교해도, 파단 연신율이 비교예보다 약 87％ 향상되었다. 또한 파단 개소도 레이저 켄칭부의 말단부에서 파단되어 있는 것을 확인할 수 있었다(도 5의 (a)). 이 결과, 본 발명예 1은 비교예에 비해 저변형 파괴가 해소되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 겹침 용접부의 용융 금속부는, 각 강판의 원소가 혼합되므로 연화되지만, 이 부분은 3매의 강판이 겹쳐져 판 두께가 크기 때문에, 용융 금속부에서는 파단되지 않는다.
본 발명예 2에 대해서는, 파단 연신율은 7.3％ 정도로 되어, 비교예와 비교하여 약 317％나 향상되었다. 파단 개소는 레이저 켄칭부의 도중에서 파단되어 있는 것을 확인할 수 있었다(도 5의 (b)). 즉, 겹침 용접의 HAZ 연화부에서 파단된 것은 아닌 것을 확인할 수 있었다. 이 결과, 본 발명예 2는, 비교예나 발명예 1에 비해 저변형 파괴가 해소되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 파단면의 관찰은, 시험편 중 고강도 강판(상기 시험편에서는 1310㎫급 강판)의 파단면을 관찰하였다.
도 6의 (a)∼도 6의 (g)는, 플랜지를 상정한 각종 대략 원 형상의 레이저 겹침 용접부(1∼7)를 도시하는 설명도이다. 이 경우, 주 응력 방향은 플랜지의 길이 방향(도면 중의 좌우 방향)이다. 본 발명은, 도 6의 (a)∼도 6의 (g)에 도시하는 바와 같이, 원 형상(1), 타원 형상(2), C자 형상(3), 긴 C자 형상(4), 원환상(5), 긴 원환상(6), 2중 원환상(7)의 레이저 겹침 용접에 적용할 수 있다.
도 7의 (a)∼도 7의 (j)는, 원 형상의 레이저 겹침 용접부(1)의 주위에 형성된 HAZ 연화부를 가로질러 형성된 선 형상의 레이저 켄칭부(8)를 도시하는 설명도이다. 도 7도 플랜지를 상정하고 있고, 도 6과 마찬가지로 주 응력 방향은 플랜지의 길이 방향(도면 중의 좌우 방향)이다.
도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 선 형상의 레이저 켄칭부(8)는 반드시 원 형상의 레이저 용접부(1)의 중앙을 통과하고 있지는 않아도 된다.
도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 선 형상의 레이저 켄칭부(8)의 형성 방향은, 상정 주 응력 방향에 대해 30°이내이면 된다.
도 7의 (c)에 도시하는 바와 같이, 선 형상의 레이저 켄칭부(8)의 좌우의 길이는 반드시 동일하지는 않아도 되지만, 대략 원 형상의 레이저 용접부(1)의 단부로부터 외측으로 3㎜ 이상 이격된 위치까지 레이저 켄칭부(8)가 형성될 필요가 있다.
도 7의 (d)에 도시하는 바와 같이, 선 형상의 레이저 켄칭부(8)의 단부는, 응력 집중을 억제하기 위해, 확대되어 있어도 된다. 단, 원 형상의 레이저 용접부(1)보다 작은 사이즈일 필요가 있다.
도 7의 (e)에 도시하는 바와 같이, 선 형상의 레이저 켄칭부(8)는 상정 주 응력 방향에 대해 ±30°이내이면 굴곡되어 있어도 된다.
도 7의 (f)에 도시하는 바와 같이, 복수의 원 형상의 레이저 켄칭부(1, 1)는 1개의 선 형상 레이저 용접부(8)에 의해 연속적으로 연결되어 있어도 된다.
도 7의 (g)와 도 7의 (h)에 도시하는 바와 같이, 직선 형상의 레이저 켄칭부(8)는 반드시 원 형상의 레이저 겹침 용접부(1)의 내부를 관통하고 있지 않아도 된다.
도 7의 (i)에 도시하는 바와 같이, 레이저 켄칭부(8)는 복수 있어도 된다. 주 응력 방향이 복수 있으면, 그 방향으로 각각 레이저 켄칭부를 형성하면 된다.
도 7의 (j)에 도시하는 바와 같이, 레이저 켄칭부의 폭이 변화되어도 된다. 특히 도 7의 (i)에 도시하는 바와 같이, 레이저 켄칭부의 폭은, 레이저 겹침 용접부의 외연에서 넓게, 말단부에서 좁게 하면 된다.
본 발명을 자동차용 부품에 적용한 상황을 설명한다.
도 8은, 본 발명을 센터 필러(9)에 적용한 상황을 도시하는 설명도이다.
사이드 패널의 제조 공정에 있어서, 270㎫급 합금화 용융 아연 도금 강판으로 이루어지는 사이드 패널 아우터(도시 생략)와, 핫 스탬프재로 이루어지는 센터 필러 리인포스먼트(10)와, 590㎫급 강판으로 이루어지는 센터 필러 이너(도시 생략)를 각각의 테두리부에 형성된 플랜지에서 겹쳐, 저항 스폿 용접을 행하여 스폿 용접부(11)에서 가고정한다.
어셈블리된 사이드 패널은, 메인 바디 라인에서 언더 바디와 조립되어, 가고정된 후, 리모트 레이저 용접에 의해 추가 용접된다.
이때, 도 8에 도시하는 바와 같이, 원 형상의 레이저 겹침 용접을 실시하여 레이저 겹침 용접부(1)를 형성하고, 그 후, 원 형상의 레이저 겹침 용접부(1)의 주위의 HAZ 연화부를 분단하기 위한 선 형상 레이저 조사를 실시하여 레이저 켄칭부(8)를 형성한다.
또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 원 형상의 레이저 겹침 용접부(1)의 주위의 HAZ 연화부를 분단하기 위한 레이저 조사는, 모든 레이저 겹침 용접부(1)에 실시할 필요는 없고, HAZ 연화부에 있어서의 파단의 가능성이 있는 레이저 겹침 용접부(1)에만 실시하면 된다.
도 9는, 본 발명을 사이드 실(12)에 적용한 상황을 도시하는 설명도이다.
사이드 실(12)도 센터 필러(9)와 마찬가지로, 메인 바디 라인에서 언더 바디와 조립되어, 가고정된 후, 리모트 레이저 용접에 의해 추가 용접된다. 사이드 실(12)은, 590㎫급 합금화 용융 아연 도금 강판으로 이루어지는 실 이너 패널과, 1180㎫급 합금화 용융 아연 도금 강판으로 이루어지는 실 이너 리인포스먼트와, 270㎫급 합금화 용융 아연 도금 강판으로 이루어지는 실 아우터 패널을, 각각의 테두리부에 형성된 플랜지에서 겹쳐 구성된다. 이때 원 형상의 레이저 용접을 행하여 레이저 겹침 용접부(1)를 형성한 후, HAZ 연화부를 분단하기 위한 선 형상의 레이저 조사를 행하여 선 형상의 레이저 켄칭부(8)를 형성한다.
도 10은, 본 발명을, A 필러(13)∼루프 레일(14)에 적용한 상황을 도시하는 설명도이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, A 필러(13)∼루프 레일(14)도 센터 필러(9)와 마찬가지로, A 필러(13)∼루프 레일(14)을 포함하는 사이드 패널은, 메인 바디 라인에서 언더 바디와 조립되어, 리모트 레이저 용접에 의해 추가 용접된다. A 필러(13), 루프 레일(14) 각각은, 2매의 핫 스탬프재로 이루어지는 성형 패널과, 270㎫급 합금화 용융 아연 도금 강판의 3매 겹침에 의해 구성된다. 이때, 원 형상의 레이저 용접을 행하여 레이저 겹침 용접부(1)를 형성한 후, 원 형상의 레이저 겹침 용접부(1)의 주위의 HAZ 연화부를 분단하는 레이저 조사를 행하여 레이저 켄칭부(8)를 형성한다.
이상, 원 형상의 레이저 겹침 용접부를 갖는 자동차 부재의 예를 기초로 본 발명에 대해 설명하였다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 양태는, 상기 예에 한정되지 않는다. 본 발명 요건을 포함하는 양태이면, 본 발명의 효과를 발휘하는 것이며, 본 발명의 범위에 포함된다.
이하, 상기와는 상이한 양태에 대한 실시예를 소개한다.
실시예 1
실시예 1은, C자 형상의 레이저 겹침 용접에 본 발명을 적용한 예이다.
도 11의 (a)는 인장 시험편을 나타내는 설명도이고, 도 11의 (b)는 비교예의 레이저 용접부를 나타내는 설명도이고, 도 11의 (c)는 본 발명예의 레이저 용접부를 도시하는 설명도이고, 도 11의 (d)는 인장 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
인장 시험편은, 판 두께가 0.7㎜인 270㎫급 합금화 용융 아연 도금 강판과, 판 두께가 1.4㎜인 1310㎫급 강판과, 판 두께가 1.2㎜인 440㎫급 강판을 이 순서로 3매 겹치고, 시험편의 파지부에 저항 스폿 용접을 행하여 도 11의 (a)에 나타내는 인장 시험편을 제작하였다.
다음으로, 파이버 레이저를 사용하여, 빔 직경 0.6㎜, 출력 2.7kW, 용접 속도 2.0m/min의 조건으로 갈바노 미러를 사용하여, 도 11의 (b)에 나타내는 직경이 약 7㎜인 C자 형상의 레이저 용접부를 형성한 시험편(비교예)과, 도 11의 (c)에 나타내는 C자 형상의 용접부를 형성한 후에 선 형상의 레이저 조사를 실시한 시험편(본 발명예)을 제작하였다.
제작한 용접부를 평점 거리 50㎜로 하고, 인장 속도 3㎜/min으로 인장 시험을 실시하였다.
도 12의 (a)는 비교예의 파단 위치를 나타내는 설명도이고, 도 12의 (b)는 본 발명예의 파단 위치를 나타내는 설명도이다.
도 11의 (d)에 나타내는 바와 같이, 비교예의 C자 형상의 레이저 용접에서는 파단 연신율 2.7％였다. 그리고, 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, C자 형상의 외주를 따라 파단되었다.
이에 반해, 본 발명예에서는, 도 11의 (d)에 나타내는 바와 같이, 파단 연신율은 4.3％였다. 그리고, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 파단 위치는 레이저 켄칭부의 선단부(말단부)였다.
이와 같이, 본 발명예는, 파단 연신율이 비교예보다 약 60％ 향상되었다.
본 발명은, 고강도 강판을 포함하는 강판을 조합한 겹침 조인트에 이용할 수 있다. 특히, 자동차 부품 등의 기계 구조 부품에 이용할 수 있다.
1 : 대략 원 형상(원 형상)의 레이저 용접부
2 : 대략 원 형상(타원 형상)의 레이저 용접부
3 : 대략 원 형상(C자 형상)의 레이저 용접부
4 : 대략 원 형상(긴 C자 형상)의 레이저 용접부
5 : 대략 원 형상(원환상)의 레이저 용접부
6 : 대략 원 형상(긴 원환상)의 레이저 용접부
7 : 대략 원 형상(2중 원환상)의 레이저 용접부
8 : 직선 형상의 켄칭부
9 : 센터 필러
10 : 센터 필러 리인포스먼트
11 : 스폿 용접부
12 : 사이드 실
13 : A 필러
14 : 루프 레일

Claims (17)

  1. 적어도 하나의 강판이 마르텐사이트 조직을 갖는 복수의 강판을 겹치고 레이저를 조사하여 레이저 용접부를 형성하는 겹침 용접 방법이며, 상기 레이저 용접부의 외연 및 상기 레이저 용접부의 외측에 형성된 최연화부를 통과하여, 상기 레이저 용접부의 외연으로부터 적어도 3㎜ 이상, 직선 형상으로 레이저를 조사하여 강판에 켄칭부를 형성하고, 상기 직선 형상의 레이저 조사부의 적어도 한쪽에 말단이 존재하는 것을 특징으로 하는, 겹침 용접 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직선 형상의 레이저 조사가, 미리 구한 주 응력 방향으로 조사하는 것을 특징으로 하는, 겹침 용접 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이저 용접부는, 원 형상, 타원 형상, 원환상, 긴 원환상, C자 형상, 긴 C자 형상 또는 다중 원환상인 것을 특징으로 하는, 겹침 용접 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 직선 형상의 레이저 조사 부분의 조사 폭이, 상기 레이저 용접부 외연이며 상기 직선 형상의 레이저 조사가 통과하는 부분의 곡률 직경보다 작은 것을 특징으로 하는, 겹침 용접 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마르텐사이트 조직을 갖는 강판이, 인장 강도 1180㎫ 이상을 갖는 강판인 것을 특징으로 하는, 겹침 용접 방법.
  6. 적어도 하나의 강판이 마르텐사이트 조직을 갖는 복수의 강판을 겹치고 레이저를 조사하여 레이저 용접부를 형성하여 상기 복수의 강판을 접합한 겹침 조인트이며, 상기 레이저 용접부의 외연 및 상기 레이저 용접부의 외측에 형성된 최연화부를 통과하여, 상기 레이저 용접부의 외연으로부터 적어도 3㎜ 이상, 레이저를 조사하여 직선 형상으로 형성된 켄칭부를 구비하고, 상기 직선 형상의 레이저 조사부의 적어도 한쪽에 말단이 존재하는 것을 특징으로 하는, 겹침 조인트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 직선 형상으로 형성된 켄칭부가, 미리 구한 주 응력 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 겹침 조인트.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 레이저 용접부는, 원 형상, 타원 형상, 원환상, 긴 원환상, C자 형상, 긴 C자 형상 또는 다중 원환상인 것을 특징으로 하는, 겹침 조인트.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 직선 형상의 켄칭부의 폭이, 상기 레이저 용접부 외연이며 상기 직선 형상의 켄칭부가 교차 또는 접하는 부분의 곡률 직경보다 작은 것을 특징으로 하는, 겹침 조인트.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 마르텐사이트 조직을 갖는 강판이, 인장 강도 1180㎫ 이상을 갖는 강판인 것을 특징으로 하는, 겹침 조인트.
  11. 적어도 하나의 강판이 마르텐사이트 조직을 갖는 복수의 강판을 겹치고 레이저를 조사하여 레이저 용접부를 형성하여 제조하는 겹침 조인트의 제조 방법이며, 상기 레이저 용접부의 외연 및 상기 레이저 용접부의 외측에 형성된 최연화부를 통과하여, 상기 레이저 용접부의 외연으로부터 적어도 3㎜ 이상, 직선 형상으로 레이저를 조사하여 강판에 켄칭부를 형성하고, 상기 직선 형상의 레이저 조사부의 적어도 한쪽에 말단이 존재하는 것을 특징으로 하는, 겹침 조인트의 제조 방법.
  12. 제6항 또는 제7항에 기재된 겹침 조인트를 구비하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 부품.
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