KR20010006295A - 복합부품 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부 금속커버층(11)과 하부 금속커버층(12) 및 벌집형 구조로된 코어(13)플 포함하는 샌드위치형 요소(10)와, 또한 샌드위치형 요소(10)속에 힘의 방출을 위한 연결면(21)이 장착된 적어도 하나의 금속프로파일(20)로 구성된 복합부품(1)에 관계한다. 상기 프로파일(20)은 편평방식으로 샌드위치형 요소에 조립연결된다. 본 발명은 또한 복합부품을 제조하는 방법에도 관계한다.

Description

복합부품 및 그의 제조방법 {COMPOSITE PART AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

샌드위치 원리에 따른 구조는 고유연강도 및 저중량의 특징을 가진다. 이 때문에, 이들 요소는 운송산업에서 아주 널리 이용되고 있으며 특히, 철도산업에서 널리 사용된다. 고하중을 받는 구조물에서, 금속재질로 샌드위치형 부품을 제조하는 것이 합리적이다.

또다른 요소를 샌드위치형 요소에 연결하거나, 또는 여러개의 샌드위치형 욧를 적당한 각도로 서로 연결하기 위해, 프로파일은 힘을 방출하고 또한 연결점 부착을 목적으로 일체화된다. 더 큰 샌드위치형 요소는 기본요소라고 부르는, 다수의 소형 샌드위치요소를 더 큰 샌드위치형 요소에 연결하여 구성하며 이는 특별한 응용요건의 함수로서 달라진다.

EP 0 544 498 은 힘을 방출할 샌드위치형 요소 및 프로파일로 된 합성부품을 발표하며 여기서 프로파일은 말단을 용접한 2개의 기본요소 사이에 있는 샌드위치형요소의 커버층과 수직인 웨브(web)로 용접된다. 이 시스템은 프로파일부착을 위한 보강재를 이용하며, 샌드위치형 요소와 기본요소가 모두 정상적으로 근접하고 밖으로 향해 개방된 부분을 가지고 코어자리에 삽입될 U자형 보강프로파일에 의해 말단부분이 보강되기 때문에 상기와 같이 보강처리된다.

EP 0 644 096 에서 발표된 복합부품에 있어서, 프로파일은 U형 보강프로파일로 보강처리되거나, 혹은 중공 보강프로파일을 깐 커버층에 리벳처리된 2개의 기본요소 사이의 연결범위에 있는 엣지에서 연결면에 용접처리된다.

종래의 복합부품은 모두 샌드위치형 요소에 용접처리 혹은 리벳처리되며 그 결과, 프로파일로부터 샌드위치형 요소 속으로 힘을 스폿 혹은 직선방출하게된다. 그러나, 이러한 구성은 샌드위치형 요소를 반드시 용접부 근처에서 보강해야한다. 금속코어 대신 추가의 중공 보강프로파일을 사용하거나 2개의 기본요소 사이의 버트(butt)용접 근처에 있는 U형 보강프로파일에 의해 보강처리된다.

이러한 복합부품의 단점 중 하나는 힘의 방출을 위한 다수의 프로파일을 가진 대형요소를 구성하기 어렵다는 점이다. 열차의 측벽같은 대형요소는 예컨대, 다수의 소형 복합부품으로 구성하여 힘의 방출을 위한 프로파일을 버트이음에 설치할 수 있거나 또는, 샌드위치형 요소에 코어대신 중공 보강프로파일을 적절한 위치에 전진배치해야한다. 보강프로파일이 적절한 위치에 설치된 때를 제외하고 어떤 경우나, 힘의 방출을 위한 프로파일을 후속으로 부착해야한다. 또한 다수의 소형 복합부품으로 더 큰 요소를 구성하려면 시간 및 비용소모가 크다. 용접이음이나 리벳연결에서는 이음의 부식이나 접점부식 문제도 발생할 수 있으며 요소의 유효수명에 심각한 영향을 미친다.

본발명은 상하부 금속커버층과 벌집구조로된 금속코어를 포함한 샌드위치형 요소, 또한 샌드위치형 요소 속에 힘을 방출하는 연결면이 장착된 적어도 하나의 금속프로파일로 구성된 복합부품과 이 부품의 제조방법에 관계한다.

도 1은 힘의 방출을 위한 편평방식으로 샌드위치형 요소와 이것에 연결된 프로파일로 구성된 복합부품을 도시한다.

본발명의 목적은 힘의 방출을 위한 하나 이상의 프로파일과 샌드위치형 요소로 구성된 복합부품을 만드는 것이며, 이것을 이용하면 소수의 큰 복합부품으로 다수의 힘방출위치가 필요한 대형 요소를 구성할 수 있다. 또한, 복합부품에 있어서, 힘의 방출에 역효과를 일으키지않고 원하는 위치에서 프로파일을 후속부착하는 것도 가능해야한다.

본 발명은 프로파일 혹은 프로파일들이 편평형태로 샌드위치형 요소에 연결된 것을 특징으로한 상술한 종류의 복합부품을 소개한다.

본 발명에 의한 복합부품은 힘의 방출위치에서 샌드위치형 요소를 방해하거나 재연결할 필요없이, 복합부품의 크기를 최적으로 개조하고 여기에 프로파일을 첨가하여 힘의 방출을 위한 다수의 프로파일을 가진 요소를 용이하게 제작할 수 있게 해주며, 이결과 요소 구성과정을 크게 단축하고 따라서 비용절감의 효과를 가져온다. 힘의 방출을 위한 프로파일은 샌드위치형 요소가 측면에서 제작할 요소에 맞게 적절히 개조된 후 이 요소에 연결한다. 힘의 방출을 위한 프로파일의 연결위치는 샌드위치형 요소의 보강점 혹은 버트이음 위치와 무관하므로, 별도의 프로파일을 필요에 따라 추후 언제라도 기존의 복합부품에 연결할 수 있으며 따라서 복합부품의 변화성이 커진다. 프로파일과 샌드위치형 요소의 품질 또한 프로파일의 편형형 연결에 의해 개선되며 그 결과 복합부품의 구조가 안정화한다. 또한 연결부 사이의 간격이나 이음의 접점부식을 방지하므로 사용수명이 증가할 수 있다.

샌드위치형 요소에 대한 프로파일의 편평연결에 있어서, 샌드위치형 요소는 커버층에 인접한 적어도 하나의 연결면을 갖는다. 프로파일의 전체기하형태는 특별한 응용분야에 맞게 조정된다. 또다른 부품을 용접, 볼트이음 혹은 리벳이음할 것인지의 여부에 따라, 프로파일은 별도의 영역이나 볼트헤드 혹은 리벳헤드의 부착을 위한 T-요소나 슬롯공동을 가진다.

보강된 샌드위치형 요소에 프로파일을 용접할 때 유리한 편평연결은 샌드위치형 요소에 프로파일을 아교결합시켜 달성하며, 금속프로파일을 금속커버층에 납땜이음할 수도 있다. 그결과, 특히 구조물이 심한진동에 자주 노출되는 경우에 대하여 우수한 부착결합을 달성할 수 있다.

다음의 설명은 본발명의 특허청구범위인 복합부품의 제조방법에 관계한다.

EP 0 405 889에서 설명한 방법은 1단계로 프로파일을 위한 위치에 보강물을 부착하거나 주변부가 보강된 기본요소 사이의 버트이임을 이용하여 샌드위치형 요소를 조직하고, 2단계로 프로파일을 적어도 하나의 시임으로 보강부에 용접하는 것이다.

샌드위치형 요소의 실제제작 이외에도 상기 방법의 1단계는 보강물을 프로파일을 위한 위치에 부착해야만 하므로 별도의 조작을 포함하며, 이것은 금속코어의 삽입을 방해하고 또한 매우 복잡하고 시간 및 비용소모가 큰 방식으로 보강된 샌드위치형 요소를 제작하게한다. 더욱더, 보강프로파일은 벌집형 구조에 대해 적절한 각도로 설치할 수 없으며 응용에 제한을 가져온다. 서로에 대해 버트이음된 기본요소로 된 샌드위치형 요소를 제작하면 1단계 완료에 필요한 시간과 비용이 증가한다. 다수의 용접시임을 사용하여 프로파일을 보강된 샌드위치형 요소에 고정시킬 경우, 2단계의 조작횟수가 증가할 수밖에 없다.

본 발명의 목적은 또한 본 발명의 청구범위와 같은 힘의 방출을 위한 프로파일과 샌드위치형 요소로 구성된 복합부품을 제조하는 방법이며 이는 방법상의 다수단계와 각 단계내 포함된 조작횟수를 최소화할 수 있다.

본 발명은 프로파일 또는 프로파일들이 샌드위치형 요소를 제조하는 과정에서 샌드위치형 부품에 연결되는 것을 소개한다.

본 발명에서 청구한 방법에 있어서, 프로파일의 연결 및 샌드위치형 요소의 동시제조는 조작상의 제2단계를 완전생략하는 것이 바람직하다. 코어의 벌집구조에 있어서 특별한 방향성을 고려할 필요없이, 보강프로파일이 없는 부분에서도 프로파일을 코어의 벌집구조에 연결할 수 있으므로, 원하는 위치를 향하는 프로파일로 복합부품을 조직하는데 본 발명의 방법을 사용할 수 있다.

샌드위치형 요소의 제조과정에서, 본 발명의 파라미터를 활용하여 프로파일을 샌드위치형 요소에 연결한다. 커버층과 벌집코어는 금속요소이므로, 커버층을 납땜하여 코어에 연결하는 것이 바람직하다. 특히 납땜처리된 커버층을 사용하여 커버층을 코어에 납땜할 경우 더 바람직하다. 납땜판면이 금속판면과 접촉할 때, 요소가 공기없는 곳에서 특히 진공상태에서 납땜의 융점 이상의 온도로 가열되었을 때 납땜처리를 시행한다. 납땜은 액화하여 커버층과 또한 코어의 벌집형 구조로된 웨브 사이의 접점에서 축적되며 그결과 구조물이 냉각하면 납땜된 샌드위치형 요소가 형성된다.

샌드위치형 요소의 제조공정에서의 파라미터 - 발생온도 등 - 는 샌드위치형 요소에 프로파일을 동시연결하는데 이용할 수 있다. 이 목적을 위해, 프로파일은 또한 샌드위치형 요소에 적절히 납땜처리한다. 본 발명의 방법에 있어서, 커버층은 프로파일 대향면 상에서 납땜판이 되며, 제조과정에서 도달한 온도 때문에 커버층의 상기면에서 납땜이 액화하고 또한 공기가 없는 상태에서 프로파일과 커버층 사이의 접점에 납땜이 축적된다. 결과적으로, 복합부품이 냉각하면 프로파일과 샌드위치형 요소 사이에 편평연결이 존개한다.

본 발명은 첨부도면에서 도시한 본 발명의 제1 실시형태에 대하여 더 상세히 설명한다. 다음의 설명은 본 발명의 또다른 특징이나 세부사항 및 장점에 관한 것이다.

실시예의 구현에 있어서, 복합부품(1)은 샌드위치형 요소(10)와 또항 이것에 대해 힘의 방출을 위하여 연결된 프로파일(20)을 포함한다. 샌드위치형 요소는 상부커버층(11), 하부커버층(12) 및 금속코어(13)로 구성된다. 코어(13)는 커버층(11),(12) 사이에 부착되고 또한 이들을 연결할 다수의 벌집구조물(13a)에 의해 형성된다. 이 구성에 의해, 샌드위치형 요소는 고유연강도와 동시에 저중량을 갖는다.

금속코어(13)에 대향한 납땜판면(11a),(12a)를 갖는 상하부 커버층(11),(12)을 사용함으로써, 재료군을 진공하에서 납땜의 융점이상의 온도로 가열하여 샌드위치형 요소 혹은 복합부품을 더욱 간단히 제조할 수 있고, 이결과로 벌집구조물(13a)과 상부커버층(11) 및 하부커버층(12) 사이의 접점에 납땜물이 축적하여 납땜공정의 냉각과정에서 견고한 이음이 형성된다.

이 방법을 이용하고 동시에 샌드위치형 요소 제조공정에 의하여, 프로파일(20) 역시 상부커버층(11)의 외측면(11b)에 납땜된다. 상부커버층(11)의 외측면(11b) 역시 납땜판이 되며 또한 프로파일(20)은 적정위치에 존재한다. 상부커버층(11)에서 연결면(21)에 대해 프로파일(20)을 연결하는 공정은 샌드위치형 요소(10)의 제조공정과 동시에 진행된다. 온도가 납땜의 융점 이상으로 상승할 때, 납땜판 외측면(11b)의 납땜은 연결면(21) 상에 축적하며 프로파일(20)을 샌드위치형 요소(10)에 연결한다. 한편 프로파일과 후속접촉할 상부커버층(11)의 외측면(11b) 영역만 납땜판으로 만드는 것도 가능하다.

첨부도면에서 도시된 실시형태에서, 연결면(21) 이외에도 프로파일(20)은 각각 샌드위치형 요소에 수직한 편평요소를 지지할 T-형 부분을 한정하거나 혹은 지지대나 유사한 물체를 부착하기 위한 T-형 부분에 헤드가 있는 다수의 볼트가 존재하는 또다른 2개의 톱니(22),(23)를 구비한다. 일반적으로, 힘의 방출을 위한 광범위한 응용분야에 본 발명에서 청구하는 복합부품을 이용할 경우 프로파일은 연결면(21)과 상이한 기하형태물에도 연결할 수 있다.

Claims (9)

1. 상부 금속커버층(11), 하부 금속커버층(12), 벌집형 구조로된 코어(13)를 포함하는 샌드위치형 요소(10), 또한 샌드위치형 요소(10)속으로의 힘의 방출을 위한 연결면(21)이 장착된 적어도 하나의 금속프로파일(20)로 구성된 복합부품(1)에 있어서, 프로파일이 편평방식으로 샌드위치형 요소에 연결되는 것을 특징으로하는 복합부품.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프로파일(20)이 압출프로파일 형태로 실현되는 것을 특징으로하는 복합부품.
3. 전술한 항 중 하나이상의 항에 있어서,

   상기 프로파일(20)은 샌드위치형 요소(10)에 아교접착되는 것을 특징으로하는 복합부품.
4. 전술한 항 중 하나이상의 항에 있어서,

   상기 프로파일(20)은 샌드위치형 요소(10)에 납땜처리되는 것을 특징으로하는 복합부품.
5. 전술한 항 중 하나이상의 항에 따른 복합부품을 제조하는 방법에 있어서, 프로파일(20)을 샌드위치형 요소 제조과정에서 샌드위치형 요소(10)에 연결하는 것을 특징으로하는 복합부품 제조방법.
6. 전술한 항 중 하나이상의 항에 있어서,

   상기 샌드위치형 요소(10)는 금속커버층(11, 12)을 금속코어(13)에 납땜하여 조립제작되는 것을 특징으로하는 제조방법.
7. 전술한 항 중 하나이상의 항에 있어서,

   납땜판면(11a, 12a)을 가진 커버층(11,12)은 코어(13)에 부착되고 납땜공정은 납땜물의 융점 이상의 온도에서 진공하에 실행되는 것을 특징으로하는 제조방법.
8. 전술한 항 중 하나이상의 항에 있어서,

   상기 프로파일(20)은 샌드위치형 요소(10)에 납땜되는 것을 특징으로하는 제조방법.
9. 전술한 항 중 하나이상의 항에 있어서,

   상기 커버층(11, 12)은 프로파일(20)과 마주보는 납땜판면(11b)에 의해 부착되는 것을 특징으로하는 제조방법.