KR102179200B1

KR102179200B1 - 기울어진 레이저 빔에 의한 코팅의 제거와 함께 프리 코팅된 금속 시트의 제조 방법 및 해당 금속 시트

Info

Publication number: KR102179200B1
Application number: KR1020187017692A
Authority: KR
Inventors: 볼프람 에흘링
Original assignee: 아르셀러미탈
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2020-11-18
Also published as: WO2017109090A1; KR20200102534A; EP3393706A1; BR112018012533A2; MX2018007740A; UA123015C2; WO2017109544A1; JP2019505387A; ES2781431T3; US20190001438A1; ZA201803918B; CN108472767B; HUE050633T2; KR20180097577A; KR102534335B1; CA3008072C; RU2700436C1; PL3393706T3; BR112018012533B1; EP3393706B1

Abstract

본 발명은 프리 코팅된 금속 시트를 다른 프리 코팅된 금속 시트에 용접하기 위한 프리 코팅된 금속 시트의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 제조 방법은,
- 금속 기재 (3) 의 면들 중 적어도 하나의 면 (10) 에 프리 코팅층 (5) 이 제공되는 상기 금속 기재 (3) 를 포함하는 프리 코팅된 금속 시트 (1) 를 제공하는 단계, 이어서
- 프리 코팅된 상기 금속 시트 (1) 의 적어도 하나의 면 (10) 에서 제거 구역 (7) 을 형성하도록 상기 프리 코팅층 (5) 의 적어도 일부를 제거하는 단계로서, 상기 제거하는 단계는 상기 프리 코팅층 (5) 에 대한 레이저 빔 (15) 의 충돌에 의해서 수행되고, 상기 제거하는 단계는 제거 동안 진행 방향 (A) 으로 상기 금속 시트 (1) 에 대한 상기 레이저 빔 (15) 의 상대적 변위를 포함하는, 상기 프리 코팅층 (5) 의 적어도 일부를 제거하는 단계를 연속적으로 포함한다.
제거 동안, 상기 레이저 빔 (15) 은 상기 금속 시트 (1) 의 상기 면 (10) 에 대한 상기 레이저 빔 (15) 의 직각 투사가 제거가 이미 수행된 상기 금속 시트 (1) 의 상기 제거 구역에 위치되도록 상기 금속 시트 (1) 의 상기 면 (10) 에 대해 경사지고, 그리고 상기 레이저 빔은 상기 금속 시트 (1) 의 상기 면 (10) 에 대한 법선 방향 (N) 에 대해 12°내지 50°의 경사각을 형성한다.

Description

기울어진 레이저 빔에 의한 코팅의 제거와 함께 프리 코팅된 금속 시트의 제조 방법 및 해당 금속 시트

본 발명은 프리 코팅된 금속 시트를 다른 프리 코팅된 금속 시트에 용접하기 위한 프리 코팅된 금속 시트의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 제조 방법은 이하의 연속적인 단계들을 포함한다:

- 금속 기재의 면들 중 적어도 하나의 면에 프리 코팅층이 제공되는 금속 기재를 포함하는 프리 코팅된 금속 시트를 제공하는 단계, 이어서

- 상기 프리 코팅된 금속 시트의 적어도 하나의 면에서 제거 구역을 형성하도록 상기 프리 코팅층의 적어도 일부를 제거하는 단계로서, 상기 제거하는 단계는 상기 프리 코팅층에 대한 레이저 빔의 충돌에 의해서 수행되고, 상기 제거하는 단계는 제거 동안 진행 방향으로 상기 금속 시트에 대한 상기 레이저 빔의 상대적 변위를 포함하는, 상기 프리 코팅층의 적어도 일부를 제거하는 단계.

특허 출원 EP 2 007 545 는 프리 코팅으로 프리 코팅된 금속 시트로부터 용접된 부품의 제조 방법을 기재하고 있으며, 상기 프리 코팅은 금속 합금층에 의해서 덮혀진 금속간 합금층을 포함한다. 이 방법에서, 용접 전에, 후속 용접 동안 용융된 프리 코팅의 비율을 제한하기 위하여, 금속 시트의 주변에서, 부식으로부터 용접 조인트의 양측에 위치된 구역들을 보호하도록 금속간 합금층의 적어도 일부를 유지하면서, 프리 코팅의 적어도 일부는 레이저 빔을 사용하여 삭마 (ablation) 에 의해서 제거된다.

공보 KR 10-1346317 은 알루미늄 및 규소에 기초한 코팅이 용접 전에 금속 시트의 주변에서 제거되는 방법을 기재하고 있다. KR 10-1346317 은 금속 시트에 의해서 반사된 빔이 레이저의 광학 장치들에 부딪치는 것을 방지하기 위하여 수직에 대해 5°내지 10°의 각도 만큼 레이저의 헤드를 경사지게 하는 것을 교시하고 있다. KR 10-1346317 은 레이저의 헤드가 제거 동안 레이저의 변위 방향에 대해 측면으로 경사져야 한다는 것을 명시하고 있지 않다.

이들 방법들로부터 시작하여, 본 발명의 하나의 목적은 프리 코팅된 금속 시트를 다른 프리 코팅된 금속 시트에 용접하기 위한 프리 코팅된 금속 시트의 제조 방법을 제공하는 것이고, 이는 프리 코팅의 감소된 삭마 지속 시간 동안 만족스러운 기계적 특성들을 갖는 용접 조인트를 얻을 수 있게 할 수 있다.

이를 위해, 본 발명은 전술한 바와 같이 프리 코팅된 금속 시트의 제조 방법에 관한 것으로, 제거 동안, 레이저 빔은 상기 금속 시트의 면에 대한 레이저 빔의 직각 투사가 상기 제거가 이미 수행된 상기 금속 시트의 구역에 위치되도록 상기 금속 시트의 상기 면에 대해 경사지고, 그리고 상기 레이저 빔은 상기 금속 시트의 상기 면에 대한 법선 방향에 대해 12°내지 50°의 경사각을 형성한다.

상기 제조 방법의 특정한 특징들에 따르면:

- 상기 프리 코팅층은 알루미늄층, 알루미늄계 층 또는 알루미늄 합금층이고;

- 상기 프리 코팅층은 규소를 더 포함하는 알루미늄 합금층이고;

- 상기 레이저 빔의 경사각은 15°내지 45°이고;

- 상기 레이저 빔의 경사각은 20°내지 40°이고;

- 상기 레이저 빔의 경사각은 25°내지 40°이고;

- 상기 레이저 빔의 경사각은 25°내지 35°이고;

- 상기 레이저 빔은 펄스형 레이저 빔이고;

- 상기 제거하는 단계 동안, 상기 레이저 헤드의 출력 렌즈들과 상기 금속 시트 사이의 거리는 150 mm 이상, 특히 150 mm 내지 250 mm 이고;

- 상기 제거는 가스 송풍 없이 수행되고;

- 상기 제거는 흡인 없이 수행되고;

- 상기 프리 코팅층은 금속 합금층에 의해서 덮혀진 금속간 합금층을 포함하고;

- 상기 제거 구역은 상기 금속 합금층이 완전히 제거되고;

- 상기 제거 구역은 상기 금속 시트의 하부면에 형성되고;

- 제거 구역은 상기 금속 시트의 하부면 및 상부면에 동시에 형성되고;

- 상기 금속 기재는 강으로 제조되고;

- 상기 금속 기재의 상기 강은, 중량으로,

0.10% ≤ C ≤ 0.5%

0.5 ≤ Mn ≤ 3%

0.1 ≤ Si ≤ 1%

0.01 ≤ Si ≤ 1%

Ti ≤ 0.2%

Al ≤ 0.1%

S ≤ 0.05%

P ≤ 0.1%

B ≤ 0.010% 을 포함하고,

잔부는 철 및 제련으로부터의 불순물들이고;

- 상기 금속 기재의 상기 강은, 중량으로,

0.15% ≤ C ≤ 0.25%

0.8 ≤ Mn ≤ 1.8%

0.1% ≤ Si ≤ 0.35%

0.01 ≤ Cr ≤ 0.5%

Ti ≤ 0.1%

Al ≤ 0.1%

S ≤ 0.05%

P ≤ 0.1%

B ≤ 0.005% 을 포함하고,

잔부는 철 및 제련으로부터의 불순물들이고;

- 상기 금속 기재의 상기 강은, 중량으로,

0.040% ≤ C ≤ 0.100%

0.80 ≤ Mn ≤ 2.00%

Si ≤ 0.30%

S ≤ 0.005%

P ≤ 0.030%

0.010% ≤ Al ≤ 0.070%

0.015% ≤ Nb ≤ 0.100%

Ti ≤ 0.080%

N ≤ 0.009%

Cu ≤ 0.100%

Ni ≤ 0.100%

Cr ≤ 0.100%

Mo ≤ 0.100%

Ca ≤ 0.006% 을 포함하고,

잔부는 철 및 제련으로부터의 불순물들이고;

상기 강의 미세조직은 페리토-펄나이트 (ferrito-pearlitic) 이고;

- 상기 제공하는 단계 동안, 2 개의 프리 코팅된 금속 시트들은 공급되고, 그리고 상기 2 개의 프리 코팅된 금속 시트들 사이에 소정의 갭을 남기고 나란히 배열된 다음에, 상기 제거하는 단계 동안, 상기 프리 코팅층의 적어도 일부는 상기 금속 시트들의 각각에 제거 구역을 동시에 형성하도록 상기 2 개의 금속 시트들의 각각으로부터 동시에 제거되고, 상기 레이저 빔은 상기 제거하는 단계 동안 상기 2 개의 금속 시트들과 중첩되도록 배열되고;

- 상기 제거 구역은 상기 금속 시트의 주변에 위치되고;

- 상기 제거 구역은 상기 금속 시트의 가장자리에 가능한 한 최대로 (completely) 인접하지 않고;

- 상기 제조 방법은 상기 제거 구역을 형성하기 위한 상기 제거하는 단계 후에, 상기 프리 코팅층의 적어도 일부가 제거되는 구역을 주변에 포함하는 금속 시트를 형성하도록 평면을 따라서 상기 금속 시트를 절단하는 단계를 더 포함한다.

본 발명은 또한 금속 기재의 면들 중 적어도 하나의 면에 프리 코팅층이 제공되는 금속 기재를 포함하는 금속 시트에 관한 것으로서, 상기 금속 시트는 상기 적어도 하나의 면에 상기 프리 코팅층이 그 두께의 일부에 걸쳐서 제거된 제거 구역을 포함한다.

상기 금속 시트의 특정한 특징들에 따르면:

- 상기 제거 구역에서, 상기 제거 구역의 폭을 따라서 고려되고 하프 폭에서의 상기 프리 코팅 두께와 상기 제거 구역의 가장자리로부터 상기 하프 폭에서의 상기 프리 코팅의 두께 까지 고려된 폭의 1/3 에서의 상기 프리 코팅의 두께 간의 차이의 비로서 규정되는, 상기 제거 구역에 남아 있는 상기 프리 코팅층의 일부의 두께의 상대적 변화 (Δ) 는 엄격하게 0% 보다 크고 50% 이하이고;

- 상기 제거 구역은 상기 금속 합금층이 완전히 제거되고;

- 상기 제거 구역은 상기 금속 시트의 주변에 위치되고;

- 상기 제거 구역은 상기 금속 시트의 가장자리에 가능한 한 최대로 인접하지 않다.

본 발명은 또한 용접된 블랭크의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 제조 방법은 이하의 연속 단계들을 포함한다:

- 상기 제거 구역이 상기 금속 시트의 주변에 위치되는 전술한 바와 같거나, 또는 상기 프리 코팅층의 적어도 일부가 제거된 구역을 주변에 포함하는 금속 시트를 얻도록 상기 제거 구역에서 절단함으로써 상기 제거 구역이 상기 금속 시트의 상기 가장자리에 가능한 한 최대로 인접하지 않은 적어도 하나의 금속 시트로부터 얻어지거나, 또는 전술한 제조 방법을 사용하여 제조되는 적어도 2 개의 금속 시트들을 제공하는 단계, 이어서

- 상기 2 개의 금속 시트들을 맞대기 용접하는 단계로서, 상기 용접된 연결은 상기 제거 구역을 포함하는 가장자리에서 수행되는, 상기 2 개의 금속 시트들을 맞대기 용접하는 단계.

상기 제조 방법의 특정한 특징들에 따르면, 상기 2 개의 맞대기 용접된 금속 시트들은 상이한 두께들을 갖는다.

본 발명은 또한 이하의 연속적인 단계들을 포함하는 열간 가압된 부품의 제조 방법에 관한 것이다:

- 전술한 바와 같이 상기 제조 방법을 사용하여 얻어진 용접된 블랭크를 제공하는 단계, 이어서

- 상기 블랭크를 형성하는 상기 금속 시트들의 상기 기재들에 부분적으로 또는 전체적으로 오스테나이트 조직을 부여하도록 상기 용접된 블랭크를 가열하는 단계, 이어서

- 열간 가압된 부품을 얻도록 상기 용접된 블랭크를 열간 가압 성형하는 단계,

- 목표 기계적 특성들을 얻을 수 있는 속도로 상기 열간 가압된 부품을 냉각시키는 단계.

본 발명의 특정한 특징들에 따르면, 상기 냉각 속도는 상기 적어도 2 개의 금속 시트들의 상기 기재의 강 또는 상기 적어도 하나의 금속 시트의 상기 기재의 강의 임계 마텐사이트 ??칭 속도 보다 더 크다.

본 발명은 단지 실시예로서 제공되고 첨부된 도면들을 참조하여 수행되는 이하의 설명을 읽을 때 더 잘 이해될 것이다.

- 도 1 은 초기 프리 코팅된 금속 시트의 개략도이고;
- 도 2 는 본 발명의 제조 방법을 사용하여 얻어진 금속 시트의 개략도이고;
- 도 3 은 하나의 대안에 따른 금속 시트의 개략도이고;
- 도 4 는 본 발명의 제조 방법의 제거하는 단계, 즉 삭마 단계의 개략도이고;
- 도 5 는 레이저 빔의 경사각의 함수로서 처리 속도를 나타내는 그래프이고;
- 도 6 은 레이저 빔이 25°내지 50°의 각도 (α) 로 경사진 경우의 본 발명의 조건들 하에서 얻어진 삭마 구역의 기하학적 구조의 개략 횡단면도이고; 그리고
- 도 7 은 본 발명의 제조 방법의 제거하는 단계의 개략 사시도이다.

본 발명은 프리 코팅된 금속 시트를 다른 프리 코팅된 금속 시트, 특히 유사하게 제조된 제 2 프리 코팅된 금속 시트에 용접하기 위한 프리 코팅된 금속 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 제조 방법은,

- 금속 기재 (3) 의 면들 중 적어도 하나의 면에 프리 코팅층 (5) 을 갖는 상기 금속 기재 (3) 를 포함하는 초기 프리 코팅된 금속 시트 (1) 를 제공하는 단계; 및

- 상기 초기 프리 코팅된 금속 시트의 적어도 하나의 면 (10) 에서, 상기 프리 코팅층 (5) 의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함한다.

도 1 은 본 발명에 따른 제조 방법의 제공하는 단계에서 제공되는 초기 프리 코팅된 금속 시트 (1) 의 실시예를 도시한다.

본 발명의 내용에서, "금속 시트" 라는 표현은 폭넓게 이해되어야 하고, 그리고 특히 스트립, 스풀 또는 시트로부터 절단함으로써 얻어진 임의의 스트립 또는 임의의 대상을 지칭한다. 도 1 에 예시된 특정한 경우에, 이 금속 시트 (1) 는 2 개의 면들 (10) 과 4 개의 가장자리들 (13) 을 포함한다. 하지만, 본 발명은 이 특정한 기하학적 구조로 한정되지 않는다.

도 1 에 예시된 바와 같이, 프리 코팅된 금속 시트 (1) 는 금속 기재의 면들 중 적어도 하나의 면에, 상기 금속 기재 (3) 상에 중첩되고 상기 금속 기재와 접촉하는 프리 코팅층 (5) 을 갖는 상기 금속 기재 (3) 를 포함한다.

금속 기재 (3) 는 유리하게는 강으로 제조된 기재이다.

금속 기재 (3) 의 강은 특히 미세 조직이 페리토-펄라이트인 강이다.

금속 기재 (3) 는 유리하게는 열처리용 강, 특히 가압-경화성 강, 특히 22MnB5 타입의 강과 같은 망간 및 붕소계 강이다.

일 실시 형태에 따르면, 금속 기재 (3) 의 강은, 중량으로,

0.10% ≤ C ≤ 0.5%

0.5 ≤ Mn ≤ 3%

0.1 ≤ Si ≤ 1%

0.01 ≤ Si ≤ 1%

Ti ≤ 0.2%

Al ≤ 0.1%

S ≤ 0.05%

P ≤ 0.1%

B ≤ 0.010% 을 포함하고,

잔부는 철 및 제련으로부터의 불순물들이다.

특히, 금속 기재 (3) 의 강은, 중량으로,

0.15% ≤ C ≤ 0.25%

0.8 ≤ Mn ≤ 1.8%

0.1% ≤ Si ≤ 0.35%

0.01 ≤ Cr ≤ 0.5%

Ti ≤ 0.1%

Al ≤ 0.1%

S ≤ 0.05%

P ≤ 0.1%

B ≤ 0.005% 을 포함하고,

잔부는 철 및 제련으로부터의 불순물들이다.

대안으로, 금속 기재 (3) 의 강은, 중량으로,

0.040% ≤ C ≤ 0.100%

0.80 ≤ Mn ≤ 2.00%

Si ≤ 0.30%

S ≤ 0.005%

P ≤ 0.030%

0.010% ≤ Al ≤ 0.070%

0.015% ≤ Nb ≤ 0.100%

Ti ≤ 0.080%

N ≤ 0.009%

Cu ≤ 0.100%

Ni ≤ 0.100%

Cr ≤ 0.100%

Mo ≤ 0.100%

Ca ≤ 0.006% 을 포함하고,

잔부는 철 및 제련으로부터의 불순물들이다.

실시예로서, 금속 기재 (3) 는, 원하는 두께에 따라, 열간 압연에 의해서, 또는 어닐링이 뒤 이어지는 냉간 압연에 의해서, 또는 임의의 다른 적절한 제조 방법에 의해서 얻어진다.

금속 기재 (3) 는 유리하게는 0.5 mm 내지 4 mm, 특히 약 1.5 mm 의 두께를 갖는다.

프리 코팅층 (5) 은 딥핑함으로써, 즉 용융 금속욕에 침지함으로써 얻어지는 층이다. 상기 프리 코팅층은 금속 합금층 (11) 에 의해서 덮혀진 금속 기재 (3) 와 접촉하는 금속간 합금층 (9) 을 포함한다.

금속간 합금층 (9) 은 금속 기재 (3) 와 용융 금속욕의 용융 금속 사이의 반응으로부터 생성된다. 이 금속간 합금층 (9) 은 금속 합금층 (11) 의 적어도 하나의 원소와 금속 기재 (3) 의 적어도 하나의 원소를 포함하는 금속간 화합물을 포함한다. 상기 금속간 합금층의 두께는 일반적으로 수 ㎛ 정도이다. 특히, 상기 금속간 합금층의 평균 두께는 전형적으로 2 내지 7 ㎛ 이다.

금속 합금층 (11) 은 용융 금속욕의 용융 금속의 조성에 매우 근접한 조성을 갖는다. 이것은 용융 금속욕을 통한 스트립의 변위 동안 스트립에 의해서 용융 금속의 일부가 용융 금속욕으로부터 비말동반하는 것으로부터 초래된다. 상기 금속 합금층의 두께는 용융 금속욕의 출구에 배열된 적절한 제어 요소들을 사용하여 제어되고, 그리고 특히 가스 제트, 특히 공기 또는 질소 제트를 사용하여 제어된다. 상기 금속 합금층은, 예를 들면, 19 ㎛ 내지 33 ㎛ 의 평균 두께 또는 10 ㎛ 내지 20 ㎛ 의 평균 두께를 갖는다.

프리 코팅층 (5) 은 특히 알루미늄층, 알루미늄 합금층 또는 알루미늄계 합금층이다. 이 경우에, 금속간 합금층 (9) 은 Fe_x-Al_y 타입, 특히 Fe₂Al₅ 타입의 금속간 화합물들을 포함한다.

"알루미늄 합금" 은 50 중량% 초과의 알루미늄을 포함하는 합금을 지칭한다.

"알루미늄계 합금" 은 알루미늄이 중량으로 대부분의 구성 성분인 합금을 지칭한다.

일 실시 형태에 따르면, 프리 코팅층 (5) 은 규소를 더 포함하는 알루미늄 합금층이다. 실시예로서, 금속 합금층 (11) 은, 중량으로,

- 8% ≤ Si ≤ 11%　

- 2% ≤ Si ≤ 4% 을 포함하고,

잔부는 알루미늄 및 가능한 불순물들이다.

딥핑 코팅에 의해서 얻어진 프리 코팅층들 (5) 의 특정한 조직은 특히 특허 출원 EP 2 007 545 에 기재된다.

유리하게는, 그리고 도 1 에 도시된 바와 같이, 금속 기재 (3) 에는 금속 기재의 2 개의 면들 (10) 의 각각에 이런 프리 코팅층 (5) 이 제공된다.

유리하게는, 초기 프리 코팅된 금속 시트 (1) 는 전술한 특성들을 갖는 프리 코팅된 스트립으로부터, 절단에 의해서, 특히 전단 또는 레이저 절단에 의해서 얻어진다.

제공하는 단계 후에, 본 발명에 따른 제조 방법은 상기 초기 프리 코팅된 금속 시트 (1) 의 적어도 하나의 면 (10) 상에서 제거 구역 (7) 에서 상기 프리 코팅층 (5) 의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함한다.

도 2 는 제거 후에 얻어진 금속 시트를 예시한다.

도 2 에 예시된 실시예에서, 제거 구역 (7) 은 초기 프리 코팅된 금속 시트 (1) 의 주변 (6) 에 위치된다.

유리하게는, 이 단계 동안, 금속 합금층 (11) 은 완전히 제거된다.

프리 코팅층 (5) 의 적어도 일부의 제거가 유리하다. 실제로, 제거 없이, 프리 코팅된 금속 시트를 다른 금속 시트에 용접하는 동안, 프리 코팅층 (5) 의 일부는 용융 구역 내에서 금속 기재 (3) 로 희석되며, 상기 용융 구역은 용접 작업 동안 액체 상태로 되는 구역이고 이 용접 작업 후에 2 개의 금속 시트들 사이에 연결을 형성하면서 응고된다.

그때, 2 개의 현상들이 발생될 수 있다:

- 제 1 현상에 따르면, 이 구역 내에서 프리 코팅의 일부의 희석으로 초래되는 용융 금속 중의 알루미늄 함량의 증가는 금속간 화합물들의 형성을 유도한다. 이들 금속간 화합물들은 기계적 응력의 경우에 파괴 초기 현상 사이트들 (fracture initiation sites) 일 수 있다.

- 제 2 현상에 따르면, 용융 구역의 고용체의 알파진 (alphagene) 원소인 알루미늄은 열간 가압 성형 이전의 가열 단계 동안 이 구역의 오스테나이트로의 변태를 지연시킨다. 그때, 용융 구역에서 열간 가압 성형에 이어지는 냉각 후에 완전히 ??칭된 조직을 얻는 것이 더 이상 가능하지 않고, 그리고 용접 조인트는 페라이트를 포함한다. 그때, 용융 구역은 2 개의 인접한 금속 시트들 보다 더 낮은 경도 및 기계적 인장 강도를 갖는다.

따라서, 본 발명에 따른 제조 방법의 내용에서, 용융 구역으로 들어가고 기계적 특성들에 부정적인 영향을 줄 수 있는 프리 코팅층 (5) 의 요소들의 양을 감소시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 발명자들은 알루미늄계 프리 코팅층 (5) 의 경우, 제거하는 단계의 끝에서, 남아 있는 프리 코팅층 (5) 의 일부가 최대 약 5㎛ 와 동일한 평균 두께를 가질 때, 용접 조인트의 기계적 특성들의 측면에서 만족스러운 결과들이 얻어진다는 것을 관찰하였다. 알루미늄계 프리 코팅으로의 강 금속 시트의 딥 코팅 동안 전형적으로 얻어지는 금속간 합금층 (9) 의 평균 두께의 관점에서, 이 두께는 금속 합금층 (11) 의 완전한 제거 및 금속간 합금층 (9) 의 가능한 부분적인 제거에 해당한다.

바람직하게는, 이 제거하는 단계 동안, 금속간 합금층 (9) 은 제거 구역 (7) 의 전체 표면에 걸쳐서 적어도 부분적으로 남아 있도록 허용된다. 유리하게는, 이 단계의 끝에서, 금속간 합금층 (9) 은 적어도 1 ㎛ 와 동일한 두께로 남아 있는다.

금속간 합금층 (11) 의 적어도 일부가 제거 구역 (7) 에 남아 있는 것이 유리하다. 실제로, 용접 작업 동안 용융 구역의 폭의 임의의 변동을 고려하여, 제거 구역 (7) 의 폭은 용접 동안 용융 구역의 폭 보다 더 크다. 따라서, 용접 작업 후에, 영역들은 프리 코팅층 (5) 이 적어도 부분적으로 제거된 용접 조인트의 양측에 남아 있다. 알루미늄계 프리 코팅층 (5) 의 한가지 목적은 용접 조인트의 열간 가압 성형 후에 금속 시트 (1) 를 부식으로부터 보호하는 것이다. 연구들은, 용접 조인트에 인접한 제거 구역 (7) 의 이들 영역들에서, 금속간 합금층 (9) 의 적어도 일부가 이들 영역들의 전체 표면에 걸쳐서 남아 있는 것이 용접된 어셈블리의 부식에 대해 충분한 보호를 부여할 수 있게 한다는 것을 보여주었다.

특히, 용접 조인트에 인접한 영역들에서 용접된 어셈블리에 만족스러운 내식성을 제공하기 위하여, 제거 구역 (7) 의 모든 지점들에서 적어도 1㎛ 와 동일한 두께를 갖는 금속간 화합물층은 제거 구역 (7) 에 남게 된다.

대안으로, 내식성이 덜 중요한 경우들에 제거 구역 (7) 에서 금속간 합금층 (11) 을 완전히 제거하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 프리 코팅층 (5) 의 적어도 부분적인 제거는 프리 코팅층 (5) 에 부딪치는 레이저 빔 (15) 을 사용하여 수행된다.

도 4 내지 도 6 은 레이저 빔 (15) 을 사용하는 제거하는 단계를 개략 측면도로 도시한다.

레이저 빔 (15) 은 레이저 헤드 (17) 에 의해서 방출된다.

제거하는 단계는, 제거 동안, A 로 표시된 레이저 진행 방향으로 금속 시트 (1) 에 대한 레이저 빔 (15) 의 상대적 변위를 포함한다. 이 진행 방향은 도 4 및 도 6 에 화살표로 예시된다.

예를 들면, 진행 방향 (A) 으로의 레이저 빔 (15) 의 상대적인 변위는 이하에 해당된다:

- 진행 방향 (A) 으로의 레이저 빔 (15) 의 변위, 금속 시트 (1) 는 고정된 채로 남아 있음; 또는

- A 반대 방향으로의 금속 시트 (15) 의 변위, 레이저 빔 (15) 은 고정된 채로 남아 있음; 또는

- A 를 따르는 레이저 빔 (15) 과 A 반대 방향으로의 금속 시트 (1) 의 변위.

실시예로서, 제거하는 단계 동안, 이하의 특징들을 갖는 레이저 빔 (15) 이 사용된다:

유리하게는, 레이저 빔 (15) 은 직사각형 또는 정사각형의 단면을 갖는다.

실시예로서, 레이저 빔 (15) 은 처리될 금속 시트 (1) 의 면 (10) 에 대하여, 0.4 mm²내지 3 mm², 유리하게는 0.7 mm²내지 1.5 mm²의 표면적을 갖는 초점 (focal spot) 을 생성한다.

레이저는 바람직하게는 펄스형 레이저, 예를 들면, Q 스위치 타입의 레이저, 펄스형 파이버 레이저 또는 펄스형 다이오드 레이저이다.

펄스 지속 시간은 나노초 정도이다. 상기 펄스 지속 시간은 특히 1 ns 내지 300 ns, 바람직하게는 10 ns 내지 150 ns, 더욱 바람직하게는 30 ns 내지 80 ns 이다.

레이저 빔 (15) 의 정격 전력은 특히 200 W 내지 1.7 ㎾, 바람직하게는 400 W 내지 1.7 ㎾ 이다.

바람직하게는, 제거하는 단계 동안, 레이저 헤드 (17) 의 출력 렌즈들과 금속 시트 (1) 의 처리될 면 (10) 사이의 거리에 해당하는 작동 거리는 150 mm 이상이다.

실제로, 제거하는 단계 동안, 레이저 빔 (15) 에 의한 삭마를 일으키는 투사들은 처리되는 면 (10) 에 대해 100 mm 이하의 높이로 투사된다. 이 투사 높이는 대부분의 투사들의 경우에 50 mm 이하이다. 결과적으로, 150 mm 이상의 작동 거리는 레이저 빔 (15) 에 의한 삭마를 일으키는 임의의 투사들에 의해서 레이저 헤드의 렌즈들이 오염될 위험을 회피할 수 있게 한다. 출력 렌즈들과 처리되는 면 (10) 사이에 위치된 레이저 헤드 (17) 의 요소들, 그리고 특히 출력 렌즈를 투사들로부터 보호하도록 의도된 임의의 보호 요소들에 대한 투사들은 본 발명에 따른 제조 방법의 내용에서 문제를 제기하지 않는다는 것을 주목해야 할 것이다.

유리하게는, 이 작동 거리는 150 mm 내지 250 mm 이다.

실제로, 250 mm 보다 큰 작동 거리의 사용은, 레이저의 광학 장치들에서, 작동 거리가 상기 표시된 범위일 때 필요한 렌즈들의 수 보다 더 많은 수의 렌즈들 뿐만 아니라 비표준 렌즈들, 특히 전형적으로 사용된 렌즈들 보다 더 큰 렌즈들의 사용을 필요로 하기 때문에, 특히 제거하는 단계의 비용을 현저하게 증가시키게 된다.

바람직하게는, 이 작동 거리는 190 mm 내지 215 mm 이다.

본 발명에 따르면, 제거하는 단계 동안, 레이저 빔 (15) 은 금속 시트 (1) 에 대해 특정한 방식으로 배향된다.

제거하는 단계 동안의 레이저 빔 (15) 의 특정한 배향은 도 4 에 개략적으로 예시된다.

도 1 내지 도 6 에는 이하에서 배향들의 설명을 용이하게 하기 위하여 좌표계 (x, y, z) 가 제공된다. 알 수 있는 바와 같이, 이 좌표계의 x 축은 레이저 빔 (15) 의 진행 방향 (A) 으로 배향된다. 좌표계의 z 축은 금속 기재 (3) 의 하프 두께로부터 시작하여 삭마 표면을 향하여 배향되면서 금속 시트 (1) 의 두께를 따라서, 즉 삭마가 금속 시트 (1) 의 상부면 (10) 에서 수행되는 경우에 상향으로, 그리고 삭마가 금속 시트 (1) 의 하부면 (10) 에서 수행될 때 하향으로 배향된다. 좌표계의 y 축은 이들 2 개의 x 축, z 축과 직접적인 좌표계를 형성하도록 배향되면서 x 축 및 z 축에 직각이다.

하부면 (10) 은 제거하는 단계의 실행 중에 하향으로 배향되는 면이다. 상부면 (10) 은 제거하는 단계의 실행 중에 상향으로 배향되는 면이다.

도 4 에 예시된 바와 같이, 제거하는 동안, 레이저 빔 (15) 은 제거가 수행되는 금속 시트 (1) 의 면 (10) 에 대한 법선 (N) 에 대해 경사각 (α) 만큼 경사지며, 상기 법선 (N) 은 제거가 이미 수행된 금속 시트 (1) 의 구역에서 취해진다. 이 경사각 (α) 은 레이저 빔 (15) 의 축선 (L) 과 제거가 수행되는 금속 시트 (1) 의 면 (10) 에 대한 법선 (N) 사이의 각도이며, 상기 법선 (N) 은 제거가 이미 수행된 금속 시트 (1) 의 구역에서 취해진다.

이 경사각 (α) 은 예각이다. 예각은 엄격하게는 0°와 90°사이의 각도로 경계는 제외된다.

레이저 빔 (15) 은 처리되는 금속 시트 (1) 의 면 (10) 에 대한 레이저 빔 (15) 의 축선의 직각 투사가 제거가 이미 수행된 금속 시트 (1) 의 구역에 위치되도록 추가로 경사진다. 따라서, 레이저 빔 (15) 은 처리될 금속 시트 (1) 의 면 (10) 을 향하여 진행 방향 (A) 으로 전방으로 방출된다. 다시 말해서, 레이저 빔 (15) 의 방출 헤드 (17) 는 금속 시트 (1) 에 대한 레이저 빔 (15) 의 충격 구역의 진행 방향 (A) 으로의 후방에 위치된다.

도 3 및 도 4 에 예시된 바와 같이, 레이저 빔 (15) 은 진행 방향 (A) 으로 레이저 빔 (15) 의 충격 구역으로부터 하류에 위치된 금속 시트 (1) 의 면 (10) 의 구역, 즉 처리되도록 남아 있는 금속 시트의 구역과 둔각을 형성하고, 그리고 레이저 빔 (15) 의 충격 구역의 상류의 금속 시트의 면 (10) 의 구역, 즉 처리되도록 남아 있는 금속 시트의 영역과 예각을 형성한다.

레이저 빔 (15) 의 축선 (L) 이 진행 방향 (A) 을 포함하고 처리되는 금속 시트 (1) 의 면 (10) 에 수직인 평면에 완전히 포함된다는 것에 주목해야 할 것이다.

본 발명에 따르면, 경사각 (α) 은 12°내지 50°이다.

본 발명의 내용에서, 레이저 빔 (15) 의 주어진 경사각 (α) 에 대해, Vm 은 레이저 빔 (15) 의 진행 속도로서 규정되고, 이 속도 동안 전체 금속 합금층 (11) 이 제거되고 그 위치에서 전체 금속간 합금층 (9) 이 남아 있게 된다. 따라서, 엄격하게 Vm 보다 큰 진행 속도에 대해, 상기 금속 합금층 (11) 의 부분들은 제거 구역 (7) 에 남아 있게 된다.

본 발명의 발명자들은 놀랍게도, 레이저 빔 (15) 이 12°내지 50°의 경사각 (α) 으로 제거 동안 전술한 배향 만큼 경사질 때, 속도 (Vm (α)) 가 0°와 동일한 각도 (α), 즉 처리되는 면 (10) 에 실질적으로 수직인 레이저 빔 (15) 에 대한 값 (Vm (0°) 로 표시) 보다 적어도 15% 만큼 더 크다는 것에 주목하였다. 따라서, 경사각 (α) 은 도 4 에 나타낸 바와 같이, 금속 시트 (1) 의 면에 대해 법선인 방향 (N) 에 대하여 규정된다.

이들 결과들은 이하에서 더 상세하게 설명될 도 5 에 예시되고, 도 5 는 발명자들에 의해서 수행된 실험들을 통하여 얻어진 경사각 (α) 의 함수로서 VM (α)/V (0°) 비의 전개를 도시한다.

따라서, 전술한 배향이 유리한데, 그 이유는 제거 품질의 측면에서 적어도 동일한 품질 결과를 얻으면서, 레이저 빔이 처리될 면 (10) 에 수직으로 배향되는 종래의 경우에서 허용 가능한 속도 (Vm) 보다 적어도 15% 더 크게 레이저 빔 (15) 의 진행 속도를 실행하는 것을 가능하게 하기 때문이다. 진행 속도의 이런 증가는 금속 시트 (1) 의 처리 지속 시간의 감소를 초래하고, 따라서 제조 방법의 유효성의 증가를 초래하며, 이는 또한 제조 비용을 감소시키게 된다.

유리하게는, 경사각 (α) 은 15°내지 45°이다. 실제로, 본 발명의 발명자들은, 이 경사각들 (α) 의 범위에서, 속도 (Vm (α)) 가 0°와 동일한 각도 (α), 즉 처리되는 금속 시트 (1) 의 면 (10) 에 실질적으로 수직인 레이저 빔 (15) 에 대한 값 보다 적어도 25% 더 크다는 것에 주목하였다. 이 바람직한 범위는 금속 시트 (1) 의 처리 지속 시간을 훨씬 더 감소시킬 수 있기 때문에 더 유리하다.

훨씬 더 유리하게는, 경사각 (α) 은 20°내지 40°이다. 실제로, 본 발명의 발명자들은, 이 경사각들 (α) 의 범위에서, 속도 (Vm (α)) 가 0°와 동일한 각도 (α), 즉 처리되는 금속 시트 (1) 의 면 (10) 에 실질적으로 수직인 레이저 빔 (15) 에 대한 값 보다 적어도 40% 더 크다는 것에 주목하였다. 이 바람직한 범위는 금속 시트 (1) 의 처리 지속 시간을 훨씬 더 감소시킬 수 있기 때문에 훨씬 더 유리하다.

이들 결과들은 또한 도 5 에서 예시된다.

훨씬 더 유리하게는, 경사각 (α) 은 25°내지 35°이다. 실제로, 도 5 에 예시된 바와 같이, 이 경사각들 (α) 의 범위에서, 속도 (Vm (α)) 는 0°와 동일한 각도 (α), 즉 처리되는 금속 시트 (1) 의 면 (10) 에 실질적으로 수직인 레이저 빔 (15) 에 대한 값 보다 적어도 75% 더 크다. 이 바람직한 범위는 금속 시트 (1) 의 처리 지속 시간을 훨씬 더 감소시킬 수 있기 때문에 훨씬 더 유리하다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 30°내지 35°의 경사각들 (α) 에 대해, 속도 (Vm (α)) 는 0°와 동일한 각도 (α) 에 대한 값의 2 배와 동일하다.

일 실시 형태에 따르면, 제거를 수행하기 위하여, 속도는 금속 합금층 (11) 이 제거 구역 (7) 에서 실질적으로 완전히 제거되고, 그리고 금속간 합금층 (9) 이 손상되지 않은 채로 남아 있도록 Vm 과 대략 동일하게 선택된다.

대안적으로, 레이저 빔 (15) 의 진행 속도는 제거 영역 (7) 의 전체 표면에 걸쳐서 적어도 부분적으로 금속간 합금층 (9) 을 제거하도록 Vm 보다 더 낮게 선택된다. 이 경우, 전술한 범위의 레이저 빔 (15) 의 기울기는 적어도 동일한 제거 결과를 위하여 처리될 면 (10) 에 법선인 레이저 빔 (15) 에 대해 진행 속도 보다 엄격하게 더 큰 진행 속도를 선택할 수 있게 한다.

제거하는 단계의 끝에서, 도 2 에 개략적으로 예시된 바와 같이 준비된 금속 시트 (1') 가 얻어진다. 이 금속 시트 (1') 는 이하의 특징들을 갖는다.

상기 금속 시트 (1') 는 상기 금속 시트의 면들 중 적어도 하나의 면 (10) 에 앞서 규정된 프리 코팅층 (5) 이 코팅되고, 그리고 그 주변 (6) 에 프리 코팅층 (5) 의 적어도 일부가 제거된 제거 구역 (7) 을 갖는다.

금속 시트 (1') 는 다른 금속 시트와 나란히 배열되고, 그 다음에 제거 구역 (7) 에 위치된 금속 시트 (1) 의 가장자리 (13) 에 의해서 규정된 평면을 따라서 맞대기 용접되도록 의도된다.

제거 구역 (7) 은 예를 들면 0.8 mm 내지 3 mm, 특히 0.8 mm 내지 2 mm 의 폭을 갖는다. 상기 제거 구역은 금속 시트 (1) 의 적어도 하나의 가장자리 (13) 를 따라서 연장된다.

도 2 에 예시된 실시예에서, 금속 합금층 (9) 은 제거 구역 (7) 의 전체 표면에 걸쳐서 금속간 합금층 (11) 의 적어도 일부를 유지하면서 제거 영역 (7) 으로부터 완전히 제거되었다. 특히, 금속간 합금층 (11) 은 제거 구역 (7) 에서 손상되지 않은 채로 남아 있다. 이 경우에, 진행 속도는 제거하는 단계 동안 Vm 과 동일하게 사용되었다.

대안으로, 금속 합금층 (9) 은 제거 구역 (7) 에서 완전히 제거되고, 그리고 금속간 합금층 (11) 은 제거 구역 (7) 의 전체 표면에 걸쳐서 부분적으로 제거된다.

다른 대안에 따르면, 금속 합금층 (9) 은 제거 구역 (7) 에서 완전히 제거되고, 그리고 금속간 합금층 (7) 은 제거 구역 (11) 의 전체 표면에 걸쳐서 완전히 제거된다.

도 2 에 예시된 실시예에서, 제거 구역 (7) 은 금속 시트의 주변 (6) 에서 연장된다. 따라서, 상기 제거 구역은 금속 시트의 가장자리 (13) 에 바로 인접한 구역에서 연장된다. 이 실시예에서, 상기 제거 구역은 상기 가장자리 (13) 의 전체 길이에 걸쳐서 가장자리 (13) 에 평행하게 연장된다.

도 3 에 예시된 하나의 대안에 따르면, 제거 구역 (7) 은 프리 코팅된 금속 시트의 가장자리 (13) 에 가능한 한 최대로 인접하지 않은 구역에 위치된다. 실시예로서, 상기 제거 구역은 상기 가장자리로부터 소정의 0 이 아닌 (non-nil) 거리에서 상기 가장자리 (13) 의 전체 길이에 걸쳐서 금속 시트의 가장자리 (13) 에 평행하게 연장된다.

이 대안에 따르면, 이렇게 얻어진 금속 시트 (1") 는 그 다음에, 특히 상기 금속 시트의 중간에서, 상기 금속 시트에 수직이고, 그리고 제거 구역 (7) 과 교차하는 축선 방향 평면 (20) 을 따라서 절단된다. 이 절단은 예를 들면 슬리팅 또는 레이저 절단에 의해서 수행된다. 도 2 에 도시된 바와 같은 금속 시트 (1') 가 얻어진다.

실시예로서, 대안에 따르면, 전술한 축선 방향 평면 (20) 은 제거 구역 (7) 의 중간을 통과하고, 그리고 제거 구역 (7) 의 폭은 전술한 축선 방향 평면 (20) 을 따라서 수행되는 용접 작업에 의해서 얻어지는 용융 구역의 폭 보다 20% 내지 40% 더 크다. 유리하게는, 제거 구역 (7) 의 폭은 전술한 축선 방향 평면 (20) 을 따라서 수행된 용접 작업 후에 적어도 0.1 mm 의 제거 구역 (7) 이 제거 구역 (7) 의 폭을 따라서 고려한 각각의 용융 구역측에 남아 있도록 선택된다.

대안으로, 제거 구역 (7) 의 폭은 0.4 mm 내지 30 mm 이다. 0.4 mm 의 최소값은 축선 방향 평면 (20) 을 따라서 절단한 후, 2 개의 금속 시트들의 각각에 0.2 mm 의 매우 좁은 제거 구역을 갖는 2 개의 금속 시트들을 제조하는 것을 가능하게 하는 폭에 해당한다. 30 mm 의 값은 이런 제거를 위한 산업 공구들에 상당히 적합한 제거 폭에 해당한다. 후속 절단은 제거 폭이 본 발명의 조건들에 의해서 규정된 용접 작업에 의해서 얻어진 용융 구역의 하프 폭 보다 약간 더 큰 금속 시트를 얻도록 제거 구역의 중간에 위치된 축선 방향 평면 (20) 이 아닌 적절한 위치에서 수행될 수 있다.

프리 코팅된 금속 시트 (1) 가 상기 금속 시트의 면들의 각각에 프리 코팅층 (5) 을 가질 때, 제거하는 단계는 유리하게는 각각의 레이저 삭마 헤드 (17) 로 연속적으로 또는 실질적으로 동시에 상기 금속 시트의 면들의 각각에서 수행된다.

이 경우에, 금속 시트 (1) 는 상기 금속 시트의 면들 (10) 의 각각에 미리 규정된 바와 같은 제거 구역 (7) 을 갖고, 이들 제거 구역들 (7) 은 유리하게는 금속 시트 (1') 에 대한 법선 (N) 을 따라서 서로 엇갈리게 위치된다.

일 실시 형태에 따르면, 전술한 프리 코팅된 금속 시트의 제조 방법의 제거하는 단계는 가스 송풍 없이, 그리고/또는 흡인 없이 수행된다. 실제로, 전술한 바와 같은 레이저 빔 (15) 의 기울기와 함께 송풍 및/또는 흡인의 사용은 제거 방법의 안정성을 감소시킬 위험이 있다. 특히, 블로어 노즐 또는 흡인 노즐의 위치 설정시의 작은 오차에도 특정한 방향들로 수행되는 흡인 및 송풍은 Vm (0°) 보다 큰 삭마 속도들에 대해 적어도 국부화된 삭마의 부존을 초래할 위험이 있다.

본 발명의 내용에서, 본 발명자들은 이하의 실험들을 수행하였고, 상기 실험들은 전술한 도 5 에 예시된 곡선을 얻도록 하였다.

본 발명자들은 9.3% 규소 및 2.8% 철을 포함하고, 잔부가 알루미늄 및 불가피한 불순물들인 알루미늄 합금의 용융욕에서 딥핑 코팅에 의해서 프리 코팅된 강 스트립으로부터 절단된 금속 시트 (1) 로부터 출발하였다. 이들 금속 시트들은 상기 금속 시트들의 면들의 각각에 평균 두께가 대략 24 ㎛ 인 Al-Si 금속 합금층 (11) 에 의해서 덮혀진 강 기재 (3) 와 접촉하는 두께가 대략 5 ㎛ 인 Fe₂Al₃, Fe₂Al₅ 및 Fe_xAl_ySi_z 의 대부분을 포함하는 금속간 합금층 (9) 을 포함하는 프리 코팅층 (5) 을 포함한다.

강 기재 (3) 는, 중량% 로, 이하의 조성을 갖는다:

이어서, 금속 합금층 (11) 은, 금속간 합금층 (9) 이 손상되지 않은 채로 남겨져 있으면서, 상이한 경사각들 (α) 로 배향된 레이저 빔 (15) 을 사용하여 금속 시트들 (1) 의 가장자리 (13) 로부터 약 1.5 mm 의 폭에 걸쳐서 레이저 빔을 사용하여 제거되었다.

제거는 10 kHz 의 주파수에서 펄스를 전달하고 약 1 mm²의 초점을 생성하는 정격 에너지가 1000 W 인 펄스형 파이버 레이저를 사용하여 수행되었다. 펄스 지속 시간은 대략 70 ns 이다.

각각의 경사각 (α) 에 대해, 해당하는 속도 (Vm) 가 측정되었다.

이들 실험들은 전에 이미 분석된 도 5 의 곡선을 얻을 수 있게 하였다.

유사한 결과들이 전술한 조성을 갖고 프리 코팅층의 총 두께가 약 35 ㎛ 인 프리 코팅층 (5) 으로 코팅된 위에서 특정된 바와 같은 기재들 (3) 뿐만 아니라, 다른 조성들의 기재들 (3), 특히 이하의 조성을, 중량% 로, 갖는 기재들 (3) 로 발명자들에 의해서 얻어졌다: 0.04% ≤ C ≤ 0.1%, 0.3% ≤ Mn ≤ 2%, Si ≤ 0.3%, Ti ≤ 0.08%, 0.015% ≤ Nb ≤ 0.1%, Al ≤ 0.1%, S ≤ 0.05%, P ≤ 0.1%, Cu, Ni, Cr, Mo 0.1% 미만, 잔부는 철 및 제조로부터 유래되는 불가피한 불순물들.

유사한 결과들도 또한 Q 스위치 타입의 레이저들로 발명자들에 의해서 얻어졌다.

처리되는 면 (10) 에 대한 직각 투사가 처리되도록 남아 있는 면 (10) 의 구역에서 수행되고, 그리고 이미 처리된 이 면의 구역에서 수행되지 않아 음의 경사각들 (α) 에 해당하도록 레이저 빔 (15) 이 경사질 때 본 발명에 의해서 얻어진 유리한 기술적 효과가 얻어지지 않는다는 것을 도 5 의 곡선이 또한 예시하고 있다는 것에 주목해야 할 것이다.

이론에 구애됨이 없이, 본 발명의 발명자들은 레이저 빔의 기울기의 관찰된 유리한 효과들에 대한 이하의 설명을 제안한다. 본 발명자들은 프리 코팅층 (5) 에 대한 레이저 빔 (15) 의 충격이 레이저 빔과 접촉하는 프리 코팅의 폭발을 초래한다는 것을 관찰하였다. 이런 폭발은 레이저 빔 (15) 의 충격 구역의 수직으로 위에 있는 프리 코팅으로부터의 입자들을 현탁 상태로 포함하는 금속 증기의 형성을 야기한다. 레이저 빔 (15) 이 면 (10) 의 평면에 수직으로 배향될 때, 즉 α = 0°일 때, 상기 레이저 빔은 상당한 높이에 걸쳐서 이 입자들의 구름을 가로 질러야 하고, 그리고 그 에너지의 일부는 제거될 프리 코팅으로의 어떠한 유용한 충격 전에 상기 구름에서 소산된다. 반대로, 레이저 빔 (15) 이 전술한 방식으로 기울어지면, 상기 레이저 빔은 입자들의 구름을 가로 지르지 않거나, 어떠한 경우에는 입자들의 구름을 덜 가로 지르게 되고, 이는 보다 효과적이게 된다. 처리되는 면 (10) 에 대한 직각 투사가 처리되도록 남아 있는 면 (10) 의 구역에서 수행되고, 그리고 이미 처리된 이 면의 구역에서 수행되지 않아 음의 경사각들에 해당하도록 레이저 빔 (15) 이 경사질 때, 상기 레이저 빔은 또한 상당한 높이에 걸쳐 입자들의 구름을 가로 질러야 하고, 따라서 그의 유효성은 처리될 면 (10) 의 평면에 수직인 빔 (15) 의 경우와 유사하게 감소된다.

수행된 실험들의 내용에서, 본 발명의 발명자들은 레이저 빔 (15) 이 25°내지 50°의 경사각 (α) 만큼 기울어질 때, 삭마에 의해서 얻어진 제거 구역 (7) 은 레이저 빔 (15) 의 진행 속도와 관계 없이 상당한 표면 균질성을 갖는다는 것에 주목하였다.

실시예로서, 하기 표는 본 발명의 발명자들에 의해서 수행된 실험들의 결과들을 예시한다.

이 표에서, △ 는, 제거 구역 (7) 에 인접한 금속 시트 (1') 의 가장자리 (13) 에 수직으로 취해진 제거 구역 (7) 의 주어진 단면에 대하여, 하기 두께들간의 상대적 차이를 나타낸다:

- 상기 제거 구역 (7) 의 폭을 따라서 상기 제거 구역 (7) 의 가장자리로부터 고려된 상기 제거 영역 (7) 의 폭의 1/3 에서 남아 있는 프리 코팅의 두께로서, 상기 가장자리는, 이 실시예에서, 금속 시트 (1) 의 가장자리 (13) 에 해당되는, 상기 프리 코팅의 두께 (h_1/3 으로 표시); 및

- 상기 제거 구역 (7) 의 하프 폭에서 남아 있는 프리 코팅의 두께 (h_1/2 으로 표시).

도 6 은 이들 매개 변수들의 개략적인 예시를 나타낸다.

특히, △ 는 이하의 식을 적용하여 얻어진다:

따라서, △ 는 제거하는 단계의 끝에서 제거 구역 (7) 에 남아 있는 프리 코팅의 두께의 균질성의 측정으로 구성된다.

상기에서, 프리 코팅 두께는 금속 시트 (1') 의 면 (10) 에 법선 방향으로 금속 기재 (3) 로부터 측정된 제거 구역 (7) 에서의 후자의 두께를 말한다.

상기 표에서,

△ ≤ 50% 는 상대적인 차이가 50% 이하임을 의미한다.

△ ≤ 70% 는 상대적인 차이가 70% 이하임을 의미한다.

경사 빔에 의한 삭마 후, h_1/2 > h_1/3 (또는 등가적으로 : h_1/2 - h_1/3 > 0), 즉 하프 폭에서의 코팅의 두께가 이 위치로부터 멀어지게 이동하여 얻어지는 두께 보다 크다는 것이 관찰된다. 따라서, △ > 0% 이다.

하지만, 본 발명자들에 의해서 수행된 실험들은, 제거 구역 (7) 의 폭에 걸쳐서, 프리 코팅 두께에서의 50% 이하의 차이 (△) 가 경사각 (α) 이 25°이상일 때 사용되는 제거 속도와 관계 없이 관찰된다는 것을 나타낸다.

반대로, 차이 (△) 는 보다 작은 경사각들에 대해 더 높고, 하프 폭에서 남아 있는 프리 코팅의 두께는 전형적으로 상기 규정된 바와 같은 폭의 1/3 에서의 두께의 적어도 2 배가 된다.

실제로, 프리 코팅의 두께 (h_1/3) 는 레이저 빔 (15) 의 기울기에 따라 거의 변하지 않는다는 것에 주목해야 할 것이다. 제거 구역 (7) 에 남아 있는 프리 코팅의 두께의 개선된 균질성은 본질적으로 레이저 빔 (15) 의 기울기에 따라 프리 코팅의 두께 (h_1/2) 의 감소에서 비롯되며, 상기 프리 코팅의 두께 (h_1/2) 는 레이저 빔 (15) 의 기울기를 증가시키는 경우에 상기 프리 코팅의 두께 (h_1/3) 에 접근한다.

따라서, 25°내지 50°의 경사각들 (α) 의 범위는 제거 방법의 실질적인 생산성 및 제거 구역 (7) 에 남아 있는 프리 코팅의 두께의 매우 양호한 균질성을 모두 얻을 수 있게 한다.

이런 매우 양호한 균질성이 유리하다. 실제로, 이런 균질성은 용접 조인트에 바로 인접한 금속 시트들 (1) 의 영역들에서 매우 양호한 내식성을 제공하는 반면에, 이들 영역들에 남아 있는 금속간 합금층 (9) 의 두께를 최대화하면서, 용접 조인트에서의 알루미늄 함량을 최소화하는 것을 가능하게 한다.

전술한 바와 같이, 20°내지 40°의 경사각들 (α) 의 범위는 훨씬 더 나은 생산성을 얻는 것을 가능하게 한다. 따라서, 25°내지 40°의 경사각들 (α) 의 범위는 제거 방법의 실질적인 생산성 및 제거 구역 (7) 에 남아 있는 프리 코팅의 두께의 매우 양호한 균질성을 모두 얻을 수 있게 한다.

제거 구역 (7) 이 가장자리 (13) 에 인접하지 않은 금속 시트 (1') 의 경우에 유사한 결론들이 적용된다. 이 경우에, 제거 구역 (7) 의 가장자리는 제거 구역의 폭을 따라서 고려되는 제거 구역의 2 개의 가장자리들 중 하나에 해당한다.

따라서, 이 경우의 본 발명에 따른 제거 방법은 전술한 바와 같은 금속 시트들 (1', 1") 을 얻는 것을 가능하게 하고, 그리고, 상기 제거 구역 (7) 에서, 상기 제거 구역 (7) 의 폭을 따라 고려되고 하프 폭에서의 상기 프리 코팅 두께 (h_1/2) 와 상기 제거 구역 (7) 의 상기 가장자리로부터 상기 하프 폭에서의 상기 프리 코팅의 두께 (h_1/2) 까지 고려된 폭의 1/3 에서의 상기 프리 코팅의 두께 (h_1/3) 간의 차이의 비로서 규정되는, 상기 제거 구역 (7) 에 남아 있는 상기 프리 코팅층 (5) 의 일부의 두께의 상대적 변화 (△) 는 엄격하게 0% 보다 크고 50% 이하이다.

본 발명은 또한 용접된 블랭크의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 제조 방법은 이하의 단계들을 포함한다:

- 전술한 제조 방법에 따라 제조된 적어도 2 개의 금속 시트들 (1') 을 제공하는 단계;

- 상기 2 개의 금속 시트들 (1') 을 맞대기 용접하는 단계로서, 상기 용접된 연결은 상기 제거 구역 (7) 을 포함하는 가장자리 (13) 에서 수행되고, 상기 제거 구역 (7) 에서 상기 프리 코팅층 (5) 은 적어도 부분적으로 제거되고 특히 금속 합금층 (11) 이 제거되는, 상기 2 개의 금속 시트들 (1') 을 맞대기 용접하는 단계.

용접 방법은 유리하게는 금속 기재의 조성 및 용접 조인트의 원하는 기계적 특성들에 따라 필러 와이어를 사용하거나 사용하지 않는 레이저 용접 방법이다. 대안으로, 상기 용접 방법은 전기 아크 용접 방법이다.

금속 시트들 (1') 은 동일한 두께들을 갖는다. 대안으로, 상기 금속 시트들은 상이한 두께들을 갖는다.

이 방법의 끝에서, 서로 맞대기 용접된 2 개의 프리 코팅된 금속 시트들을 포함하는 용접된 블랭크가 얻어진다.

하나의 대안에 따르면, 제공하는 단계 동안, 적어도 2 개의 금속 시트들 (1') 이 제공되고, 상기 금속 시트들 (1') 은 프리 코팅층 (5) 의 적어도 일부가 제거된 구역 (7) 을 주변에 포함하는 금속 시트 (1') 를 얻도록 제거 구역 (7') 에서 절단함으로써 전술한 바와 같은 적어도 하나의 금속 시트 (1") 로부터 얻어졌다.

본 발명은 또한 이하의 단계들을 연속적으로 포함하는 부품의 제조 방법에 관한 것이다:

- 전술한 바와 같은 상기 제조 방법을 사용하여 얻어진 용접된 블랭크를 제공하는 단계;

- 상기 블랭크를 형성하는 상기 금속 시트들의 상기 기재들에 부분적으로 또는 전체적으로 오스테나이트 조직을 부여하도록 상기 용접된 블랭크를 가열하는 단계;

- 부품을 얻기 위하여 상기 블랭크를 열간 성형하는 단계; 및

- 목표 기계적 특성들을 얻을 수 있는 속도로 상기 부품을 냉각시키는 단계.

유리하게는, 냉각 단계 동안, 냉각 속도는 임계 마르텐사이트 ??칭 속도보다 더 크다.

이렇게 제조된 부품은, 예를 들면, 자동차용 구조 또는 안전 부품이다.

도시되지 않은 일 실시 형태에 따르면, 상기 제공하는 단계 동안, 2 개의 프리 코팅된 금속 시트들 (1) 은 전술한 바와 같이 제공되고, 그리고 상기 2 개의 프리 코팅된 금속 시트들 사이에 소정의 갭을 남기고 나란히 배열된 다음에, 상기 제거하는 단계 동안, 상기 프리 코팅층 (5) 의 적어도 일부는 상기 금속 시트들 (1) 의 각각에 제거 구역 (7) 을 동시에 형성하도록 상기 2 개의 금속 시트들 (1) 의 각각으로부터 동시에 제거되고, 상기 레이저 빔 (15) 은 상기 제거하는 단계 동안 상기 2 개의 금속 시트들 (1) 과 중첩되도록 배열된다.

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금속 시트 (1', 1") 로서,
상기 금속 시트 (1', 1") 는 금속 기재의 면들 중 적어도 하나의 면 (10) 에 프리 코팅층 (5) 을 갖는 금속 기재 (3) 를 포함하고,
금속 시트 (1') 는 상기 적어도 하나의 면 (10) 에 상기 프리 코팅층 (5) 이 그 두께의 일부에 걸쳐서 제거되는 제거 구역 (7) 을 포함하고,
상기 제거 구역 (7) 에서, 상기 제거 구역 (7) 의 폭을 따라 고려되고 하프 폭에서의 상기 프리 코팅 두께 (h_1/2) 와 상기 제거 구역 (7) 의 가장자리로부터 상기 하프 폭에서의 상기 프리 코팅의 두께 (h_1/2) 까지 고려된 폭의 1/3 에서의 상기 프리 코팅의 두께 (h_1/3) 간의 차이의 비로서 규정되는, 상기 제거 구역 (7) 에 남아 있는 상기 프리 코팅층 (5) 의 일부의 두께의 상대적 변화 (△) 는 엄격하게 0% 보다 크고 50% 이하인 것을 특징으로 하는, 금속 시트 (1', 1").
제 25 항에 있어서,
상기 프리 코팅층 (5) 은 금속 합금층 (11) 에 의해서 덮혀진 금속간 합금층 (9) 을 포함하는, 금속 시트 (1', 1").
제 26 항에 있어서,
상기 제거 구역 (7) 은 상기 금속 합금층 (11) 이 완전히 제거되는, 금속 시트 (1', 1").
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
상기 제거 구역 (7) 은 상기 금속 시트 (1') 의 주변 (6) 에 위치되는, 금속 시트 (1').
제 25 항에 있어서,
상기 제거 구역 (7) 은 상기 금속 시트 (1) 의 상기 가장자리 (13) 에 가능한 한 최대로 인접하지 않은, 금속 시트 (1").
용접된 블랭크의 제조 방법으로서, 상기 제조 방법은,
- 제 25 항 또는 제 26 항에 따르거나, 또는 주변에 프리 코팅층 (5) 의 적어도 일부가 제거된 구역 (7) 을 포함하는 금속 시트 (1') 를 얻도록 상기 제거 구역 (7) 에서 절단함으로써 제 29 항에 따른 적어도 하나의 금속 시트 (1") 로부터 얻어지는 적어도 2 개의 금속 시트들 (1') 을 제공하는 단계, 이어서
- 2 개의 상기 금속 시트들 (1') 을 맞대기 용접하는 단계로서, 상기 용접된 연결은 상기 제거 구역 (7) 을 포함하는 가장자리 (13) 에서 수행되는, 상기 2 개의 상기 금속 시트들 (1') 을 맞대기 용접하는 단계를 연속적으로 포함하는, 용접된 블랭크의 제조 방법.
제 30 항에 있어서,
2 개의 맞대기 용접된 상기 금속 시트들 (1') 은 상이한 두께들을 갖는, 용접된 블랭크의 제조 방법.
열간 가압된 부품의 제조 방법으로서, 상기 제조 방법은,
- 제 30 항에 따른 제조 방법을 사용하여 얻어진 용접된 블랭크를 제공하는 단계, 이어서
- 상기 블랭크를 형성하는 금속 시트들 (1) 의 기재들 (3) 에 부분적으로 또는 전체적으로 오스테나이트 조직을 부여하도록 상기 용접된 블랭크를 가열하는 단계, 이어서
- 열간 가압된 부품을 얻도록 상기 용접된 블랭크를 열간 가압 성형하는 단계,
- 목표 기계적 특성들을 얻을 수 있는 속도로 상기 열간 가압된 부품을 냉각시키는 단계를 연속적으로 포함하는, 열간 가압된 부품의 제조 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 냉각 속도는 적어도 2 개의 상기 금속 시트들 (1') 의 상기 기재 (3) 의 강 또는 적어도 하나의 상기 금속 시트 (1") 의 상기 기재 (3) 의 강의 임계 마텐사이트 ??칭 속도 보다 더 큰, 열간 가압된 부품의 제조 방법.