KR20070061937A - 마찰 점 접합방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마찰 점 접합방법에 관한 것이며, 상세하게는 마찰 접합과 점 용접을 결합한 마찰 점 접합방법에 관한 것으로서, 마찰열과 저항발열을 병용하여 재질에 구애받지 않고 신속하게 접합할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 공구(10), 내부링(12) 및 외부링(13)으로 구성한 삼중 마찰 점 접합공구(T)의 외부링(13)으로 피가공물의 겹치기 접합부를 구속하는 단계와, 상기 공구(10)를 회전 하강시켜 그 하단에 형성한 압입핀(10')으로 피가공물을 압입하는 단계와, 상기 공구(10)의 압입핀(10')을 피가공물의 표면까지 상승시키고, 내부링(12)을 하강시켜 압입핀(10')의 압입시 외부로 밀려난 소성영역을 가압하는 단계와, 삼중 마찰 점 접합공구(T) 모두를 상승시키는 단계를 구비한 접합방법에 있어서, 상기 공구(10)를 절연성 재료로 형성하고, 그 내부에 전원장치(16)에 의하여 전류가 공급되는 전극(11)을 선단부만을 노출되게 매설하여 상기 피가공물 접합부 구속단계 이후에 압입핀(10')을 피가공물의 표면에 접촉시키는 단계와, 상기 전극(11)에 통전하여 저항발열시켜 접합부를 집중가열하여서 소성변형시키는 단계를 포함하여서 된 것이다.

공구, 전극, 내부링, 외부링, 전원장치

Description

마찰 점 접합방법 {FRICTION SPOT JOINT METHOD}

도 1은 본 발명의 실시예의 삼중 마찰 점 접합공구의 단면도

도 2a 내지 2f는 본 발명의 실시예의 단계별 공정도

< 도면의 주요부분에 대한 부호설명 >

10 : 공구 11 : 전극 12 : 내부링 13 : 외부링 16 : 전원장치

본 발명은 마찰 점 접합방법에 관한 것이며, 상세하게는 마찰 접합과 점(spot) 용접을 결합한 마찰 점 접합방법에 관한 것이다.

피가공물인 판재와 판재, 판재와 형재의 접합방법으로서 마찰 접합방법이 공지된 바, 상기 마찰 접합방법은 피가공물보다 경질재료로된 접합공구를 피가공물의 접합부에 회전하면서 압입시켜 접합공구의 회전에 의하여 발생하는 마찰열을 이용하여 피가공물을 접합하는 방법이다.

상기한 마찰 접합방법은 마찰열에 의하여 접합부의 온도를 상승시킬 경우에 마찰력이 크게 되고, 마찰력이 크면 피가공물이 번형됨으로 접합품질이 저하하고 접합공구의 수명이 단축됨으로 주로 알루미늄 합금재의 접합에 이용되고 있고, 또 한 접합부에 접합공구의 압입구멍이 남게 됨으로 외관이 불량하여 지는 것이다.

상기한 문제점을 시정한 알루미늄 합금의 점 접합방법이 일본국 특허출원공개 특개 2001-259863 호 공보에 개시되어 있는바, 상기 알루미늄 합금의 점 접합방법은 복수의 중첩된 알루미늄 합금재에 대하여 상기 알루미늄 합금재보다 경질의 마찰 접합공구의 압입핀을 회전시키면서 압입 교반한 후 상기 압입핀에 의한 압입구멍을 압입핀의 압입시에 외방으로 넘쳐흐른 알루미늄 합금 일출부를 삼중구조의 마찰 접합공구의 압입핀과 외부링 사이를 폐쇄하고 압입구멍으로부터 압입핀의 제거 공정 개시이후 상기 마찰 접합공구의 내부링을 알루미늄 합금재 면에 압입하여 압입구멍에 알루미늄 합금 일출부를 유동시켜 압입구멍을 매몰하도록 한 것이다.

그러나 상기한 마찰열에 의한 알루미늄 합금의 점 접합방법은 알루미늄 합금의 접합상태를 안정적으로 유지하고, 압입핀의 압입구멍이 남지 않는 장점은 있으나, 융점이 높은 강판 등의 접합시에는 상기 마찰 점 접합공구에 의하여 발생되는 마찰열만으로서는 용융상태가 불완전하여 강판 등의 접합에는 실시할 수 없게 되는 것이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여, 마찰열과 저항발열을 병용하여 재질에 구애받지 않고 신속하게 접합할 수 있는 마찰 점 접합방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 공구, 내부링 및 외부링으로 구성한 삼중 마찰 점 접합공구의 외부링으로 피가공물의 겹치기 접합부를 구속하는 단계와, 상기 공구를 회전 하강시켜 그 하단에 형성한 압입핀으로 피가공물을 압입하는 단계와, 상기 공구의 압입핀을 피가공물의 표면까지 상승시키고, 내부링을 하강시켜 압입핀의 압입시 외부로 밀려난 소성영역을 가압하는 단계와, 삼중 마찰 점 접합공구 모두를 상승시키는 단계를 구비한 접합방법에 있어서, 상기 공구를 절연성 재료로 형성하고, 그 내부에 전원장치에 의하여 전류가 공급되는 전극을 선단부만을 노출되게 매설하여 상기 피가공물 접합부 구속단계 이후에 압입핀을 피가공물의 표면에 접촉시키는 단계와, 상기 전극에 통전하여 저항발열시켜 접합부를 집중가열하여서 소성변형시키는 단계를 포함하여서 된 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예의 삼중 마찰 점 접합공구의 단면도로서, 본 발명의 삼중 마찰 점 접합공구(T)는 회전하면서 승강하며 저면에 직경이 작은 압입핀(10')을 형성한 공구(10)와 상기 공구(10)의 외주면에 설치한 내부링(12) 및 외부링(13)으로 구성하고, 상기 공구(10)는 절연성재료인 질화규소(Si₃N₄) 등의 절연성 세라믹 등으로 구성함과 동시에 그 내부에 전극(11)을 선단부 만을 압입핀(10')의 선단부에 노출되게 매설하고 상기 전극(11)에 전원장치(16)를 연결한 것이다.

미설명부호 14a, 14b는 접합하려는 피가공물이고, 15는 받침판이다.

본 발명의 마찰 점 접합방법은 상기 마찰 점 접합공구(T)의 외부링(13)을 하강시켜 피가공물(14a)(14b)의 겹치기 접합부를 구속하고(도 2a 참조, 접합부 구속단계), 상기 공구(10)를 회전 하강시켜 압입핀(10')의 선단부를 피가공물(14a)의 표면에 접촉시키며(도 2b 참조, 압입핀의 피가공물 표면 접촉단계), 상기와 같이 압입핀(10')을 피가공물(14a)의 표면에 접촉시킨 후 공구(10)를 하강하면서 전극(11)에 전류를 공급하여 접합부를 저항열로 집중가열하여 양 피가공물(14a)(14b)의 접합부를 소성변형시키고(도 2c 및 도 2d 참조, 접합부 소성변형단계), 상기와 같이 양 피가공물(14a)(14b)의 접합부를 소성변형시킨 후 공구(10)를 피가공물(14a)의 표면까지 회전 상승킨 후 내부링(12)을 하강시켜 압입핀(10')의 압입시 외부로 밀려난 소성영역을 가압하여 접합부를 평활하게 하고(도 2e 참조, 소성영역 가압단계), 삼중 마찰 점 접합공구(T)를 상승시키면서(도 2f 참조, 삼중 마찰 점 접합공구 상승단계) 그 접합을 완료하는 것이다.

본 발명은 상기와 같이 공구(10)를 절연성 세라믹으로 형성하고 그 내부에 전원장치(16)에 의하여 전류가 공급되는 전극(11)을 매설하여 피가공물(14a)(14b)의 압입시에 전극(11)에 통전하여서 접합부를 마찰열과 저항발열에 의하여 소성변형시킴으로써 융점이 높은 탄소강, 스텐인레스강도 양호하게 접합할 수 있고, 또한 공구(10)에 전극(11)을 선단부만 노출되게 매설함으로써 접합부에 저항발열을 집중할 수 있기 때문에 신속한 접합을 할 수 있는 것이며, 공구(10)는 절연성 세라믹으로 형성함으로써 내마모성 등이 양호하여 수명이 연장되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 종래의 삼중 마찰 점 접합공구의 공구를 절연성 재료로 형성하고 그 내부에 전극을 선단부만 노출되게 매설함으로써 피가공물을 마찰열과 저항발열을 병용하여 접합할 수 있기 때문에 재질에 구애받지 않고 신속하게 접 합할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 공구, 내부링 및 외부링으로 구성한 삼중 마찰 점 접합공구의 외부링으로 피가공물의 겹치기 접합부를 구속하는 단계와, 상기 공구를 회전 하강시켜 그 하단에 형성한 압입핀으로 피가공물을 압입하는 단계와, 상기 공구의 압입핀을 피가공물의 표면까지 상승시키고, 내부링을 하강시켜 압입핀의 압입시 외부로 밀려난 소성영역을 가압하는 단계와, 삼중 마찰 점 접합공구 모두를 상승시키는 단계를 구비한 접합방법에 있어서, 상기 공구를 절연성 재료로 형성하고, 그 내부에 전원장치에 의하여 전류가 공급되는 전극을 선단부만을 노출되게 매설하여 상기 피가공물 접합부 구속단계 이후에 압입핀을 피가공물의 표면에 접촉시키는 단계와, 상기 전극에 통전하여 저항발열시켜 접합부를 집중가열하여서 소성변형시키는 단계를 포함하여서 된 마찰 점 접합방법.
2. 제 1 항에 있어서, 공구는 세라믹으로 형성한 마찰 점 접합방법.

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