KR20070047052A - 스폿 용접 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 층상으로 배치된 패널부의 면착부위 일측에 상호 이격되어 통전이 가능한 복수의 용접건을 배치하고, 이들 용접건이 가지는 전극에 전류를 인가하여, 패널부의 면착부위에서 발생하는 접촉저항에 의한 발열을 매개로 면착된 패널부에 대한 접합을 시행할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 복수의 패널부를 상하의 층상으로 면착되게 배치하고, 일측 패널부의 소재가 가지는 고유 저항을 증가시키며, 타측 패널부의 소재가 가지는 고유 저항을 감소시켜, 용접시 상기 패널부 사이의 면착부위에 작용하는 용접 유효전류를 증가시키도록 하는 접합부 성형 단계와; 소재의 고유 저항이 증가된 일측 패널부에 대해 상호 이격된 위치로 한 쌍의 전극을 개별적으로 구비한 편방향 트윈 용접건을 면착되게 배치하고, 상기 편방향 트윈 용접건에 용접을 위한 유효전류의 인가와 상기 일측 패널부에 대한 가압력의 제공을 각각 준비하는 용접 준비 단계 및; 상기 편방향 트윈 용접건으로부터 상기 패널부의 면착부위에 인가되는 유효전류의 크기를 조절하고, 상기 편방향 트윈 용접건으로부터 상기 패널부의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 조절하는 용접 시행 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
스폿, 용접, 다단, 통전, 가압

Description

스폿 용접 방법{spot welding method}
도 1은 본 발명에 따른 스폿 용접 방법의 원리를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 스폿 용접 방법의 원리에 대한 이해를 돕기 위한 회로도.
도 3 내지 도 5는 각각 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 다단 통전 및 다단 가압시 제공되는 유효전류와 가압력의 변화를 도시한 그래프.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10,12-패널부 10a-돌출부
14-편방향 트윈 용접건 14a-전극
본 발명은 스폿 용접 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 층상으로 면착되는 패널부에 대한 접합에 있어 패널부의 일측에 국한되게 위치하는 용접건을 매개 로 패널부의 면착부위에 제공하는 용접 유효전류를 효과적으로 제공하여 적층된 패널부의 원활한 접합을 도모할 수 있도록 하는 스폿 용접 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 차체는 프레스에 의해 성형되는 다양한 형태의 패널류의 각종 구조물 파트를 용접에 의한 접합 과정을 통해 일체로 완성된 형태의 차체(BIW;Body In white)를 이루게 되는 바, 이러한 과정에서는 다양한 형태 및 종류의 용접 작업이 수행된다.
특히, 차체의 플로워 패널부에 사이드 멤버와 크로스 멤버 등의 보강 파트를 접합하는 공정에서는 주로 스폿 용접에 의한 접합 작업이 이루어지는 바, 스폿 용접은 층상으로 면착되게 배치되는 패널부의 양측면에 용접 유효전류와 가압력을 동시에 인가하여 패널부의 면착부위에서 발생되는 접촉저항에 따른 발열에 의한 금속의 용융을 매개로 패널부에 대한 접합을 도모하는 것이다.
이와 같은 스폿 용접에서 사용되는 용접건은 패널부의 양측면에 각각 위치하는 양방향 용접건인 데, 이 경우 양방향 용접건의 선단에 각각 구비된 전극에 용접을 위한 전류를 인가하기 위해서는 호형상으로 굴곡진 C형의 용접건을 사용하게 된다.
그런데, 플로워 패널과 크로스 멤버 사이의 중간 부위에 대한 접합시에는 용접건이 가지는 전극이 차체의 중앙 부위에 이르기까지 배치되어야 하므로 대형의 C형 용접건을 사용할 수 밖에 없었는 바, 이 경우 용접건과 주위 부품 사이의 간섭에 대한 우려가 있었고, 아울러 용접건의 교체와 같은 준비 작업에 소요되는 시간이 과다하게 투여되어 생산성이 저하되는 문제를 초래하게 된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 층상으로 배치된 패널부의 면착부위 일측에 상호 이격되어 통전이 가능한 복수의 용접건을 배치하고, 이들 용접건이 가지는 전극에 전류를 인가하여, 패널부의 면착부위에서 발생하는 접촉저항에 의한 발열을 매개로 면착된 패널부에 대한 접합을 시행할 수 있도록 하는 스폿 용접 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 용접건으로부터 패널부의 면착부위에 제공되는 용접 유효전류와 가압력을 각각 다단으로 변화되게 인가함으로써, 적층된 패널부에 대한 원활한 접합을 도모할 수 있도록 하는 스폿 용접 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수의 패널부를 상하의 층상으로 면착되게 배치하고, 일측 패널부의 소재가 가지는 고유 저항을 증가시키며, 타측 패널부의 소재가 가지는 고유 저항을 감소시켜, 용접시 상기 패널부 사이의 면착부위에 작용하는 용접 유효전류를 증가시키도록 하는 접합부 성형 단계와;
소재의 고유 저항이 증가된 일측 패널부에 대해 상호 이격된 위치로 한 쌍의 전극을 개별적으로 구비한 편방향 트윈 용접건을 면착되게 배치하고, 상기 편방향 트윈 용접건에 용접을 위한 유효전류의 인가와 상기 일측 패널부에 대한 가압력의 제공을 각각 준비하는 용접 준비 단계 및;
상기 편방향 트윈 용접건으로부터 상기 패널부의 면착부위에 인가되는 유효전류의 크기를 조절하고, 상기 편방향 트윈 용접건으로부터 상기 패널부의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 조절하는 용접 시행 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 층상으로 면착되게 배치되는 복수의 패널부(10,12)의 일측면에 편방향 트윈 용접건(14)이 소정의 이격 거리를 두도록 위치시킨 다음, 상기 편방향 트윈 용접건(14)의 전극(14a)에 용접을 위한 유효전류를 다단으로 가변시켜 통전함과 더불어 상기 패널부(10,12)에 제공되는 가압력을 다단으로 가변시켜 인가하도록 구성된다.
이 경우, 상기 편방향 트윈 용접건(14)에는 용접시 교류 전원(AC)이 제공됨과 더불어, 외부로부터 제공되는 외력에 의해 적정의 가압력이 제공되는 것은 공지의 사안이므로 상세한 구성은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명은 층상으로 면착되게 배치되는 복수의 패널부(10,12)에 대한 용접 과정을 접합부 성형 단계와, 용접 준비 단계 및, 용접 시행 단계로 구분되는 과정을 순차적으로 거쳐 이루어진다.
여기서, 상기 접합부 성형 단계는 상기 복수의 패널부(10,12)를 상하의 층상으로 면착되게 배치하고, 상기 일측 패널부(10)의 소재가 가지는 고유 저항을 증가시키며, 상기 타측 패널부(12)의 소재가 가지는 고유 저항을 감소시켜, 용접시 상 기 패널부(10,12) 사이의 면착부위에 작용하는 용접 유효전류를 증가시키도록 하여 이루어진다.
그리고, 상기 용접 준비 단계는 소재의 고유 저항이 증가된 상기 일측 패널부(10)에 대해 상호 이격된 위치로 한 쌍의 전극(14a)을 개별적으로 구비한 상기 편방향 트윈 용접건(14)을 면착되게 배치하고, 상기 편방향 트윈 용접건(14)에 용접을 위한 유효전류의 인가와 상기 일측 패널부(10)에 대한 가압력의 제공을 각각 준비하여 이루어진다.
또한, 상기 용접 시행 단계는 상기 편방향 트윈 용접건(14)으로부터 상기 패널부(10,12)의 면착부위에 인가되는 유효전류의 크기를 조절하고, 상기 편방향 트윈 용접건(14)으로부터 상기 패널부(10,12)의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 조절하여 이루어진다.
이 경우, 상기 접합부 성형 단계에 있어, 상기 일측 패널부(10)가 가지는 고유 저항의 증가는 상기 편방향 트윈 용접건(14)의 전극(14a) 사이에 위치한 패널부를 상기 전극(14a)들이 위치한 사이의 공간을 향해 외측으로 절곡시켜 돌출부(10a)를 형성함으로써, 통전 부위의 길이를 길게 연장시키는 단계로 이루어진다.
또한, 상기 접합부 성형 단계에 있어, 상기 타측 패널부(12)가 가지는 고유 저항의 감소는 상기 타측 패널부(12)가 가지는 소재의 두께를 상기 일측 패널부(10)가 가지는 소재의 두께에 비해 상대적으로 크게 설정하는 단계로 이루어진다.
이 결과, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 일측 패널부(10)가 가지는 소재의 고유 저항(R1)은 상기 타측 패널부(12)가 가지는 소재의 고유 저항(R2)에 비해 훨씬 더 크게 되고, 이에 따라 통전시 상기 일측 패널부(10)와 상기 타측 패널부(12) 사이의 면착부위를 지나는 용접 유효전류(I2)가 상기 일측 패널부(10)만을 지나는 유효전류(I1)에 비해 훨씬 더 크게 되고, 이로 인해 상기 패널부(10,12) 사이의 면착부위에서 접촉저항에 따른 발열로부터 용융 너겟의 형성이 원활하게 이루어지게 된다.
한편, 도 2에서 Re는 편방향 트윈 용접건(14)의 전극(14a)이 가지는 고유 저항이고, Re-1은 전극(14a)과 일측 패널부(10) 사이의 저항이며, R1-2는 일측 패널부(10)와 타측 패널부(12) 사이의 저항이다. 또한 Io는 교류 전원(AC)의 유효전류이다.
한편, 상기 용접 시행 단계는 제1 내지 제3 실시예로 각각 구현이 가능한 바, 이하에서 각 실시예에 따른 구체적인 스폿 용접의 과정을 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 상기 패널부(10,12)가 도금 강판으로 이루어진 경우에 있어, 상기 용접 시행 단계는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 편방향 트윈 용접건(14)의 전극(14a)에 제공하는 유효전류의 크기를 초기에, 설정된 최대치 대비 50% 정도로 낮춘 저전류를 통전시킴으로써 용접 대상물인 상기 패널부(10,12)의 표면에 있는 도금층을 제거하고, 상기 도금층의 제거후 유효전류의 크기를 설정된 최대치인 100%에 해 당하는 대전류로 높여 인가한다.
이어, 상기 유효전류의 크기를 설정된 최대치 대비 50% 정도로 낮춰 인가하는 과정에서 상기 편방향 트윈 용접건(14)의 전극(14a)으로부터 상기 패널부(10,12)의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 초기에, 설정된 최대치 대비 80% 정도까지만 증가시키고, 상기 유효전류의 크기를 설정된 최대치로 인가하는 과정에서 상기 편방향 트윈 용접건(14)으로부터 상기 패널부(10,12)의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 설정된 최대치인 100%로 높여 제공하여 접합을 종료한다.
이는 상기 패널부(10,12)의 표면에 도금된 도금층이 일반 강판에 비해 낮은 온도에서 용융되므로, 용접부의 품질 향상을 위해 저전류의 펄스 인가를 이용하여 도금층을 먼저 제거한 다음 용접을 시행하는 것이다.
그리고, 상기 패널부(10,12)의 두께가 두꺼운 후판의 경우에 있어, 상기 용접 시행 단계는 도 4에 도시된 바와 같이, 용접의 전 과정에 걸쳐 상기 편방향 트윈 용접건(14)의 전극(14a)에 제공되는 유효전류를 설정된 최대치와 최소치로 각각 반복적으로 인가한다.
또한, 상기 유효전류의 크기를 최대치와 최소치로 각각 조절하여 인가하는 과정에서, 상기 편방향 트윈 용접건(14)의 전극(14a)으로부터 상기 패널부(10,12)의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 초기 용융 너겟이 생성되는 시점에서 용접부의 접촉저항을 최대한 유지하기 위해 가압력을 설정된 최대치 대비 80% 정도로 낮춰 제공하고, 낮은 가압력의 제공을 통해 용접부에서 일단 용융이 발생되면, 가압력을 최대치로 증가시켜 제공하여 안정적인 용융 너겟의 형성을 유도하도록 한 다.
이는, 상기 패널부(10,12)가 후판인 경우에 낮은 가압과 전류 펄스를 이용하여 초기 용융 너겟이 생성되는 시점에서 용접부의 접촉저항을 최대한 유지하기 위하여 낮은 가압력을 이용하고, 일단 용융이 발생되면 가압력을 증가시켜 안정적인 용융 너겟의 형성을 유도하기 위한 것이다.
이 경우에 있어, 상기 편방향 트윈 용접건(14)의 전극(14a)에 최대치와 최소치로 각각 반복적으로 제공되는 유효전류의 인가 시간은 최대치 5 대 최소치 1의 비율을 가지는 주기로 제공되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 패널부(10,12)가 고장력강인 경우에 있어, 상기 용접 시행 단계는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 편방향 트윈 용접건(14)의 전극(14a)에 제공하는 유효전류의 크기를 초기에, 설정된 최대치로 높여 용접부 금속조직을 안정화시키고, 용접부 금속조직의 안정화 이후에 유효전류의 크기를 최대치 대비 50% 정도로 낮춰 용접부 조직이 취성화되는 경향을 최소화시킨다.
또한, 상기 유효전류의 크기를 설정된 최대치로 높여 인가하는 과정에서 상기 편방향 트윈 용접건(14)의 전극(14a)으로부터 상기 패널부(10,12)의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 초기에, 설정된 최대치로 증가시키고, 상기 유효전류의 크기를 설정된 최대치 대비 50% 정도로 낮춰 인가하는 과정에서 상기 편방향 트윈 용접건(14)으로부터 상기 패널부(10,12)의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 설정된 최대치 대비 80% 정도로 낮춰 용접부 금속조직의 연성을 확보하도록 한다.
이는 상기 패널부(10,12)가 고장력강인 경우에 용접 유효전류의 통전에 따른 면착부위의 접합후, 낮은 가압력을 제공하고 낮은 유효전류를 통전시켜 용접부 금속조직을 안정화시키기 위한 후처리를 시행하는 것이다.
즉, 고장력강이 가지는 특성상 조직이 용접후 취성화되려는 경향을 최소한으로 줄이기 위해 용접 후반부에서 상기 패널부(10,12)에 제공되는 가압력과 용접 유효전류를 낮춤으로써 금속조직의 연성을 확보하기 위함인 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 스폿 용접 방법에 의하면, 층상으로 면착되는 패널부에 대한 접합에 있어 패널부의 일측에 국한되게 위치하는 편방향 트윈 용접건을 매개로 패널부의 면착부위에 제공하는 용접 유효전류와 가압력을 각각 다단으로 조절하여 적층된 패널부에 대한 원활한 접합을 도모할 수 있게 된다.
특히, 용접건이 층상으로 면착된 패널부의 일측 부위에 국한되어 배치될 수 있으므로, 종래 대형의 C형 용접건을 사용할 수 밖에 없었던 플로워 패널과 크로스 멤버 사이의 중간 부위에 대한 접합시에 유용하게 활용할 수 있고, 또한 용접건과 주위 부품 사이에서 유발될 수 있는 간섭을 최소한 회피할 수 있는 이점과 함께 용접 부위에 따라 크기가 상이한 용접건의 교체와 같은 작업이 불필요해 지는 효과가 있게 된다.

Claims (7)

  1. 복수의 패널부를 상하의 층상으로 면착되게 배치하고, 일측 패널부의 소재가 가지는 고유 저항을 증가시키며, 타측 패널부의 소재가 가지는 고유 저항을 감소시켜, 용접시 상기 패널부 사이의 면착부위에 작용하는 용접 유효전류를 증가시키도록 하는 접합부 성형 단계와;
    소재의 고유 저항이 증가된 일측 패널부에 대해 상호 이격된 위치로 한 쌍의 전극을 개별적으로 구비한 편방향 트윈 용접건을 면착되게 배치하고, 상기 편방향 트윈 용접건에 용접을 위한 유효전류의 인가와 상기 일측 패널부에 대한 가압력의 제공을 각각 준비하는 용접 준비 단계 및;
    상기 편방향 트윈 용접건으로부터 상기 패널부의 면착부위에 인가되는 유효전류의 크기를 조절하고, 상기 편방향 트윈 용접건으로부터 상기 패널부의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 조절하는 용접 시행 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스폿 용접 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합부 성형 단계에서 상기 일측 패널부가 가지는 고유 저항의 증가는 상기 편방향 트윈 용접건의 전극 사이에 위치한 패널부를 상기 전극들이 위치한 사이의 공간을 향해 외측으로 절곡시켜 통전 부위의 길이를 길게 연장시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스폿 용접 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합부 성형 단계에서 상기 타측 패널부가 가지는 고유 저항의 감소는 상기 타측 패널부가 가지는 소재의 두께를 상기 일측 패널부가 가지는 소재의 두께에 비해 상대적으로 크게 설정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스폿 용접 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 시행 단계는 상기 편방향 트윈 용접건의 전극에 제공하는 유효전류의 크기를 초기에, 설정된 최대치 대비 50% 정도로 낮춰 용접 대상물인 패널부의 표면에 있는 도금층을 제거하고, 상기 도금층의 제거후 유효전류의 크기를 설정된 최대치로 높여 인가하며;
    상기 유효전류의 크기를 설정된 최대치 대비 50% 정도로 낮춰 인가하는 과정에서 상기 편방향 트윈 용접건의 전극으로부터 상기 패널부의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 초기에, 설정된 최대치 대비 80% 정도까지만 증가시키고, 상기 유효전류의 크기를 설정된 최대치로 인가하는 과정에서 상기 편방향 트윈 용접건으로부터 상기 패널부의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 설정된 최대치로 높여 제공하는 것을 특징으로 하는 스폿 용접 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 시행 단계는 용접의 전 과정에 걸쳐 상기 편방향 트윈 용접건의 전극에 제공되는 유효전류를 설정된 최대치와 최소치로 각각 반복적으로 인가하며;
    상기 유효전류의 크기를 최대치와 최소치로 각각 조절하여 인가하는 과정에서 상기 편방향 트윈 용접건의 전극으로부터 상기 패널부의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 초기 용융 너겟이 생성되는 시점에서 용접부의 접촉저항을 최대한 유지하기 위해 가압력을 설정된 최대치 대비 80% 정도로 낮춰 제공하고, 낮은 가압력의 제공을 통해 용접부에서 일단 용융이 발생되면, 가압력을 최대치로 증가시켜 제공하는 것을 특징으로 하는 스폿 용접 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 편방향 트윈 용접건의 전극에 최대치와 최소치로 각각 반복적으로 제공되는 유효전류의 인가 시간은 최대치 5 대 최소치 1의 비율을 가지는 주기로 설정된 것을 특징으로 하는 스폿 용접 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 시행 단계는 상기 편방향 트윈 용접건의 전극에 제공하는 유효전류의 크기를 초기에, 설정된 최대치로 높여 용접부 금속조직을 안정화시키고, 용접부 금속조직의 안정화 이후에 유효전류의 크기를 최대치 대비 50% 정도로 낮춰 용접부 조직이 취성화되는 경향을 최소화시키며;
    상기 유효전류의 크기를 설정된 최대치로 높여 인가하는 과정에서 상기 편방 향 트윈 용접건의 전극으로부터 상기 패널부의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 초기에, 설정된 최대치로 증가시키고, 상기 유효전류의 크기를 설정된 최대치 대비 50% 정도로 낮춰 인가하는 과정에서 상기 편방향 트윈 용접건으로부터 상기 패널부의 면착부위에 제공되는 가압력의 크기를 설정된 최대치 대비 80% 정도로 낮춰 제공하는 것을 특징으로 하는 스폿 용접 방법.
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CN107398627A (zh) * 2016-05-20 2017-11-28 法国圣戈班玻璃公司 电阻焊接方法、天线玻璃组合件以及电阻焊接系统
KR102630158B1 (ko) 2023-08-14 2024-01-29 권익형 너겟 제거 드릴용 가이드 장치

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