KR102646031B1 - Single Side Resistance Element Welding Method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 상부 모재와 하부 모재를 접촉하고 삽입된 엘리먼트에 전류를 흘려 용접하는 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법은 상기 상부 모재의 상단에 관통홀을 가공하는 제1 단계와 상기 제1 단계에서 상기 상부 모재에 가공된 상기 관통홀에 상기 엘리먼트가 관통 삽입되는 제2 단계와 상기 엘리먼트가 관통 삽입된 상기 상부 모재의 저면과 상기 하부 모재의 상면이 서로 접촉되고, 상기 엘리먼트의 하단이 상기 하부 모재의 상면에 접촉되는 제3 단계와 상기 엘리먼트의 상단에 전극이 접촉되는 제4 단계와 상기 전극에서 전류가 발생되는 제5 단계와 상기 제5 단계에서 발생된 전류에 의해 상기 엘리먼트와 상기 하부 모재사이에 너겟이 형성되는 제6 단계와 상기 제6 단계에서 형성된 상기 너겟에 의해 상기 상부 모재와 상기 하부 모재가 서로 용접 결합되는 제7 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The single-side resistance element welding method of the present invention in which the upper base material and the lower base material are contacted and welded by passing a current to the inserted element includes a first step of machining a through hole at the top of the upper base material, and the upper base material in the first step. In the second step, the element is inserted through the through hole machined, and the bottom surface of the upper base material into which the element is inserted through and the upper surface of the lower base material contact each other, and the lower end of the element is on the upper surface of the lower base material. A third step in which an electrode is contacted to the top of the element, a fourth step in which an electrode is contacted, a fifth step in which a current is generated from the electrode, and a nugget is formed between the element and the lower base material by the current generated in the fifth step. It is characterized by comprising a sixth step of forming and a seventh step of welding the upper base material and the lower base material to each other by the nugget formed in the sixth step.
Description
본 발명은 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극이 편방향으로 접근하여 저항 엘리먼트 용접이 가능한 저비용의 기계적 체결 공정의 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법이다.The present invention relates to a single-side resistance element welding method, and more specifically, to a single-side resistance element welding method using a low-cost mechanical fastening process that allows resistance element welding by approaching an electrode in one direction.
최근 CO2 저감 및 연비 규제로 인하여 자동차 산업분야에서 경량화에 대한 기술적인 수요가 점차적으로 증가하고 있다. 자동차 산업의 경우 연비 증대를 위한 차체 경량화 및 전기 또는 수소 에너지 등과 같은 친환경 동력원 적용 기술 개발이 중요한 기술로 각광받고 있다. Due to recent CO2 reduction and fuel efficiency regulations, technical demand for lightweighting is gradually increasing in the automobile industry. In the automobile industry, lightweighting of car bodies to increase fuel efficiency and development of technologies for applying eco-friendly power sources such as electricity or hydrogen energy are receiving attention as important technologies.
특히, 친환경 연료 자동차의 연비 향상 및 주행 가능 연장, CO2 배출량 감소를 위해서는 차체 경량화 기술 개발은 필수적이며, 이를 위해 경량소재인 알루미늄 및 마그네슘 소재를 활용한 차체 부품의 수요가 늘어나고 있는 추세이다. 따라서 현재는 경량화에 특화된 알루미늄 소재만을 사용하기보다는 기술과 경제적 측면을 고려하여 알루미늄 소재와 기존에 사용하던 강재(steel)의 이종접합에 대한 적용 기술이 증가하고 있다.In particular, the development of car body lightweight technology is essential to improve fuel efficiency, extend driving range, and reduce CO2 emissions of eco-friendly fuel vehicles, and for this purpose, demand for car body parts using lightweight materials such as aluminum and magnesium is increasing. Therefore, rather than using only aluminum materials specialized for lightweighting, the application technology for heterogeneous joining of aluminum materials and existing steel materials is increasing in consideration of technical and economic aspects.
하지만 알루미늄 소재가 가진 높은 산화 특성으로 인한 표면 산화층과 알루미늄 소재와 강재 간의 서로 다른 용융점과 열팽창계수 등의 원인으로 인하여 기존의 용융 접합 공정인 저항 점 용접(Resistance Spot Welding)으로는 이종 소재 간의 용접부 물성을 확보하기가 어렵다. 따라서 자동차 조립공정의 대표적인 저항용접 및 아크용접기술을 활용한 알루미늄과 강재의 이종 소재 조합 용접물성의 경우 차체의 강성 및 구조 특성에 대한 기계적 물성을 충족하지 못한다.However, due to the surface oxidation layer due to the high oxidation characteristics of aluminum materials and the different melting points and thermal expansion coefficients between aluminum materials and steel materials, resistance spot welding, an existing fusion bonding process, cannot be used to determine the properties of weld joints between dissimilar materials. It is difficult to secure. Therefore, the welded properties of a combination of different materials of aluminum and steel using the representative resistance welding and arc welding technologies in the automobile assembly process do not meet the mechanical properties for the rigidity and structural characteristics of the vehicle body.
이러한 이유로 인하여 최근 다양한 이종 소재 용접 접합에 대한 기술이 개발되고 있으며 이종소재 용접 및 접합 공법에 대한 투자비 및 생산시간 등 현장 적용이 실제로 가능한 여부에 대하여 검토가 필요하다.For this reason, various technologies for welding and joining different materials have been developed recently, and it is necessary to review whether field application of the welding and joining method of different materials is actually possible, including investment costs and production time.
그리고, 알루미늄과 스틸은 서로 용해되지 않은 불용해성이 있으며 화학적, 물리적으로 용융점 열팽창계수, 열전도도 등의 화학적 물리적 특성이 다르기 때문에 용접부의 경계에 취약한 금속간 상(Intermetallic phase)이 형성된다. 취약한 금속간 화합물(intermetallic compound)이 형성되어 응고 후 냉각에 따라서 균열이 발생한다.In addition, since aluminum and steel are insoluble in each other and have different chemical and physical properties such as melting point, thermal expansion coefficient, and thermal conductivity, a vulnerable intermetallic phase is formed at the boundary of the weld zone. A fragile intermetallic compound is formed and cracks occur as it cools after solidification.
또한, 산업 현장에서 용접을 하는 경우 형상적으로 편방향 용접을 필요로 하는 경우가 존재하는데, 종래에는 FDS(Flow Drill Screw)와 Rivtac이 많이 사용되었다.In addition, when welding at industrial sites, there are cases where unidirectional welding is required due to the shape, and conventionally, FDS (Flow Drill Screw) and Rivtac were widely used.
그러나, FDS와 Rivtac은 비용이 많이 발생하고, 하판이 연성되어야 하는 문제점이 있어 전극이 편방향으로 접근하여 저항 엘리먼트 용접이 가능한 저비용의 기계적 체결 공정의 필요성이 제기되었다.However, FDS and Rivtac are expensive and have a problem in that the lower plate must be ductile, so there is a need for a low-cost mechanical fastening process that allows resistance element welding by approaching the electrode in one direction.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,The present invention was created to solve the above problems,
본 발명의 목적은 전극이 편방향으로 접근하여 저항 엘리먼트 용접이 가능한 저비용의 기계적 체결 공정의 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법을 제공하는데 있다.The purpose of the present invention is to provide a single-side resistance element welding method using a low-cost mechanical fastening process that allows resistance element welding by approaching electrodes in one direction.
상기와 같은 기술적인 문제점을 해결하기 위하여,In order to solve the technical problems described above,
본 발명의 상부 모재와 하부 모재를 접촉하고 삽입된 엘리먼트에 전류를 흘려 용접하는 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법은 상기 상부 모재의 상단에 관통홀을 가공하는 제1 단계와 상기 제1 단계에서 상기 상부 모재에 가공된 상기 관통홀에 상기 엘리먼트가 관통 삽입되는 제2 단계와 상기 엘리먼트가 관통 삽입된 상기 상부 모재의 저면과 상기 하부 모재의 상면이 서로 접촉되고, 상기 엘리먼트의 하단이 상기 하부 모재의 상면에 접촉되는 제3 단계와 상기 엘리먼트의 상단에 전극이 접촉되는 제4 단계와 상기 전극에서 전류가 발생되는 제5 단계와 상기 제5 단계에서 발생된 전류에 의해 상기 엘리먼트와 상기 하부 모재사이에 너겟이 형성되는 제6 단계와 상기 제6 단계에서 형성된 상기 너겟에 의해 상기 상부 모재와 상기 하부 모재가 서로 용접 결합되는 제7 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The single-side resistance element welding method of the present invention in which the upper base material and the lower base material are contacted and welded by passing a current to the inserted element includes a first step of machining a through hole at the top of the upper base material, and the upper base material in the first step. In the second step, the element is inserted through the through hole machined, and the bottom surface of the upper base material into which the element is inserted through and the upper surface of the lower base material contact each other, and the lower end of the element is on the upper surface of the lower base material. A third step in which an electrode is contacted to the top of the element, a fourth step in which an electrode is contacted, a fifth step in which a current is generated from the electrode, and a nugget is formed between the element and the lower base material by the current generated in the fifth step. It is characterized by comprising a sixth step of forming and a seventh step of welding the upper base material and the lower base material to each other by the nugget formed in the sixth step.
또한 바람직하게는 상기 제 4단계는 상기 상부 모재와 상기 하부 모재는 상기 전극이 편방향인 상기 엘리먼트의 상단방향에서 접촉되어 용접되는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the fourth step is characterized in that the upper base material and the lower base material are contacted and welded in the upper direction of the element where the electrode is unidirectional.
또한 바람직하게는 상기 상부 모재는 알루미늄이고, 상기 하부 모재는 스틸인 것을 특징으로 한다.Also preferably, the upper base material is aluminum and the lower base material is steel.
또한 바람직하게는 상기 제5 단계에서 발생된 전류는 4~8kA인 것을 특징으로 한다.Also, preferably, the current generated in the fifth step is 4 to 8 kA.
또한 바람직하게는 상기 제6 단계에서 생성된 너겟의 직경은 3~5mm인 것을 특징으로 한다.Also, preferably, the nugget produced in the sixth step has a diameter of 3 to 5 mm.
또한 바람직하게는 상기 제7 단계에서 용접 결합된 상기 상부 모재와 상기 하부 모재의 전단 강도는 2~4kN인 것을 특징으로 한다.Also preferably, the shear strength of the upper base material and the lower base material welded in the seventh step is 2 to 4 kN.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the single side resistance element welding method of the present invention as described above, the following effects can be obtained.
본 발명은 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극이 편방향으로 접근하여 저항 엘리먼트 용접이 가능한 저비용의 기계적 체결 공정의 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법이다.The present invention relates to a single-side resistance element welding method, and more specifically, to a single-side resistance element welding method using a low-cost mechanical fastening process that allows resistance element welding by approaching an electrode in one direction.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법을 도시한 순서도.
도 2는 저항 엘리먼트 용접 방법의 사진.
도 3은 저항 엘리먼트 용접 방법을 도시한 사시도.
도 4는 저항 엘리먼트 용접 방법을 도시한 단면도.
도 5는 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 생성된 너겟의 단면 사진.
도 6은 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 결합된 두 모재의 전단 강도 실험 사진.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법의 사진.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법을 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법을 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 생성된 너겟의 단면 사진.
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 결합된 두 모재의 전단 강도 실험 사진.
도 12는 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 생성된 너겟과 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 생성된 너겟의 직경을 도시한 그래프.
도 13은 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 결합된 두 모재와 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 결합된 두 모재의 전단 강도를 도시한 그래프.1 is a flowchart showing a method for welding a single-side resistance element according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a photo of a resistance element welding method.
Figure 3 is a perspective view showing a resistance element welding method.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a resistance element welding method.
Figure 5 is a cross-sectional photograph of a nugget produced by the resistance element welding method.
Figure 6 is a photograph of a shear strength test of two base materials joined by a resistance element welding method.
Figure 7 is a photograph of a single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 8 is a perspective view showing a single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 9 is a cross-sectional view showing a single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 10 is a cross-sectional photograph of a nugget produced by the single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 11 is a photograph of a shear strength test of two base materials joined by a single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 12 is a graph showing the diameter of a nugget produced by a resistance element welding method and a nugget produced by a single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 13 is a graph showing the shear strength of two base materials joined by a resistance element welding method and two base materials joined by a single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, in order to explain the present invention in detail so that a person skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법을 도시한 순서도이다.1 is a flowchart showing a single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 상부 모재(100)와 하부 모재(200)를 접촉하고 삽입된 엘리먼트에 전류를 흘려 용접하는 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법은 상부 모재(100)의 일측에 홀을 가공하는 제1 단계(S100)와 상기 제1 단계(S100)에서 상기 상부 모재(100)에 가공된 홀에 엘리먼트(300)가 삽입되는 제2 단계(S200)와 상기 엘리먼트(300)가 삽입된 상기 상부 모재(100)와 하부 모재(200)를 서로 접촉되면서 상기 엘리먼트(300)가 상기 하부 모재(200)에 접촉되는 제3 단계(S300)와 상기 엘리먼트(300)에 전극(400)이 접촉되는 제4 단계(S400)와 상기 전극(400)에서 전류가 발생되는 제5 단계(S500)와 상기 제5 단계(S500)에서 발생된 전류에 의해 상기 엘리먼트(300)와 상기 하부 모재(200) 사이에 너겟(500)이 형성되는 제6 단계(S600)와 상기 제6 단계(S600)에서 형성된 너겟(500)에 의해 상기 상부 모재(100)와 상기 하부 모재(200)이 서로 용접 결합되는 제7 단계(S700)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the single-side resistance element welding method in which the upper base material 100 and the lower base material 200 are contacted and welded by passing a current to the inserted element involves the first step of machining a hole on one side of the upper base material 100. A second step (S200) in which the element 300 is inserted into the hole machined in the upper base material 100 in the step (S100) and the first step (S100) and the upper base material into which the element 300 is inserted ( 100) and the lower base material 200 are in contact with each other, a third step (S300) in which the element 300 is in contact with the lower base material 200, and a fourth step in which the electrode 400 is in contact with the element 300. (S400) and the fifth step (S500) in which current is generated in the electrode 400, and a nugget ( A sixth step (S600) in which 500 is formed and a seventh step (S700) in which the upper base material 100 and the lower base material 200 are welded to each other by the nugget 500 formed in the sixth step (S600). ) may include.
실험예 1: 종래의 저항 엘리먼트 용접 방법Experimental Example 1: Conventional resistance element welding method
본 발명에 의한 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법의 효과를 알아보기 위해 종래에 해당 산업에서 일반적으로 사용되는 저항 엘리먼트 용접 방법을 사용하여 두 모재(100, 200)를 용접 결합하여, 용접시 발생되는 전류에 따른 너겟(500)의 크기와 전단 강도 실험을 통해 기계적 성질을 파악하고 스패터의 발생 빈도를 측정하였다.In order to determine the effect of the single-side resistance element welding method according to the present invention, the two base materials (100, 200) were welded together using a resistance element welding method commonly used in the relevant industry, and the current generated during welding was Through experiments on the size and shear strength of the nugget 500, the mechanical properties were determined and the frequency of spatter occurrence was measured.
여기서, 상기 너겟(500)은 전극 사이에 용접물을 넣고 가압하면서 전류를 통하여 그 접촉 부분의 저항열로 가압 부분을 융합 시킬 때, 생성되는 융합 부분이다.Here, the nugget 500 is a fusion part created when the welded material is placed between electrodes and pressed, and the pressed part is fused by resistance heat of the contact part through electric current.
그리고, 스패터는 용접중 전류, 전압의 조합이 적절하지 않은 경우 용융금속이 용접부 모재에 정상적으로 용착되지 않고 사방으로 튀어 비산되거나 주위에 작은 덩어리의 상태로 일부 녹아 붙어 있거나 가볍게 붙어있는 것이다.Spatter is when the combination of current and voltage during welding is not appropriate, the molten metal is not properly fused to the base material of the weld zone and scatters in all directions, or partially melts and sticks in the form of small lumps or lightly sticks to the surrounding area.
도 2는 저항 엘리먼트 용접 방법의 사진이고, 도 3은 저항 엘리먼트 용접 방법을 도시한 사시도이고, 도 4는 저항 엘리먼트 용접 방법을 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a photograph of a resistance element welding method, FIG. 3 is a perspective view showing a resistance element welding method, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing a resistance element welding method.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 상부 모재(100)는 알루미늄이고, 길이는 100mm이고, 폭은 30mm이고, 두께는 1mm이고, 상기 하부 모재(200)는 스틸이며, 길이는 100mm이고, 폭은 30mm이고, 두께는 1.2mm이고, 상기 상부 모재(100)와 상기 하부 모재(200)가 겹쳐져 접촉되는 길이는 30mm이며, 상기 엘리먼트(300)는 20MnB4 붕소강이고, 직경이 3.95mm이고, 길이가 2.5mm이고, 10㎛ 아연 코팅될 수 있다.2 to 4, the upper base material 100 is aluminum, the length is 100 mm, the width is 30 mm, and the thickness is 1 mm, and the lower base material 200 is steel, the length is 100 mm, and the width is 1 mm. is 30 mm, the thickness is 1.2 mm, the length at which the upper base material 100 and the lower base material 200 overlap and contact is 30 mm, and the element 300 is 20MnB4 boron steel, has a diameter of 3.95 mm, and has a length of 3.95 mm. is 2.5mm and can be coated with 10㎛ zinc.
그리고, 상기 상부 모재(100)와 상기 하부 모재(200)을 접촉시키는 압력은 3.5kN이고, 상기 전극(400)에서 발생되는 전류는 4kA, 5kA, 6kA, 7kA, 8kA, 및 9kA이고, 용접시간은 100ms일 수 있다.In addition, the pressure for contacting the upper base material 100 and the lower base material 200 is 3.5kN, the current generated from the electrode 400 is 4kA, 5kA, 6kA, 7kA, 8kA, and 9kA, and the welding time may be 100ms.
도 5는 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 생성된 너겟의 단면 사진이고, 도 6은 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 결합된 두 모재의 전단 강도 실험 사진이다.Figure 5 is a cross-sectional photograph of a nugget produced by the resistance element welding method, and Figure 6 is a photograph of a shear strength test of two base materials joined by the resistance element welding method.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 생성된 상기 너겟(500)은 3% 나이탈 에칭액을 사용하여 단면이 관찰될 수 있다.Referring to Figures 5 and 6, the nugget 500 produced by the resistance element welding method can be observed in cross section using a 3% Nital etchant.
상기 표 1은 종래의 저항 엘리먼트 용접 방법으로 두 모재(100, 200)를 용접 결합하여, 용접시 발생되는 전류에 따른 상기 너겟(500)의 크기와 전단 강도 실험을 통해 기계적 성질을 파악하고 스패터의 발생 빈도를 측정한 결과이다.Table 1 shows that the two base materials 100 and 200 are welded together using a conventional resistance element welding method, and the size and shear strength of the nugget 500 according to the current generated during welding are tested to determine the mechanical properties and determine the spatter resistance. This is the result of measuring the frequency of occurrence.
실험예 2: 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법Experimental Example 2: Single side resistance element welding method
본 발명에 의한 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법을 사용하여 두 모재(100, 200)를 용접 결합하여, 용접시 발생되는 전류에 따른 너겟(500)의 크기와 전단 강도 실험을 통해 기계적 성질을 파악하고 스패터의 발생 빈도를 측정하였다.The two base materials (100, 200) are welded together using the single-side resistance element welding method according to the present invention, and the mechanical properties are determined through experiments on the size and shear strength of the nugget (500) according to the current generated during welding, and the sparse spacing is determined. The frequency of occurrence was measured.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법의 사진이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법을 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법을 도시한 단면도이다.Figure 7 is a photograph of a single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 8 is a perspective view showing a single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 9 is a This is a cross-sectional view showing a single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the invention.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 상부 모재(100)는 알루미늄이고, 길이는 100mm이고, 폭은 30mm이고, 두께는 1mm이고, 상기 하부 모재(200)는 스틸이며, 길이는 100mm이고, 폭은 30mm이고, 두께는 1.2mm이고, 상기 상부 모재(100)와 상기 하부 모재(200)가 겹쳐져 접촉되는 길이는 30mm이며, 상기 엘리먼트(300)는 20MnB4 붕소강이고, 직경이 3.95mm이고, 길이가 2.5mm이고, 10㎛ 아연 코팅될 수 있다.7 to 9, the upper base material 100 is aluminum, the length is 100 mm, the width is 30 mm, and the thickness is 1 mm, and the lower base material 200 is steel, the length is 100 mm, and the width is 1 mm. is 30 mm, the thickness is 1.2 mm, the length at which the upper base material 100 and the lower base material 200 overlap and contact is 30 mm, and the element 300 is 20MnB4 boron steel, has a diameter of 3.95 mm, and has a length of 3.95 mm. is 2.5mm and can be coated with 10㎛ zinc.
그리고, 상기 상부 모재(100)와 상기 하부 모재(200)을 접촉시키는 압력은 1.0kN이고, 상기 전극(400)에서 발생되는 전류는 4kA, 5kA, 및 6kA이고, 용접시간은 100ms일 수 있다.In addition, the pressure for contacting the upper base material 100 and the lower base material 200 is 1.0 kN, the current generated from the electrode 400 is 4 kA, 5 kA, and 6 kA, and the welding time may be 100 ms.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 생성된 너겟의 단면 사진이고, 도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 결합된 두 모재의 전단 강도 실험 사진이다.Figure 10 is a cross-sectional photograph of a nugget produced by the single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 11 is a photograph of a nugget joined by the single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention. This is a photo of the shear strength test of the two base materials.
도 10 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 생성된 상기 너겟(500)은 3% 나이탈 에칭액을 사용하여 단면이 관찰될 수 있다.Referring to FIGS. 10 and 11, the cross section of the nugget 500 produced by the single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention can be observed using a 3% Nital etchant.
상기 표 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법으로 두 모재(100, 200)를 용접 결합하여, 용접시 발생되는 전류에 따른 상기 너겟(500)의 크기와 전단 강도 실험을 통해 기계적 성질을 파악하고 스패터의 발생 빈도를 측정한 결과이다.Table 2 shows the size and shear strength of the nugget 500 according to the current generated during welding by welding the two base materials 100 and 200 using the single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention. This is the result of identifying the mechanical properties and measuring the frequency of spatter occurrence.
도 12는 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 생성된 너겟과 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 생성된 너겟의 직경을 도시한 그래프이고, 도 13은 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 결합된 두 모재와 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법에 의해 결합된 두 모재의 전단 강도를 도시한 그래프이다.FIG. 12 is a graph showing the diameters of the nugget produced by the resistance element welding method and the nugget produced by the single-side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a graph showing the diameter of the nugget produced by the resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention. This is a graph showing the shear strength of two base materials joined by the single side resistance element welding method according to a preferred embodiment of the present invention.
표 1, 표 2, 도 12, 및 도 13을 참조하면, 제5 실시예와 제9 실시예를 대비하여 종래의 저항 엘리먼트 용접 방법 대비 본 발명에 의한 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법이 충분한 너겟 직경과 전단 강도를 충족함을 알 수 있다.Referring to Table 1, Table 2, Figure 12, and Figure 13, compared to the fifth and ninth embodiments, the single-side resistance element welding method according to the present invention compared to the conventional resistance element welding method has a sufficient nugget diameter and It can be seen that the shear strength is met.
100: 상부 모재 200: 하부 모재
300: 엘리먼트 400: 전극
500: 너겟100: upper base material 200: lower base material
300: element 400: electrode
500: Nugget
Claims (6)
상기 상부 모재(100)의 상단에 관통홀을 가공하는 제1 단계(S100);
상기 제1 단계(S100)에서 상기 상부 모재(100)에 가공된 상기 관통홀에 상기 엘리먼트(300)가 관통 삽입되는 제2 단계(S200);
상기 엘리먼트(300)가 관통 삽입된 상기 상부 모재(100)의 저면과 상기 하부 모재(200)의 상면이 서로 접촉되고, 상기 엘리먼트(300)의 하단이 상기 하부 모재(200)의 상면에 접촉되는 제3 단계(S300);
상기 엘리먼트(300)의 상단에 전극(400)이 접촉되는 제4 단계(S400);
상기 전극(400)에서 전류가 발생되는 제5 단계(S500);
상기 제5 단계(S500)에서 발생된 전류에 의해 상기 엘리먼트(300)와 상기 하부 모재(200) 사이에 너겟(500)이 형성되는 제6 단계(S600); 및
상기 제6 단계(S600)에서 형성된 상기 너겟(500)에 의해 상기 상부 모재(100)와 상기 하부 모재(200)가 서로 용접 결합되는 제7 단계(S700)를 포함하고
상기 제5 단계(S500)에서 발생된 전류는 4~8kA이고,
상기 제6 단계(S600)에서 생성된 너겟(500)의 직경은 3~5mm이며,
상기 제7 단계(S700)에서 용접 결합된 상기 상부 모재(100)와 상기 하부 모재(200)의 전단 강도는 2~4kN이며,
상기 엘리먼트(300)는 20MnB4 붕소강이고, 10㎛ 아연 코팅되는 것을 특징으로 하는 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법.
In the single-side resistance element welding method, where the upper base material 100 and the lower base material 200 are contacted and welded by passing a current to the inserted element 300,
A first step (S100) of machining a through hole at the top of the upper base material 100;
A second step (S200) in which the element 300 is inserted through the through hole machined in the upper base material 100 in the first step (S100);
The bottom surface of the upper base material 100 through which the element 300 is inserted is in contact with the upper surface of the lower base material 200, and the lower end of the element 300 is in contact with the upper surface of the lower base material 200. Third step (S300);
A fourth step (S400) in which the electrode 400 is brought into contact with the top of the element 300;
A fifth step (S500) in which current is generated in the electrode 400;
A sixth step (S600) in which a nugget 500 is formed between the element 300 and the lower base material 200 by the current generated in the fifth step (S500); and
A seventh step (S700) in which the upper base material 100 and the lower base material 200 are welded together by the nugget 500 formed in the sixth step (S600);
The current generated in the fifth step (S500) is 4 to 8 kA,
The diameter of the nugget 500 produced in the sixth step (S600) is 3 to 5 mm,
The shear strength of the upper base material 100 and the lower base material 200 welded in the seventh step (S700) is 2 to 4 kN,
A single-side resistance element welding method, characterized in that the element 300 is made of 20MnB4 boron steel and coated with 10㎛ zinc.
상기 제 4단계(S400)는
상기 상부 모재(100)와 상기 하부 모재(200)는 상기 전극(400)이 편방향인 상기 엘리먼트(300)의 상단방향에서 접촉되어 용접되는 것을
특징으로 하는 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법.
According to clause 1,
The fourth step (S400) is
The upper base material 100 and the lower base material 200 are contacted and welded in the upper direction of the element 300, where the electrode 400 is unidirectional.
Characterized by a single-side resistance element welding method.
상기 상부 모재(100)는 알루미늄이고, 상기 하부 모재(200)는 스틸인 것을
특징으로 하는 싱글 사이드 저항 엘리먼트 용접 방법.
According to any one of claims 1 to 2,
The upper base material 100 is aluminum, and the lower base material 200 is steel.
Characterized by a single-side resistance element welding method.
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