KR102612570B1 - 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이종소재 접합용 엘리먼트 및 이를 이용한 저항용접 방법에 관한 것으로서, 제1 스폿 용접부가 구비되는 몸체부와, 몸체부의 상측에 구비되고, 몸체부의 지름보다 더 큰 지름으로 형성되며, 제2 스폿 용접부가 구비되는 헤드부 및 헤드부와 몸체부의 사이에 일체로 구비되고, 설정 각도로 경사진 경사면이 형성되는 보강 리브부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이종소재를 저항용접으로 접합할 수 있는 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법에 관한 것이다.
차량 경량화 및 고강도 경량화 추세에 따라 차체 소재로서, 초고장력강 등과 같은 스틸판재, 알루미늄 및 마그네슘 등과 같은 비철 판재, 이뿐만 아니라 섬유 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic), 탄소 섬유 강화 플라스틱(Carbon fiber reinforced plastics), 유리 섬유 강화 플라스틱(Glass fiber reinforced plasstics) 등과 같은 플라스틱 복합판재를 적용하고 있다.
이와 같은 비철소재의 판재를 제조하고 그 비철소재의 판재를 차체 적용하기 위해서는 비철소재 판재와 스틸소재 판재의 접합이 가능해야 하는데, 두 소재의 물성에 의해 레이저 용접이나 스폿 용접(Spot Welding)은 불가능하다. 이는 비철소재 판재와 스틸소재 판재의 녹는점이 다르거나 전기적인 통전이 되지 않기 때문이다.
이에 따라 볼트 또는 리벳 등과 같은 체결 부품을 이용한 저항 스폿 용접(Resistance Spot Welding)이 도입되었으나, 스폿 용접 시 가압력 및 전류의 일정한 조절이 용이하지 않아서 스패터(Spatter)가 발생하게 되고, 너겟 성장이 제한되어 용접 특성이 낮아지는 문제가 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2305670호(2022.03.11. 공개, 발명의 명칭: 이종소재 접합 엘리먼트 및 이를 이용한 저항 스폿 용접방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 과제는 이종소재 간을 저항용접을 통해 스폿 접합할 수 있는 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 이종소재 접합용 엘리먼트는: 제1 스폿 용접부가 구비되는 몸체부, 상기 몸체부의 상측에 구비되고, 상기 몸체부의 지름보다 더 큰 지름으로 형성되며, 제2 스폿 용접부가 구비되는 헤드부 및 상기 헤드부와 상기 몸체부의 사이에 일체로 구비되고, 설정 각도로 경사진 경사면이 형성되는 보강 리브부를 포함한다.
상기 제1 스폿 용접부는 상기 몸체부의 하면에 돌출 형성될 수 있고, 상기 제1 스폿 용접부는 뾰족한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제2 스폿 용접부는 상기 헤드부의 상면 중앙부위에 돌출 형성될 수 있고, 상기 제2 스폿 용접부는 뾰족한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 몸체부는 스틸 재질을 포함할 수 있고, 상기 몸체부는 원통형의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 헤드부는 스틸 재질을 포함할 수 있고, 상기 헤드부는 원판형의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 저항용접 방법은: 상기 이종소재 접합용 엘리먼트를 상형금형부에 장착하고, 상기 상형금형부와 마주보게 배치되는 하형금형부에 제1 모재를 장착하는 단계, 상기 이종소재 접합용 엘리먼트를 가압하여 상기 제1 모재를 펀칭하면서 상기 이종소재 접합용 엘리먼트를 상기 제1 모재의 개구부 내에 압입시키는 단계 및 상기 제1 모재의 일측에 제2 모재를 배치하고, 상기 제1 모재의 타측에 제3 모재를 배치한 후, 상기 제1 모재와 상기 제2 모재 및 상기 제3 모재를 전기저항용접하는 단계를 포함한다.
상기 제1 모재는 알루미늄 재질을 포함할 수 있고, 상기 제2 모재와 상기 제3 모재는 스틸 재질을 포함할 수 있다.
상기 이종소재 접합용 엘리먼트의 제1 스폿 용접부는 상기 제1 모재에서 노출되어 상기 제2 모재와 접할 수 있고, 상기 이종소재 접합용 엘리먼트의 제2 스폿 용접부는 상기 제1 모재에서 노출되어 상기 제3 모재와 접할 수 있다.
상기 제1 스폿 용접부와 상기 제2 모재가 용융되어 상기 제1 스폿 용접부와 상기 제2 모재의 사이에 제1 스폿 접합부가 형성될 수 있고, 상기 제2 스폿 용접부와 상기 제3 모재가 용융되어 상기 제2 스폿 용접부와 상기 제3 모재의 사이에 제2 스폿 접합부가 형성될 수 있다.
본 발명은 알루미늄 재질의 제1 모재와, 제1 모재의 양측에 각각 배치되는 스틸 소재의 제2 모재 및 제3 모재를 이종소재 접합용 엘리먼트를 통해 스폿 저항 용접할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합용 엘리먼트를 나타낸 사시도,
도 2 내지 도 4는 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 4는 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합용 엘리먼트를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합용 엘리먼트(1)는 몸체부(10), 헤드부(20) 및 보강 리브부(30)를 포함하며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
몸체부(10)는 원통형의 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 몸체부(10)는 스틸 재질을 포함할 수 있다. 몸체부(10)에는 제1 스폿 용접부(11)가 구비된다. 제1 스폿 용접부(11)는 저항용접을 위한 것으로, 제1 스폿 용접부(11)는 몸체부(10)와 일체로 형성될 수 있다.
제1 스폿 용접부(11)는 몸체부(10)의 하면에 돌출 형성될 수 있다. 제1 스폿 용접부(11)는 스폿 용접을 위해 끝단으로 갈수록 지름이 점차 작아지는 뾰족한 형상으로 형성될 수 있다.
헤드부(20)는 몸체부(10)의 상측에 구비된다. 헤드부(20)는 상면이 편평한 원판형의 형상으로 형성될 수 있다. 헤드부(20)는 몸체부(10)와 동일한 스틸 재질을 포함할 수 있다. 헤드부(20)는 몸체부(10)와 일체로 형성될 수 있다. 헤드부(20)의 지름의 크기는 몸체부(10)의 지름의 크기보다 더 크게 형성된다.
헤드부(20)에는 제2 스폿 용접부(21)가 구비된다. 제2 스폿 용접부(21)는 저항용접을 위한 것으로, 제2 스폿 용접부(21)는 헤드부(20)와 일체로 형성될 수 있다.
제2 스폿 용접부(21)는 헤드부(20)의 상면 중앙부위에 돌출 형성될 수 있다. 제2 스폿 용접부(21)는 스폿 용접을 위해 끝단으로 갈수로 지름이 점차 작아지는 뾰족한 형상으로 형성될 수 있다.
보강 리브부(30)는 헤드부(20)와 몸체부(10)의 사이에 구비된다. 보강 리브부(30)는 헤드부(20) 및 몸체부(10)와 동일한 스틸 재질을 포함할 수 있다. 부연하면, 보강 리브부(30)는 헤드부(20) 및 몸체부(10)와 일체로 형성될 수 있다.
보강 리브부(30)에는 경사면(31)이 구비된다. 부연하면, 경사면(31)은 헤드부(20)의 테두리에서 몸체부(10)의 외주면 사이에 구비되어 설정 각도로 경사지게 형성된다.
도 2 내지 도 4는 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 이종소재 접합용 엘리먼트(1)를 상형금형부(100)에 장착하고, 상형금형부(100)와 마주보게 배치되는 하형금형부(200)에 제1 모재(A)를 장착한다(단계S100).
상형금형부(100)는 속이 빈 중공의 상형몸체부(110)와, 상형몸체부(110)의 내측에 삽입되어 상형몸체부(110)에 슬라이딩 이동 가능하게 배치되는 가압로드부(120)를 포함할 수 있다.
가압로드부(120)에는 이종소재 접합용 엘리먼트(1)가 착탈 가능하게 결합되는 결합부(121)가 구비된다. 결합부(121)는 가압로드부(120)의 하면에 함몰 형성된다.
결합부(121)의 내측에 이종소재 접합용 엘리먼트(1)의 제2 스폿 용접부(21)가 안착된다. 부연하면, 결합부(121)는 제2 스폿 용접부(21)의 형상과 대응되는 형상으로 형성된다.
결합부(121)에는 자성부(121a)가 더 구비될 수 있다. 자성부(121a)에 전원이 인가되면 자력으로 인한 인력이 발생되어 제2 스폿 용접부(21)가 자성부(121a)에 붙고, 자성부(121a)에 전원이 비 인가되면 자성부(121a)에서 제2 스폿 용접부(21)가 떨어지게 된다.
하형금형부(200)는 상형금형부(100)의 하측에 위치한다. 하형금형부(200)는 속이 빈 중공의 하형몸체부(210)와, 하형몸체부(210)의 상부에 일체로 형성되고 하형몸체부(210)의 내부와 연통하도록 속이 빈 중공의 펀치부(220)를 포함할 수 있다. 펀치부(220)는 하형몸체부(210)의 상부에 돌출 형성되며 상단부에는 제1 모재(A)가 안착된다.
제1 모재(A)는 편평한 판 형상으로 형성되며, 펀치부(220)의 상단부에 수평하게 안착된다. 제1 모재(A)는 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.
이종소재 접합용 엘리먼트(1)를 가압하여 제1 모재(A)를 펀칭하면서 이종소재 접합용 엘리먼트(1)를 제1 모재(A)의 개구부 내에 압입시킨다(단계S200).
하형금형부(200)를 향해 가압로드부(120)를 직선 이동시켜 가압로드부(120)의 결합부(121)에 결합된 이종소재 접합용 엘리먼트(1)가 펀치부(220)에 안착된 제1 모재(A)를 가압하면, 이종소재 접합용 엘리먼트(1)가 제1 모재(A)를 펀칭하여 제1 모재(A)에 개구부가 형성되고, 제1 모재(A)에서 탈락되는 펀칭 칩(A1)은 펀치부(220)를 통해 하형몸체부(210)의 내부로 낙하된다.
제1 모재(A)의 개구부 내로 이종소재 접합용 엘리먼트(1)를 가압하여 제1 모재(A)의 개구부 내에 이종소재 접합용 엘리먼트(1)를 압입한다. 이때, 제1 모재(A)의 개구부 내에 압입된 이종소재 접합용 엘리먼트(1)의 제1 스폿 용접부(11)는 제1 모재(A)에서 외부로 하향 노출되고, 이종소재 접합용 엘리먼트(1)의 제2 스폿 용접부(21)는 제1 모재(A)에서 외부로 상향 노출된다.
제1 모재(A)의 일측에 제2 모재(B)를 배치하고, 제1 모재(A)의 타측에 제3 모재(C)를 배치한 후, 제1 모재(A)와 제2 모재(B) 및 제3 모재(C)를 전기저항용접한다(단계S300).
제1 모재(A)의 하측에 편평한 판 형상의 제2 모재(B)를 수평하게 배치하고, 제1 모재(A)의 상측에 편평한 판 형상의 제3 모재(C)를 수평하게 배치한다. 이때, 제2 모재(B)와 제3 모재(C)는 스틸 재질을 포함할 수 있다.
이종소재 접합용 엘리먼트(1)의 제1 스폿 용접부(11)는 제1 모재(A)에서 노출되어 제2 모재(B)의 일면과 점접하고, 이종소재 접합용 엘리먼트(1)의 제2 스폿 용접부(21)는 제1 모재(A)에서 노출되어 제3 모재(C)의 일면과 점접하게 된다.
전원(미도시)과 전기적으로 연결되고, 서로 다른 극성을 가진 제1 전극부(300)와 제2 전극부(400)의 사이에 상하로 적층된 제1 모재(A)와 제2 모재(B) 및 제3 모재(C)를 배치한다.
제1 전극부(300)가 제2 전극부(400)를 향해 상하로 적층된 제1 모재(A), 제2 모재(B) 및 제3 모재(C)를 가압하고, 제2 전극부(400)가 제1 전극부(300)를 향해 상하로 적층된 제1 모재(A), 제2 모재(B) 및 제3 모재(C)를 가압하면, 제1 전극부(300)와 제2 전극부(400) 간이 통전되면서 용접 전류가 유동된다.
이러한 통전과 가압에 의해 제1 스폿 용접부(11)와 제2 모재(B)의 일면에 저항열이 발생하고, 제2 스폿 용접부(21)와 제3 모재(C)의 일면에 저항열이 발생한다.
따라서, 저항열이 발생하는 제1 스폿 용접부(11)와, 저항열이 발생하면서 제1 스폿 용접부(11)와 점접하는 제2 모재(B)의 일면이 용융되면서 제1 스폿 용접부(11)와 제2 모재(B) 간에 제1 스폿 접합부(11a)가 형성되고, 저항열이 발생하는 제2 스폿 용접부(21)와, 저항열이 발생하면서 제2 스폿 용접부(21)와 점접하는 제3 모재(C)의 일면이 용융되면서 제2 스폿 용접부(21)와 제3 모재(C) 간에 제2 스폿 접합부(21a)가 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법은 알루미늄 재질의 제1 모재(A)와, 제1 모재(A)의 양측에 각각 배치되는 스틸 소재의 제2 모재(B) 및 제3 모재(C)를 이종소재 접합용 엘리먼트(1)를 통해 스폿 저항 용접할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 이종소재 접합용 엘리먼트
10: 몸체부 11: 제1 스폿 용접부
11a: 제1 스폿 접합부 20: 헤드부
21: 제2 스폿 용접부 21a: 제2 스폿 접합부
30: 보강 리브부 31: 경사면
100: 상형금형부 200: 하형금형부
A: 제1 모재 B: 제2 모재
C: 제3 모재
10: 몸체부 11: 제1 스폿 용접부
11a: 제1 스폿 접합부 20: 헤드부
21: 제2 스폿 용접부 21a: 제2 스폿 접합부
30: 보강 리브부 31: 경사면
100: 상형금형부 200: 하형금형부
A: 제1 모재 B: 제2 모재
C: 제3 모재
Claims (8)
- 원통형의 형상으로 형성되고 스틸 재질을 포함하며, 제1 스폿 용접부가 구비되는 몸체부와, 상기 몸체부의 상측에 구비되고, 상기 몸체부의 지름보다 더 큰 지름으로 형성되고, 원판형의 형상으로 형성되고 스틸 재질을 포함하며, 제2 스폿 용접부가 구비되는 헤드부 및 상기 헤드부와 상기 몸체부의 사이에 일체로 구비되는 보강 리브부를 포함하며, 상기 보강 리브부에는 상기 헤드부의 테두리에서 상기 몸체부의 외주면 사이를 설정 각도로 경사지게 형성되는 경사면이 구비되는 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법으로서,
상기 이종소재 접합용 엘리먼트를 상형금형부에 장착하고, 상기 상형금형부와 마주보게 배치되는 하형금형부에 알루미늄 재질을 포함하는 제1 모재를 장착하는 단계;
상기 이종소재 접합용 엘리먼트를 가압하여 상기 제1 모재를 펀칭하면서 상기 이종소재 접합용 엘리먼트를 상기 제1 모재의 개구부 내에 압입시키는 단계; 및
상기 제1 모재의 일측에 스틸 재질을 포함하는 제2 모재를 배치하고, 상기 제1 모재의 타측에 스틸 재질을 포함하는 제3 모재를 배치한 후, 상기 제1 모재와 상기 제2 모재 및 상기 제3 모재를 전기저항용접하는 단계; 를 포함하며,
상기 상형금형부에는 상기 이종소재 접합용 엘리먼트를 가압하는 가압로드부가 구비되고,
상기 가압로드부에는 상기 제2 스폿 용접부가 안착되는 결합부가 구비되며,
상기 결합부에는 전원이 인가되면 자력으로 인한 인력이 발생되어 제2 스폿 용접부가 붙고, 전원이 비 인가되면 제2 스폿 용접부가 떨어지는 자성부가 구비되는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 스폿 용접부는 상기 몸체부의 하면에 돌출 형성되고, 뾰족한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2 스폿 용접부는 상기 헤드부의 상면 중앙부위에 돌출 형성되고, 뾰족한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 이종소재 접합용 엘리먼트의 제1 스폿 용접부는 상기 제1 모재에서 노출되어 상기 제2 모재와 접하고,
상기 이종소재 접합용 엘리먼트의 제2 스폿 용접부는 상기 제1 모재에서 노출되어 상기 제3 모재와 접하는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법. - 제7항에 있어서,
상기 제1 스폿 용접부와 상기 제2 모재가 용융되어 상기 제1 스폿 용접부와 상기 제2 모재의 사이에 제1 스폿 접합부가 형성되고,
상기 제2 스폿 용접부와 상기 제3 모재가 용융되어 상기 제2 스폿 용접부와 상기 제3 모재의 사이에 제2 스폿 접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230066523A KR102612570B1 (ko) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR102612570B1 true KR102612570B1 (ko) | 2023-12-13 |
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| KR1020230066523A KR102612570B1 (ko) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 이종소재 접합용 엘리먼트를 이용한 저항용접 방법 |
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| KR (1) | KR102612570B1 (ko) |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR20180088675A (ko) * | 2015-12-25 | 2018-08-06 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 이재 접합 구조체 |
| KR20190076734A (ko) * | 2017-12-22 | 2019-07-02 | 주식회사 성우하이텍 | 이종판재 접합용 하드웨어, 및 이를 이용한 이종판재 접합방법 |
| KR102104891B1 (ko) * | 2019-01-31 | 2020-04-27 | 주식회사 성우하이텍 | 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛 및 이를 이용한 이종판재의 접합 방법 |
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2023
- 2023-05-23 KR KR1020230066523A patent/KR102612570B1/ko active IP Right Grant
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