KR102588203B1 - 도금 강판의 접합 방법 및 접합 구조체 - Google Patents

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Abstract

적어도 한쪽 강판이 도금 강판인 복수의 강판을 중첩하여 용접할 때 용접 품질 열화나 제품 치수의 어긋남을 억제하면서, 용접부에 있어서 발생하는 가스를 확실하게 배출 가능한 갭을 마련하여, 기공 결함이 없는 양호한 접합 구조체를 얻을 수 있는, 도금 강판의 접합 방법을 제공한다. 제1 강판(10)에 있어서의 제2 강판(20)의 중첩면에, 제1 강판(10)의 에지부(11)에 대략 수직이며, 또한, 해당 에지부(11)를 따라 나열되는 복수의 돌조부(12)를 형성하는 공정과, 돌조부(12)가 제2 강판(20)의 중첩면을 향하는 방향으로 돌출되도록, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)을 중첩하는 공정과, 제1 강판(10)의 에지부(11)를 선형으로 아크 용접하는 공정을 구비하는, 도금 강판의 접합 방법.

Description

도금 강판의 접합 방법 및 접합 구조체
본 발명은 도금 강판의 접합 방법 및 접합 구조체에 관한 것이다.
적어도 한쪽 강판 표면에, 방식(防蝕)을 목적으로 한 아연 도금이 실시되어 있는 강판(아연 도금 강판)을 중첩하여 선형으로 아크 용접하는 경우, 강판의 겹침면에 아크 열이 가해지면, 도금된 아연이, 그 비점을 초과하여 가스화할 우려가 있다. 이 경우에 있어서, 강판끼리 밀착하고 있으면, 아연 가스의 퇴피처가 없기 때문에, 아연 가스는, 액체의 철인 용융지 내로 침입하여, 블로우 홀, 피트, 핀 홀이라고 하는 기공 결함이 발생한다. 기공 결함은 이음 강도를 저하시키기 때문에, 초하이텐 강판에 있어서 기공 결함은 용접부의 강도 저하의 큰 요인이 되어, 문제시되고 있다.
아연 도금 강판의 용접 시의 기공 저감 기술로서는, 크게 나누어 두가지가 알려져 있다. 제1 기술은, 전류 파형 또는 전압 파형이나, 실드 가스 조성, 용접 와이어 조성을 최적화시키는 수단이며, 예를 들어 특허문헌 1과 같은, 솔리드 와이어에 포함되는 각 원소를 소정량으로 제한함과 함께, 실드 가스로서 소정량의 CO2 가스를 포함하는 Ar 가스를 사용한, 아연 도금 강판 용접용 솔리드 와이어 및 이를 사용한 가스 실드 아크 용접 방법이 알려져 있다. 그러나, 이 기술에 의한 기공 결함의 억제 효과는 한정적이며, 초하이텐 강판에 적용하는 경우, 가일층의 개선을 필요로 하고 있다.
제2 기술은, 용접의 전처리 공정에 있어서, 아연 가스의 도피로를 적극적으로 마련하고, 그 도피로로부터 아연 가스를 도피시킴으로써, 기공 결함의 발생을 방지하는 수단이다. 이 수단의 적용은, 아크 용접보다도 레이저 용접에서의 검토예가 많다. 이것은, 레이저 용접에 있어서, 용접 조건에 관한 조정 융도가 아크 용접보다도 작은 것이 주된 요인이라고 생각된다. 구체적으로는, (A) 프레스 가공으로 홈을 마련한다, (B) 강판에 롤렛 가공으로 미세 홈을 판다, (C) 전처리 레이저 용접 공정으로 왜곡 변형시킨다, 와 같은 수단을 들 수 있다. 단, 레이저 용접의 경우에는 관통 용접이 전문이기 때문에, 아크 용접에서 행해지는 에지의 필렛 용접에는 적용할 수 없거나, 적용할 수 있었다고 해도 효과가 적다는 문제가 있다.
또한, 상기 (B)에 있어서의, 롤렛 가공으로 미세 홈을 파는 수단에 대해서는, 초하이텐 강판에 있어서 롤렛 가공에 의해 홈을 파기가 어렵고, 비용적으로도 매우 높아진다. 또한, 아크 용접은 입열량이 높고, 롤렛 가공과 같은 미세한 홈에서는, 용접 중의 열 변형으로 갭(간극)이 닫혀버려, 고입열에 수반하는 대량의 아연 가스를 원활하게 배출하기가 곤란하다.
또한, 상기 (C)에 있어서의, 레이저로 왜곡 변형을 일으키게 하는 수단에 대해서는, 후공정의 주 용접도 레이저 용접이라면 동일한 설비를 사용할 수 있다는 장점이 있기는 하지만, 주 용접이 아크 용접인 경우에는, 별도로, 고가의 설비투자가 필요해져, 고비용이 된다. 또한, 레이저 가열에 의한 열 변형에서는, 판 단부까지 연속되는 갭, 혹은 큰 갭을 확보할 수 없어, 대량의 아연 가스를 원활하게 배출하기가 곤란하다.
이러한 문제에 대처하기 위해, 특허문헌 2에 기재된 중첩 아크 용접 방법이 제안되어 있다. 특허문헌 2에서는, 각 모재 중 적어도 어느 하나에 대해, 각 모재를 프레스 가공할 때 볼록부를 마련하고, 용접부 주위에 갭을 형성한 후, 아크 용접을 행함으로써, 비등 기화한 피복해 둔 저비점 물질을 용접부 주위의 간극으로부터 외부로 확산시켜 릴리프하여, 용접부에 기화한 저비점 물질이 남는 것이 억제되어 양호한 중첩 아크 용접을 행할 수 있다고 되어 있다.
일본 특허 제5787798호 공보 일본 특허 공고 평6-41025호 공보
그러나, 특허문헌 2에 있어서는, 볼록부가 용접선(바꾸어 말하면, 아연 도금 강판의 플랜지부의 측단부)에 대해 평행한 방향으로 연장되도록 마련되어 있기 때문에(특허문헌 2의 도 1을 참조), 용접 시에 있어서의, 클램프 등을 사용한 판조(板組)의 구속 시, 판조의 갭이 변동되기 쉬워, 해당 갭이 불안정해지기 때문에, 용접 품질 열화의 원인이 되고 있었다. 또한, 용접 종료 후에 있어서의, 클램프 등을 해방할 때의 스프링 백에 의해, 제품 치수의 어긋남의 원인이 되고 있었다.
본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 적어도 한쪽 강판이 도금 강판인 복수의 강판을 중첩하여 용접할 때 용접 품질 열화나 제품 치수의 어긋남을 억제하면서, 용접부에 있어서 발생하는 가스를 확실하게 배출 가능한 갭을 마련하여, 기공 결함이 없는 양호한 접합 구조체를 얻을 수 있는, 도금 강판의 접합 방법 및 접합 구조체를 제공하는 데 있다.
따라서, 본 발명의 상기 목적은, 도금 강판의 접합 방법에 관한 하기 (1)의 구성에 의해 달성된다.
(1) 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판을 아크 용접하는, 도금 강판의 접합 방법이며,
상기 제1 강판에 있어서의 상기 제2 강판의 중첩면에, 상기 제1 강판의 에지부에 대략 수직이며, 또한, 해당 에지부를 따라 나열되는 복수의 돌조부(突條部)를 형성하는 공정과,
상기 돌조부가 상기 제2 강판의 중첩면을 향하는 방향으로 돌출되도록, 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판을 중첩하는 공정과,
상기 제1 강판의 상기 에지부 또는 상기 제2 강판의 상기 에지부를, 선형으로 아크 용접하는 공정
을 구비하는, 도금 강판의 접합 방법.
도금 강판의 접합 방법에 관한 본 발명의 바람직한 실시 형태는, 이하의 (2) 내지 (10)에 관한 것이다.
(2) 상기 형성 공정에 있어서, 상기 복수의 돌조부의 형성은, 상기 제1 강판을 원하는 형상으로 프레스 가공함과 동시에 행해지는, 상기 (1)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(3) 상기 중첩 공정에 있어서, 상기 복수의 돌조부 간에는, 상기 제1 강판과 상기 제2 강판 사이의 간격이 대략 일정한 간극이 형성되는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(4) 상기 돌조부는, 상기 프레스 가공 시에 마련되는 록 비드인, 상기 (2)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(5) 상기 돌조부의 높이는 0.2 내지 1.0㎜인, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(6) 상기 도금 강판은, 인장 강도가 980MPa 이상인 아연 도금 강판인, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(7) 상기 제1 강판은, 핫 스탬프용 강판인, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(8) 상기 프레스 가공은, 핫 스탬프인, 상기 (2) 또는 (4)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(9) 상기 아크 용접 공정에 있어서, 실드 가스는, Ar이 80체적％ 이하이고, 나머지를 CO2로 한 혼합 가스, 또는 100체적％ CO2 가스인, 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(10) 상기 아크 용접 공정에 있어서, 용접 와이어는, 정부의 송급 제어에 의해 공급되고, 단락 시에 용적(溶滴)의 표면 장력을 이용하여 용융지로 이행시키는, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 접합 구조체에 관한 하기 (11)의 구성에 의해 달성된다.
(11) 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판이 아크 용접되는, 접합 구조체이며,
상기 제1 강판에 있어서의 상기 제2 강판의 중첩면에, 상기 제1 강판의 에지부에 대략 수직이며, 또한, 해당 에지부를 따라 나열되는 복수의 돌조부가 형성되고,
상기 돌조부가 상기 제2 강판의 중첩면을 향하는 방향으로 돌출되도록, 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판이 중첩되어 있고,
상기 제1 강판의 상기 에지부 또는 상기 제2 강판의 상기 에지부에는, 선형의 용접 비드가 형성되어 있는, 접합 구조체.
본 발명의 도금 강판의 접합 방법 및 접합 구조체에 의하면, 용접 품질 열화나 제품 치수의 어긋남을 억제하면서, 용접부에 있어서 발생하는 가스를 확실하게 배출 가능한 갭을 마련하여, 기공 결함이 없는 양호한 접합 구조체를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 7은 도 6의 C-C 단면도이다.
이하, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법 및 해당 접합 방법에 의해 형성되는 접합 구조체에 대해, 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
<제1 실시 형태>
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 또한, 도 2는, 도 1의 A-A 단면도이며, 도 3은, 도 1의 B-B 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 접합 구조체(100A)는, 중첩된 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)이 용접 토치(40)에 의해, 제1 강판(10)의 에지부(즉, 측단부)(11)를 따라, 선형으로 아크 용접(예를 들어, MAG 용접)되어 형성된다. 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 중 적어도 한쪽은, 아연 도금이 실시된 아연 도금 강판이다. 아연 도금 강판으로서는, 예를 들어 합금화 용융 아연 도금 강판(GA), 용융 아연 도금 강판(GI), 전기 아연 도금 강판(EG) 등을 들 수 있다. 또한, 아연 도금 강판의 인장 강도(TS)는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 980MPa 이상, 바람직하게는 1180MPa 이상의 고장력 강판(High Tensile Strength Steel: HTSS)이다.
또한, 아연 도금 강판은, 편면 도금 강판이어도 되고, 강판을 처리 욕 중에 디핑(침지)하여 형성되는 양면 도금 강판이어도 된다. 단, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 강판(10)에 있어서의 제2 강판(20)과 대면하는 표면, 혹은 제2 강판(20)에 있어서의 제1 강판(10)과 대면하는 표면 중 적어도 한쪽에, 아연 도금이 실시되어 있다.
제1 강판(10)에는, 제1 강판(10)의 에지부(11)에 대해 대략 수직 방향(이후, 「Y 방향」이라고도 함)으로 연장되고, 또한, 해당 에지부(11)에 따른 방향(이후, 「X 방향」이라고도 함)으로 나열되는, 복수의 돌조부(12)가 형성되어 있다. 이 돌조부(12)는, 제2 강판(20)의 중첩면을 향하는 방향(도 1 내지 도3에 있어서의 하방)으로 돌출되는 대략 V자로 형성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 돌조부(12)는, 제1 강판(10)을 그 용도에 따른 원하는 형상으로 프레스 가공할 때 동시에 형성된다.
이와 같이, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)을 겹쳐서 용접하는 용접 공정 전에, 돌조부(12)를 제1 강판(10)의 성형 가공(프레스 가공)과 동시에 형성하기 때문에, 돌조부(12)를 형성하기 위한 특별한 가공 공정(전용 공정)이 필요 없어져, 생산 효율의 향상과 함께, 제조 비용이 저감된다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서, 돌조부(12)는 대략 V자형을 갖고 있지만, 제2 강판(20)의 중첩면에 대해 돌출되어 있다면, 딱히 형상은 제한되지 않는다. 예를 들어, U자형의 형상을 채용할 수도 있다.
돌조부(12)를 형성하는 타이밍은, 제1 강판(10)으로부터 블랭크재를 분리 가공할 때여도 되고, 해당 블랭크재를 제품 형상으로 프레스 가공할 때여도 되며, 딱히 한정되지 않는다. 이 때문에, 돌조부(12)를 형성하기 위한 특별한 공정이 불필요하게 되어, 생산 효율이 향상됨과 함께, 가공 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 돌조부(12)는, 프레스 가공 시에 금속 재료의 유입을 억제하기 위해, 도시하지 않은 금형에 마련된 돌기부(록 비드 형성부)에 의해 형성되는 록 비드로 대용할 수도 있다.
또한, 제1 강판(10)은, 핫 스탬프용 강판이어도 되고, 그 경우, 프레스 가공은, 온간 성형 가공, 또는 열간 성형 가공(핫 스탬프)으로 할 수 있다. 이 때문에, 제1 강판(10)이 고장력 강판이라도, 프레스 가공에 의해 돌조부(12)를 용이하게 형성할 수 있다.
접합 구조체(100A)는, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)을 중첩시켜, 제1 강판(10)의 에지부(11)를 따라 선형으로 아크 용접을 행하고, 용접부에 선형의 용접 금속(용접 비드)(50)을 형성하여, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)을 용접함으로써 형성된다.
다음에, 이와 같은 접합 구조체(100A)의 접합 방법에 대해 설명한다.
우선, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 에지부(11)에 대해 대략 수직 방향(Y 방향)으로 연장되고, 또한, 해당 에지부(11)에 따른 방향(X 방향)으로 나열되는, 대략 V자형의 복수의 돌조부(12)가 프레스 가공에 의해 형성된 제1 강판(10)을 제2 강판(20)에 중첩시킨다. 그때, 제1 강판(10)의 복수의 돌조부(12)는, 제2 강판(20)을 향하여 돌출되도록 중첩시킨다.
그리고, 용접 토치(40)를 제1 강판(10)의 에지부(11)를 따라 이동시키면서, 용접 토치(40)로부터 소모식 전극인 용접 와이어(필러 와이어 또는 용가 봉)(41)를 송급하고, 실드 가스를 흘리면서, 용접 토치(40)와, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 사이에서 아크를 발생시키고, 제1 강판(10)의 에지부(11)를 따라 선형으로 아크 용접을 행하고, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)을 접합한다. 이 때문에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 강판(10)의 에지부(11)와, 제2 강판(20)에는, 에지부(11)에 따른 선형의 용접 금속(50)이 형성된다.
본 실시 형태에서는, 제1 강판(10)에 있어서의 돌조부(12)는, 제1 강판(10)의 에지부(11)에 대해 대략 수직 방향(Y 방향)으로 연장되고, 또한, 해당 에지부(11)에 따른 방향(X 방향)으로 복수 형성되어 있다. 그리고, 이 복수의 돌조부(12)가 제2 강판(20)의 중첩면에 대향하는 방향으로 돌출하고 있고, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)이 복수의 돌조부(12)를 개재하도록 하여 중첩되어 있다.
여기서, 용접 시에 클램프 등에 의해 판조가 구속된 경우, 돌조부(12)는, 제1 강판(10)의 에지부(11)에 대해 대략 수직 방향(Y 방향)으로 연장되고 있으며, 또한, 이 돌조부(12)가 복수 형성되어 있기 때문에, 클램프 시의 판조(특히, 돌조부(12)가 형성된 제1 강판(10))의 변형에 대한 강도가 향상되어, 겹침 이음으로서의 평행 간격을 안정적으로 유지할 수 있도록 간극을 관리할 수 있어, 용접 후의 부품 형상의 정밀도가 향상된다. 따라서, 용접 품질 열화나 제품 치수의 어긋남을 억제할 수 있다.
실드 가스로서는, Ar이 80체적％ 이하, 나머지가 CO2인 혼합 가스, 또는 100체적％ CO2 가스가 바람직하다. CO2 가스는, 아크를 좁히는 효과가 있어, 용접 깊이를 요하는 판 두께가 두꺼운 이음의 용접에 있어서 적합하다.
아연 도금 강판의 용접에 있어서는, 아크 용접에 의해 아연 도금 강판이 가열됨으로써, 비점이 대략 900℃인 아연이 증발하여 용융지에 침입하여, 용접부에 블로우 홀, 피트, 핀 홀 등의 기공 결함이 발생할 우려가 있다.
그러나, 본 실시 형태의 접합 방법에 의하면, 제1 강판(10)의 복수의 돌조부(12) 사이에 형성되는 갭(간극) G가, 가스 배출 구멍으로서의 역할을 하기 때문에, 발생된 아연 가스는 갭 G로부터 Y 방향으로 배출되어, 기공 결함의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 돌조부(12)는, 프레스 가공에 의해 형성되므로, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 사이에, 아연 가스를 배출하기에 충분한 크기의 갭 G를 확보할 수 있다.
갭 G는, 발생하는 아연 가스를 충분히 배출할 수 있는 크기이면 되고, 본 실시 형태의 효과를 얻기 위해서는, 돌조부(12)의 높이 h(도 2를 참조)는 0.2 내지 1.0㎜로 하는 것이 바람직하다. 일반적인 롤렛 가공과 같이, 돌조부(12)의 높이 h가 0.2㎜ 미만이면, 용접 중의 열 변형에 의해 갭 G가 용이하게 닫혀 버려, 아연 가스의 배출이 불충분해질 우려가 있다. 또한, 돌조부(12)의 높이 h가 1.0㎜를 초과하면, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 사이에 있어서의, 갭 G가 커져서 접합 강도가 저하될 우려가 있다.
또한, 제1 강판(10)에 있어서의 돌조부(12)의 최첨단부(즉, 대략 V자의 정상부)는, 제2 강판(20)과의 갭이 제로인 특이점이 되지만, 돌조부(12)의 길이 방향(Y 방향)으로 수직인 방향(X 방향)으로 가스의 퇴피처가 있다는 것, 그리고, 대략 V자의 정상부 길이는 매우 짧다는 점에서, 기공 결함을 형성하기에는 이르지는 못한다.
또한, 용접 와이어(41)는, 정부의 송급 제어에 의해 공급되는 것이 바람직하다. 이에 의해 단락 시에 용적의 표면 장력을 이용하여 용적을 용융지로 이행시켜, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)으로의 입열을 저하시킬 수 있어, 아연의 증발량을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 도금 강판의 접합 방법에서는, 용접 와이어(41)를 송급하면서 선형으로 하기 때문에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 강판(10)의 에지부(11)에 있어서, 인접하는 돌조부(12) 사이에 형성되는 갭 G는, 용접 금속(50)에 의해 메워진다. 따라서, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)의 접합 강도를 충분히 확보할 수 있다.
고장력 강판을 사용한 아연 도금 강판의 경우, 매우 높은 압력을 부여하는 저항 스폿 용접에서는 LME 균열(용융 금속 취화 균열)이라고 불리는 입계 취화 균열이 일어나기 쉽지만, 본 실시 형태의 아크 용접에 의한 접합 방법에서는, 가압력이 극히 작기 때문에 LME 균열을 원리적으로 발생시키는 일이 없고, 또한, 기공 결함도 방지할 수 있다. 또한, 저항 스폿 용접과 같이 급랭 응고하지 않기 때문에, 과잉인 열 영향부 경도를 나타내지 않고, 수소에 기인하는 지연 균열 감수성도 낮출 수 있다.
상기한 바와 같이, 제1 강판(10)에, 에지부(11)에 대략 수직 방향으로 연장되고, 또한, 해당 에지부(11)를 따라 나열되는, 하방(즉, 제2 강판(20)과의 중첩면에 대향하는 방향)으로 돌출되는 대략 V자형의 복수의 돌조부(12)를 형성함으로써, 돌조부(12) 사이에는, 제1 강판(10)과 제2 강판(20) 사이에, 복수의 돌조부(12)에 의해, 아연 가스를 배출하기에 충분한 크기의 갭 G가 형성되고, 해당 갭 G로부터 아연 가스가 배출되어, 용접부에 발생하는 기공 결함이 방지된다.
<제2 실시 형태>
도 4는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
본 실시 형태의 접합 구조체(100B)에서는, 제1 강판(10)에 중첩된 제2 강판(20)에는, 제2 강판(20)의 에지부(21)에 대해 대략 수직 방향(Y 방향)으로 연장되고, 또한, 해당 에지부(21)를 따라(X 방향) 나열되는 복수의 돌조부(22)가 형성되어 있다. 이 돌조부(22)는, 제1 강판(10)의 중첩면을 향하는 방향(도 4에 있어서의 상방)으로 돌출되는 대략 역 V자로 형성되어 있다. 또한, 돌조부(12)는, 제2 강판(20)을 프레스 가공함으로써 형성된다.
그리고, 접합 구조체(100B)는, 제2 강판(20)의 돌조부(22)를 제1 강판(10)에 맞닿게 한 상태에서 제1 강판(10)과 제2 강판(20)이 중첩되고, 제1 강판(10)의 에지부(11)를 따라 선형으로 아크 용접을 행하여, 용접부에 선형의 용접 금속(용접 비드)(50)을 형성하여 제1 강판(10)과 제2 강판(20)을 용접함으로써 형성된다.
제2 강판(20)에, 제1 강판(10)을 향하여 상방으로 돌출되는 대략 역 V자형의 돌조부(22)를 형성함으로써, 제1 강판(10)을 제2 강판(20) 상에 중첩하였을 때, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 사이에는, 돌조부(22) 사이에 갭 G가 형성된다. 이 갭 G는, 돌조부(22)의 높이 h(도 2를 참조)와 동일하고, 0.2 내지 1.0㎜로 되어 있다.
그 밖의 부분은, 제1 실시 형태에 관한 접합 구조체(100A)와 마찬가지이며, 또한 그 접합 방법도 마찬가지이다.
이 때문에, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)을 아크 용접할 때 발생하는 아연 가스는, 인접하는 돌조부(22) 사이에 형성되는 갭 G로부터 Y 방향으로 배출되기 때문에, 용접부에 발생하는 기공 결함이 방지된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도 제1 실시 형태와 마찬가지로, 용접 시에 클램프 등에 의해 판조가 구속된 경우, 돌조부(22)는, 제2 강판(20)의 에지부(21)에 대해 대략 수직 방향(Y 방향)으로 연장되어 있으며, 또한, 이 돌조부(22)가 복수 형성되어 있기 때문에, 클램프 시의 판조(특히, 돌조부(22)가 형성된 제2 강판(20))의 변형에 대한 강도가 향상되고, 겹침 이음으로서의 평행 간격을 안정적으로 유지할 수 있도록 간극을 관리할 수 있어, 용접 후의 부품 형상의 정밀도가 향상된다. 따라서, 용접 품질 열화나 제품 치수의 어긋남을 억제할 수 있다.
<제3 실시 형태>
도 5는, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
본 실시 형태의 접합 구조체(100C)에서는, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)이 각각 단면 대략 역ㄷ자형으로 형성되어 있다. 제1 강판(10)의 개구부 내폭 W1은, 제2 강판(20)의 개구부 외폭 W2보다 약간 크게 형성되고, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)이 각각의 개구부가 대면하도록 하여 조합된다. 그리고, 제1 강판(10)의 에지부(11)를 따라 아크 용접되어, 용접부에 선형의 용접 금속(용접 비드)(50)을 형성하여, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)이 접합된다.
제1 강판(10)의 개구부에는, 제1 강판(10)의 에지부(11)에 대해 대략 수직 방향(Y 방향)으로 연장되고, 또한, 해당 에지부(11)를 따라(X 방향) 나열되는 복수의 돌조부(12)가 형성되어 있다. 이 돌조부(12)는, 제2 강판(20)의 중첩면을 향하는 방향으로 돌출되는 단면 대략 V자형이며, 제1 강판(10)을 단면 대략 역ㄷ자형으로 프레스 성형할 때, 동시에 형성된다.
본 실시 형태에 있어서도, 제1 강판(10)에, 제2 강판(20)을 향하여 돌출되는 대략 V자형의 돌조부(22)를 형성함으로써, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)을 중첩하였을 때, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 사이에는, 인접하는 돌조부(22) 사이에 갭 G가 형성된다. 이 갭 G는, 돌조부(22)의 높이 h(도 2를 참조)와 동일하고, 0.2 내지 1.0㎜로 되어 있다.
그 밖의 부분은, 제1 실시 형태에 관한 접합 구조체(100A)와 마찬가지이며, 또한 그 접합 방법도 마찬가지이다.
이 때문에, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)을 아크 용접할 때 발생하는 아연 가스는, 인접하는 돌조부(22) 사이에 형성되는 갭 G로부터 Y 방향으로 배출되기 때문에, 용접부에 발생하는 기공 결함이 방지된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도 제1 실시 형태나 제2 실시 형태와 마찬가지로, 용접 시에 클램프 등에 의해 판조가 구속된 경우, 돌조부(12)는, 제1 강판(10)의 에지부(11)에 대해 대략 수직 방향(Y 방향)으로 연장되어 있으며, 또한, 이 돌조부(12)가 복수 형성되어 있기 때문에, 클램프 시의 판조(특히, 돌조부(12)가 형성된 제1 강판(10))의 변형에 대한 강도가 향상되고, 겹침 이음으로서의 평행 간격을 안정적으로 유지할 수 있도록 간극을 관리할 수 있어, 용접 후의 부품 형상의 정밀도가 향상된다. 따라서, 용접 품질 열화나 제품 치수의 어긋남을 억제할 수 있다.
<제4 실시 형태>
도 6은, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 또한, 도 7은, 도 6의 C-C 단면도이다.
본 실시 형태의 접합 구조체(100D)에서는, 제1 강판(10)에 대해 수직 방향으로 중첩된 제2 강판(20)에는, 제2 강판(20)의 에지부(21)에 대해 대략 수직 방향(Y 방향)으로 연장되고, 또한, 해당 에지부(21)를 따라(X 방향) 나열되는 복수의 돌조부(22)가 형성되어 있다. 이 돌조부(22)는, 제1 강판(10)의 중첩면을 향하는 방향(도 6에 있어서의 상방)으로 돌출되는 대략 역 V자로 형성되어 있다. 또한, 돌조부(12)는, 제2 강판(20)을 프레스 가공함으로써 형성된다.
그리고, 접합 구조체(100D)는, 제2 강판(20)의 돌조부(22)를 제1 강판(10)의 단부에 맞닿게 한 상태에서 제1 강판(10)과 제2 강판(20)이 중첩되고, 제1 강판(10)의 에지부(11)(본 실시 형태에서는, 제1 강판(10)과 제2 강판(20) 사이의 구석부)를 따라 선형으로 아크 용접을 행하고, 용접부에 선형의 용접 금속(용접 비드)(50)을 형성하여 제1 강판(10)과 제2 강판(20)을 용접함으로써 형성된다.
제2 강판(20)에, 제1 강판(10)을 향하여 상방으로 돌출되는 대략 역 V자형의 돌조부(22)를 형성함으로써, 제1 강판(10)을 제2 강판(20) 상에 중첩하였을 때, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 사이에는, 돌조부(22) 사이에 갭 G가 형성된다. 이 갭 G는, 돌조부(22)의 높이 h(도 7을 참조)와 동일하고, 0.2 내지 1.0㎜로 되어 있다.
그 밖의 부분은, 제1 실시 형태에 관한 접합 구조체(100A)와 마찬가지이며, 또한 그 접합 방법도 마찬가지이다.
이 때문에, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)을 아크 용접할 때 발생하는 아연 가스는, 인접하는 돌조부(22) 사이에 형성되는 갭 G로부터 Y 방향으로 배출되기 때문에, 용접부에 발생하는 기공 결함이 방지된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도 제1 내지 제3 실시 형태와 마찬가지로, 용접 시에 클램프 등에 의해 판조가 구속된 경우, 돌조부(22)는, 제2 강판(20)의 에지부(21)에 대해 대략 수직 방향(Y 방향)으로 연장되어 있으며, 또한, 이 돌조부(22)가 복수 형성되어 있기 때문에, 클램프 시의 판조(특히, 돌조부(22)이 형성된 제2 강판(20))의 변형에 대한 강도가 향상되고, 겹침 이음으로서의 평행 간격을 안정적으로 유지할 수 있도록 간극을 관리할 수 있어, 용접 후의 부품 형상의 정밀도가 향상된다. 따라서, 용접 품질 열화나 제품 치수의 어긋남을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 적절하게, 변형, 개량 등이 가능하다.
이상과 같이, 본 명세서에는 다음 사항이 개시되어 있다.
(1) 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판을 아크 용접하는, 도금 강판의 접합 방법이며,
상기 제1 강판에 있어서의 상기 제2 강판의 중첩면에, 상기 제1 강판의 에지부에 대략 수직이며, 또한, 해당 에지부를 따라 나열되는 복수의 돌조부를 형성하는 공정과,
상기 돌조부가 상기 제2 강판의 중첩면을 향하는 방향으로 돌출되도록, 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판을 중첩하는 공정과,
상기 제1 강판의 상기 에지부 또는 상기 제2 강판의 상기 에지부를, 선형으로 아크 용접하는 공정
을 구비하는, 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 용접 시에 클램프 등에 의해 판조가 구속된 경우, 돌조부는, 제1 강판의 에지부 또는 상기 제2 강판의 상기 에지부에 대해 대략 수직 방향으로 연장되어 있으며, 또한, 이 돌조부가 복수 형성되어 있기 때문에, 클램프 시의 판조의 변형에 대한 강도가 향상되고, 겹침 이음으로서의 평행 간격을 안정적으로 유지할 수 있도록 간극을 관리할 수 있어, 용접 후의 부품 형상의 정밀도가 향상된다. 따라서, 용접 품질 열화나 제품 치수의 어긋남을 억제할 수 있다. 또한, 아크 용접에 의해 도금 강판이 가열됨으로써 발생하는 가스를, 제1 강판의 돌조부로 형성되는 갭(간극)으로부터 배출할 수 있어, 기공 결함의 발생을 방지할 수 있다.
(2) 상기 형성 공정에 있어서, 상기 복수의 돌조부의 형성은, 상기 제1 강판을 원하는 형상으로 프레스 가공함과 동시에 행해지는, 상기 (1)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 돌조부를 형성하기 위한 특별한 가공 공정이 불필요하게 되어, 생산 효율이 향상됨과 함께, 가공 비용을 저감시킬 수 있다.
(3) 상기 중첩 공정에 있어서, 상기 복수의 돌조부간에는, 상기 제1 강판과 상기 제2 강판 사이의 간격이 대략 일정한 간극이 형성되는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 아크 용접할 때, 돌조부와 제2 강판의 상면으로 구획 형성되는 간극을 통하여 아연 가스를 배출할 수 있어, 용접부의 기공 결함을 방지할 수 있다. 또한, 안정된 용접 품질이 얻어진다.
(4) 상기 돌조부는, 상기 프레스 가공 시에 마련되는 록 비드인, 상기 (2)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 돌조부를 형성하기 위한 특별한 가공 공정이 불필요하게 되어, 생산 효율이 향상됨과 함께, 가공 비용을 저감시킬 수 있다.
(5) 상기 돌조부의 높이는 0.2 내지 1.0㎜인, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 접합 강도 및 조립 정밀도를 저하시키지 않고, 용접 시에 발생하는 가스를 확실하게 배출할 수 있다.
(6) 상기 도금 강판은, 인장 강도가 980MPa 이상인 아연 도금 강판인, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 고장력 강판인 아연 도금 강판의 아크 용접이 가능하게 된다.
(7) 상기 제1 강판은, 핫 스탬프용 강판인, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 고장력 강판의 아크 용접이 가능하게 된다.
(8) 상기 프레스 가공은, 핫 스탬프인, 상기 (2) 또는 (4)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 제1 강판이 고장력 강판이어도, 프레스 가공에 의해 돌조부를 용이하게 형성할 수 있다.
(9) 상기 아크 용접 공정에 있어서, 실드 가스는, Ar이 80체적％ 이하이고, 나머지를 CO2로 한 혼합 가스, 또는 100체적％ CO2 가스인, 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, CO2 가스에 의해 아크를 좁힐 수 있고, 용접 깊이가 깊은 용접을 행할 수 있다.
(10) 상기 아크 용접 공정에 있어서, 용접 와이어는, 정부의 송급 제어에 의해 공급되고, 단락 시에 용적의 표면 장력을 이용하여 용융지로 이행시키는, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 단락 시에 용적의 표면 장력을 이용하여 용적을 용융지로 이행시키고, 제1 강판 및 제2 강판으로의 입열을 저하시킬 수 있어, 아연의 증발량을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(11) 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판이 아크 용접되는, 접합 구조체이며,
상기 제1 강판에 있어서의 상기 제2 강판의 중첩면에, 상기 제1 강판의 에지부에 대략 수직이며, 또한, 해당 에지부를 따라 나열되는 복수의 돌조부가 형성되고,
상기 돌조부가 상기 제2 강판의 중첩면을 향하는 방향으로 돌출되도록, 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판이 중첩되어 있고,
상기 제1 강판의 상기 에지부 또는 상기 제2 강판의 상기 에지부에는, 선형의 용접 비드가 형성되어 있는, 접합 구조체.
이 구성에 의하면, 기공 결함이 없고, 접합 강도가 우수하고, 또한, 용접 후의 조립 정밀도가 높은 접합 구조체가 얻어진다.
이상, 도면을 참조하면서 각종 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자라면 특허청구의 범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또한, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상기 실시 형태에서의 각 구성 요소를 임의로 조합해도 된다.
또한, 본 출원은, 2019년 2월 25일자 일본 특허 출원 제2019-031781호에 기초하는 것으로, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.
10: 제1 강판
11, 21: 에지부
12, 22: 돌조부
20: 제2 강판
40: 용접 토치
41: 용접 와이어
50: 용접 금속(용접 비드)
100A, 100B, 100C: 접합 구조체
G: 갭(간극)
h: 돌조부의 높이
W1: 제1 강판의 개구부 내폭
W2: 제2 강판의 개구부 외폭

Claims (11)

  1. 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판을 아크 용접하는, 도금 강판의 접합 방법이며,
    상기 제1 강판에 있어서의 상기 제2 강판의 중첩면에, 상기 제1 강판의 에지부에 수직이며, 또한, 해당 에지부를 따라 나열되는 복수의 돌조부를 형성하는 공정과,
    상기 돌조부가 상기 제2 강판의 중첩면을 향하는 방향으로 돌출되도록, 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판을 중첩하는 공정과,
    상기 제1 강판의 상기 에지부 또는 상기 제2 강판의 상기 에지부를, 선형으로 아크 용접하는 공정
    을 구비하고,
    상기 형성 공정에 있어서, 상기 복수의 돌조부의 형성은, 상기 제1 강판을 원하는 형상으로 프레스 가공함과 동시에 행해지고,
    상기 중첩 공정에 있어서, 상기 복수의 돌조부 간에는, 상기 제1 강판과 상기 제2 강판 사이의 간격이 일정한 간극이 형성되고,
    상기 돌조부는, 상기 프레스 가공 시에 마련되는 록 비드이고,
    상기 돌조부의 높이는 0.2 내지 1.0㎜이고,
    상기 제1 강판은, 인장 강도가 980MPa 이상인 아연 도금 강판이고,
    상기 제1 강판은, 핫 스탬프용 강판이고,
    상기 프레스 가공은, 핫 스탬프이고,
    상기 아크 용접 공정에 있어서, 실드 가스는, Ar이 80체적％ 이하이고, 나머지를 CO2로 한 혼합 가스, 또는 100체적％ CO2 가스이고,
    상기 아크 용접 공정에 있어서, 용접 와이어는, 정부의 송급 제어에 의해 공급되는, 도금 강판의 접합 방법.
  2. 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판이 아크 용접되는, 접합 구조체이며,
    상기 제1 강판에 있어서의 상기 제2 강판의 중첩면에, 상기 제1 강판의 에지부에 수직이며, 또한, 해당 에지부를 따라 나열되는 복수의 돌조부가 형성되고,
    상기 돌조부가 상기 제2 강판의 중첩면을 향하는 방향으로 돌출되도록, 상기 제1 강판 및 상기 제2 강판이 중첩되어 있고,
    상기 제1 강판의 상기 에지부 또는 상기 제2 강판의 상기 에지부에는, 선형의 용접 비드가 형성되어 있고,
    상기 복수의 돌조부는, 상기 제1 강판을 원하는 형상으로 프레스 가공함과 동시에 형성되고,
    상기 복수의 돌조부 간에는, 상기 제1 강판과 상기 제2 강판 사이의 간격이 일정한 간극이 형성되고,
    상기 돌조부는, 상기 프레스 가공 시에 마련되는 록 비드이고,
    상기 돌조부의 높이는 0.2 내지 1.0㎜이고,
    상기 제1 강판은, 인장 강도가 980MPa 이상인 아연 도금 강판이고,
    상기 제1 강판은, 핫 스탬프용 강판이고,
    상기 프레스 가공은, 핫 스탬프이고,
    아크 용접할 때 사용되는 실드 가스는, Ar이 80체적％ 이하이고, 나머지를 CO2로 한 혼합 가스, 또는 100체적％ CO2 가스이고,
    아크 용접할 때 사용되는 용접 와이어는, 정부의 송급 제어에 의해 공급되는, 접합 구조체.
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