KR20100026125A - 강판의 접합방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판의 겹치기 용접 시, 용접패턴을 따라 제거된 접착 테이프를 용접할 2장의 강판 사이에 먼저 접착한 상태로, 상기 용접패턴을 따라 용접함으로써 최적의 강판 접착 두께를 유지하고, 접착 테이프에 의한 응력의 분산과 용접에 의한 접합 강도를 향상시키며, 특히, 아연도금강판의 겹치기 레이저 용접 시, 상기 접착 테이프로 인하여 용접할 2장의 아연도금강판 사이에 아연증기가 빠져나가기 위한 갭이 형성되도록 함으로써 아연도금강판의 용접 품질을 향상시키는 강판의 접합방법을 제공한다.

접합방법, 아연도금강판, 접착 테이프, 레이저 용접

Description

강판의 접합방법{WELDING METHOD FOR STEEL SHEETS}

본 발명은 강판의 접합방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강판의 겹치기 용접 시, 용접패턴을 따라 제거된 접착 테이프를 용접할 2장의 강판 사이에 먼저 접착한 상태로, 상기 용접패턴을 따라 용접함으로써 최적의 강판 접착 두께를 유지하고, 접착 테이프에 의한 응력의 분산과 용접에 의한 접합 강도를 향상시키는 강판의 접합방법에 관한 것이다.

일반적으로 두 강판을 상호 겹치기 접합하기 위해서는 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저빔을 이용한 레이저 용접이나, 스폿 용접기를 이용한 전기저항 용접이 주로 적용된다.

도 1에서는 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도로써, 상기한 레이저빔(LB)을 이용하여 강판 등의 소재를 용접하기 위해서는 로봇(1)의 아암(3) 선단에 레이저 헤드(5)를 설치하고, 이 레이저 헤드(5)는 레이저 발진기(7)와 연결되는 레이저 용접 시스템을 구비하여, 로봇 제어기(C)를 통하여 거동하는 로봇(1)에 의해 상기 레이저 헤드(5)가 소재(9)의 용접패턴을 따라 이동하면서 레이저빔(LB)을 조사하여 용접작업을 진행하게 된다.

그런데, 상기한 레이저 용접을 통하여 2장의 강판을 용접하는 경우, 그 접합두께가 일정하지 않을 수 있으며, 이는 차체와 같이 접합부의 치수 정밀도가 요구되는 위치의 접합시에는 불리한 단점이 있으며, 접합 강도 역시 용접부의 용융상태에 좌우되는 단점이 있다.

한편, 상기 레이저빔의 특성을 이용하여 용접하기 위한 강판 중에서도 특히 아연도금강판(Galvanized Steel Sheet)은 아연을 도금한 강판 전체를 총칭하는 것으로, 그 제조방법에 따라 용융아연도금강판(Hot Dipped Galvanized Iron)과 전기도금아연강판(Electrolytic Galvanized Iron)으로 대별되는데, 이러한 아연도금강판은 철의 최대 단점인 녹을 방지하고, 철의 장점인 강성과 경제성을 최대한 살릴 수 있다는 측면에서 사용이 늘어나는 추세이다.

이러한 레이저빔의 특성을 이용하여 상기한 아연도금강판을 상호 겹치기 용접하는 과정에서, 2장의 겹쳐진 아연도금강판 사이에 일정한 갭(GAP)이 없는 경우에는 그 용접부에 아연도금층의 증발로 인한 아연증기의 영향으로 기공이 발생하거나, 폭발성 기공을 동반하는 양상을 보인다.

이에 따라, 2장의 아연도금강판을 겹치기 레이저 용접하기 위해서는 지그장치를 통하여 아연도금강판 사이에 0.1mm 정도의 갭을 유지하여 아연증기가 배출되도록 하는 것이 중요하다.

그러나 상기한 아연도금강판 사이에 일정한 갭을 유지하기 위해서는 아연도금강판 별로 전용으로 사용하도록 전용 지그장치가 구성되어야 하는 단점이 있으며, 전용 지그장치를 이용하는 경우에도 아연도금강판 사이의 갭이 일정하지 않아 폭발성 기공 등의 종래 용접불량의 원인은 여전히 존재하는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 강판의 겹치기 용접 시, 용접패턴을 따라 제거된 접착 테이프를 용접할 2장의 강판 사이에 먼저 접착한 상태로, 상기 용접패턴을 따라 용접함으로써 최적의 강판 접착 두께를 유지하고, 접착 테이프에 의한 응력의 분산과 용접에 의한 접합 강도를 향상시키는 강판의 접합방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 아연도금강판의 겹치기 레이저 용접 시, 상기 접착 테이프로 인하여 용접할 2장의 아연도금강판 사이에 아연증기가 빠져나가기 위한 갭이 형성되도록 함으로써 아연도금강판의 용접 품질을 향상시키는 강판의 접합방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 강판의 접합방법은 강판의 접합방법에 있어서,

상호 겹치기 용접할 2장의 강판 중, 하나의 강판 단면상의 용접라인을 따라 용접패턴이 형성되는 부분이 제거된 접착 테이프를 부착하는 제1단계; 상기 제1단계에서, 상기 접착 테이프가 부착된 강판에 용접할 다른 강판을 겹쳐서 상기 접착 테이프를 통하여 상호 접착된 상태로 지그 상에 로딩하는 제2단계; 상기 제2단계에서, 상기 접착 테이프를 통하여 상호 접착되어 겹쳐진 각 강판의 그 용접라인을 따 라 용접패턴을 형성하며 용접작업을 진행하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 접착 테이프는 그 두께가 0.1mm ~ 0.2mm 의 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다.

상기 제3단계의 용접작업은 Nd:YAG 레이저발진기로부터 발진되는 Nd:YAG 레이저빔을 이용한 레이저 용접인 것으로 하거나, 스폿 용접기를 이용한 스폿 용접인 것으로 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 강판의 접합방법에 의하면, 강판의 겹치기 용접 시, 용접패턴을 따라 제거된 접착 테이프를 용접할 2장의 강판 사이에 먼저 접착한 상태로, 상기 용접패턴을 따라 용접함으로써 최적의 강판 접착 두께를 유지하고, 접착 테이프에 의한 응력의 분산과 용접에 의한 접합 강도를 향상시키는 효과가 있다.

또한, 상기 강판이 아연도금강판인 경우, 그 겹치기 레이저 용접 시, 상기 접착 테이프로 인하여 용접할 2장의 아연도금강판 사이에 아연증기가 빠져나가기 위한 갭이 형성되도록 함으로써 아연도금강판의 용접 품질을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

단, 본 발명의 강판의 접합방법을 설명함에 있어, 종래 구성과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

단, 본 발명의 강판의 접합방법을 설명함에 있어, 적용되는 소재를 아연도금강판으로 하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아연도금강판의 접합방법에 따른 공정도이다.

본 실시예에 따른 강판의 접합방법은 상호 겹치기 용접할 2장의 아연도금강판(11) 중, 하나의 아연도금강판(11)의 단면상에 그 용접라인을 따라 용접패턴(WP)이 형성되는 부분이 제거된 접착 테이프(15)를 먼저 부착하게 된다.(S1)

여기서, 상기 접착 테이프(15)는 그 두께가 0.1mm ~ 0.2mm 의 범위 내에서 설정되는데, 이는 상호 용접될 각 아연도금강판(11) 사이에 그 정도의 갭(G)을 형성하여 용접과정에서, 아연도금층(13)이 증발하여 발생되는 아연증기가 외부로 빠져나가도록 하기 위함이다.

이러한 상태로, 상기 접착 테이프(15)가 부착된 아연도금강판(11)에 용접할 다른 아연도금강판(11)을 겹쳐서 상기 접착 테이프915)를 통하여 상호 접착된 상태로 지그(17) 상에 로딩하게 된다.(S2)

이어서, 상기 접착 테이프(15)를 통하여 상호 접착되어 겹쳐진 2장의 아연도금강판(11)의 용접라인을 따라 키홀용접구간의 레이저빔(LB)으로 용접패턴(WP)을 형성하며, 용접작업을 진행하게 된다.(S3)

즉, 상호 겹쳐진 2장의 아연도금강판(11)을 레이저 용접하기 위해서는 아연 도금강판(11)의 상면에 용접할 용접라인을 따라 로봇(1)을 거동하여 레이저 헤드(5)를 이동시키면서 상기 키홀용접구간의 레이저빔(LB)을 조사하여 용접이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 용접작업은 Nd:YAG 레이저발진기로부터 발진되는 Nd:YAG 레이저빔을 이용한 레이저 용접인 것이 바람직하며, 이때에는 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 접착 테이프(15)는 그 제거된 부분이 레이저 용접패턴(WP)의 형상과 같이, 길게 파여진 홈(21)과 같은 형상으로 이루어진다.

한편, 상기 접합할 소재가 아연도금강판(11)이 아닌 일반적인 스틸재 강판인 경우에는 스폿 용접기를 이용한 스폿 용접을 실시할 수 있으며, 이때에는 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 접착 테이프(15)는 그 제거된 부분이 스폿 용접패턴(WP)의 형상과 같이, 라운드형 홈(23)의 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 접착 테이프915)는 고상의 EPOXY RESIN, 실리카, 폴리아마이드 등을 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 바와 같은 강판의 접합방법에 의해 아연도금강판(11) 혹은 스틸재 강판의 겹치기 레이저 용접을 진행하게 되면, 용접할 하나의 아연도금강판(11) 상에 그 용접라인을 따라 접착되는 접착 테이프(15)에 의해 서로 용접할 각 아연도금강판(11) 사이에는 레이저 용접에 의해 아연도금층(13)이 증발하여 발생되는 아연증기가 외부로 빠져나가도록 갭(G; Gap)이 형성된다.

이러한 상태로 키홀용접구간의 레이저빔(LB)으로 아연도금강판(11)의 겹치기 레이저 용접작업을 이루게 되면, 아연증기가 쉽게 제거되어 아연증기에 의한 기공 의 발생을 방지하여 양호한 용접품질을 얻게 된다.

또한, 종래 아연도금강판(11) 사이의 갭(G)을 형성해주기 위한 별도의 전용 지그장치를 제작이나 수정하지 않고도 비도금 강판과 동일한 지그장치를 공용으로 사용할 수 있다.

또한, 이러한 강판의 접합방법에 접합된 두 강판 또는 아연도금강판(11)은 접착 테이프(15)의 두께에 의해 최적의 강판 접착 두께를 유지하고, 접착 테이프(15)에 의한 응력의 분산과 용접에 의한 접합 강도를 향상시키는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도이다.

도 2는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 키홀용접구간의 레이저빔을 이용한 아연도금강판의 레이저 용접 상태도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아연도금강판의 접합방법에 따른 공정도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 강판의 접합방법에 적용되는 레이저 용접용 접착 테이프의 접합 공정도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 강판의 접합방법에 적용되는 스폿 용접용 접착 테이프의 접합 공정도이다.

Claims (4)

1. 강판의 접합방법에 있어서,

   상호 겹치기 용접할 2장의 강판 중, 하나의 강판 단면상의 용접라인을 따라 용접패턴이 형성되는 부분이 제거된 접착 테이프를 부착하는 제1단계;

   상기 제1단계에서, 상기 접착 테이프가 부착된 강판에 용접할 다른 강판을 겹쳐서 상기 접착 테이프를 통하여 상호 접착된 상태로 지그 상에 로딩하는 제2단계;

   상기 제2단계에서, 상기 접착 테이프를 통하여 상호 접착되어 겹쳐진 각 강판의 그 용접라인을 따라 용접패턴을 형성하며 용접작업을 진행하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강판의 접합방법.
2. 제1항에서,

   상기 접착 테이프는

   그 두께가 0.1mm ~ 0.2mm 의 범위 내인 것을 특징으로 하는 강판의 접합방법.
3. 제1항에서,

   상기 제3단계의 용접작업은

   Nd:YAG 레이저발진기로부터 발진되는 Nd:YAG 레이저빔을 이용한 레이저 용접 인 것을 특징으로 하는 강판의 접합방법.
4. 제1항에서,

   상기 제3단계의 용접작업은

   스폿 용접기를 이용한 스폿 용접인 것을 특징으로 하는 강판의 접합방법.

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