KR20000026437A - Method for estimating welding property of spot welding unit by using supersonic waves - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속박판을 접촉시킨 후 압력을 가한 상태에서 대전류를 통전시켜 접촉부의 저항 발열에 의해 접합하는 점용접(Spot Welding)의 용접성을 초음파를 이용하여 비파괴적으로 평가하기 위한 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 통상 점용접부의 용접성의 평가인자로 사용되는 너겟(Nugget) 직경과 초음파의 에코 전달시간(Echo Transit Time)과의 상관관계를 이용하여 점용접부의 용접성을 평가하는 초음파를 이용한 점용접부의 용접성 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for nondestructively evaluating the weldability of spot welding (Spot Welding) bonded by the resistance heat of the contact by energizing a large current in contact with the metal sheet after applying a pressure, More specifically, spot welding using ultrasonic waves to evaluate the weldability of the spot welding by using the correlation between the nugget diameter commonly used as an evaluation factor of the weldability of the spot weld and the echo transit time of the ultrasonic wave It relates to a weldability evaluation method of.
현재 점용접(Spot Welding)은 승용차 1대의 총 용접수 3500∼4000 요소 중 약 95%를 차지할 정도로 널리 사용되고 있는 용접법이다.Spot welding is a welding method that is widely used, accounting for about 95% of the total number of 3500 ~ 4000 elements in a passenger car.
그러나 자동차 차체의 방청화 규제에 의하여 여러 종류의 표면처리 도금강판이 널리 사용됨에 따라 도금층의 영향으로 인해 점용접성이 현저하게 저하되고 있으며, 이러한 이유로 차체강도를 유지하기 위한 용접 품질과 용접성의 평가는 중요한 문제로 부각되고 있다.However, as various kinds of surface-treated plated steel sheets are widely used due to the anti-rusting regulation of automobile bodies, the spot weldability is remarkably degraded due to the influence of the plating layer. For this reason, the evaluation of weld quality and weldability to maintain the body strength is It is an important issue.
한편, 자동차 제조라인에서 판금부품조립에 사용되고 있는 점용접에 있어, 그 용접성 평가는 접합강도와 관련된 박리시험(Peel Test)이나 인장-전단시험(Tensile Shear Test), 십자 인장 시험(Cross Tensile Test), 그리고 점용접부의 너겟 직경 측정 등과 같은 파괴 시험(Fracture Test)에 의한 실험결과에 전적으로 의존하고 있다.On the other hand, in spot welding used for assembly of sheet metal parts in automobile manufacturing lines, the evaluation of weldability is carried out in the Peel Test, Tensile Shear Test, and Cross Tensile Test related to joint strength. And the results of fracture tests such as measuring the nugget diameter of spot welds.
그러나, 인장-전단 시험과 십자 인장 시험 등과 같은 파괴 시험에 의한 점용접부의 용접성 평가는 상당한 시간과 많은 재료를 필요로 하고, 실제 생산라인에서 실기 용접물에 대해 적용하기에는 많은 어려움이 있다.However, the weldability evaluation of spot welds by fracture tests such as tensile-shear test and cross-tension test requires considerable time and a lot of materials, and there are many difficulties to apply to practical welds in actual production lines.
그리고 너겟 직경 측정에 의한 방법도 점용접부의 중앙위치에서 수직 방향으로 절단한 후, 연마와 현미경 조직 관찰에 의해 수행되므로, 많은 시간이 소요되는 문제점과 함께 형상이 복잡한 용접물에서는 적용이 매우 어려운 문제점을 갖고 있다.In addition, the method by measuring the nugget diameter is also performed by cutting in the vertical direction at the center position of the spot weld, and then by polishing and observing the microscopic structure. Have
본 발명은 상기와 같은 종래의 용접성 평가 방법의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 다양한 용접조건의 변화에 따른 점용접부의 용접성을 평가하기 위하여 통상 사용되는 기존의 용접성 평가인자의 결과와 초음파 시험결과 사이의 상관관계를 이용하여 점용접부의 용접성을 비파괴적으로 평가하는 초음파를 이용한 점용접부의 용접성 평가방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional weldability evaluation method as described above, and between the results of the conventional weldability evaluation factor and ultrasonic test results that are commonly used to evaluate the weldability of the spot welding according to the change of various welding conditions It is an object of the present invention to provide a method for evaluating the weldability of spot welds using ultrasonic waves that uses non-destructive evaluation of the weldability of spot welds by using
도 1 은 냉연강판과 아연도금 강판의 피용접물 두께의 변화에 대한 초음파의 유효 전달시간을 나타낸 그래프도,1 is a graph showing the effective delivery time of ultrasonic wave to the change of the welded thickness of the cold rolled steel sheet and galvanized steel sheet;
도 2 는 본 발명의 실시에 사용된 초음파 시험장치의 개략도,2 is a schematic diagram of an ultrasonic testing apparatus used in the practice of the present invention,
도 3 은 초음파 파형의 개략도와 전달시간의 정의를 설명하기 위한 도면,3 is a view for explaining the schematic of the ultrasonic wave waveform and the definition of the propagation time;
도 4 a 는 본 발명의 효과 시험에 사용된 인장-전단시험편의 개략도, 도 4 b 는 초음파시험편 및 너겟직경 측정용 시험편의 개략도,Figure 4a is a schematic diagram of the tensile-shear test piece used in the effect test of the present invention, Figure 4b is a schematic diagram of the ultrasonic test piece and the test piece for measuring the nugget diameter,
도 5 는 본 발명에 사용된 점용접기의 전극팁(Tip)의 형상을 도시한 도면,Figure 5 is a view showing the shape of the electrode tip (Tip) of the spot welder used in the present invention,
도 6 은 두께 1.4mm의 냉연강판을 대상으로 가압력 300kg에서 용접전류의 변화에 따라 얻은 용접물의 초음파의 전달시간과 너겟직경의 크기를 나타내 는 그래프도,6 is a graph showing the ultrasonic transfer time and the size of the nugget diameter of the welded material obtained by the change of the welding current at a pressing force of 300 kg for a 1.4 mm thick cold rolled steel sheet;
도 7 은 두께 1.4mm의 아연도금강판을 대상으로 가압력 300kg에서 용접전류의 변화에 따라 얻은 용접물의 초음파의 전달시간과 너겟직경의 크기를 나 타내는 그래프도,7 is a graph showing the ultrasonic transfer time and the size of the nugget diameter of a welded body obtained by changing the welding current at a pressing force of 300 kg for a 1.4 mm thick galvanized steel sheet.
도 8 은 두께 1.4mm의 냉연강판을 대상으로 가압력 250kg에서 용접전류의 변화에 따라 얻은 용접물의 초음파의 전달시간과 너겟직경의 크기를 나타내 는 그래프도,8 is a graph showing the ultrasonic transfer time and the size of the nugget diameter of a welded body obtained by a change in welding current at a pressing force of 250 kg for a 1.4 mm thick cold rolled steel sheet;
도 9 는 두께 1.4mm의 아연도금강판을 대상으로 가압력 250kg에서 용접전류의 변화에 따라 얻은 용접물의 초음파의 전달시간과 너겟직경의 크기를 나 타내는 그래프도,9 is a graph showing the ultrasonic transfer time and the size of the nugget diameter of a welded body obtained by changing the welding current at a pressure of 250 kg for a 1.4 mm thick galvanized steel sheet.
도 10 은 두께 1.16mm의 냉연강판을 대상으로 가압력 250kg에서 용접전류의 변화에 따라 얻은 용접물의 초음파의 전달시간과 너겟직경의 크기를 나타 내는 그래프도,10 is a graph showing the ultrasonic transfer time and the size of the nugget diameter of the welded material obtained according to the change in welding current at a pressure of 250 kg for a cold rolled steel sheet having a thickness of 1.16 mm;
도 11 은 두께 1.0mm의 냉연강판을 대상으로 가압력 250kg에서 용접전류의 변화에 따라 얻은 용접물의 초음파의 전달시간과 너겟직경의 크기를 나 타내는 그래프도,11 is a graph showing the ultrasonic transfer time and the size of the nugget diameter of the welded material obtained by the change of the welding current at a pressing force of 250 kg for a 1.0 mm thick cold rolled steel sheet;
도 12 는 두께 1.4mm의 냉연강판을 대상으로 가압력 300kg에서 얻은 용접물의 인장전단강도와 초음파의 전달시간과의 관계를 나타내는 그래프도이다.FIG. 12 is a graph showing the relationship between the tensile shear strength of a weldment obtained at an applied pressure of 300 kg and the propagation time of ultrasonic waves in a cold rolled steel sheet having a thickness of 1.4 mm. FIG.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1: 초음파 발신장치 2: 탐촉자 3: 시험편1: ultrasonic transmitter 2: probe 3: test piece
4: 오실로스코프 5: 물자루(Water column)부4: oscilloscope 5: water column
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초음파를 이용한 점용접부의 용접성 평가 방법은, 금속판을 접합하기 위해 실시하는 점용접(Spot Welding)에서 용접부에 초음파를 발신하고 초음파 반사에코(Echo)의 전달시간을 측정하여 점용접부의 용접성을 평가하는 것을 특징으로 하는 구성이다.In the welding property evaluation method using the ultrasonic wave of the present invention for achieving the above object, in the spot welding carried out to join the metal plate (Spot Welding) to send the ultrasonic wave to the welding portion and the ultrasonic reflection echo (Echo) transfer time It is a structure characterized by measuring the weldability of a spot welding part by measuring.
본 발명에서는 초음파 전달시간과 점용접부 너겟직경의 상관관계를 이용하여 점용접부의 용접성을 평가한다.In the present invention, the weldability of the spot weld is evaluated by using the correlation between the ultrasonic transfer time and the spot weld nugget diameter.
또한, 본 발명에서 금속판은 차량의 차체 소재용 냉연강판과 아연도금강판의 어느 하나이다.In the present invention, the metal plate is any one of a cold rolled steel sheet and a galvanized steel sheet for a vehicle body material of a vehicle.
이하에서는 양호한 실시예와 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments.
우선, 본 발명의 원리를 설명하면 다음과 같다.First, the principle of the present invention will be described.
JIS(Z 3140)에서 권장하는 A-클래스(Class)에서의 자동차 제조라인에서 판금부품 조립에 사용되고 있는 점용접(Spot Welding)의 점용접부 너겟 직경(Nugget Diameter)의 최소값과 평균값은 다음과 같이 표시된다.The minimum and average values of the spot diameter nugget diameter of spot welding used for assembly of sheet metal parts in automobile manufacturing line in A-Class recommended by JIS (Z 3140) are expressed as follows. do.
너겟 직경의 최소값 dn= 4.3
너겟 직경의 평균값 dn= 5
여기서, dn은 너겟직경(Nugget Diameter)이며, t는 시험편의 두께(㎜)이다.Where d n is the nugget diameter and t is the thickness of the test piece in mm.
따라서, JIS A-클래스에서 추천되고 있는 점용접부 너겟 직경(dn)은 피용접물 두께(t)에 대해 4.3
또한, 도 1 도시와 같이, 피용접물 두께 1.0㎜, 1.16㎜, 1.4㎜인 냉연강판 또는 아연도금강판의 2겹 점용접물에 대해 피용접물 두께에 따라 JIS A-클래스에 해당하는 초음파 반사에코(Echo)의 유효전달시간(Available Transit Time;ATT)과 2겹 두께에 해당되는 초음파 반사에코의 전달시간을 함께 측정하여 검토한 바, JIS A-클래스에 대응하는 초음파 반사에코의 유효전달시간(ATT)과 피용접물 두께(t)에 대해 다음식(1)과 같이 나타낼 수 있음을 알게 되었다.In addition, as shown in FIG. 1, for two-ply spot welds of a cold-rolled steel sheet or a galvanized steel sheet having a welded thickness of 1.0 mm, 1.16 mm, and 1.4 mm, ultrasonic reflection echoes corresponding to JIS A-class (Echo) (Available Transit Time (ATT)) and the ultrasonic reflection echo transit time corresponding to the thickness of two layers were measured and examined, and the effective transmission time (ATT) of ultrasonic reflective echoes corresponding to JIS A-class was examined. It can be seen that the thickness of the to-be-welded material can be expressed as the following equation (1).
초음파 유효전달시간(ATT) = 596
따라서, 피용접물 두께(t)에 대한 초음파의 유효전달시간의 범위를 나타내는 식(1)으로부터 일반적으로 점용접부의 용접성 평가인자로 사용되는 유효 너겟 직경을 판단할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the effective nugget diameter generally used as the weldability evaluation factor of the spot welded portion can be determined from Equation (1) indicating the range of effective transfer time of the ultrasonic wave to the thickness of the welded object.
상술한 바와 같은 이론적 인식에 기초하여 본 발명에서는 도 2 도시와 같은 초음파 시험 장치를 사용하여 금속판의 점용접부의 용접성을 평가하였는데, 이 초음파 시험장치는 미국의 파나메트릭(Panametrics)사에서 제작 판매하는 모델 5800 장치로서, 초음파 발신장치(1)로부터 탐촉자(2)가 아날로그 신호를 시험편(3)에 발신하고 시험편을 왕복한 아날로그 신호를 탐촉자가 수신하여 이를 디지탈 오실로스코프(Oscilloscope)(4)로 보내면, 여기서 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하여 나타냄으로써 초음파 특성인자인 초음파 반사에코 전달시간(Echo Transit Time)을 측정할 수 있도록 한 구성이다.Based on the theoretical recognition as described above, in the present invention, the weldability of the spot weld of the metal plate was evaluated by using an ultrasonic testing apparatus as shown in FIG. 2, which is manufactured and sold by Panametrics of USA. As a model 5800 device, when the transducer 2 sends an analog signal from the ultrasonic transmitter 1 to the test piece 3 and the transducer receives an analog signal reciprocating the test piece and sends it to the digital oscilloscope 4, In this case, the analog signal is converted into a digital signal to represent the ultrasonic echo echo transit time, which is an ultrasonic characteristic factor.
초음파 시험 장치에서 사용된 탐촉자(2)는 종파 20MHz의 국부 수침형 탐촉자로서, 탐촉자 선단부에 캡티브 물자루(Captive Water Column)부(5)를 구비하여 피측정물의 표면상태가 요철이 심한 경우에서도 탐상이 가능하다.The transducer (2) used in the ultrasonic test apparatus is a local immersion type probe with a longitudinal wave of 20 MHz, and the captive water column (5) is provided at the tip of the transducer, so that even when the surface state of the object to be measured is severe It is possible to inspect.
따라서 탐촉자(2)와 물자루부(5) 사이에 채워진 물이 완충지역(Buffer Area)으로 작용하게 되어, 원형의 압흔을 갖고 있는 점용접부를 직접적으로 탐상할 수 있도록 구성되었다.Therefore, the water filled between the probe 2 and the water column 5 acts as a buffer area, and is configured to directly inspect a spot welding part having a circular indentation.
상기와 같은 구성의 초음파 시험장치를 사용하여 각 용접조건별 초음파의 특성인자인 초음파 전달시간을 측정하여 점용접부의 용접성을 평가하는데, 도 3 은 초음파 파형과 평가인자로 사용되는 반사에코 전달시간의 의미를 보이기 위한 것으로, 초음파의 반사에코 전달시간(Δt)은 시험편 후면에서 반사된 제 1 전-후면 반사에코의 첫번째 후면 반사에코(B1)의 파고와 두번째 후면 반사에코(B2)의 파고까지의 시간을 의미한다.Using the ultrasonic test apparatus of the above configuration, by measuring the ultrasonic transmission time which is a characteristic factor of the ultrasonic wave for each welding condition to evaluate the weldability of the spot welding, Figure 3 is a reflection of the echo echo transmission time used as the ultrasonic waveform and evaluation factor To show the meaning, the reflected echo propagation time (Δt) of the ultrasonic wave is measured from the first back-reflected echo (B1) to the crest of the first back-reflected echo (B1) and the second back-reflected echo (B2). It means time.
상기와 같이, 초음파 시험장치를 이용하여 초음파의 반사에코 전달시간을 측정하여 금속판 점용접부의 용접성을 평가한다.As described above, the weldability of the spot welding portion of the metal plate is evaluated by measuring the reflection echo transmission time of the ultrasonic waves using an ultrasonic testing apparatus.
또한, 초음파를 이용한 금속판 점용접부의 용접성 평가 방법의 유효성을 판단하기 위하여 기존의 용접성 평가 방법인 피용접물의 최대 인장-전단강도 측정 시험 및 점용접부 너겟 직경 측정 시험을 실시하였다.In addition, in order to determine the effectiveness of the weldability evaluation method of the spot welding portion of the metal plate using ultrasonic waves, the maximum tensile-shear strength measurement test and the spot welding nugget diameter measurement test of the conventional weldability evaluation method were performed.
본 발명에서 점용접부의 용접성을 평가하기 위해 사용된 소재는 자동차 차체의 소재로 널리 사용되는 일반 냉연강판(SPC) 및 아연도금강판이며, 이들의 기계적 특성 및 성분조성은 아래 표 1 및 표 2와 같다.Materials used for evaluating the weldability of the spot welds in the present invention is a common cold rolled steel (SPC) and galvanized steel sheet widely used as a material of the vehicle body, the mechanical properties and composition of these are shown in Table 1 and Table 2 same.
그리고 본 발명에서 점용접부의 용접성을 평가하기 위해 점용접을 실시하는데 사용된 용접기는 단상교류식 싱글 포인트(Single Point) 공압정치식 용접기(150kVA)이고, 용접전류와 용접시간은 디지털식 프린터 부착 용접전류계를 사용하여 측정하였으며, 초기 가압시간(Squeeze time)과 유지시간(Holding time)은 용접기에 부착된 계기를 사용하여 조정하였다.And the welding machine used to perform the spot welding in order to evaluate the weldability of the spot welding in the present invention is a single-phase AC single point pneumatic politic welding machine (150kVA), the welding current and welding time welding with a digital printer The measurement was performed using an ammeter, and the initial squeeze time and holding time were adjusted using an instrument attached to the welding machine.
가압력은 점용접용 가압력 측정계를 사용하여 측정하였으며, 냉각수 유속은 6ℓ/min로 일정하게 하였다.The pressing force was measured using a spot welding pressure gauge, and the cooling water flow rate was constant at 6 L / min.
도 4는 인장-전단시험편과 초음파 시험편 그리고 너겟직경 측정용 시험편의 형상을 나타낸 개략도이다.Figure 4 is a schematic diagram showing the shape of the tensile-shear test piece, the ultrasonic test piece and the nugget diameter measurement test piece.
인장-전단시험편은 100㎜×30㎜×1.4(또는1.16 또는 1.0)㎜(t)의 강판을 30㎜ 정도 겹치도록 1점 용접을 실시하여 제작하였다.Tensile-shear test pieces were produced by performing one-point welding to overlap a steel plate of 100 mm x 30 mm x 1.4 (or 1.16 or 1.0) mm (t) by about 30 mm.
초음파 및 너겟 직경 측정용 시험편은 150㎜×30㎜×1.4(또는1.16 또는 1.0)㎜(t)의 강판을 겹쳐서 30mm 정도 간격으로 5점 용접을 실시하여 제작하였다.The test piece for ultrasonic and nugget diameter measurement was produced by superimposing a steel plate of 150 mm x 30 mm x 1.4 (or 1.16 or 1.0) mm (t) by five-point welding at intervals of about 30 mm.
한편, 본 실시예에서 사용된 전극은 산화알루미나 분산강화동으로 피용접물의 두께(t)가 1.4mm, 1.16mm, 1.0mm인 경우에 대해 각각 전극선단경이 각각 6mm, 5.5mm 그리고 5mm인 R형 돔(Dome)식 전극을 사용하였다.On the other hand, the electrode used in the present embodiment is alumina oxide dispersion copper, R-type electrode tip diameter of 6mm, 5.5mm and 5mm respectively for the case where the thickness (t) of the welded object is 1.4mm, 1.16mm, 1.0mm Dome type electrode was used.
이같은 피용접물의 두께에 따른 전극 팁(Tip) 선단경의 결정은 현재 미국 저항용접기 제조자 협회(Resistance Welder Manufacturer's Association ; RWMA)에서 추천되고 있는 결과에 기초한 것이다.The determination of the tip diameter of the electrode according to the thickness of the welded object is based on the results currently recommended by the Resistance Welder Manufacturer's Association (RWMA).
도 5에 전극의 모형을 나타내었고, 표 3에 시험에 적용된 용접조건을 나타내었다.5 shows a model of the electrode, and Table 3 shows the welding conditions applied to the test.
상기와 같은 조건으로 점용접된 시험편을 대상으로 용접조건 변화에 따른 용접부의 너겟직경과 용접강도를 측정하여 점용접성을 평가하였다.The spot weldability was evaluated by measuring the nugget diameter and weld strength of the welded part according to the welding condition change in the test piece welded by the above conditions.
너겟직경을 측정하기 위하여 중앙을 판 점용접부 표면을 수직방향으로 절단한 후 마운팅(Mounting)하고, 에머리 페이퍼(Emery Paper)로 연마한 뒤, 5% 나이탈(nital) 부식액으로 약 30초간 부식시킨 후 광학금속현미경을 이용하여 너겟직경을 측정하였다.In order to measure the nugget diameter, the surface of the center spot weld was cut vertically, then mounted, polished with Emery paper, and then corroded with 5% nital corrosion solution for about 30 seconds. Afterwards, the nugget diameter was measured using an optical metal microscope.
또한, 점용접부의 용접강도를 평가하기 위하여 15 톤(ton) 용량의 인장시험기에 의해 인장-전단시험을 수행하였다.In addition, a tensile-shear test was conducted by a 15 ton capacity tensile tester to evaluate the weld strength of the spot welds.
이때 크로스 헤드 스피드(Cross Head Speed)는 2mm/min.로 설정하여 시험을 수행하였고, 시험에서 얻은 하중-변위곡선상의 최대하중(Pmax)인 용접강도를 측정하였다.At this time, the cross head speed (Cross Head Speed) was set to 2mm / min., The test was carried out, the weld strength which is the maximum load (P max ) on the load-displacement curve obtained in the test was measured.
상기와 같은 시험을 통해 확인한 바, 초음파를 이용하여 금속판 점용접부의 용접성을 판단한 내용은 피용접물의 최대 인장전단강도 시험이나 점용접부 너겟 직경 측정 시험을 통해 용접성을 평가한 내용과 동일하게 유효성을 인정할 수 있음을 알게 되었다.As a result of the above test, the determination of the weldability of the spot welded part of the metal plate using ultrasonic waves is to be validated in the same manner as the evaluation of weldability through the maximum tensile shear strength test of the welded object or the diameter measurement test of the spot welded part nugget. I found out.
이하에서는 실시예와 관련하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
실시예 1Example 1
도 6과 도 7은 각각 두께 1.4mm인 냉연강판과 아연도금강판에서 가압력 300kg인 경우 용접전류 변화에 따른 초음파 반사에코 전달시간과 너겟 직경 그리고 JIS(Z 3140)에서 권장하는 A-클래스(Class)의 너겟직경의 최소값과 평균값의 크기를 함께 나타내고 있다.6 and 7 show the ultrasonic reflection echo transmission time and nugget diameter according to the welding current change and the A-class recommended in JIS (Z 3140) when the pressing pressure is 300 kg in the cold rolled steel sheet and the galvanized steel sheet having a thickness of 1.4 mm, respectively. The minimum and average values of the nugget diameter of are shown together.
도면에서 보는 바와 같이 두 시험재 모두 용접전류 증가에 따라 너겟 직경은 증가하고 있는 반면, 초음파 전달시간은 감소하고 있다.As shown in the figure, the nugget diameter of both test specimens increases with increasing welding current, while the ultrasonic propagation time decreases.
그리고 고전류측으로 이동할수록 같은 전류량에 있어서 아연도금 강판이 냉연강판의 경우보다 너겟부의 직경은 작은 반면 초음파의 전달시간은 큼을 알 수 있는데, 이는 같은 가압력이지만 표면 상태가 다른 두 시험재의 유효 통전 전류 밀도 차이에 기인한 결과로 보인다.In addition, as the current flows toward the high current, the galvanized steel sheet has a smaller nugget diameter and a longer ultrasonic propagation time than the cold rolled steel sheet. It seems to be the result caused by.
한편, JIS A-클래스(Class)의 너겟(Nugget) 직경의 최소값에 대응한 용접전류값은 냉연강판의 경우 6.6kA, 아연도금강판의 경우는 7.2kA임을 알 수가 있다.On the other hand, it can be seen that the welding current value corresponding to the minimum value of the nugget diameter of JIS A-Class is 6.6 kA for cold rolled steel sheet and 7.2 kA for galvanized steel sheet.
이에 대해 본 시험의 용접조건에 있어 JIS A-클래스를 만족하는 최소 용접전류값에 대응한 초음파 반사에코(Echo) 전달시간은 냉연강판의 경우 908ns이고, 아연도금 강판의 경우 900ns임을 알 수 있다.On the other hand, in the welding conditions of this test, the ultrasonic reflection echo transmission time corresponding to the minimum welding current value satisfying JIS A-class is 908 ns for cold rolled steel sheet and 900 ns for galvanized steel sheet.
따라서, JIS A-클래스에서 추천되고 있는 점용접부의 너겟 직경(dn)은 피용접물의 두께 t에 대해
실시예 2Example 2
도 8은 가압력 250kg의 경우 냉연강판의 점용접부에 대한 초음파 시험결과를 나타내는 도면인데, 피용접물 두께 1.4mm의 경우 초음파 반사에코의 유효 전달시간으로 판정된 약 900ns∼870ns에 해당되는 너겟직경은
실시예 3Example 3
도 9는 가압력 250kg의 경우, 아연도금 강판의 초음파 시험결과를 나타내는 도면인데, 초음파 유효 전달시간인 약 900ns∼870ns에 해당되는 너겟 직경은 약 5.6mm∼5.9mm임을 알 수 있어 유효 너겟 직경인
따라서 피용접물 두께 1.4mm인 경우, 900ns∼870ns 범위인 초음파 반사에코의 유효 전달시간으로부터 점용접물의 비파괴적인 용접품질과 관련된 점용접성의 평가가 가능하다.Therefore, in the case of a welded object thickness of 1.4 mm, it is possible to evaluate the spot weldability related to the non-destructive welding quality of the spot welded from the effective transmission time of the ultrasonic reflection echo in the range of 900 ns to 870 ns.
실시예 4Example 4
도 10과 도 11은 시험편 두께 1.16mm와 1.0mm인 냉연강판의 경우에 있어서 가압력 250kg에서 용접전류 변화에 따른 초음파 전달시간(Transit Time)과 너겟 직경 그리고 JIS에서 권장하는 A-클래스의 적정 너겟 직경의 크기를 함께 나타내고 있다.10 and 11 show the ultrasonic transfer time and nugget diameter according to the welding current change at a pressing force of 250 kg and the appropriate nugget diameter of the A-class recommended by JIS in the case of cold rolled steel sheets having a specimen thickness of 1.16 mm and 1.0 mm. It shows the size of.
도면으로부터 JIS A-클래스에서 추천되는 피용접물의 두께(t)에 대한
실시예 5Example 5
도 12는 다양한 용접물중 두께 1.4mm의 냉연강판을 대상으로 가압력 300kg조건에서 용접된 용접물의 최대 인장전단강도(용접강도 : Pmax.)와 초음파 전달시간과의 관계를 나타내고 있는데, 도면에서 보는 바와 같이 두께 1.4mm의 경우 초음파의 유효 전달시간( 900ns∼870ns) 범위에서 인장전단 강도값은 모두 JIS A-클래스에서 규정하는 두께 1.4mm인 경우의 최대 인장전단강도값인 705kg를 모두 넘고 있어서 본 발명에서 제안한 초음파의 유효 전달시간을 측정하여 점용접부의 용접성을 평가하는 평가인자의 유효성을 확인할 수가 있다.FIG. 12 shows the relationship between the maximum tensile shear strength (welding strength: P max. ) And the ultrasonic propagation time of a welded welded under a pressing force of 300 kg for a 1.4 mm thick cold rolled steel sheet . Similarly, in the case of thickness 1.4mm, the tensile shear strength values in the effective transmission time (900ns to 870ns) of the ultrasonic waves exceeded all of the maximum tensile shear strength values of 705kg in the case of 1.4mm thickness prescribed by JIS A-class, so that the present invention By measuring the effective delivery time of the ultrasonic wave proposed in, we can confirm the effectiveness of the evaluation factor for evaluating the weldability of the spot welds.
따라서 점용접부의 초음파 전달시간(Transit Time)은 실제 생산현장에서 점용접물의 용접품질 평가와 관련된 너겟(Nugget) 직경의 형성 여부 즉, 너겟의 형성이 부족(Undersize Weld)한가, 양호(Good Weld)한가, 과도(Oversize Weld)한가 등을 판단하는데 사용가능한 인자임을 알 수 있다.Therefore, the ultrasonic transit time of the spot weld is determined whether the nugget diameter related to the evaluation of the weld quality of the spot weld in the actual production site, that is, the size of the nugget is insufficient or good weld. It can be seen that it is a factor that can be used to determine the limit value, the excessive size (Oversize Weld).
따라서, 상기와 같은 본 발명에 의하면, 피용접물의 점용접부에 초음파를 발신하고 초음파 반사에코 전달시간을 측정함으로써, 피용접물의 두께에 따라 정립되어 있는 점용접부의 적정 너겟 직경과 본 발명의 초음파 유효 전달시간과의 관계를 이용하여 실제 생산현장에서 너겟 직경의 형성 상태를 평가할 수 있어서 금속판 점용접부의 용접성을 비파괴적인 방법으로 평가할 수 있으며, 단시간내에 점용접부의 용접성을 평가할 수 있어서 조업 생산성을 향상시킬 수 있고, 형상이 복잡한 피용접물에 대해서도 적용가능한 등 유용한 효과가 얻어질 수 있다.Therefore, according to the present invention as described above, by transmitting an ultrasonic wave to the spot welding portion of the welded object and measuring the ultrasonic reflection echo transmission time, the appropriate nugget diameter of the spot welded portion established according to the thickness of the welded object and the ultrasonic effect of the present invention. By using the relationship with the transfer time, it is possible to evaluate the formation state of the nugget diameter at the actual production site, and to evaluate the weldability of the spot welds of the metal plate in a non-destructive way. Useful effects can be obtained, such as being applicable to a welded object having a complicated shape.
Claims (3)
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN107931811A (en) * | 2017-11-23 | 2018-04-20 | 西北工业大学 | Nugget formation in resistance spot welding method for predicting diameter |
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