KR101985582B1 - 용접 구조체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

용접 부분(53)에 있어서의 관통 구멍의 발생을 방지하는 것이 가능한 2개의 강판(51, 52)을 레이저 용접(11)으로 어시스트 가스(12)를 용융지(13) 표면에 공급하면서 맞대기 용접함으로써 용접 구조체를 제조하는 방법이며, 2개의 강판(51, 52) 중 적어도 1개의 강판(52)의 판 두께가 0.6㎜ 이하이고, 어시스트 가스(12)는 10∼50체적％의 O₂ 가스를 함유하는 혼합 가스(12)이고, 혼합 가스(12) 중의 O₂ 농도를 C(체적％)로 하였을 때, 혼합 가스(12)의 유량 L(L/min)이 30(L/min)－C(체적％)×1(L/min/체적％)≤L(L/min)＜40(L/min)을 만족시키는 것을 특징으로 한다.

Description

용접 구조체의 제조 방법 {PRODUCTION METHOD FOR WELDED STRUCTURE}

본 발명은, 용접 구조체의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 예를 들어 테일러드 블랭크재와 같은, 강판의 맞대기 레이저 용접을 이용한 용접 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.

자동차용 강판의 분야에 있어서는, 연비 향상을 위한 경량화와 내 충돌 특성의 향상을 도모하기 위해, 테일러드 블랭크(Tailored welded blank)의 적용이 확대되고 있다. 테일러드 블랭크라 함은, 재질, 판 두께, 인장 강도 등이 상이한 복수의 금속판을 맞대기 용접에 의해 일체화한 판재(이하 「테일러드 블랭크재」라고 함)를, 원하는 형상으로 프레스 성형하는 공법을 말한다. 테일러드 블랭크재를 제조할 때의 맞대기 용접에는, 레이저 용접이 이용되는 것이 일반적이다.

특허문헌 1∼3에서는, 레이저 용접을 이용한 맞대기 용접에 의해 테일러드 블랭크재를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2005－21968호 공보 일본 특허 공개 제2006－187811호 공보 일본 특허 공개 제2007－237216호 공보

종래, 테일러드 블랭크재를 제조하는 데에 사용되는 금속판의 판 두께는 0.7㎜ 정도가 하한이었다. 특허문헌 1∼3에 있어서도, 실시예로서 상세하게 개시되어 있는 강판의 판 두께는, 얇은 것이라도 0.7㎜이다.

자동차의 가일층의 경량화를 위해, 테일러드 블랭크재를 제조하는 데에 사용되는 금속판의 박육화가 검토되고 있다. 이에 의해, 종래, 테일러드 블랭크재를 제조하는 데에는 사용되지 않고, 용접 기술이 검토되어 있지 않았던 더욱 얇은 강판의 적용이 요망되도록 되어 있다.

본 발명자들은, 얇은 강판 테일러드 블랭크재에 적용하기 위해, 검토를 행하였다. 그 결과, 실제의 제조 라인에 있어서 판 두께가 0.6㎜ 이하인 강판을 사용하여 레이저 용접에 의한 맞대기 용접을 행하면, 강판 사이의 갭이 0.1㎜ 이하(갭이 없는 경우도 포함함)로 작은 경우라도, 용접 부분에 있어서 관통 구멍이 발생한다고 하는 문제가 발생하는 것이 명확해졌다. 그러나, 주로 판 두께가 0.7㎜ 이상인 강판을 사용한 테일러드 블랭크재에 관한 특허문헌 1∼3에서는, 관통 구멍의 문제에 대해 보고되어 있지 않다. 즉, 그 타개책은, 아직 검토되어 있지 않다.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 판 두께가 0.6㎜ 이하인 강판을 포함하는 복수의 강판을 맞대기 용접하는 경우라도, 용접 부분에 있어서의 관통 구멍의 발생을 방지하는 것이 가능한 용접 구조체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 용접부에 있어서의 관통 구멍의 발생에 영향을 미치는 요인에 대해 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 이하의 지견을 얻는 것에 이르렀다.

용접부에 있어서 관통 구멍이 발생하는 것은, 용접 시에 용융지의 흐름이 교란되기 때문이다. 용융지의 흐름의 안정성에는, 어시스트 가스의 종류가 크게 영향을 미친다.

레이저 용접을 행할 때, 입열 부족으로 되지 않는 레이저 출력의 하한을 하한 출력, 에너지가 과잉으로 되어 관통 구멍이 발생하는 레이저 출력의 상한을 상한 출력으로 하고, 하한 출력과 상한 출력의 범위를 적정 출력 범위로 한다. 어시스트 가스로서 일반적으로 사용되는 Ar 가스를 사용한 경우, 어떠한 레이저 출력에 있어서도 적절하게 맞대기 용접을 행할 수 없다.

어시스트 가스를 일절 사용하지 않는 경우, 맞대기 용접을 행하는 것은 가능하다. 그러나, 용융지의 흐름에 교란이 발생하는 경우가 있으므로, 관통 구멍이 때때로 발생하여, 실제로 조업상 안정적으로 관리하는 것은 곤란하다.

어시스트 가스로서, 적절한 유량의 O₂ 가스를 함유하는 혼합 가스를 사용한 경우, 관통 구멍의 발생을 억제할 수 있다. O₂ 가스에 의한 관통 구멍의 발생 억제 메커니즘에 대해서는 명확하지는 않지만, 이하의 요인에 의한 것으로 추측된다.

O₂ 가스를 함유하는 혼합 가스를 용접부에 공급한 경우, Ar 가스를 분사한 경우와 비교하여 용융 금속의 표면 장력이 저하된다. 그로 인해, 가늘고 샤프한 형상의 키 홀이 안정적으로 형성된다. 이에 의해 교란이 적은 흐름이 얻어지고, 그 결과, 안정적으로 관통 구멍의 발생을 억제할 수 있다고 생각된다.

한편, 어시스트 가스로서 Ar 가스를 사용한 경우, 용융 금속의 표면 장력이 커, 굵고 둥그스름한 형상의 키홀이 형성되고, 키홀이 용접 방향에 대해 후방으로 신장된 후 토막토막 끊겨, 관통 구멍으로서 남는다고 생각된다.

본 발명은, 상기한 지견을 기초로 하여 이루어진 것이며, 하기의 용접 구조체의 제조 방법을 요지로 한다.

(1) 2개의 강판을 레이저 용접으로, 어시스트 가스를 용융지 표면에 공급하면서 맞대기 용접함으로써 용접 구조체를 제조하는 방법이며, 상기 2개의 강판 중 적어도 1개의 강판의 판 두께가 0.6㎜ 이하이고, 상기 어시스트 가스는 10∼50체적％의 O₂ 가스를 함유하는 혼합 가스이고, 상기 어시스트 가스 중의 O₂ 농도를 C(체적％)로 하였을 때, 어시스트 가스의 유량 L(L/min)이 L≥10, 또한 30－C≤L＜40을 만족시키는 것을 특징으로 하는 용접 구조체의 제조 방법.

(2) 용접 속도를 V[m/min], 2매의 강판의 평균 판 두께를 t[㎜], 레이저의 스폿 면적을 A[㎟]로 하였을 때, 레이저의 출력을 1.42×V×t×A[kW]∼1.83×V×t×A[kW]로 하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 용접 구조체의 제조 방법.

(3) 상기 2개의 강판의 용접부의 표면 용융 폭은, 2개의 강판 중 얇은 강판의 판 두께의 2.3배 이하로 하고, 이면 용융 폭은 표면의 용융 폭의 0.5∼1.2배로 하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)의 용접 구조체의 제조 방법.

(4) 상기 어시스트 가스 중의 O₂ 농도가 15∼30체적％인 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나의 용접 구조체의 제조 방법.

(5) 상기 어시스트 가스가 공기인 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나의 용접 구조체의 제조 방법.

(6) 상기 어시스트 가스가, 상기 용융지 표면에, 용접 진행 방향과는 반대 방향으로 흐르도록 공급되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(5) 중 어느 하나의 용접 구조체의 제조 방법.

(7) 상기 어시스트 가스가 용융지 표면과 교차하도록 공급되는 것을 특징으로 하는 상기 (6)의 용접 구조체의 제조 방법.

(8) 상기 어시스트 가스가 용융지보다 용접 진행 방향 전방에 있어서 강판과 교차하도록 공급되는 것을 특징으로 하는 상기 (6)의 용접 구조체의 제조 방법.

(9) 상기 용접 구조체가 테일러드 블랭크재인 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(8) 중 어느 하나의 용접 구조체의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 판 두께가 0.6㎜ 이하인 강판을 포함하는 복수의 강판을 맞대기 용접하는 경우라도, 용접 부분에 있어서의 관통 구멍의 발생을 방지하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명에 관한 용접 방법은, 용접 구조체, 특히 테일러드 블랭크재를 제조하는 것에 적합하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 용접 방법의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 관한 용접 방법의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 관한 용접 방법의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 관한 용접 방법의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 용접 구조체의 표면 용융 폭, 이면 용융 폭을 도시하는 도면이다.

본 발명의 용접 구조체의 제조 방법은, 어시스트 가스를 용융지 표면에 공급하면서, 2개의 강판을 레이저 용접에 의해 맞대기 용접하는 것이다. 이하, 본 발명의 각 요건에 대해 상세하게 설명한다.

(A) 어시스트 가스의 공급

본 발명의 용접 구조체의 제조 방법에서는, 어시스트 가스로서, O₂ 가스를 함유하는 혼합 가스를 용융지 표면에 공급한다. 용융지의 흐름을 안정화시켜, 용접부에 있어서의 관통 구멍의 발생을 방지하기 위해서는, 혼합 가스 중의 O₂ 가스의 함유량을 10∼50체적％로 할 필요가 있다.

O₂ 가스의 함유량이 높으면, 산화 반응이 과잉으로 되어, 슬래그로서 배출되는 산화물이 많아진다. 그 결과, 용접 금속의 형상이 오목 형상으로 될 우려가 있다. 따라서, 혼합 가스 중의 O₂ 가스의 함유량은, 30체적％ 이하인 것이 바람직하다.

O₂ 가스의 함유량이 지나치게 낮으면, 관통 구멍이 발생하기 쉬워진다. 또한, 용접 후에 있어서의 이면측의 용융 폭을 안정적으로 넓게 하기 위해서는, 혼합 가스 중의 O₂ 가스의 함유량은, 15체적％ 이상인 것이 바람직하다.

O₂ 이외의 가스 성분은, 특별히 제한되지 않는다. Ar, He 등의 불활성 가스, 또는 N₂ 가스, CO₂ 가스, 압축 공기 등을 적절하게 사용하면 된다.

또한, 어시스트 가스로서, O₂ 가스를 21체적％ 정도 함유하는 공기를 사용해도 된다. 어시스트 가스로서 공기를 사용하면, 제조 비용을 낮게 억제하는 것이 가능하다.

어시스트 가스의 공급 수단에 대해, 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 혼합 가스를 소정의 방향을 향해 분사하는 것이 가능한 분출구를 갖는, 통상의 노즐을 사용하면 된다. 노즐의 종류에 대해서도 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 직사각형의 분출구를 갖는 플랫 노즐, 또는 원관에 의한 환관 노즐 등이 예시된다.

용접부에 관통 구멍이 발생하지 않도록 하기 위해서는, 용융 금속을 용접 진행 방향의 후방으로 흘러가게 하도록 어시스트 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 즉, 용융지 표면에 있어서, 공급 수단으로부터 분사한 어시스트 가스가, 용접 진행 방향과는 반대 방향으로 흐르도록 공급되는 것이 바람직하다.

상기한 목적을 달성하기 위해서는, 어시스트 가스의 공급은, 용융지 표면을 향해 직접 분사함으로써 행하는 것이 바람직하다. 즉, 공급 수단으로부터 분사되는 어시스트 가스의 중심선이 용융지 표면에서 교차하도록 어시스트 가스의 분사 위치 및 방향을 조정하는 것이 바람직하다.

용융지보다 용접 진행 방향 전방의 강판 맞댐부에 존재하는 이물 등을 제거하기 위해, 용융지보다 용접 진행 방향 전방의 강판에 분사하여, 강판 표면에서 반사된 혼합 가스가 용융지 표면에 공급되도록, 혼합 가스의 분사 위치, 방향 및 강도를 조정해도 된다. 즉, 공급 수단으로부터 분사되는 어시스트 가스의 중심선이 용융지보다 용접 진행 방향 전방에 있어서 강판과 교차하도록 공급 수단을 배치해도 된다.

도 1∼도 4는, 본 발명에 관한 용접 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 용접 헤드(1)로부터 사출된 레이저(11)에 의해 강판(2)의 용접을 행할 때, 공급 수단(3)에 의해 혼합 가스(12)를 공급한다. 도 1에서는, 용접 진행 방향 A에 대해 용접 헤드(1)의 전방에 설치한 공급 수단(3)으로부터, 어시스트 가스(12)를 용융지(13)에 대해 직접 혼합 가스를 분사하고 있다.

도 2에서는, 도 1과 마찬가지로 공급 수단(3)을 용접 헤드(1)의 전방에 설치하고 있지만, 어시스트 가스(12)의 분사는 용융지보다 전방의 강판(2)을 향해 행하여, 강판(2)의 표면에서 반사된 어시스트 가스(12)가 용융지(13)의 표면에 공급되도록 공급 수단(3)의 위치를 조정하고 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 공급 수단(3)을 용접 헤드(1)의 전방에 설치한 후, 어시스트 가스(12)를 전방으로 분사하여, 강판(2)의 표면에서 반사된 어시스트 가스(12)가 용융지(13)의 표면에 공급되도록 공급 수단(3)의 분사 위치 및 분사 강도를 조정해도 된다. 용융지(13)보다 용접 진행 방향 A의 전방을 향해 혼합 가스(12)를 세차게 분사함으로써 맞댐부(14)에 부착되어 있는 방청유, 찌꺼기, 스패터 등을 제거하는 것이 가능해진다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 공급 수단(3)을 용접 헤드(1)의 후방에 설치하고, 혼합 가스(12)를 전방으로 분사하여, 강판(2)의 표면에서 반사된 혼합 가스(12)가 용융지(13)의 표면에 공급되도록 공급 수단(3)의 분사 위치 및 분사 강도를 조정해도 된다.

어시스트 가스의 유량 L(L/min)은, O₂ 농도를 C(체적％)로 하였을 때, L≥10, 또한 30－C≤L＜40을 만족시키도록 한다. 산소 농도가 높을수록, 유량은 적어도 된다. 단, 유량이 지나치게 작으면, 가스가 용융 금속에 도달하기 어려워져, 어시스트 가스의 역할을 하지 않게 된다. 유량이 지나치게 크면 용융 금속이 녹아 떨어질 가능성이 있다.

어시스트 가스의 분사력 F는, 0.001∼0.025N이 바람직하다. 어시스트 가스의 분사력은, F=ρQ²/A_P로 구할 수 있다. 여기서, ρ는 혼합 가스의 밀도, Q는 혼합 가스의 유량, A_P는 혼합 가스의 배관의 단면적이다.

(B) 강판

본 발명의 용접 구조체의 제조 방법에 있어서는, 2개의 강판을 맞대고 용접한다. 전술한 바와 같이, 판 두께가 0.6㎜ 이하인 강판을 포함하는 판조의 맞대기 용접을 행하는 경우에는, 용접부에 관통 구멍이 발생하기 쉬워진다. 본 발명의 용접 구조체의 제조 방법은, 0.6㎜ 이하의 강판을 포함하는 판조의 맞대기 용접을 행할 때, 특히 그 효과를 발휘한다.

본 발명의 용접 구조체의 제조 방법을 적용하는 강종에 특별히 제한은 없다. 비도금 강판이어도 되고, 용융 아연 도금 강판 등의 도금 강판이어도 된다. 강판의 인장 강도에 대해서도 제한은 없고, 200∼1900㎫급의 강판을 적절하게 사용할 수 있다.

강판의 판 두께의 차에 대해 특별히 제한은 없다. 단, 차가 지나치게 크면, 맞대기 용접이 곤란해지는 경우가 있다. 따라서, 2매의 강판의 판 두께는, 두꺼운 측의 판 두께가 얇은 측의 판의 3배 이하인 것이 바람직하다.

레이저 용접으로 맞대기 용접을 행할 때에는, 강판끼리의 간격은 0.1㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 강판끼리의 간격이 지나치게 크면, 용접 불량이 발생할 우려가 있기 때문이다. 필요에 따라서, 필러 와이어를 공급하면서 용접해도 된다.

(C) 레이저 용접

본 발명의 용접 구조체의 제조 방법에서는, 레이저 용접을 사용한다. 레이저 발진기의 종류는, kW급의 레이저를 발진할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 파이버 레이저, YAG 레이저, 디스크 레이저, 반도체 레이저, 탄산 가스 레이저 등의 발진기를 사용할 수 있다. 상기한 발진기를 사용하면, 고출력의 레이저를 얻을 수 있으므로, 효율적으로 용접을 하는 것이 가능해진다.

용접 위치에 있어서의 레이저의 스폿 직경은, 작은 쪽이 용융지의 흐름이 안정된다. 단, 지나치게 작으면, 맞댐에 의한 대간극성이 저하되어, 양호한 용접성이 얻어지지 않게 될 우려가 있다. 스폿 직경이 지나치게 크면, 용접 속도가 저하되고, 표면 용융 폭이 지나치게 넓어져 바람직하지 않다. 그로 인해, 직경 0.5∼0.7㎜로 하는 것이 바람직하다. 원형 이외의 직사각형 등의 스폿을 적용하는 경우, 용접 방향과 직교하는 방향의 사이즈를 0.5∼0.7㎜로 하는 것이 바람직하다. 용접 속도는, 용접 형상이나 생산성을 고려하여, 4∼8m/min이 바람직하다.

양호한 용접 형상을 얻기 위해, 레이저의 출력은, 용접 속도를 V[m/min], 2매의 강판의 평균의 판 두께를 t[㎜], 레이저의 스폿 면적을 A[㎟]로 하였을 때, 1.42×V×t×A[kW]∼1.83×V×t×A[kW]로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스폿을 직경 0.6㎜의 원형으로 하고, 판 두께 0.5㎜, 1.0㎜의 판조를, 용접 속도 6m/min으로 용접하는 경우는, 1.8∼2.3kW 정도로 하는 것이 바람직하다.

레이저 출력이 지나치게 낮으면, 강판이 충분히 용융되지 않아, 용접이 불충분해진다. 레이저 출력이 지나치게 크면, 비산하는 스패터량이 증가하여, 바람직하지 않다.

또한, 본 발명의 용접 방법은 2개의 강판의 맞대기 용접에 관한 것이지만, 2개의 강판이 맞대기 용접된 용접부를 복수 갖는 테일러드 블랭크재 등(예를 들어, 중앙의 강판에 대해 좌우 각각에 강판을 맞대기 용접한, 3매의 판조로 이루어지는 테일러드 블랭크재)의 제조에도 사용할 수 있는 것은 물론이다.

(D) 용접부

용접부의 표면 용융 폭은, 2개의 강판 중 얇은 강판의 판 두께의 2.3배 이하, 이면 용융 폭은 표면의 용융 폭의 0.5∼1.2배로 하는 것이 바람직하다. 표면 용융 폭이 지나치게 커지면, 용접부의 이면이 용융되지 않거나, 용융 금속이 처지기 쉬워지거나 하여, 바람직하지 않다. 이면 용융 폭은 지나치게 작으면 충분한 강도를 확보할 수 없다. 지나치게 크면, 용융 금속이 처지기 쉬워져 바람직하지 않다. 용접부의 강도를 충분한 것으로 하기 위해서는, 이면 용융 폭은 0.8㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 표면 용융 폭은 도 5의 W1, 이면 용융 폭은 W2의 길이로 한다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

판 두께가 0.5㎜인 270㎫급 냉연 강판과, 판 두께가 1.0㎜인 590㎫급 냉연 강판을, 파이버 레이저로 맞대기 용접하였다.

레이저의 스폿 직경은 0.6㎜이고, 용접 속도는 6m/min으로 일정하게 하였다. 어시스트 가스를 공급하는 노즐의 형상은 원관상이고, 내경은 5.5㎜이다. 노즐은, 도 1에 도시하는 바와 같이 용접 헤드의 전방에 설치하고, 노즐 선단부와 강판의 거리를 15㎜, 강판과 노즐이 이루는 각을 45°로 하여, 어시스트 가스를 분사하였다.

어시스트 가스의 종류를 변화시키면서 레이저 출력을 조정하여, 용접성의 평가를 행하였다. 용접 조건 및 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1의 수치는 이면측의 용융 폭의 평균값(㎜)이다. 수치가 나타나 있는 조건에서는, 관통 구멍이 발생하지 않고 강판의 이면측까지 용접 비드가 형성되었다. 이면측의 용융 폭이 0.8㎜ 이상이 되는 경우를 양호한 결과라고 판정하였다. ■ 표시는 입열 부족에 의해, 이면측까지 용접 비드가 형성되지 않은 것을 의미한다. ▲ 표시는 이면측까지 용접 비드가 형성되었지만, 그 용융 폭이 불안정하였던 것을 의미한다. × 표시는 관통 구멍이 발생한 것을 의미한다.

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 어시스트 가스를 사용하지 않은 경우, 또는 Ar 가스, N₂ 가스, CO₂ 가스 혹은 CO₂ 가스와 Ar 가스의 혼합 가스를 사용한 경우는, 안정적으로 넓은 폭의 용접 비드를 형성시킬 수 없었다.

한편, 어시스트 가스로서 O₂ 가스를 포함하는 혼합 가스를 사용한 경우, O₂ 가스의 함유량이 10∼50체적％인 경우, 관통 구멍이 발생하는 일 없이 이면측까지 안정된 용접 비드를 형성하는 것이 가능하였다. 특히 O₂ 가스의 함유량이 15∼50체적％인 경우, 적정 출력 범위를 충분히 확보할 수 있었다. 단, O₂ 가스의 함유량이 50체적％인 혼합 가스를 사용한 경우, 용접 금속이 두께 감소 기미가 보이고 약간 오목한 형상으로 되었다. 또한, 어시스트 가스로서 공기를 사용한 경우라도, 양호한 결과가 되었다. O₂ 가스의 함유량이 5체적％인 경우는, 넓은 폭의 용접 비드를 형성할 수 없었다.

[실시예 2]

실시예 1과 마찬가지로 하여, 레이저 출력을 2.1kW로 하고, 어시스트 가스 중의 O₂ 농도와 어시스트 가스의 유량을 변화시켜, 용접성의 평가를 행하였다. 용접 조건 및 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2의 수치는 이면측의 용융 폭의 평균값(㎜)이다. 수치가 나타나 있는 조건에서는, 관통 구멍이 발생하지 않고 강판의 이면측까지 용접 비드가 형성되었다. × 표시는 관통 구멍이 발생한 것을 의미한다.

표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 혼합 가스 중의 O₂ 농도를 C(체적％)로 하였을 때, 혼합 가스의 유량 L(L/min)이 L≥10, 또한 30－C≤L＜40을 만족시킬 때, 양호한 결과가 되었다.

본 발명에 따르면, 판 두께가 0.6㎜ 이하인 강판을 포함하는 복수의 강판을 맞대기 용접하는 경우라도, 용접 부분에 있어서의 관통 구멍의 발생을 방지하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명에 관한 용접 방법은, 용접 구조체, 특히 테일러드 블랭크재를 제조하는 것에 적합하게 사용할 수 있다.

1 : 용접 헤드
2 : 강판
3 : 공급 수단
11 : 레이저
12 : 혼합 가스
13 : 용융지
14 : 맞댐부
A : 용접 진행 방향
51 : 강판
52 : 강판
53 : 용접부
W1 : 표면 용융 폭
W2 : 이면 용융 폭

Claims (13)

1. 2개의 강판을 레이저 용접으로, 어시스트 가스를 용융지 표면에 공급하면서 맞대기 용접함으로써 용접 구조체를 제조하는 방법이며,
   상기 2개의 강판 중 적어도 1개의 강판의 판 두께가 0.6㎜ 이하이고,
   상기 2개의 강판 중 두꺼운 측의 판 두께가 얇은 측의 판 두께의 3배 이하이고,
   상기 어시스트 가스는 10∼50체적％의 O₂ 가스를 함유하는 혼합 가스이고,
   상기 어시스트 가스의 유량 L(L/min)은, 상기 O₂ 가스의 농도를 C(체적％)로 하였을 때, 30－C≤L＜40, 또한 L≥10을 만족시키고,
   상기 어시스트 가스의 분사력은 0.001 내지 0.025N이고,
   상기 레이저 용접에 있어서, 레이저의 출력은, 용접 속도를 V[m/min], 2매의 강판의 평균의 판 두께를 t[㎜], 레이저의 스폿 면적을 A[㎟]로 하였을 때, 1.42×V×t×A[kW]∼1.83×V×t×A[kW]이고,
   상기 어시스트 가스가 상기 용융지 표면과 교차하도록 공급되거나, 또는 용융지보다 용접 진행 방향 전방에 있어서 강판과 교차하도록 공급되어서, 상기 용융지 표면에 용접 진행 방향과는 반대 방향으로 흐르도록 공급되고,
   용융 금속의 표면 장력을 저하시켜 교란이 적은 흐름을 형성함으로써 용접부에 관통 구멍이 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는, 용접 구조체의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 2개의 강판의 용접부의 표면 용융 폭은, 2개의 강판 중 얇은 강판의 판 두께의 2.3배 이하로 하고, 이면 용융 폭은 표면의 용융 폭의 0.5∼1.2배로 하는 것을 특징으로 하는, 용접 구조체의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 어시스트 가스가, O₂ 농도가 15∼30체적％인 가스, 또는 공기인 것을 특징으로 하는, 용접 구조체의 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 용접 구조체가 테일러드 블랭크재인 것을 특징으로 하는, 용접 구조체의 제조 방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 용접 구조체가 테일러드 블랭크재인 것을 특징으로 하는, 용접 구조체의 제조 방법.
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