KR20010058304A - Manufacturing of small container with good weld strength and air-tightability - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a small-sized container having excellent airtightness and mechanical intensity is provided to improve a manufacturing process to have excellent airtightness and mechanical intensity as a small-sized container for storing refrigerant. CONSTITUTION: A method for manufacturing a small-sized container having excellent airtightness and mechanical intensity includes the steps of forming an upper body(10) to have a V-shaped projection extending along a welding line of an outer surface of the upper body in manufacturing the upper body and a lower body(20) made of steel plate material in a plane symmetry form, and positioning and welding the upper and lower bodies at internally processed block type electrodes(30,40) according to a shape of the container.

Description

기밀성과 기계적강도가 우수한 소형 용기 제조 방법{MANUFACTURING OF SMALL CONTAINER WITH GOOD WELD STRENGTH AND AIR-TIGHTABILITY}MANUFACTURING OF SMALL CONTAINER WITH GOOD WELD STRENGTH AND AIR-TIGHTABILITY}

본 발명은 판 두께(T) 0.5mm-2.0mm의 철강 재료 원판 또는 도금된 강재를 이용하여 소형 용기를 제조하는 방법에 관한 것으로서 특히, 냉매 저장용 소형 용기로서의 성능을 가지도록 그 제조공정을 개선한 기밀성과 기계적 강도가 우수한 소형용기의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a small container using a steel plate or plated steel material having a plate thickness (T) of 0.5 mm to 2.0 mm. In particular, the manufacturing process is improved to have a performance as a small container for refrigerant storage. The present invention relates to a method for manufacturing a small container having excellent airtightness and mechanical strength.

종래의 냉매용 저장용기는 미국특허 제5609039호에 나타난 바와 같이 플라스틱 재료를 이용한 용기가 주로 사용되어 왔다. 그러나 금속재료를 용기용으로 쓰는 대신 플라스틱 재료를 이용하는 기술은 용기 제조가 용이하다는 이점은 있으나 내압유지 성능이 떨어지며 용기를 냉각용으로 직접 사용할 수 없는 단점 뿐만 아니라 제조 원가 측면에서도 경쟁력이 낮은 문제점이 있었다.Conventional storage containers for refrigerants have been mainly used as a container using a plastic material, as shown in US Pat. No. 5,590,039. However, the technology of using plastic material instead of using metal material for the container has the advantage of easy container manufacturing, but it has a problem of low pressure resistance performance and the disadvantage of not being able to directly use the container for cooling. .

본 발명은 상기에서 언급된 문제점을 해결하기 위하여 플라스틱재료 대신 기존의 상용 철강재를 접합공정을 거쳐 소형 용기를 만들고 이용기에 냉매를 충진하여 보관, 유통 및 냉각작용을 동시에 달성할 수 있는 방법을 강구함에 있어 소정의 용접 공정을 도입하여 기밀성과 기게적강도가 우수한 소형용기를 제조할수 있는 방법을 제공하므로서 자원의 재활용, 원가저감, 용기본체의 내압 향상 및 용기의 냉각작용을 직접 활용할 수 있는 철강재 용기를 개발하고자 하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problems, in order to solve the problems mentioned above, instead of the plastic material, the conventional commercial steel material is made by joining a small container and filling a refrigerant into the user to achieve a method of simultaneously storing, distributing and cooling the same. By introducing a certain welding process, it provides a method to manufacture small containers with excellent airtightness and mechanical strength. Therefore, steel containers can be directly utilized for recycling resources, reducing costs, improving internal pressure of the container body, and cooling the container. Its purpose is to develop.

도1은 본 발명 냉매 저장 용기의 일부 단면 사시도1 is a partial cross-sectional perspective view of a refrigerant storage container of the present invention.

도2는 본 발명 도1의 가나 단면형상에 대한 용기의 용접 방법을 나타내는 개략도Figure 2 is a schematic diagram showing the welding method of the container to the kana cross-sectional shape of Figure 1 of the present invention

도3은 본 발명 용기의 성형형상을 나타낸 단면도Figure 3 is a cross-sectional view showing the molding shape of the container of the present invention

도4는 본 발명 용기의 돌기 가공부의 상세도Figure 4 is a detailed view of the projection processing portion of the container of the present invention

도5는 본 발명 용접공정의 용접전류와 용접압력을 나타낸 공정도Figure 5 is a process diagram showing the welding current and the welding pressure in the welding process of the present invention

도6은 용접부의 미세조직 상태를 나타낸 사진Figure 6 is a photograph showing a microstructure state of the weld

도7은 용접시 미세 스패터 발생 상황을 나타낸 사진Figure 7 is a photograph showing a fine spatter generation situation during welding

도8은 용접시 대형 스패터 발생 상황을 나타낸 사진이다.8 is a photograph showing a large spatter generation situation during welding.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 상부 몸체 11 : 용접선 12 : 돌기10: upper body 11: welding line 12: projection

20 : 하부 몸체 30 : 상부 용접전극 40 : 하부 용접전극20: lower body 30: upper welding electrode 40: lower welding electrode

50 : 용접 전원 및 제어기 A : 돌기 성형 각도50: welding power source and controller A: protrusion forming angle

iw: 용접 전류 P1: 예비 압력 P2: 본 압력i w : welding current P 1 : preliminary pressure P 2 : main pressure

t1: 예비 압력 기간 t2: 용접 기간t 1 : preliminary pressure period t 2 : welding period

t3: 본 압력 설정 위치 t4: 본 압력 기간t 3 : Main pressure setting position t 4 : Main pressure period

본 발명은 판 형태의 철강재료를 도 1,2,3 및 4의 상부몸체(10) 및 하부몸체(20)과 같은 형태를 갖도록 정밀 성형을 거쳐 정확하게 면 대칭이 되도록 2피스 캔 모양으로 만들되 용접이 이루어지는 면의 한 쪽에는 적절한 크기의 돌기(12)를 형성하므로서 용접시 접촉저항과 전류 밀도의 상승을 유도하여 발열 효율 향상과 용접선의 건전성을 확보할 수 있도록 한 것에 특징이 있다. 즉 본 발명은 판모양의 철강재료를 성형하여 서로 면대칭인 상부몸체(10)와 하부몸체(20)를 제조하되 상부몸체는 그 외주면 용접선(11)에 연속된 V자형 돌기(12)가 형성되도록 하는 단계와, 상기 상·하부 몸체를 용기의 형태에 맞추어 내면 가공이 된 블록 모양의 전극(30),(40)에 위치시켜 용접하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 용접단계는 상기 전극(30)에 상부 몸체(10)의 돌기(12) 선단부에서 약간의 변형이 발생할 정도까지 예비압력을 부여하는 단계와, 상기 예비압력(P1)에 의하여 상·하부 몸체가 안정적으로 충분히 접촉되었을 때에 용접선(11)을 가열용융하기 위하여 용접전류를 인가하는 단계와, 상기 용접전류의 통전 유지 시간이 끝날무렵 용융부의 응고가 완료되기 직전 용접압력을 예비압력(P1)에서 본압력(P2)까지 상승시켜 용융부를 압착하는 단계와, 상기 용융부를 압착후 일정시간후에 용접전류의 통전을 중지하고 용접부가 완전히 냉각된 후에 본압력을 해제하는 단계로 이루어지는 것을특징으로 하는 기밀성과 기계적 강도가 우수한 소형용기의 제조방법인 것을 특징으로 한다.The present invention is made of a two-piece can shape so that the plate-like steel material is precisely symmetrical through precise molding to have the same shape as the upper body 10 and the lower body 20 of FIGS. 1,2,3 and 4 One side of this surface is characterized by the formation of a projection 12 of an appropriate size to induce an increase in contact resistance and current density during welding, thereby improving heat generation efficiency and ensuring the integrity of the weld line. That is, in the present invention, the upper body 10 and the lower body 20 which are face-symmetric with each other by forming a plate-shaped steel material, but the upper body is formed so that the continuous V-shaped protrusion 12 is formed on the outer peripheral surface welding line 11. And the step of placing the upper and lower bodies in the shape of the container and welding the blocks to the block-shaped electrodes 30 and 40 which are internally processed. 30) to give a preliminary pressure to the extent that a slight deformation occurs at the tip 12 of the projection 12 of the upper body 10, and when the upper and lower bodies are stably and sufficiently in contact with the preliminary pressure (P 1 ) welding line 11 is the hot melt to the welding pressure immediately before the step of applying a welding current, the solidification is complete, the time molten portion is energized holding time of the welding current and the end of the preliminary to pressure the pressure in the (P 1) (P 2) To the melt The method of manufacturing a small container having excellent airtightness and mechanical strength, characterized by comprising the steps of pressing and stopping the energization of the welding current after a certain time after pressing the melted part and releasing the main pressure after the welded part is completely cooled. It is characterized by.

또한 본 발명 방법에서 성형 후의 평탄도는 용접품질에 직접적인 영향을 주는 요소이므로 자유 상태에서 최소의 편차가 있도록 하여야 하고 예비압력(P1)을 인가 하였을 때에는 완전한 평면 상태가 되어야 한다.In addition, since the flatness after molding in the method of the present invention directly affects the welding quality, there should be a minimum deviation in the free state, and when the preliminary pressure P 1 is applied, the flatness must be in a completely flat state.

이하에 본발명을 도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

성형판 중에서 상부몸체(10)은 용기 몸체 부분의 성형과 함께 용접선(11)를 따라 소정의 돌기(12)가 형성되어 있으며 이 돌기는 성형각도(A)를 60-120도로하고 성형높이(h)를 소재 두께의 70-110%의 범위가 되도록 가공한다. 그리고 하부 몸체(20)은 용기 몸체 부분만을 가공한 상태로 구성한다.Among the forming plates, the upper body 10 is formed with a predetermined protrusion 12 along the welding line 11 along with the molding of the container body portion, and this protrusion has a molding angle A of 60 to 120 degrees and a molding height h. ) Is processed so that it is in the range of 70-110% of the thickness of the material. And the lower body 20 is configured to process only the container body portion.

여기에서 성형각도를 60-120도로 하고 성형높이를 소재두께의 70-110%로 한정하는 이유는 이 조건에서 가장 양호한 용접결과를 얻을 수 있기 때문이다.Here, the molding angle is 60-120 degrees and the molding height is limited to 70-110% of the material thickness because the best welding results can be obtained under these conditions.

상부몸체(10)와 하부몸체(20)의 용접은 가공 속도와 용접부의 품질 특히 기밀성, 내압 저항성 및 표면 특성이 고려되어야 하며 용접 전원 전류의 출력 형태는 단펄스 파형 또는 위상제어 연속파 형태를 취하도록 되어야 한다. 용접용 전극(30),(40)은 전기 및 열의 전도도가 높은 소재를 사용하되 그 형상이 전체적으로 블록 모양을 나타내는 형태의 전극을 사용하여야 하며 용기의 형태에 맞추어 내면의 가공이 실시되어 있다. 용접과정에서 전극과 소재의 불필요한 접촉이 발생하면 용접전류의 분류가 발생하여 발열 효율을 낮추는 원인이 되어 융합 불량을 일으키거나 스파크를 일으켜 용접 후의 표면 품질을 저하시키므로 소재-전극간에는 충분한 최소의 간격이 유지되어야 한다. 용접의 공정변수로는 용접전류(iw), 용접 전류의 유지 시간(t2), 예비 압력(P1) 및 예비 압력 유지 시간(t1+t2), 본 압력(P2) 및 본 압력 유지 시간(t3+t4)등이 있으며 그들은 적절하게 조합을 이루어 용접부의 품질 요구 조건인 소정의 강도 및 기밀성이 보장되어야 한다. 용접품질의 기본요구 사항 중에서는 압력이 작용하는 용기이므로 용접부 강도와 기밀성이 가장 중요하며 이러한 조건을 충족하기 위하여 용접 직전에 예비 압력(P1)을 부여하도록 한다. 예비 압력(P1)의 크기와 시기는 소재의 두께(T)와 모재 인장강도에 따라서 차이가 있으나 용접 전류 인가 전 소정의 시기에 부여하여야 하고 접촉부인 돌기(12)의 선단에서 약간의 변형이 발생할 정도가 되어야 한다. 두 소재가 안정적으로 충분히 접촉되었을 때 용접 전류(iW)를 용접 전류의 유지 시간(t2) 만큼 인가하여 돌기(12) 및 그 반대편 소재(20)의 접촉부를 가열 및 용융시켜서 용접이 이루어 지도록 한다. 용접 전류(iw)의 통전 기간인 유지시간(t2)이 끝날 무렵 용융부의 응고가 완료되기 직전(t3)용접 압력은 예비 압력(P1)에서 매우 빠른 속도로 본 압력(P2) 까지 상승시켜 용융부를 압착 시켜야 한다. 본 압력(P2)은 용접이 완료되어 용접부가 완전히 냉각되었다고 판단될 시점에서 해방되어야 용접부의 건전성을 확보할 수 있다.The welding of the upper body 10 and the lower body 20 should take into account the processing speed and weld quality, in particular airtightness, pressure resistance and surface characteristics, and the output form of the welding power current should take the form of a short pulse wave or a phase controlled continuous wave. Should be. Welding electrodes 30 and 40 should be made of a material having high electrical and thermal conductivity, but the electrode should be formed in the shape of a block as a whole. Unnecessary contact between the electrode and the material during the welding process causes the classification of the welding current, which lowers the heat generation efficiency, which causes poor fusion or sparks, which degrades the surface quality after welding. It must be maintained. Process variables of welding include welding current (i w ), holding time of welding current (t 2 ), preliminary pressure (P 1 ) and preliminary pressure holding time (t 1 + t 2 ), main pressure (P 2 ) and bone Pressure holding times (t 3 + t 4 ), etc. and they must be properly combined to ensure the desired strength and tightness, which are the quality requirements of the weld. Among the basic requirements of welding quality, since the vessel is a pressure vessel, the strength and airtightness of the weld are the most important. To satisfy these conditions, a preliminary pressure (P 1 ) should be applied immediately before welding. The size and timing of the preliminary pressure (P 1 ) differs depending on the thickness (T) of the material and the tensile strength of the base material, but it should be given at a predetermined time before the welding current is applied. Should be enough to occur. When the two materials are stably in contact with each other, the welding current i W is applied by the holding time t 2 of the welding current to heat and melt the contact portions of the protrusion 12 and the opposite material 20 so that the welding is performed. do. A power-on period of the welding current (i w) a retention time (t 2) just before the end of the time the molten portion solidification is complete (t 3) Weld pressure is the pressure at a very high speed in the pre-pressure (P 1) (P 2) The melt must be squeezed up to ascend. The pressure P 2 may be released at the time when it is determined that the welding is completed and the weld is completely cooled to ensure the integrity of the weld.

단펄스 파형 용접 전류에 의한 용접에서는 단위 면적 당 인가 에너지가 낮을경우 용접부 전단 인장 강도가 매우 낮으며 인가 에너지의 증가에 따라 강도 값이 급격히 증가하나 어떤 값 이상에서는 에너지가 증가하여도 용접부 강도 변화가 없는 적정 용접 조건이 존재한다. 그러나, 용접 에너지가 더욱 높은 조건에서는 용접부 강도가 급격히 감소하며 이것은 용접시 접촉 점에서 에너지의 밀도 이상 상승에 의한 용융 금속의 비산 발생이 일어나고 이것이 실질적인 용접 에너지의 손실을 일으킨 것이 주요 원인이므로 소재의 종류에 적합한 용접 전류 또는 에너지를 공급할 수 있는 조건의 선택이 필수 요건이다.In welding by short pulse wave welding current, when the applied energy per unit area is low, the shear tensile strength of the weld is very low and the strength value increases rapidly as the applied energy increases. There is no proper welding condition. However, in the condition of higher welding energy, the weld strength decreases drastically, which is caused by the scattering of molten metal due to the higher density of energy at the contact point during welding, which is the main cause of the substantial loss of welding energy. The selection of suitable welding currents or conditions to supply the energy is essential.

도6은 용접후 용접선의 미세 조직 변화를 용접 에너지 투입량과 비교하여 제시한 것으로 용접의 입열 에너지가 적절한 조건(a)에서는 용접부가 양호하게 형성되어 있고 에너지 투입량이 과도하게 높은 경우(b)에서는 스패터 발생으로 용착부의 일부가 손실되어 있음을 볼 수 있다.6 shows the microstructure change of the weld line after welding in comparison with the welding energy input amount. In the case where the heat input energy of the welding is appropriate (a), the weld is well formed and the energy input amount is excessively high (b). It can be seen that part of the weld is lost due to the generation of the burr.

용접부의 건전도에 영향을 미치는 요인은 용접 전류 또는 에너지 이외에도 용접 압력인 예비 압력(P1)과 본 압력(P2) 및 가압력의 응답속도가 중요하다. 예비 압력(P1)이 낮으면 성형된 돌기가 초기 변형 없이 가볍게 접촉하게 되고 그 결과 전류의 통전로에서 에너지 밀도가 이상 상승하여 용융 금속을 과열 시키게 되고 도7과 같이 과열된 금속은 스패터를 형성하면서 외부로 비산하여 용접 금속의 손실과 함께 에너지 효율을 낮추게 된다. 에너지 투입량이 과도할 경우에는 도8과 같이 대형 스패터를 형성하여 용접이 적절하게 이루어지지 않는다.In addition to the welding current or energy, the factors affecting the integrity of the welded portion are the preliminary pressure P 1 , the welding pressure, and the response speed of the main pressure P 2 and the pressing force. When the preliminary pressure (P 1 ) is low, the formed protrusions are brought into light contact without initial deformation, and as a result, the energy density rises in the current-carrying path, causing overheating of the molten metal. As it forms, it scatters to the outside, reducing energy efficiency with loss of weld metal. When the energy input amount is excessive, a large spatter is formed as shown in FIG. 8 to prevent welding.

용접 초기의 압력(P1)이 증가하면 접합부의 접촉 면적이 증가하고 이것은 결과적으로 용접중의 전류밀도 감소를 초래한다. 충분한 에너지를 공급하면 압력(P1)을 증가시키더라도 적정 용접조건의 범위가 넓어지지만 그 압력이 지나치게 높으면 통전 초기의 접촉 면적 증가에 따라 전류 밀도 감소 정도가 더욱 커지므로 본래의 목표인 돌기 성형에 의한 고전류 밀도 용접을 저해하게 된다.As the pressure P 1 at the beginning of welding increases, the contact area of the joint increases, which in turn results in a decrease in current density during welding. If sufficient energy is supplied, the range of proper welding condition is widened even if the pressure (P 1 ) is increased, but if the pressure is too high, the degree of current density decreases with the increase of the contact area at the beginning of energization. This hinders high current density welding.

또, 예비 압력(P1)에서 본 압력(P1)으로 이동하는 전극의 가압 특성은 용접부의 압착 효과에 영향을 크게 주기 때문에 충분히 높은 전극 가압력과 함께 전극 가동부의 질량 감소, 운동부의 마찰저항 감소 및 가압력의 응답 속도 등을 높이도록 구성되어야 한다.In addition, since the pressing characteristic of the electrode moving from the preliminary pressure P 1 to the present pressure P 1 greatly affects the crimping effect of the welded portion, a sufficiently high electrode pressing force reduces the mass of the electrode movable portion and reduces the frictional resistance of the moving portion. And a response speed of the pressing force.

따라서 예비압력(P1)과 본압력(P2)의 비는 0.5∼0.8로 유지하는 것이 적정하다.Therefore, it is appropriate to maintain the ratio between the preliminary pressure P 1 and the main pressure P 2 at 0.5 to 0.8.

본 발명의 공정에 의하면 용접부의 재질개선과 건전성을 확보할 수 있기 때문에 기밀성과 기계적 강도가 우수한 소형 용기의 제조가 가능하여 특히, 냉매용 저장 용기등에 사용이 가능하며, 기존의 방법보다 생산성과 제조원가 및 자원재활용성을 높일 수 있고, 용접공정의 특성상 필요시의 성능개선을 위한 설계 변경에도 능동적으로 대처할 수 있다.According to the process of the present invention, it is possible to manufacture a small container excellent in airtightness and mechanical strength because of improved material quality and integrity of the welded part, and in particular, it can be used in a storage container for a refrigerant, and productivity and manufacturing cost than the existing method. And it is possible to increase the resource recycling, and to actively cope with the design change to improve the performance when necessary due to the nature of the welding process.

Claims (5)

판모양의 철강재료를 성형하여 서로 면대칭인 상부몸체와 하부몸체를 제조하되 상부몸체는 그 외주면 용접선에 연속된 V자형 돌기가 형성되도록 하는 단계와, 상기 상·하부 몸체를 용기의 형태에 맞추어 내면 가공이 된 블록 모양의 전극에 위치시켜 용접하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 기밀성과 기계적 강도가 우수한 소형 용기의 제조방법.Forming a plate-shaped steel material to produce an upper body and a lower body symmetric with each other, the upper body is to form a continuous V-shaped projection on the outer circumferential surface welding line, and the upper and lower body in accordance with the shape of the container Method for producing a small container excellent in airtightness and mechanical strength, characterized in that the step consisting of welding and placing on the processed block-shaped electrode. 제1항에 있어서,상기 용접단계는The method of claim 1, wherein the welding step 상기 전극에 상부 몸체의 돌기 선단부에서 약간의 변형이 발생할 정도까지 예비압력을 부여하는 단계와,Applying a preliminary pressure to the electrode to such an extent that a slight deformation occurs at the proximal tip of the upper body; 상기 예비압력에 의하여 상·하부 몸체가 안정적으로 충분히 접촉되었을 때에 용접선을 가열용융하기 위하여 용접전류를 인가하는 단계와,Applying a welding current to heat-melt the welding line when the upper and lower bodies are stably in contact with each other by the preliminary pressure; 상기 용접전류의 통전 유지 시간이 끝날무렵 용융부의 응고가 완료되기 직전 용접압력을 예비압력(P1)에서 본압력(P2)까지 상승시켜 용융부를 압착하는 단계와,Pressing the molten portion by increasing the welding pressure from the preliminary pressure P 1 to the main pressure P 2 immediately before the solidification of the molten portion is completed at the end of the current holding time of the welding current; 상기 용융부를 압착후 일정시간후에 용접전류의 통전을 중지하고 용접선이 완전히 냉각된 후에 본압력을 해제하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기밀성과 기계적 강도가 우수한 소형용기의 제조방법.A method of manufacturing a small container excellent in airtightness and mechanical strength, characterized in that the step of stopping the energization of the welding current after a certain time after pressing the melted portion and releasing the main pressure after the welding line is completely cooled. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 판모양의 철강재료는 열전도도가 높은 두께 0.5∼2.0mm인 것을 특징으로 하는 기밀성과 기계적 강도가 우수한 소형용기의 제조방법.The plate-shaped steel material is a small container excellent in airtightness and mechanical strength, characterized in that the heat conductivity is 0.5 ~ 2.0mm high thermal conductivity. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 상부몸체의 V자형 돌기는 그 높이가 원소재 두계의 70∼110%이며, 돌기각도는 60∼120°인 것을 특징으로 하는 기밀성과 기계적 강도가 우수한 소형용기의 제조방법.The V-shaped protrusion of the upper body has a height of 70 to 110% of the base material system, the projection angle is 60 to 120 °, characterized in that the airtightness and mechanical strength excellent manufacturing method of a small container. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 예비압력(P1)과 본압력(P2)의 비는 0.5∼0.8인 것을 특징으로 하는 기밀성과 기계적 강도가 우수한 소형용기의 제조방법.The ratio of the preliminary pressure (P 1 ) and the main pressure (P 2 ) is 0.5 to 0.8 characterized in that the airtightness and mechanical strength excellent manufacturing method of a small container.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109731982A (en) * 2019-02-20 2019-05-10 哈尔滨工业大学 Difficult-to-deformation material complex section hollow unit hinders heating electromagnetic manufacturing process certainly

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