KR102440065B1 - 강판의 접합방법 - Google Patents

Abstract

강판의 접합방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 강판의 접합방법은 하부 금속판재를 지그 상에 로딩하고, 접착제 도포건을 이용하여 전도성 분말을 함유하는 접착제를 상기 하부 금속판재 상에 도포하는 접착제 도포단계; 상기 지그 상의 마그네틱을 작동 제어하여 상기 하부 금속판재 상의 전도성 분말을 함유하는 접착제에 전자기력을 형성하여 상기 하부 금속판재의 접합부 표면에 접착제가 끌어당겨지도록 하여 접착제의 표면을 평탄화하는 접착제 평탄화단계; 상기 접착제를 사이에 두고 상기 지그 상의 하부 금속판재 상에 상부 금속판재를 로딩한 상태로, 상기 마그네틱을 작동 제어하여 전자기력에 의해 상기 하부 및 상부 금속판재를 상호 압착하는 압착단계; 상기 하부 및 상부 금속판재가 압착되어 접착제에 접합된 상태로 상기 상부 금속판재의 외면에 대하여 비초점 레이저빔을 조사하여 상기 레이저빔의 조사열에 의해 상기 접착제를 경화시키는 가열단계를 포함한다.

Description

강판의 접합방법{BONDING METHOD FOR STEEL SHEETS}

본 발명은 강판의 접합방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융접합 또는 기계적 접합이 어려운 합금 강판간의 이상적인 접합을 가능하게 하는 강판의 접합방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업분야에서 두 금속판재를 상호 겹치기 접합하기 위해서는 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저빔을 이용한 레이저 용접이나, 스폿 용접기를 이용한 전기저항 용접이 주로 적용된다.

도 1에서는 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도로써, 레이저빔(LB)을 이용하여 강판 소재를 용접하기 위한 일반적인 레이저 용접 시스템은 로봇(1)의 아암(3) 선단에 레이저 헤드(5)가 설치되고, 이 레이저 헤드(5)는 레이저 발진기(7)와 연결된다.

상기 로봇(1)은 로봇 제어기(C)에 의해 거동 제어되어 상기 레이저 헤드(5)를 소재(9)의 용접패턴을 따라 이동시키면서 레이저빔(LB)이 조사되도록 하여 용접작업을 진행하게 된다.

그러나 이러한 레이저 용접과 같은 용융접합이나 스폿 용접과 같은 아크 용접 및 볼트 너트 등을 이용하는 기계적 접합은 마그네슘 합금 강판과 같이, 산화성이 강하고, 증발온도 및 연신률이 낮은 합금강판의 접합에는 적용하기 어려운 단점이 있다.

특히, 상기 마그네슘 합금 강판은 스폿 용접과 같은 아크 용접이나 레이져 용접과 같은 용융 접합 시, 용접 잔류 응력과 기공 발생 및 폭발 등으로 인하여 용접이 어려워 새로운 접합방법의 연구개발이 시급한 문제이다.

상기와 같은 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 용융접합, 아크용접 또는 기계적 접합이 어려운 합금 강판 사이에 구조용 접착제를 이용한 본딩으로 이상적인 접합을 가능하게 하는 강판의 접합방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 접착제 성분에 전도성 분말을 혼합하여 지그 상의 마그네틱의 전자기력을 이용하여 구조용 접착제의 흐름현상을 제어하고, 평단도를 유지하여 본딩작업을 효과적으로 진행할 수 있도록 하는 강판의 접합방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 하부 금속판재를 지그 상에 로딩하고, 접착제 도포건을 이용하여 전도성 분말을 함유하는 접착제를 상기 하부 금속판재 상에 도포하는 접착제 도포단계; 상기 지그 상의 마그네틱을 작동 제어하여 상기 하부 금속판재 상의 전도성 분말을 함유하는 접착제에 전자기력을 형성하여 상기 하부 금속판재의 접합부 표면에 접착제가 끌어당겨지도록 하여 접착제의 표면을 평탄화하는 접착제 평탄화단계; 상기 접착제를 사이에 두고 상기 지그 상의 하부 금속판재 상에 상부 금속판재를 로딩한 상태로, 상기 마그네틱을 작동 제어하여 전자기력에 의해 상기 하부 및 상부 금속판재를 상호 압착하는 압착단계; 상기 하부 및 상부 금속판재가 압착되어 접착제에 접합된 상태로 상기 상부 금속판재의 외면에 대하여 비초점 레이저빔을 조사하여 상기 레이저빔의 조사열에 의해 상기 접착제를 경화시키는 가열단계를 포함하는 강판의 접합방법이 제공될 수 있다.

여기서, 상기 금속판재는 스틸 또는 마그네슘 합금을 소재로 할 수 있다.

또한, 상기 전도성 분말은 철(Fe) 분말로 이루어질 수 있다.

상기 접착제는 상기 전도성 분말이 10 wt% ~ 20 wt% 내에서 조성될 수 있다.

또한, 상기 접착제는 열경화성 구조용 접착제로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 압착단계는 상기 마그네틱의 전자기력에 의해 상기 상부 및 하부 금속판재를 당기는 힘으로 압착될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 구조용 접합제를 이용하여 마그네슘 합금 강판과 같이, 산화성이 강하고, 증발온도 및 연신률이 낮아 용융접합, 아크용접 또는 기계적 접합이 어려운 합금 강판간에도 접합흔적을 남기지 않아 접합 품질을 높여줄 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예는 접착제 성분에 전도성 분말을 혼합하여 지그 상의 마그네틱의 전자기력을 이용하여 구조용 접착제의 흐름현상을 제어하고, 평단도를 유지하여 본딩작업을 효과적으로 진행할 수 있으며, 전자기력이 구조용 접착제의 접합력을 보조하여 충분한 접합 강도를 유지할 수 있다.

또한, 구조용 접착제를 별도의 오븐 등에서 경화공정을 거치지 않고도 경화시킬 수 있어 공정상의 이점도 있다.

도 1은 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 강판의 접합방법에 따른 공정도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 강판의 접합방법에 따른 공정도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 강판의 접합방법은 접착제 도포단계(S1), 접착제 평탄화단계(S2), 압착단계(S3), 가열단계(S4)를 포함한다.

먼저, 접착제 도포단계(S1)는 하부 금속판재(11)를 지그(17) 상에 로딩하고, 접착제 도포건(31)을 이용하여 전도성 분말을 함유하는 접착제(15)를 상기 하부 금속판재(11) 상의 접합부에 도포한다.

여기서, 상기 하부 금속판재(11)는 스틸 또는 마그네슘 합금을 소재로 하는 강판 또는 합금강판이 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 보론이 첨가된 보론 합금강판이 적용될 수 있다.

또한, 상기 접착제(15)에 함유되는 상기 전도성 분말은 철(Fe) 분말로 이루어질 수 있으며, 이러한 전도성 분말은 상기 접착제(15) 내에 10 wt% ~ 20 wt% 내에서 조성될 수 있다.

또한, 상기 접착제는 일정온도에서 경화되는 열경화성 구조용 접착제로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 하부 금속판재(11) 상에 접착제(15)의 도포가 완료되면, 상기 접착제 평탄화단계(S2)을 진행한다.

상기 접착제 평탄화단계(S2)는 상기 지그(17) 상에 구성디는 마그네틱(20)을 작동 제어하여 상기 하부 금속판재(11) 상의 전도성 분말을 함유하는 접착제(15)에 전자기력을 형성하여 상기 하부 금속판재(11)의 접합부 표면에 접착제(15)가 끌어당겨지도록 하여 접착제(15)의 표면을 평탄화한다.

이때, 상기 지그(17) 상에 구성되는 마그네틱(20)은 상기 하부 금속판재(11)의 접합부가 위치되는 중앙에 설치되어 제어기(C)의 전원 공급제어에 의해 전자기력을 발생시키도록 구성된다.

따라서 초기에 접착제 도포건(31)으로부터 토출되어 상기 하부 금속판재(11)의 접합부 표면에 도포되는 접착제(15)는 점도가 낮아 하부 금속판재(11)의 경사도에 따라 흘러내림 현상이 심하나, 접착제(15) 내부에 함유된 전도성 분말이 상기 마그네틱(20)의 전자기력에 의해 하부 금속판재(11)의 접합면으로 끌어당겨져 흘러내림 현상이 억제되며, 접착제(15)의 표면 또한 평탄하게 펴지게 된다.

이러한 상태로, 상기 하부 금속판재(11)의 상부에 상부 금속판재(13)가 로딩한 후, 상기 압착단계(S3)를 진행한다.

상기 압착단계(S3)는 상기 하부 금속판재(11)와 상부 금속판재(13) 사이에 접착제(15)가 개재된 상태로 상기 지그(17) 상에 위치되어 상기 마그네틱(20)을 작동 제어하여 진행된다.

즉, 상기 압착단계(S3)는 상기 접착제(15)를 사이에 두고 상기 지그(17) 상의 하부 금속판재(11) 상에 상부 금속판재(13)를 로딩한 상태로, 상기 제어기(C)의 공급되는 전원에 의해 상기 마그네틱(20)이 작동 제어되면, 전자기력에 의해 상기 하부 및 상부 금속판재(11)(13)를 서로 끌어당기면서 압착 상태가 된다.

여기서, 상기 상부 금속판재(13)는 스틸 또는 마그네슘 합금을 소재로 하는 강판 또는 합금강판이 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 보론이 첨가된 보론 합금강판이 적용될 수 있다.

이후, 가열단계(S4)를 진행하는데, 상기 가열단계(S4)는 상기 하부 및 상부 금속판재(11)(13)가 압착되어 접착제(15)에 접합된 상태로 상기 상부 금속판재(13)의 외면에 대하여 레이저 옵틱헤드(33)를 통하여 비초점 레이저빔(LB)을 조사하여 상기 레이저빔(LB)의 조사열에 의해 상기 접착제(15)를 경화시킨다.

이때, 상기 레이저빔(LB)은 비초점구간을 이용하여 상기 상부 금속판재(13)에 조사되며, 초점거리, 빔의 직경, 진행속도 및 출력제어 등을 통하여 온도를 제어할 수 있다.

따라서 상기한 바와 같은 강판의 접합방법에 의하면, 2장의 금속판재(11)(13) 사이에 전도성 분말을 함유하는 접착제(15)를 도포한 상태로 마그네틱(20)의 전자기력을 이용하여 상기 금속판재(11)(13)를 효과적으로 본딩 접합할 수 있어 용융접합, 아크용접 또는 기계적 접합이 어려운 합금 강판간의 이상적인 접합방법으로 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 강판의 접합방법은 별도의 전용지그가 불필요하며, 접합을 위하여 제공되는 열원이 비초점 레이저빔(LB)으로 이루어져 강판 상에 용접, 압접 등에 의한 접합흔적을 남기지 않아 접합 품질을 확보해 준다.

또한, 이러한 강판의 접합방법에 의해 접합된 2장의 금속판재(11)(13)은 접착제(15)의 평탄화된 두께에 의해 최적의 강판 접합 두께를 유지하고, 접착제(15)에 의한 응력의 분산과 함께 충분한 접합 강도를 유지할 수 있다.

또한, 접착제(15)를 별도의 오븐 등에서 경화공정을 거치지 않고도 경화시킬 수 있어 공정상의 이점도 있다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

11: 하부 금속판재
13: 상부 금속판재
15: 접착제
17: 지그
20: 마그네틱
C: 제어기
LB: 레이저빔

Claims (6)

1. 하부 금속판재를 지그 상에 로딩하고, 접착제 도포건을 이용하여 10 wt% ~ 20 wt% 내에서 전도성 분말인 철(Fe)이 조성된 열경화성 구조용 접착제를 상기 하부 금속판재 상에 도포하는 접착제 도포단계;
   상기 지그 상의 마그네틱을 작동 제어하여 상기 하부 금속판재 상의 전도성 분말을 함유하는 접착제에 전자기력을 형성하여 상기 하부 금속판재의 접합부 표면에 접착제가 끌어당겨지도록 하여 접착제의 표면을 평탄화하는 접착제 평탄화단계;
   상기 접착제를 사이에 두고 상기 지그 상의 하부 금속판재 상에 상부 금속판재를 로딩한 상태로, 상기 마그네틱을 작동 제어하여 전자기력에 의해 상기 하부 및 상부 금속판재를 상호 압착하는 압착단계;
   상기 하부 및 상부 금속판재가 압착되어 접착제에 접합된 상태로 상기 상부 금속판재의 외면에 대하여 비초점 레이저빔을 조사하여 상기 레이저빔의 조사열에 의해 상기 접착제를 경화시키는 가열단계;
   를 포함하는 강판의 접합방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 금속판재는
   스틸 또는 마그네슘 합금을 소재로 하는 강판의 접합방법.
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