KR20100074805A - Resistance welding method for high strength steel sheet - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인장강도 60㎏f 이상의 고강도 강판 부재의 용접 방법에 관한 것으로, 특히 세 개의 용접 소재를 저항 용접하는 경우 각 용접 소재 사이의 접촉 저항을 조정하는 고강도 강판의 저항 용접 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a welding method of a high strength steel sheet member having a tensile strength of 60 kgf or more, and more particularly, to a resistance welding method of a high strength steel sheet for adjusting contact resistance between welding materials when three welding materials are resistance welded.
일반적으로 도체에 전류를 흘리게 되면 도체 내부의 전기 저항에 의하여 열 손실이 발생하는데, 저항 용접은 발열 손실을 오히려 적극적으로 활용는 용접 방법이다. 저항 용접이란 용접 소재에 압력을 가한 상태에서 큰 전류를 흘려주어 소재 간의 접촉면에서 생기는 접촉저항과 소재의 고유저항에 의하여 열을 얻고, 이로 인하여 소재가 가열 또는 용융하면 압력에 의한 접합이 이루어지는 용접 공법을 의미한다. In general, when a current flows through a conductor, heat loss occurs due to the electric resistance inside the conductor. Resistance welding is a welding method that actively utilizes heat generation loss. Resistance welding is a welding method in which a large current flows while a pressure is applied to a welding material to obtain heat due to contact resistance generated at the contact surface between the materials and the resistivity of the material. Means.
도 1은 일반적인 저항 용접 장치의 구성도와 용접 원리를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a configuration diagram and a welding principle of a general resistance welding apparatus.
도 1에 도시된 바와 같이, 저항 용접 장치는 수직 방향으로 이동 가능한 상, 하부 전극(10, 20)과, 전극(10, 20)과 연결되고 전극(10, 20)을 수직 방향으로 이동시키는 실린더(미도시) 및 이를 지지하는 베이스(미도시)를 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 1, the resistance welding device is a cylinder which is connected to the upper and
2매 이상의 겹쳐진 강판들(30, 40)을 상부 및 하부 전극(10, 20)으로 가압한 상태에서 통전을 하면 주울열에 의해 강판 계면에서 용융되어 너겟(Nugget)(50)이 형성되면서 접합하는 것이다. 즉, 전극(10, 20)으로 두 용접 소재(30, 40)에 가압하여 전류를 흘려주면 소재(30, 40)의 고유저항에 의해 열이 발생하는데, 이러한 열은 고유저항에 비례한다. 소재(30, 40)나 전극(10, 20)의 자체(1, 3, 5, 7)의 저항보다 소재(30, 40)와 전극(10, 20)의 접촉면(2, 6) 간의 저항이 더 크고, 소재(30, 40)와 전극(10, 20)의 접촉면(2, 6) 사이의 저항에 비하여 소재(30, 40)간의 접촉면의 저항이 상대적으로 크기 때문에 주로 소재 사이에서 열이 발생하여 소재가 용융되어 접합된다. When two or more overlapping
일반적으로 차체에 사용되는 강판은 두께가 얇은 외판과 두께가 두꺼운 내판으로 구성되어 있으며, 충돌특성이나 강성이 요구되는 부위에는 외판과 내판 사이에 보강재가 부가된다. In general, the steel sheet used for the vehicle body is composed of a thin outer plate and a thick inner plate, and a reinforcing material is added between the outer plate and the inner plate at the site where collision characteristics or rigidity are required.
도 2는 차체에 사용되는 강판의 구성예를 도시한 것으로, 외판재, 보강재, 및 내판재로 구성되며, 외판재/보강재 계면과 보강재/내판재 계면의 2종류의 계면을 갖는다. 외판재/보강재 계면보다 보강재/내판재 계면에서의 저항이 휠씬 크기 때문에 차체를 구성하는 강판의 보강재/내판재 계면에서 용융이 먼저 발생하며, 그 후 외판재/보강재의 용융이 발생한다. FIG. 2 shows a structural example of a steel sheet used for a vehicle body, and is composed of an outer plate material, a reinforcing material, and an inner plate material, and has two types of interfaces: an outer plate material / reinforcing material interface and a reinforcing material / inner plate material interface. Since the resistance at the reinforcement / inner plate interface is much larger than the outer plate / reinforcement interface, melting occurs first at the reinforcement / inner plate interface of the steel sheet constituting the vehicle body, and then melting of the outer plate / reinforcement material occurs.
그러나, 일반적으로 보강재와 내판재 두께 합과 외판재 두께의 비(이하, " 두께 비"라고 한다)가 4~5를 초과하게 되면((외판재 두께)/(보강재 두께 + 내판재 두께)>5) 외판재/보강재 계면에서 미용접이 발생하게 된다(JFE 枝報 No.16, 2007년 6월). However, in general, when the ratio of the thickness of the reinforcing material to the thickness of the inner plate and the thickness of the outer plate (hereinafter referred to as "thickness ratio") exceeds 4 to 5 ((surface thickness) / (reinforcement thickness + inner plate thickness)> 5) Unwelding occurs at the interface between the shell and reinforcement (JFE 枝 報 No.16, June 2007).
즉, 두께 비가 5 이상인 경우, 본용접전류의 크기를 증가시키면 상대적인 접촉저항이 큰 보강재/내판재 계면에서 용융이 시작되며, 외판재/보강재 계면에서 용융이 발생되기 전에 보강재 및 내판재가 모두 용융되어 버리거나 내판재와 내판재 측의 전극이 용융되는 현상이 발생되므로, 본용접전류를 임계값 이상으로 증가시킬 수 없어 외판재/보강재 계면이 용접되지 않는 문제가 발생한다. That is, when the thickness ratio is 5 or more, when the magnitude of the main welding current is increased, melting starts at the reinforcement / inner plate interface with a large relative contact resistance, and both the reinforcing material and the inner plate material are melted before melting occurs at the outer / reinforcing material interface. As a result, a phenomenon occurs in which the inner plate material and the electrode on the inner plate material are melted, so that the main welding current cannot be increased above the threshold value, and thus the outer plate material / reinforcement interface is not welded.
따라서 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외판재와 접촉되는 전극의 선단면적을 내판재와 접촉되는 전극의 선단면적보다 크가 제작하여 두께비가 5 이상인 경우에도 외판재와 보강재 간의 용접이 이루어질 수 있는 저항 용접 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Therefore, the present invention is to solve the above problems according to the prior art, even if the tip area of the electrode in contact with the outer plate material is larger than the tip area of the electrode in contact with the inner plate material, even if the thickness ratio is 5 or more It is an object of the present invention to provide a resistance welding method in which welding between stiffeners can be made.
본 발명의 일 측면에 따른 고강도 강판의 저항 용접 방법은 접촉저항이 다른 접합계면을 갖는 세 매의 강판을 저항 용접하는 방법에 있어서, 상기 접촉저항이 상대적으로 작은 접합계면 측의 외부 강판과 상대적으로 선단면적이 큰 전극을 인접하도록 위치시키고 상기 접촉저항이 상대적으로 큰 접합계면 측의 외부 강판과 상대적으로 선단면적이 작은 전극을 인접하도록 배치한 후, 상기 각각의 전극에 압력을 가한 상태에서 전류를 흘려주어 상기 각각의 접합계면을 용접하는 것을 특징으로 한다. In the resistance welding method of a high strength steel sheet according to an aspect of the present invention, in a method of resistance welding three steel sheets having a bonding interface having a different contact resistance, the contact resistance is relatively smaller than the outer steel sheet on the side of the bonding interface having a relatively small contact resistance. Position the electrodes with a large tip area adjacent to each other, and arrange the outer steel sheet on the side of the junction interface having a relatively high contact resistance with the electrodes having a small tip area adjacent to each other, and then apply current to each of the electrodes under pressure. It is characterized in that the welding each weld interface.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 고강도 강판의 저항 용접 방법은 접합저항의 차이에 따른 용융이 발생되는 시간 차이를 줄이고, 상대적으로 두께가 얇은 외판재와 보강재 접촉면의 용접 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the resistance welding method of the high strength steel sheet according to the present invention can reduce the time difference in which melting occurs due to the difference in the bonding resistance, and improve the welding efficiency of the relatively thin outer plate and reinforcing material contact surfaces.
이하, 본 발명에 따른 고강도 강판의 저항 용접 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a resistance welding method of a high strength steel sheet according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 고강도 강판의 저항 용접 방법은 접촉저항이 다른 접합계면을 갖는 세 매의 강판을 저항 용접하는 방법에 있어서, 상기 접촉저항이 상대적으로 작은 접합계면 측의 외부 강판과 상대적으로 선단면적이 큰 전극을 인접하도록 위치시키고 상기 접촉저항이 상대적으로 큰 접합계면 측의 외부 강판과 상대적으로 선단면적이 작은 전극을 인접하도록 배치한 후, 상기 각각의 전극에 압력을 가한 상태에서 전류를 흘려주어 상기 각각의 접합계면을 용접하는 것을 특징으로 한다. In the resistance welding method of a high strength steel sheet according to the present invention, in the method of resistance welding three steel sheets having a bonding interface with different contact resistance, the tip area is relatively large with the outer steel sheet on the side of the bonding interface with relatively small contact resistance. Position the large electrodes to be adjacent to each other, and arrange the outer steel sheet on the side of the junction interface having a relatively large contact resistance so that the electrodes having a small tip area are adjacent to each other, and then flow a current while applying pressure to the respective electrodes. It is characterized by welding each joint interface.
도 3은 선단면적이 동일한 전극을 이용하여 3매의 고강도 강판을 용접하는 구성을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 선단면적이 상이한 전극을 이용하여 3매의 고강도 강판을 용접하는 구성을 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a configuration of welding three high strength steel sheets using electrodes having the same tip area, and FIG. 4 illustrates three sheets of high strength steel sheets using electrodes having different tip areas according to an embodiment of the present invention. Is a view showing a configuration for welding the.
선단면적이 동일한 전극(500)으로 두께가 다른 3매의 고강도 강판을 용접하는 경우, 전극을 통해 본용융전류를 흘려주면 접촉저항이 큰 보강재/내판재의 계면(B)이 먼저 용융되고, 상대적으로 접촉저항이 작은 외판재/보강재 계면(A)이 나중에 용융이 발생된다. In the case of welding three high-strength steel sheets having different thicknesses with the
일반적으로, 두께비가 5 미만인 3매의 강판을 저항 용접 방법으로 용융하는 경우에는 문제가 없으나, 두께비가 5이상인 3매의 강판을 용접하는 경우에는 보강재(200)와 내판재(300)의 용융이 지속되어 보강재(200)와 내판재(300)는 전부 용융 되지만 외판재/보강재 계면(A)은 용접이 발생하지 않은 수 있으며, 외판재/보강재 계면(A)의 용융이 발생되기 전에 내판재(300)와 하부 전극(500)의 용접이 발생할 수 있다. Generally, there is no problem when melting three steel sheets having a thickness ratio of less than 5 by a resistance welding method. However, when welding three steel sheets having a thickness ratio of 5 or more, melting of the reinforcing
반면, 본 발명의 일실시예에 따라 선단면적이 상이한 두 개의 전극(500, 600)을 이용하여 3매의 고강도 강판을 용접하는 경우, 용융이 늦게 발생되는 접합계면의 외부 강판인 외판재(100)와 접하는 상부 전극(600)의 선단면적을 넓혀서 외판재(100)와 상부 전극(600)의 접촉면적을 넓힐 수 있다. 이와 같이, 접촉면적을 넓히게 되면 외판재/보강재 계면(A)의 접합저항을 증가시킬 수 있으므로 외판재/보강재 계면(A)의 용융이 빨리 일어날 수 있도록 한다. On the other hand, when welding three high-strength steel sheets using two electrodes (500, 600) having different tip areas according to an embodiment of the present invention, the
도 4에 도시된 상부 또는 하부전극의 선단면의 형태는 일예에 불과하며, 다양한 형태로 변경이 가능하다. The shape of the front end surface of the upper or lower electrode shown in FIG. 4 is just one example, and may be changed in various forms.
도 5는 선단면적이 동일한 전극을 이용하여 3매의 고강도 강판을 용접한 경우의 용접부 단면을 도시한 것이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 선단면적이 상이한 전극을 이용하여 3매의 고강도 강판을 용접한 경우의 용접부 단면을 도시한 도면이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of a welded section when three high-strength steel sheets are welded using electrodes having the same tip area, and FIG. 6 is a diagram illustrating three sheets using electrodes having different tip areas according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the weld cross section in the case of welding high strength steel plate.
[실시예]EXAMPLE
예를 들어, 도 5 및 도 6은 0.7㎜ 두께의 인장강도 200㎫인 외판재, 3.0㎜ 두께의 인장강도 780㎫인 보강재, 2.0㎜ 두께의 인장강도 780㎫인 내판재를 접합배치하고, 가압력 3kN, 가압시간 25 싸이클(1싸이클=1/60초), 본용접시간 17싸이클, 본용접전류 7㎄로 통전한 경우의 용접부의 단면을 도시한 것이다. For example, FIG. 5 and FIG. 6 show that the outer plate member having a tensile strength of 200 MPa of 0.7 mm thickness, the reinforcing member having a tensile strength of 780 MPa of 3.0 mm thickness, and the inner plate member having a tensile strength of 780 MPa of 2.0 mm thickness are bonded to each other. The cross section of the welded part when energizing with 3 kN, pressurization time 25 cycles (1 cycle = 1/60 second), main welding time 17 cycles, and main welding current of 7 mA is shown.
도 5에 도시된 바와 같이, 보강재/내판재 계면(B)은 용접이 잘 되었으나, 외판재/보강재 계면(A)은 미용접 상태(700)인 반면, 외판재 측에 선단면적이 상대적으로 큰 전극을 배치한 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이, 외판재/보강재 계면(A)에서도 용융이 발생하여 잘 용접된 결과(700)를 확인할 수 있다. As shown in FIG. 5, the reinforcement / inner plate interface (B) is well welded, but the outer plate / reinforcement interface (A) is in the
상기 실시예는 두께비가 7.1(즉, 두께비 = 외판재 두께/(보강재 두께+ 내판재 두께)이며, 0.7/(2.0+3.0)=7.1)인 경우로, 종래 기술에서 두께비가 5 이상인 경우의 외판재와 보강재 계면의 미용접 문제가 해결된다. The above embodiment is a case where the thickness ratio is 7.1 (that is, the thickness ratio = outer plate thickness / (reinforcement thickness + inner plate thickness), 0.7 / (2.0 + 3.0) = 7.1), in the case of the thickness ratio of 5 or more in the prior art The problem of cosmetic contact between the plate and reinforcement interfaces is solved.
바람직하게, 상기 두 전극의 선단면적비는 1.4 내지 2.0인 것을 특징으로 하며, 전극의 곡률에 따라 면적이 넓으면 전류 밀도가 높아진다.Preferably, the tip area ratio of the two electrodes is 1.4 to 2.0, and if the area is wide according to the curvature of the electrodes, the current density is increased.
아래 [표1]은 일반적인 전극을 이용하여 용접한 결과(A)와 본 발명에 따른 저항 용접 방법으로 용접한 결과(B)를 비교한 것이다. 차체에 사용되는 외판재, 보강재, 내판재를 저항 용접한 결과로, 두께비가 5이상인 경우 외판재/보강재 계면에서는 용접이 발생되지 않는 것을 확인할 수 있다. Table 1 below compares the result of welding (A) using a common electrode with the result of welding (B) by the resistance welding method according to the present invention. As a result of resistance welding the outer plate material, reinforcing material and inner plate material used for the vehicle body, it can be confirmed that welding is not generated at the outer plate material / reinforcing material interface when the thickness ratio is 5 or more.
상기 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경, 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The embodiments of the present invention are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications, changes, and additions. Should be considered to be within the scope of the following claims.
또한, 일실시예로 도시된 도면은 본 발명의 내용을 설명하기 위하여 축소 또는 간략화 된 것으로, 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다. In addition, the drawings shown as an embodiment is reduced or simplified in order to explain the contents of the present invention, the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit or the scope of the present invention.
도 1은 일반적인 저항 용접 장치의 구성도와 용접 원리를 도시한 도면이다.1 is a view showing a configuration diagram and a welding principle of a general resistance welding apparatus.
도 2는 차체에 사용되는 강판의 구성예를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a configuration example of a steel plate used for a vehicle body.
도 3은 선단면적이 동일한 전극을 이용하여 3매의 고강도 강판을 용접하는 구성을 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a configuration in which three high strength steel sheets are welded using electrodes having the same tip area.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 선단면적이 상이한 전극을 이용하여 3매의 고강도 강판을 용접하는 구성을 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a configuration of welding three high-strength steel sheets using electrodes having different tip areas according to an embodiment of the present invention.
도 5는 선단면적이 동일한 전극을 이용하여 3매의 고강도 강판을 용접한 경우의 용접부 단면을 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram showing a welded section in the case where three high strength steel sheets are welded using electrodes having the same tip area.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 선단면적이 상이한 전극을 이용하여 3매의 고강도 강판을 용접한 경우의 용접부 단면을 도시한 도면이다.FIG. 6 is a cross-sectional view of a welded part when three high-strength steel sheets are welded using electrodes having different tip areas according to an exemplary embodiment of the present invention.
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AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
J201 | Request for trial against refusal decision | ||
B601 | Maintenance of original decision after re-examination before a trial | ||
J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20110712 Effective date: 20120209 |