KR20030039229A - Junction Method For Minimization Of Thermal Deformation In Contact Region Between Two Materials Using Initial Elastic Deformation - Google Patents

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KR20030039229A
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Abstract

PURPOSE: A bonding method for minimizing thermal strain on the contact surface between two materials using initial elastic deformation capable of bonding the two materials by minimizing variation according to thermal strain on the bonding boundary surface during bonding of the two materials is provided. CONSTITUTION: The bonding method for minimizing thermal strain on contact surface between two materials using initial elastic deformation comprises a step (S100) of calculating thermal strain amount according to change of first bonding material at a certain temperature; a step (S200) of thermal strain amount of second bonding material which is correspondingly bonded to the first bonding material and has a relatively large thermal strain for the same temperature change; a step (S300) of calculating tensile stress to be impressed based on the thermal strain amount limited within the elastic range of the first bonding material; a step (S400) of calculating compressive stress to be impressed based on the thermal strain amount limited within the elastic range of the second bonding material; a step (S500) of tensile straining the first bonding material based on the tensile stress; a step (S600) of compressive straining the second bonding material based on the compressive stress; a step (S700) of bonding the first and the second bonding materials to the maximum temperature existing in the above temperature change; and a step (S800) of forcibly cooling the bonded first and second bonding materials to the minimum temperature existing in the above temperature change.

Description

초기 탄성 변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법{Junction Method For Minimization Of Thermal Deformation In Contact Region Between Two Materials Using Initial Elastic Deformation}Junction Method For Minimization Of Thermal Deformation In Contact Region Between Two Materials Using Initial Elastic Deformation

본 발명은 이종물질의 접합방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이종 물질의 접합 과정에서 각 물질의 갖는 고유한 열팽창 계수의 차이로 발생하는 불균형한 변형을 최소화하기 위하여, 접합 과정 이전에 미리 발생할 수 있는 변형량 을 계산하고, 계산된 변형량을 인가하여 상대적인 변형량을 최소화할 수 있는 초기 탄성변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for bonding dissimilar materials, and more particularly, in order to minimize unbalanced deformation caused by the difference in inherent coefficient of thermal expansion of each material during bonding of dissimilar materials. The present invention relates to a joining method for minimizing thermal deformation at a contact surface of dissimilar materials by calculating an amount of deformation present and applying an initial amount of deformation to minimize the relative amount of deformation.

일반적으로 하나의 제품을 제조하는 과정에서는 금속 대 비금속 또는 금속 대 금속사이의 접합과정이 필수적으로 존재하기 마련이다.In general, in the process of manufacturing a product, the bonding process between metal and nonmetal or metal to metal is indispensable.

도 1은 종래 이종물질의 접합과정을 도시한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1접합물질(1)과 제 2접합물질(3)은 서로 상이한 열팽창계수를 갖는 이종물질로서, 고온에서의 접합단계와 상온에서의 냉각단계가 순차적으로 진행되어 접합됨으로써, 단일의 제품(5)으로 완성된다.1 is a block diagram illustrating a conventional bonding process of dissimilar materials. As shown in FIG. 1, the first bonding material 1 and the second bonding material 3 are heterogeneous materials having different thermal expansion coefficients, and the bonding step at high temperature and the cooling step at room temperature are sequentially performed. By joining, the single product 5 is completed.

여기서, 상기 제 1접합물질(1)은 제 2접합물질(3)에 비해 상대적으로 작은 열팽창계수를 가지며, 제 2접합물질(3)은 더 큰 열팽창계수를 가진다.Here, the first bonding material 1 has a relatively smaller coefficient of thermal expansion than the second bonding material 3, and the second bonding material 3 has a larger coefficient of thermal expansion.

이 때 상기 제 1접합물질(1)과 제 2접합물질(3)의 온도변화에 따른 접합경계면에서의 열변형량은 각 접합물질(1,3)이 지니고 있는 고유의 열팽창계수와, 온도변화량 등에 의해 결정되며, 공식으로 표현하면 ΔL = L0×α×ΔT이다.At this time, the thermal deformation amount at the junction boundary surface according to the temperature change of the first bonding material 1 and the second bonding material 3 is inherent in the coefficient of thermal expansion and the temperature change amount of each bonding material 1,3. Determined by the formula, and ΔL = L 0 × α × ΔT.

상기 공식은 일반적인 열변형량 계산식으로, 여기서 ΔL 은 열변형에 따른 길이변화량을 나타내고, 상기 L0는 초기상태의 길이를 나타내며, 상기 α는 물질 고유의 열팽창계수를 나타내고, ΔT는 접합단계에서의 온도와 냉각단계에서의 온도변화량을 나타낸다.The formula is a general thermal strain calculation formula, where ΔL represents the length change according to thermal deformation, L 0 represents the length of the initial state, α represents the intrinsic thermal expansion coefficient, and ΔT represents the temperature at the bonding step. And the temperature change in the cooling step.

이와 같이 상기 제 1접합물질(1) 및 제 2접합물질(3)의 접합과정에서 각 접합물질(1,3)은 서로 상이한 열팽창계수를 지니고 있기 때문에, 열변화에 따라 변형하는 정도가 상이하기 마련이다.As described above, since the bonding materials 1 and 3 have different thermal expansion coefficients in the bonding process of the first bonding material 1 and the second bonding material 3, the degree of deformation due to thermal change is different. It is ready.

따라서, 상기 접합경계면에서 상대적으로 열팽창계수가 작은 제 1접합물질 (1)은 인장응력을 받게 되고, 상대적으로 열팽창계수가 큰 제 2접합물질(3)은 압축 응력을 받게 되기 때문에, 상온에서의 냉각 후에는 반드시 변형이 발생하게 된다.Therefore, since the first bonding material 1 having a relatively small coefficient of thermal expansion at the junction boundary surface is subjected to tensile stress, and the second bonding material 3 having a relatively large coefficient of thermal expansion is subjected to compressive stress, After cooling, deformation will necessarily occur.

이러한 열변형에 따른 상기 길이변화량(이하 열변형량)은 각 접합물질(1,3)의 접합 후 접합면의 분리 또는 잔류응력으로 인한 수명의 감소 등으로 이어지는 문제점을 유발시킨다.The length change amount (hereinafter, thermal deformation amount) due to such thermal deformation causes problems that lead to separation of the bonding surface or reduction of life due to residual stress after bonding of the respective bonding materials 1 and 3.

상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 고온에서의 접합 이후에 상온에서 냉각할 때 그 냉각과정을 최적화하는 기술과, 접합 및 냉각 후 추가적인 열처리를 통해 열변형을 최소화하려는 기술이 개발되었지만, 실효를 거두기 위해서는 그 과정에서 많은 시행착오와 막대한 비용이 추가적으로 소요되는 문제점이 있다.In order to overcome the above problems, a technique for optimizing the cooling process when cooling at room temperature after bonding at a high temperature and a technique for minimizing thermal deformation through additional heat treatment after bonding and cooling have been developed. In the process, there is a problem that a lot of trial and error and enormous costs additionally.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은 이종물질의 접합시 접합경계면에서의 열변형에 따른 변화량을 최소화하여 이종물질을 접합할 수 있는 초기 탄성 변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the first object of the present invention is to minimize the amount of change due to thermal deformation at the bonding boundary when dissimilar materials are bonded. It is to provide a bonding method for minimizing thermal deformation at the contact surface of dissimilar materials using elastic deformation.

그리고 본 발명의 제 2목적은 접합 과정 이전에 미리 발생할 수 있는 변형량을 계산하고, 계산된 변형량을 인가하여 이종물질간의 상대적인 변형량을 최소화할 수 있는 초기 탄성 변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법을 제공하는 것이다.The second object of the present invention is to calculate the amount of deformation that may occur in advance before the bonding process, and to apply the calculated amount of deformation to the thermal deformation at the contact surface of the dissimilar materials by using the initial elastic deformation to minimize the relative deformation between the different materials. To provide a bonding method to minimize the.

이와 같은 본 발명의 목적들은 제 1접합물질(10)의 일정온도변화에 따른 열변형량을 계산하는 단계(S100);Such objects of the present invention include the steps of calculating the thermal strain according to the change in the constant temperature of the first bonding material (10) (S100);

상기 제 1접합물질(10)에 대응접합되며, 동일온도변화에 대해 상대적으로 열변형이 큰 제 2접합물질(20)의 열변형량을 계산하는 단계(S200);Calculating a thermal deformation amount of the second bonded material 20 correspondingly bonded to the first bonded material 10 and having a relatively large thermal deformation with respect to the same temperature change (S200);

상기 제 1접합물질(10)이 갖는 탄성영역 내로 한정되는 열변형량을 기초로 인가할 인장응력을 계산하는 단계(S300);Calculating a tensile stress to be applied based on a thermal strain defined in the elastic region of the first bonding material (S300);

상기 제 2접합물질(20)이 갖는 탄성영역 내로 한정되는 열변형량을 기초로 인가할 압축응력을 계산하는 단계(S400);Calculating a compressive stress to be applied based on the amount of heat deformation defined in the elastic region of the second bonding material (20) (S400);

상기 인장응력을 기초로 상기 제 1접합물질(10)을 인장변형시키는 단계 (S500);Tensile straining the first bonding material (10) based on the tensile stress (S500);

상기 압축응력을 기초로 상기 제 2접합물질(20)에 압축변형시키는 단계 (S600);Compressing and deforming the second bonding material (20) based on the compressive stress (S600);

상기 제 1접합물질(10) 및 제 2접합물질(20)을 상기 온도변화중 존재하는 최대온도로 접합하는 단계(S700); 및Bonding the first bonding material 10 and the second bonding material 20 to a maximum temperature existing during the temperature change (S700); And

접합된 상기 제 1접합물질(10) 및 제 2접합물질(20)을 상기 온도변화 중 존재하는 최저온도로 강제 냉각하는 단계(S800);로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 초기 탄성 변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법에 의하여 달성된다.Forcibly cooling the bonded first and second joined materials 10 and 20 to the lowest temperature present during the temperature change (S800); using an initial elastic deformation, characterized in that consisting of It is achieved by a bonding method to minimize thermal deformation at the dissimilar material contact surface.

여기서, 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량은 ΔL1= L1×α1×ΔT에 의하여 계산되며, 여기서 상기 ΔL1은 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량;Here, the thermal strain of the first bonding material 10 is calculated by ΔL 1 = L 1 × α 1 × ΔT, where ΔL 1 is the thermal strain of the first bonding material 10;

상기 L1는 상기 제 1접합물질(10)의 원래 길이;L 1 is the original length of the first bonding material (10);

상기 α1은 상기 제 1접합물질(10)의 열팽창계수;Α 1 is a coefficient of thermal expansion of the first bonding material 10;

상기 ΔT는 접합온도와 강제냉각온도 사이의 온도변화량;인 것이 바람직하다.ΔT is an amount of change in temperature between the junction temperature and the forced cooling temperature;

그리고, 상기 제 2접합물질(20)의 열변형량은 ΔL2= L2×α2×ΔT에 의하여 계산되며, 여기서 상기 ΔL2은 상기 제 2접합물질(20)의 열변형량;And, the thermal strain of the second bonding material 20 is calculated by ΔL 2 = L 2 × α 2 × ΔT, where ΔL 2 is the thermal strain of the second bonding material 20;

상기 L2는 상기 제 2접합물질(20)의 원래 길이;L 2 is the original length of the second bonding material 20;

상기 α2은 상기 제 2접합물질(20)의 열팽창계수;Α 2 is a coefficient of thermal expansion of the second bonding material 20;

상기 ΔT는 접합온도와 강제냉각온도 사이의 온도변화량;인 것이 바람직하다.ΔT is an amount of change in temperature between the junction temperature and the forced cooling temperature;

아울러, 상기 제 1접합물질(10)에 인가할 인장응력은 σ1= (ΔL1-ΔL2)/L1×E1로 계산되며,In addition, the tensile stress to be applied to the first bonding material 10 is calculated as σ 1 = (ΔL 1 -ΔL 2 ) / L 1 × E 1 ,

여기서 상기 σ1은 상기 제 1접합물질(10)에 인가할 인장응력;Wherein σ 1 is a tensile stress to be applied to the first bonding material 10;

상기 ΔL1은 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량;ΔL 1 is the amount of heat deformation of the first bonding material (10);

상기ΔL2는상기 제 2접합물질(20)의 열변형량;The ΔL 2 is the heat deformation amount of the second bonding material 20;

상기 L1은 상기 제 1접합물질(10)의 원래 길이;L 1 is the original length of the first bonding material (10);

상기 E1은 상기 제 1접합물질(10)의 탄성계수;인 것이 바람직하다.E 1 is the elastic modulus of the first bonding material 10;

또한, 상기 제 2접합물질(20)에 인가할 인장응력은 σ2= (ΔL1-ΔL2)/L2×E2로 계산되며,In addition, the tensile stress to be applied to the second bonding material 20 is calculated as σ 2 = (ΔL 1 -ΔL 2 ) / L 2 × E 2 ,

여기서 상기 σ2은 상기 제 2접합물질(20)에 인가할 압축응력;Where σ 2 is the compressive stress to be applied to the second bonding material 20;

상기 ΔL1은 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량;ΔL 1 is the amount of heat deformation of the first bonding material (10);

상기ΔL2는 상기 제 2접합물질(20)의 열변형량;The ΔL 2 is the amount of heat deformation of the second bonding material 20;

상기 L2는 상기 제 2접합물질(20)의 원래 길이;L 2 is the original length of the second bonding material 20;

상기 E2는 상기 제 2접합물질(20)의 탄성계수;인 것이 바람직하다.E 2 is the elastic modulus of the second bonding material 20;

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.

도 1은 종래 이종물질의 접합과정을 도시한 구성도,1 is a block diagram illustrating a conventional bonding process of dissimilar materials,

도 2는 본 발명에 따른 접합방법의 순서도,2 is a flow chart of the bonding method according to the invention,

도 3은 본 발명에 따른 접합방법의 접합과정을 도시한 구성도이다.3 is a block diagram showing a bonding process of the bonding method according to the present invention.

< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 ><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

1: 제 1접합물질 3: 제 2접합물질1: first bonding material 3: second bonding material

5: 제품 10: 제 1접합물질5: product 10: first bonding material

20: 제 2접합물질 100: 제품20: second bonding material 100: product

다음으로는 본 발명에 따른 초기 탄성 변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.Next, the bonding method for minimizing thermal deformation at the contact surface of dissimilar materials using the initial elastic deformation according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 접합방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 접합방법의 접합과정을 도시한 구성도이다.2 is a flow chart of the bonding method according to the invention, Figure 3 is a block diagram showing the bonding process of the bonding method according to the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 접합방법은 이종물질간의 접합과정에서 온도변화를 겪는 이종물질간의 상대적인 열변형차이를 최소화하기 위해 접합과정에서 겪게 될 온도변화에 따라 각 물질의 열변형량 및 응력을 계산하여 접합 이전에 상대적으로 열변형이 적은 물질에는 인장변형을 가하고, 열변형이 상대적으로 큰 물질에는 압축변형을 가하기 위한 것으로, 이 때 가하게 되는 인장력 및 압축력의 크기는 공히 각 이종물질이 갖는 탄성영역(항복응력)내로 한정한다.As shown in Figures 2 and 3, the bonding method is a thermal deformation amount of each material in accordance with the temperature change to be experienced in the bonding process in order to minimize the relative thermal deformation difference between the heterogeneous materials undergoing a temperature change in the bonding process between the heterogeneous materials And stress to calculate tensile strain on materials with relatively little thermal deformation before bonding, and compressive strain on materials with relatively large thermal deformation, and the tensile and compressive forces applied at this time are different from each other. It is limited to this elastic region (yield stress).

이러한 상기 열변형최소화방법은 제 1접합물질(10) 및 상기 제 1접합물질 (10)에 대응접합하는 제 2접합물질(20)을 단일의 제품(100)으로 접합하는 일련의 과정에 걸쳐 이루어지는데, 다음과 같다.The method for minimizing heat deformation is performed through a series of processes in which the first bonding material 10 and the second bonding material 20 correspondingly bonded to the first bonding material 10 are bonded to a single product 100. It is as follows.

우선 상기 제 2접합물질(20)에 비해 상대적으로 작은 열팽창계수를 갖는 제 1접합물질(10)이 일정온도변화에 따라 겪게 되는 열변형량을 계산한다.First, the amount of thermal deformation experienced by the first bonded material 10 having a thermal expansion coefficient relatively smaller than that of the second bonded material 20 according to a constant temperature change is calculated.

이 때 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량은 ΔL1= L1×α1×ΔT에 의하여 계산되며, 여기서 상기 ΔL1은 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량이고, 상기 L1는 상기 제 1접합물질(10)의 원래 길이이며, 상기 α1은 상기 제 1접합물질(10)의 열팽창계수이며, 상기 ΔT는 접합온도와 강제냉각온도 사이의 온도변화량이다.At this time, the thermal strain of the first bonding material 10 is calculated by ΔL 1 = L 1 × α 1 × ΔT, where ΔL 1 is the thermal strain of the first bonding material 10, the L 1 Is the original length of the first bonding material 10, α 1 is the thermal expansion coefficient of the first bonding material 10, and ΔT is the amount of temperature change between the bonding temperature and the forced cooling temperature.

상기 열팽창계수는 단위온도당 변화하는 변형량을 나타내는 지표로서 물질마다 고유한 값을 지니게 됨으로 상기 각 접합물질(10,20)간의 상대적인 열변형정도를 알 수 있다. (S100)The coefficient of thermal expansion is an indicator of the amount of deformation that changes per unit temperature, and thus has a unique value for each material, thereby indicating the relative degree of thermal deformation between the bonding materials 10 and 20. (S100)

다음으로 상기 제 2접합물질(20)의 열변형량을 계산하는데, 상기 제 2접합물질(20)은 상기 제 1접합물질(10)에 비해 상대적으로 더 큰 열변형정도를 갖는 것으로, 즉 상대적으로 더 큰 열팽창계수를 갖는다.Next, the thermal deformation amount of the second bonding material 20 is calculated, and the second bonding material 20 has a relatively higher degree of thermal deformation than the first bonding material 10, that is, relatively Has a higher coefficient of thermal expansion.

이 때 상기 제 2접합물질(20)의 열변형량은 ΔL2= L2×α2×ΔT에 의하여 계산되며, 여기서 상기 ΔL2은 상기 제 2접합물질(20)의 열변형량이고, 상기 L2는 상기 제 2접합물질(20)의 원래길이이며 ,상기 α2은 상기 제 2접합물질(20)의 열팽창계수이고, 상기 ΔT는 접합온도와 강제냉각온도 사이의 온도변화량이다.(S200)At this time, the thermal strain of the second bonding material 20 is calculated by ΔL 2 = L 2 × α 2 × ΔT, where ΔL 2 is the thermal strain of the second bonding material 20, the L 2 Is the original length of the second bonding material 20, α 2 is the thermal expansion coefficient of the second bonding material 20, and ΔT is the amount of temperature change between the bonding temperature and the forced cooling temperature (S200).

상기 제 1접합물질(10) 및 제 2접합물질(20)의 각 열변형량은 접합 이전에 미리 인가할 인장변형 또는 압축변형을 위해 계산되는 것으로, 인장 또는 압축변형정도를 구하기 위해 상기 각 열변형량은 인장응력 또는 압축응력 계산의 기초가 된다.Each thermal strain of the first bonded material 10 and the second bonded material 20 is calculated for tensile strain or compressive strain to be applied in advance before bonding, and the respective thermal strain amounts to obtain the degree of tensile or compressive strain. Is the basis for calculating tensile or compressive stress.

아울러, 상기 각 응력이 계산되기 위해서는 상기 열변형과 탄성변형과의 관계를 규명해야 하는데, 이는 공식 ε= 1/E ×σ을 통해 알 수 있다.In addition, in order to calculate the respective stresses, the relationship between the thermal strain and the elastic strain should be identified, which can be known through the formula ε = 1 / E × σ.

여기서, 상기 ε은 탄성변형율 즉, 원래길이당 변형된 길이의 정도를 나타내고, E는 각 물질마다 고유한 탄성계수이며, σ는 응력을 나타낸다.Where [epsilon] is the elastic strain rate, that is, the degree of strain length per original length, E is the elastic modulus inherent in each material, and sigma represents the stress.

상기 탄성변형율은 앞에서 계산된 제 1접합물질(10) 및 제 2접합물질(20)의 변형량의 차이를 각 접합물질(10,20)의 원래길이로 나누어 각각 계산된다.The elastic strain is calculated by dividing the difference in the deformation amounts of the first bonding material 10 and the second bonding material 20 calculated by the original length of each bonding material 10 and 20, respectively.

따라서, 상기 제 1접합물질(10)과 제 2접합물질(20)의 변형량 차이는 (ΔL1- ΔL2)= (L1×α1- L2×α2) ×ΔT 에 의해 계산되어진다.Accordingly, the difference in deformation amount between the first bonding material 10 and the second bonding material 20 is calculated by (ΔL 1 -ΔL 2 ) = (L 1 × α 1 -L 2 × α 2 ) × ΔT .

아울러, 접합 이전에 상기 제 1접합물질(10)에 가할 변형정도 즉, 단위면적당 가할 힘은 상기 탄성변형율에 제 1접합물질(10)의 탄성계수를 곱한 값 즉, 열변형량의 차이를 상기 제 1접합물질(10)의 원래길이로 나누고 여기에 탄성계수를 곱하는 것으로 공식으로 표현하자면 σ1= (ΔL1-ΔL2)/L1×E1이며, 이 때 가하는 인장응력은 상기 제 1접합물질(10)이 갖는 고유의 탄성영역(항복응력) 내로 한정하여 과다한 인장응력의 가함으로 인해 제 1접합물질(10)이 소성변형하는 것을 방지하도록 한다.In addition, the degree of deformation to be applied to the first bonding material 10, that is, the force to be applied per unit area, before bonding, is a value obtained by multiplying the elastic strain by the elastic modulus of the first bonding material 10, ie, the difference in thermal strain. To express the formula by dividing by the original length of one bonding material 10 and multiplying it by the modulus of elasticity, σ 1 = (ΔL 1 -ΔL 2 ) / L 1 × E 1 , where the tensile stress applied is It is limited to the inherent elastic region (yield stress) of the material 10 so as to prevent plastic deformation of the first bonding material 10 due to the application of excessive tensile stress.

여기서, 상기 σ1은 상기 제 1접합물질(10)에 인가할 인장응력이고, 상기 ΔL1은 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량이며, 상기ΔL2는상기 제 2접합물질(20)의 열변형량이고, 상기 L1은 상기 제 1접합물질(10)의 원래 길이이며, 상기 E1은 상기 제 1접합물질(10)의 탄성계수이다.Here, sigma 1 is the tensile stress to be applied to the first bonding material 10, ΔL 1 is the heat deformation amount of the first bonding material 10, ΔL 2 is the second bonding material (20) The thermal strain of the L 1 is the original length of the first bonding material 10, E 1 is the elastic modulus of the first bonding material (10).

상기 제 1접합물질(10)은 상기 제 2접합물질(20)에 비해 상대적으로 더 작은 열팽창계수(열변형정도)를 가지기 때문에, 접합 이전에 미리 인장변형을 가함으로써, 접합과정에서 제 2접합물질(20)에 비해 상대적으로 더 작게 변형되는 것을 최소할 수 있다.(S300)Since the first bonding material 10 has a relatively smaller coefficient of thermal expansion (degree of thermal deformation) than the second bonding material 20, the second bonding in the bonding process by applying tensile strain before bonding. It may be minimized that the deformation is relatively smaller than the material 20 (S300).

한편, 상기 제 2접합물질(20)에서 접합 이전에 가하게 되는 변형은 상기 제 1접합물질(10)과는 반대로 압축변형으로 이는 접합시 상기 제 1접합물질(10)에 상대적으로 더 크게 변형되는 것을 최소할 수 있는데, 이 때에도 압축변형을 일으키는 압축응력은 상기 제 2접합물질이 갖는 고유의 탄성영역(항복응력)내로 한정하여 소성변형의 발생을 방지한다.On the other hand, the deformation applied before the bonding in the second bonding material 20 is a compression deformation as opposed to the first bonding material 10, which is relatively larger than the first bonding material 10 at the time of bonding In this case, the compressive stress causing the compressive strain is limited to the inherent elastic region (yield stress) of the second bonding material to prevent the occurrence of plastic strain.

이 때의 압축응력은 σ2= (ΔL1-ΔL2)/L2×E2으로 계산된다.The compressive stress at this time is calculated as σ 2 = (ΔL 1 -ΔL 2 ) / L 2 × E 2 .

여기서 상기 σ2은 상기 제 2접합물질(20)에 인가할 압축응력이고, 상기 ΔL1은 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량이며, 상기ΔL2는 상기 제 2접합물질 (20)의 열변형량이고, 상기 L2는 상기 제 2접합물질(20)의 원래 길이이며, 상기 E2는 상기 제 2접합물질(20)의 탄성계수이다.(S400)Where σ 2 is the compressive stress to be applied to the second bonding material 20, ΔL 1 is the heat deformation of the first bonding material 10, ΔL 2 is the second bonding material 20 The thermal deformation amount, L 2 is the original length of the second bonding material 20, E 2 is the elastic modulus of the second bonding material 20. (S400)

이 후 상기에서 계산되어진 인장응력을 토대로 단위면적당 가할 인장력을 제 1접합물질(10)에 가함으로써, 인장변형시킨다.(S500)Thereafter, tensile strain is applied to the first bonding material 10 by applying a tensile force to be applied per unit area based on the tensile stress calculated above.

그리고, 상기 압축응력을 토대로 단위면적당 가할 압축력을 제 2접합물질 (20)에 가함으로써, 압축변형시킨다.(S600)Then, the compressive strain is applied to the second bonding material 20 by applying the compressive force to be applied per unit area based on the compressive stress.

이 후 상기 제 1접합물질(10) 및 제 2접합물질(20)의 접합경계면에 상기 ΔT 의 온도변화 중 최고치의 온도하에서 접합한다.(S700)Thereafter, the bonding surface of the first bonding material 10 and the second bonding material 20 is bonded at the highest temperature among the temperature changes of ΔT.

그리고, 접합된 상기 제 1접합물질(10) 및 제 2접합물질(20)을 상기 온도변화중 존재하는 최저치의 온도하에서 강제 냉각하여 접합과정을 마무리한다.(S800)Then, the bonded first bonded material 10 and the second bonded material 20 is forcibly cooled under the lowest temperature present during the temperature change to complete the bonding process.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 초기 탄성 변형을 이용한 이종 물질 접촉면에서의 열변형의 최소화 방법에서 상기 제 1접합물질(10) 및 제 2접합물질(20)은 금속 대 비금속 또는 금속 대 금속 중에서 임의로 택일하여 사용할 수 있다.In the method of minimizing thermal deformation at the contact surface of dissimilar materials using the initial elastic deformation according to the present invention as described above, the first bonding material 10 and the second bonding material 20 may be selected from metal to nonmetal or metal to metal. Alternatively, it can be used.

아울러, 접합 이전에 열변형을 최소화하기 위해 가하는 초기변형은 접합과정 중에 진행될 수 있음은 물론이다.In addition, the initial deformation applied to minimize the thermal deformation before the bonding may be carried out during the bonding process.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 초기 탄성 변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법에 따르면, 접합과정에서 발생할 수 있는 이종 물질 경계면에서의 잔류 응력 발생이 감소되는 효과가 있다.According to the bonding method for minimizing thermal deformation at the contact surface of dissimilar materials by using the initial elastic deformation according to the present invention as described above, there is an effect of reducing the occurrence of residual stress at the interface between dissimilar materials that can occur during the bonding process .

또한, 이를 통해 상기 경계면에서의 박리 또는 크랙 발생이 감소되며, 전체적으로 제품의 열변형에 따른 불균형을 방지할 수 있다.In addition, this reduces the occurrence of peeling or cracking at the interface, it is possible to prevent the imbalance due to the thermal deformation of the product as a whole.

아울러, 종래 열변형방지를 위해 시행되었던 복잡한 냉각과정 즉 풀림처리를 생략하여 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can simplify the process by omitting the complicated cooling process, that is, the annealing treatment that has been performed to prevent thermal deformation.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 설명과 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred description, various other modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the appended claims cover such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.

Claims (5)

제 1접합물질(10)의 일정온도변화에 따른 열변형량을 계산하는 단계(S100);Calculating a thermal deformation amount according to a change in a predetermined temperature of the first bonding material 10 (S100); 상기 제 1접합물질(10)에 대응접합되며, 동일온도변화에 대해 상대적으로 열변형이 큰 제 2접합물질(20)의 열변형량을 계산하는 단계(S200);Calculating a thermal deformation amount of the second bonded material 20 correspondingly bonded to the first bonded material 10 and having a relatively large thermal deformation with respect to the same temperature change (S200); 상기 제 1접합물질(10)이 갖는 탄성영역 내로 한정되는 열변형량을 기초로 인가할 인장응력을 계산하는 단계(S300);Calculating a tensile stress to be applied based on a thermal strain defined in the elastic region of the first bonding material (S300); 상기 제 2접합물질(20)이 갖는 탄성영역 내로 한정되는 열변형량을 기초로 인가할 압축응력을 계산하는 단계(S400);Calculating a compressive stress to be applied based on the amount of heat deformation defined in the elastic region of the second bonding material (20) (S400); 상기 인장응력을 기초로 상기 제 1접합물질(10)을 인장변형시키는 단계 (S500);Tensile straining the first bonding material (10) based on the tensile stress (S500); 상기 압축응력을 기초로 상기 제 2접합물질(20)에 압축변형시키는 단계 (S600);Compressing and deforming the second bonding material (20) based on the compressive stress (S600); 상기 제 1접합물질(10) 및 제 2접합물질(20)을 상기 온도변화 중 존재하는 최대온도로 접합하는 단계(S700); 및Bonding the first bonding material (10) and the second bonding material (20) to a maximum temperature present during the temperature change (S700); And 접합된 상기 제 1접합물질(10) 및 제 2접합물질(20)을 상기 온도변화 중 존재하는 최저온도로 강제 냉각하는 단계(S800);로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 초기 탄성 변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법.Forcibly cooling the bonded first and second joined materials 10 and 20 to the lowest temperature present during the temperature change (S800); using an initial elastic deformation, characterized in that consisting of Bonding method to minimize thermal deformation at dissimilar material contact surface. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량은 ΔL1= L1×α1×ΔT에 의하여 계산되며, 여기서 상기 ΔL1은 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량;The thermal strain of the first bonding material 10 is calculated by ΔL 1 = L 1 × α 1 × ΔT, where ΔL 1 is the thermal strain of the first bonding material 10; 상기 L1는 상기 제 1접합물질(10)의 원래 길이;L 1 is the original length of the first bonding material (10); 상기 α1은 상기 제 1접합물질(10)의 열팽창계수;Α 1 is a coefficient of thermal expansion of the first bonding material 10; 상기 ΔT는 접합온도와 강제냉각온도 사이의 온도변화량;인 것을 특징으로 하는 초기 탄성 변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법.The ΔT is the amount of temperature change between the junction temperature and the forced cooling temperature; bonding method for minimizing thermal deformation at the contact surface of the dissimilar material by using the initial elastic deformation. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2접합물질(20)의 열변형량은 ΔL2= L2×α2×ΔT에 의하여 계산되며, 여기서 상기 ΔL2은 상기 제 2접합물질(20)의 열변형량;The thermal strain of the second bonding material 20 is calculated by ΔL 2 = L 2 × α 2 × ΔT, where ΔL 2 is the thermal strain of the second bonding material 20; 상기 L2는 상기 제 2접합물질(20)의 원래 길이;L 2 is the original length of the second bonding material 20; 상기 α2은 상기 제 2접합물질(20)의 열팽창계수;Α 2 is a coefficient of thermal expansion of the second bonding material 20; 상기 ΔT는 접합온도와 강제냉각온도 사이의 온도변화량;인 것을 특징으로 하는 초기 탄성 변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법.The ΔT is the amount of temperature change between the junction temperature and the forced cooling temperature; bonding method for minimizing thermal deformation at the contact surface of the dissimilar material by using the initial elastic deformation. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1접합물질(10)에 인가할 인장응력은 σ1= (ΔL1-ΔL2)/L1×E1로 계산되며,The tensile stress to be applied to the first bonding material 10 is calculated as σ 1 = (ΔL 1 -ΔL 2 ) / L 1 × E 1 , 여기서 상기 σ1은 상기 제 1접합물질(10)에 인가할 인장응력;Wherein σ 1 is a tensile stress to be applied to the first bonding material 10; 상기 ΔL1은 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량;ΔL 1 is the amount of heat deformation of the first bonding material (10); 상기ΔL2는상기 제 2접합물질(20)의 열변형량;The ΔL 2 is the heat deformation amount of the second bonding material 20; 상기 L1은 상기 제 1접합물질(10)의 원래 길이;L 1 is the original length of the first bonding material (10); 상기 E1은 상기 제 1접합물질(10)의 탄성계수;인 것을 특징으로 하는 초기 탄성 변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법.Wherein E 1 is the elastic modulus of the first bonding material (10); using the initial elastic deformation, characterized in that the bonding method for minimizing thermal deformation at the contact surface of the dissimilar material. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2접합물질(20)에 인가할 인장응력은 σ2= (ΔL1-ΔL2)/L2×E2로 계산되며,The tensile stress to be applied to the second bonding material 20 is calculated as σ 2 = (ΔL 1 -ΔL 2 ) / L 2 × E 2 , 여기서 상기 σ2은 상기 제 2접합물질(20)에 인가할 압축응력;Where σ 2 is the compressive stress to be applied to the second bonding material 20; 상기 ΔL1은 상기 제 1접합물질(10)의 열변형량;ΔL 1 is the amount of heat deformation of the first bonding material (10); 상기ΔL2는 상기 제 2접합물질(20)의 열변형량;The ΔL 2 is the amount of heat deformation of the second bonding material 20; 상기 L2는 상기 제 2접합물질(20)의 원래 길이;L 2 is the original length of the second bonding material 20; 상기 E2는 상기 제 2접합물질(20)의 탄성계수;인 것을 특징으로 하는 초기 탄성 변형을 이용하여 이종 물질 접촉면에서의 열변형을 최소화 하기 위한 접합방법.E 2 is the elastic modulus of the second bonding material (20); using the initial elastic deformation, characterized in that the bonding method for minimizing the thermal deformation at the contact surface of the dissimilar material.
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JPS63125602A (en) * 1986-11-12 1988-05-28 Sumitomo Electric Ind Ltd Hard alloy for tool
JP2629915B2 (en) * 1988-12-16 1997-07-16 三菱マテリアル株式会社 Dissimilar metal materials joining method

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