KR20140026873A - 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법 - Google Patents

등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140026873A
KR20140026873A KR1020120092588A KR20120092588A KR20140026873A KR 20140026873 A KR20140026873 A KR 20140026873A KR 1020120092588 A KR1020120092588 A KR 1020120092588A KR 20120092588 A KR20120092588 A KR 20120092588A KR 20140026873 A KR20140026873 A KR 20140026873A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel
welding
power
resistance
current
Prior art date
Application number
KR1020120092588A
Other languages
English (en)
Inventor
윤상만
최두열
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020120092588A priority Critical patent/KR20140026873A/ko
Publication of KR20140026873A publication Critical patent/KR20140026873A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)

Abstract

본 발명의 일측면인 복수의 강재를 접합하기 위한 저항점용접 방법에서는, 용접부에 필요한 최소 인장강도를 결정하는 단계, 상기 결정된 최소 인장강도 이상을 구현할 수 있는 최대허용전력을 도출하는 단계 및 용접부에 가하는 전류의 크기를 변화시킴으로써 가해지는 전력량이 상기 최대허용전력 범위 내에서 일정하게 유지되도록 하여 용접부를 형성하는 단계를 포함하는 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법이 제공된다.

Description

등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법{RESISTANCE SPOT WELDING METHOD FOR STEEL WITH CONSTANT POWER}
본 발명은 저항점용접 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 자동차 부품 등의 제조에 적용할 수 있는 강재의 저항점용접 방법에 대한 것이다.
최근의 차체 경량화 및 고유가에 따른 연료절감 추세에 따라, 자동차용 부재 등의 고강도 경량화 제조기술에 대한 요구는 갈수록 증가하고 있다. 따라서, 용도 및 목적에 부합하는 자동차용 부재 등을 제조하기 위한 측면에서, 재질이 상이하거나 두께 및 강도가 다른 복수의 판재를 접합시키는 방법은, 지속적인 연구가 필요한 분야이다.
그 중, 복수의 고강도강 판재의 이음부를 접합하기 위한 기술로서, 자동차 업계에서는 일반적으로 저항점용접(RSW; Resistance Spot Welding)을 사용해 왔다. 저항점용접은 자동화가 용이하고 대량 생산 공정에 적합한 측면 때문에, 현재까지도 자동차 생산 공정에서 가장 많이 사용되고 있다. 저항점용접이란, 압력을 가한 상태에서 큰 전류를 흘려주어 금속끼리의 접촉면에서 생기는 접촉저항과 금속의 고유저항에 의하여 열을 얻고, 이로 인하여 금속이 가열 또는 용융되면 가해진 압력에 의하여 접합이 이루어 지도록 하는 공법을 말한다.
도 1은 2겹의 피접합재를 용접하는 경우에 적용된, 일반적인 저항 점용접의 원리를 나타내는 모식도이다. 도 1을 참조하여 저항 점용접의 원리를 설명한다. 두 전극(11, 12) 사이에 놓인 금속 소재(13, 14)의 상하에서 압력(P)을 가한 상태에서 kA 단위의 큰 전류(i)를 인가한다. 이 때, 전극(11, 12) 및 피접합 금속(13, 14)의 접촉면(b, d, f)에서 발생하는 접촉저항과 피접합금속의 고유저항에 의해 열이 발생하고, 이로 인하여 금속이 가열되어 용융한 이후에 냉각응고되어 접합이 이루어 지는 것이다. 이 때, 용접과정 중 투입되는 입열량은 주울법칙(Q=i2Rt)에 의해 용접전류(i), 전기저항(R), 용접시간(t)에 비례한다. 특히, 입열량은 용접전류의 제곱(i2)에 비례하므로, 상기 용접전류의 세기에 가장 크게 영향을 받는다. 상기 용접전류(i)의 세기가 너무 과다하게 되면 용접중인 금속 소재의 표면에서 용융금속의 날림 현상(Surface Expulsion)이 발생하게 된다. 상기 날림 현상이 발생하게 되면 이음부의 용접상태가 불량해짐으로써, 이음부 강도는 크게 저하되게 된다.
반면에, 상기 입열량이 증가할수록 용융 응고되어 생성된 용접 금속인 너깃(Nugget, 도 1 (15))의 크기는 성장하게 된다. 상기 너깃의 크기 또한, 이음부의 강도 결정에 직접적으로 영향을 미치는 인자이다. 따라서, 저항점용접을 통해 소재의 접합을 실시할 경우, 상기 날림현상이 발생하지 않는 전류의 범위 내에서, 이음부 강도를 좌우하는 상기 너깃의 크기를 적절하게 형성하는 것이 매우 중요하며, 이것이 저항점용접에서 적용가능한 전류조건을 결정하게 된다.
구체적으로는, 생산성을 고려하여 1초 이내의 시간 동안 용접전류를 일정하게 통전하여 용접하면서(ISO 기준), 상기 용접 전류의 크기를 날림이 발생하지 아니하는 조건까지 상승시키는 방식을 취한다. 날림이 발생하지 않는 범위 내에서, 상기 너깃의 크기를 최대한 성장시키는 것이 고강도 이음부 형성에 유리하기 때문이다. 그리하여 요구되는 강도에 부합되고, 너깃의 최소 크기기준을 만족하는 최소의 용접전류 세기를 하한전류로 결정하고, 날림이 발생하는 전류를 상한전류로 결정하게 된다.
이와 같이, 저항점용접 과정에서는 상기 날림현상이 발생하지 않는 범위 내에서 용접을 수행하게 됨으로써, 너깃의 크기를 증가시키는데 제한이 있었다. 그리하여, 용접부의 강도를 향상시키는데 한계가 존재하였다.
이는 특히, 고강도 소재로서 최근 개발되어 다방면에 사용되고 있는 TWIP 강재의 이음부에 상기 저항점용접을 실시하는 과정에서 더욱 문제가 되어왔다. 왜냐하면, 다른 자동차용 강재에 비해 강도가 높은 대신 강재의 전기적 내부저항이 더 높은 경향이 있어, 상기의 날림현상이 상대적으로 낮은 전류에서도 발생하였기 때문이다. 따라서, 허용 전류세기의 상한값이 제한되고 용접부의 강도는 용접 모재의 고강도와는 달리, 일반 강재를 사용한 경우보다도 낮아지는 문제점이 빈번히 발생하였다.
본 발명의 일 측면은, 복수의 강재를 접합하기 위한 저항점용접 방법에 있어서, 용접부의 날림현상에 의해 저항점용접의 가용 상한전류범위가 감소됨으로써 발생하는, 용접부의 강도 저하 문제를 해결할 수 있는 저항점용접 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일측면인 복수의 강재를 접합하기 위한 저항점용접 방법에서는, 용접부에 필요한 최소 인장강도를 결정하는 단계, 상기 결정된 최소 인장강도 이상을 구현할 수 있는 최대허용전력을 도출하는 단계 및 용접부에 가하는 전류의 크기를 변화시킴으로써 가해지는 전력량이 상기 최대허용전력 범위 내에서 일정하게 유지되도록 하여 용접부를 형성하는 단계를 포함하는 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법이 제공된다.
덧붙여 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시 형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 측면에 의하면, 강재의 저항점용접시 날림현상이 일어나지 않으면서도 충분한 직경을 가지는 너깃(Nugget)을 확보할 수 있다. 이로써, 강재로 제조되는 부품의 용접부 강도를 크게 증가시켜, 충돌 및 강성 등의 특성이 증가하게 된다. 이는 특히, 용접 모재가 TWIP 강재일 경우 더 큰 효과를 가져올 수 있다. 즉, 본 발명의 일 측면에 따르면 고강도 부품이 요구되는 자동차 산업에 있어서, 강재의 적용영역을 더 확대시키는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 저항 점용접의 원리를 나타내는 모식도이다.
도 2는 종래기술에 따라 이뤄지는 저항점용접 과정에서, 등전류를 유지하면서 형성되는 용접부에 가해지는 전류 및 전력을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 강재의 저항점용접 과정에서, 등전력을 유지하면서 형성되는 용접부에 가해지는 전류 및 전력을 도시한 그래프이다.
도 4는 기존의 등전류를 유지하면서 이뤄지는 저항점용접의 경우와, 본 발명의 일측면에 따른 등전력을 유지하면서 이뤄지는 저항점용접의 경우의 전력량을 도시한 그래프이다.
도 5는 온도를 변화시켜가며, 강종별 비저항값을 측정한 그래프이다.
전류의 세기(i)가 증가할수록, 입열량이 증가하여 너깃의 크기가 커지게 되면서 이음부의 용접강도가 증가하는 것이므로, 상기 전류세기의 상한값 제한은 높은 이음부 용접강도를 요구받는 부품의 제조에 있어서, 큰 단점으로 작용하게 되는 것이다. 따라서, 강재에 대하여 상기 저항점용접 기술을 적용할 때의, 이음부의 용접강도를 향상시키기 위한 방법에 대해 추가적인 연구가 필요한 실정이었다.
본 발명자들은 차체의 부품 제조 등에 빈번히 사용되는 복수의 강재의 저항점용접(RSW) 적용에 있어서 발생하는, 상한 전류값이 낮아지게 되어 너깃의 크기가 작아지고 이음부의 강도가 저하되는 문제를 해결하는 것이 중요한 과제임을 인지하였다. 그리하여, 날림현상을 제어하면서도 상기의 상한전류의 한계를 해결할 수 있는 저항점용접 방법에 관하여 심도있게 연구한 끝에, 본 발명에 이르게 되었다.
이하, 본 발명의 일측면인 강재의 저항점용접 방법에 대하여 실시예와 더불어 상세히 설명한다.
통상적으로 강재의 저항점용접 과정에서는, 강재의 이음부에 일정시간동안 날림현상이 발생하지 않는 범위(한계 전류 상한값) 내에서 등전류를 가함으로써, 금속 내부 저항에 의해 발열되고 적정한 크기의 너깃이 형성되도록 함으로써, 점용접이 이루어진다. 이 때, 강재의 입열량을 제어하는 과정에서, 전류의 상한범위에 제한이 존재함은 상기한 바와 같다.즉, 용접부에 가해지는 등전류의 세기는 용접모재의 저항을 측정하여 날림현상이 발생하지 않는 범위(전류세기의 상한값) 내에서 정해지게 된다.
이 과정에서, 용접부의 용접모재는 전류와 내부저항과의 관계에서 발생한 열에 의해 가열되고, 이음부의 조직구조 및 물성이 변화하게 된다. 이 때, 이음부의 용접모재의 내부저항은 용접열이 가해지는 시간이 흐를수록 점차 감소하게 된다. 이는 너깃이 형성되기 시작하면서 통전 면적이 증가하게 되고, 가압 전극에 의해 모재가 눌려 전극간의 거리가 가까워지기 때문이다.
결과적으로, 등전류를 가할 경우에 용접부에 가해지는 전력량(P=i2R)은, 용접 초기에 비해 점점 감소하게 된다. 그러나, 상기 감소되는 용접 모재의 내부저항 값에 의한 전력량 감소현상은 강재의 종류 및 이음부의 두께 등에 따라 결정되는 양으로서, 용접의 경우마다 그 감소되는 정도를 예측할 수 없다는 문제점이 있었다.
그리하여 산업 현장에서는, 계산된 상한 전류범위 내에서 날림현상 발생 직전의 전류를 용접전류로 결정하여, 그 전류의 세기로 계속 저항점용접을 실시하면서 너깃을 형성하는 실정이었다. 이는, 용접이 진행될수록 단위시간당 가해지는 전력량이 줄어듬에 따라 입열량이 감소함으로써, 용접부의 크기가 최초의 통전 전류값에 따라 예측했던 적절한 수준까지 형성되지 않는다는 문제점이 있었다.
도 2는 종래기술에 따라 등전류를 통해 이뤄지는 저항점용접 과정에서의 용접부에 가해지는 전류 및 전력을 도시한 그래프이다. 용접이 진행됨에 따라, 상술한 바와 같이 용접부에 가해지는 전력량이 초기에 비해 점점 줄어들게 됨을 확인할 수 있다.
그래서, 본 발명의 일 측면에서는 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 등전류를 사용하지 아니하고, 전류의 세기를 변화시키면서 전력량을 일정하게 유지하여 용접하는 방법을 사용하는 것이다.
즉, 본 발명의 일 측면인 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법에서는, 복수의 강재를 접합하기 위한 저항점용접 방법에 있어서, 용접부에 필요한 입열량을 결정하는 단계; 상기 결정된 입열량으로부터 용접부에 가할 수 있는 최대허용전력을 계산하는 단계; 및 용접부에 가하는 전류의 크기를 변화시킴으로써 가해지는 전력량이 상기 최대허용전력 범위 내에서 일정하게 유지되도록 하여 용접부를 형성하는 단계를 포함한다.
하기에서는, 순차적으로 이뤄지는 상기의 각 단계에 관하여 상세히 설명한다.
먼저, 용접부에 필요한 최소인장강도를 결정한다. 상기 최소인장강도는 용접되어 제조될 부품의 용도에 따라 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 최소인장강도를 결정하는 과정에서는, 용접 모재인 강재의 전기적 물성 및 그 두께에 따라 형성될 수 있는 용접부 너깃의 직경을 고려하는 것이 바람직하다.
다음으로는, 상기 결정된 최소인장강도 이상의 강도를 구현할 수 있는 최대허용전력(Pmax)을 도출한다. 이 때, 전기적 에너지에 의해 발생하는 입열량은 Q=i2Rt 의 수식에 의해 결정되고, 전력은 P=i2R의 수식에 따라 결정된다. 상기 입열량은 인장강도를 좌우하는 용접부 너깃의 크기를 결정하는 핵심적인 인자이다. 따라서, 상기 최대허용전력은 상기의 수식의 예측된 입열량으로부터 용접시간을 고려하되, 추가적으로 강재의 저항점용접 과정에서 발생하는 날림현상의 제어 및 기타 영향을 주는 요인을 모두 고려하여 도출함이 바람직하다. 또한, 상기 최대허용전력은 이전 단계에서 결정된 인장강도 이상의 용접부 강도가 구현되도록, 용접 시간을 달리해가며 실험적으로 결정하는 것도 바람직하다. 통상의 과정에 따라 강재의 저항점용접에서 사용되는 최대허용전류를 도출하는 것과는 달리, 본 발명의 일 측면에서는 최대허용전력을 도출하여 등전력을 유지하면서 인장강도 및 날림현상 발생을 제어하는 특징이 있는 것이다.
다음으로는, 상기 계산된 최대허용전력의 범위 내에서 용접부에 가하는 전류의 크기를 변화시킴으로써, 단위시간당 가해지는 전력량이 일정하게 유지되도록 하여 용접부를 형성한다. 이 때, 본 단계에서 적용되는 수단은 단위시간당 가해지는 전력량이 일정하게 되도록, 전류의 세기를 변화시키면서 용접부에 통전할 수 있는 수단이라면 특별히 한정하지 아니한다. 사용되는 저항점용접 장치의 일측에 소정의 전류제어장치를 별도로 구비하여 본 단계를 수행하는 것도 바람직하다.
이 때, 단위시간당 가해지는 전력량이 일정하게 유지되도록 하기 위한 일례로서, 용접부를 형성하면서 동시에 용접부의 변화하는 내부저항 값을 계측하는 방법을 사용할 수 있다. 즉, 용접과정에서 용접부의 내부저항이 감소되는 정도를 측정하고, 그에 따라 단위시간당 전력량이 일정하게 유지되도록 전류의 세기를 증가시키는 방법으로 상기의 단계가 수행될 수도 있다. 이 때, 상기 내부저항값의 계측 수단은, 용접모재인 강재의 내부저항을 용접부를 형성하는 과정에서 측정할 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 아니한다.
이 때, 상기의 단위시간당 가해지는 전력량은 용접부의 요구되는 강도에 따라 결정함이 바람직하다. 그러나, 고강도의 용접부가 요구될 경우에는, 상기 단위시간당 가해지는 전력량은 상기 최대허용 전력량의 70~100%인 것이 바람직하다. 하한이 70%인 이유는, 그 미만에서는 충분한 정도의 너깃의 크기가 형성되지 않아 요구되는 용접부의 인장강도 구현이 어려울 수 있기 때문이다. 또한, 고강도의 이음부가 요구될 경우, 상기 단위시간당 가해지는 전력량은 상기 최대허용 전력량의 80~95%인 것이 보다 바람직하다. 하한이 80%인 이유는, 그 미만에서는 용접부의 고강도의 인장강도 구현이 어렵기 때문이며, 상한이 95%인 이유는, 그를 초과한 전력량에서는 기타 예상하지 못한 요인 및 용접환경에 의해 최대허용전력 범위 내이더라도 날림현상이 발생할 가능성이 있기 때문이다.
이 때, 용접부에 가해지는 양 전극의 가압력은, 용접모재의 내부저항 및 가변전류와의 관계에서 용접부에 가해지는 등전력을 유지할 수 있는 경우라면, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.
도 3은 본 발명의 일 측면에서 개시하는 등전력을 유지하면서 이뤄지는 저항점용접 과정에서 용접부에 가해지는 전류 및 전력을 도시한 그래프이다. 등전력을 유지하기 위하여 용접이 진행되는 과정에서, 가해지는 전류의 세기가 점점 더 증가하여야 함을 확인할 수 있다.
도 4는 기존의 방식에 따라 등전류를 유지하면서 이뤄지는 저항점용접의 경우와, 본 발명의 일측면에 따른 등전력을 유지하면서 이뤄지는 저항점용접의 경우의 전력량, 즉 용접부에 가해진 에너지를 비교할 수 있는 그래프이다. 등전력을 유지하며 이뤄지는 저항점용접의 경우, 가해지는 전기적 에너지가 더 크게 됨을 알 수 있다. 또한, 그에 따라 형성되는 용접부의 크기가 커지게 되어 용접부의 강도가 증가하게 될 것임을 예상할 수 있다.
또한, 상기 강재(용접 모재)는 높은 내부저항을 가지는 강재인 것이 바람직하다. 구체적으로는 상기 강재는 TWIP 강재인 것이 보다 바람직하다. TWIP 강재의 경우 상기한 바와 같이, 고강도와 더불어 구현되는 높은 내부저항값에 의해, 저항점용접 과정에서 날림현상을 제어하는 상한 전류가 매우 낮은 범위에서 형성되게 된다. 따라서 TWIP 강재의 경우 저항점용접을 실시하면, 용접부의 강도가 모재의 비용접부 강도에 비해 크게 낮아지는 현상이 발생하여 문제가 되어왔다. 따라서, 본 발명에 의해 보다 큰 효과를 거둘 수 있는 경우는, 용접 모재로 TWIP 강재를 비롯한 내부저항이 높은 강재가 사용되었을 경우이다.
또한, 구체적으로 상기 강재(용접 모재)는 상온(27℃)에서 비저항이 4.0*10-5(Ωcm) 이상인 강재인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 강재는 상온에서 비저항이 8.0*10-5(Ωcm) 이상인 강재인 것이 보다 더욱 바람직하다. 이는 높은 비저항을 가지는 강재의 경우, 낮은 전류에서도 상기 날림현상이 발생할 수 있어 용접부 강도를 고강도로 구현하기 어렵기 때문이다.
하기의 도 5에서는, 온도를 변화시켜가며 통상적으로 사용되고 있는 강종별 비저항값을 측정한 그래프가 도시되어 있다. 상온(27℃)에서 강종별 비저항값(Ωcm)은 DDQ강의 경우 1.20*10-5(Ωcm), 980DP강의 경우 3.06*10-5(Ωcm), 980TWIP강의 경우 9.04*10-5(Ωcm)로 차이를 보이고 있다. 또한, 상대적으로 낮은 온도에서 발생하는 온도에 따른 강종별 비저항값의 차이는, 온도가 증가할수록 그 폭이 감소되긴 하나, 그대로 존재함을 확인할 수 있다. 따라서, 상온에서의 비저항값이 기존의 일반 강종보다 높은 상온에서 4.0*10- 5(Ωcm)이상의 비저항값을 갖는 강종의 경우, 본 발명의 일 측면에 따른 용접부 강도의 향상효과가 뚜렷이 드러나게 될 것임을 예측할 수 있다. 또한, TWIP강의 비저항값에 근접한 상온에서 8.0*10- 5(Ωcm)이상의 비저항값을 갖는 강종의 경우에는, 더욱 뚜렷이 본 발명의 일 측면에 따른 용접부 강도의 향상효과를 기대할 수 있을 것이다.
또한, 고강도의 용접부가 요구될 때, 상기 용접부에 형성되는 너깃의 직경(용접 모재 두께의 직각방향)이 용접 모재의 두께(단일 판재)대비 4배 이상이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 통상의 저항점용접 방법에 따르면, 특히 TWIP 강재의 경우, 모재의 성질에 의해 상한전류의 제한을 받게 됨으로써, 날림현상이 발생하지 않는 범위 내에서 형성된 용접부 너깃의 직경이 이음부의 용접 모재 두께의 4배 이상 되기 어려운 경향이 있었다. 그러나 본 발명에 따르면, 날림현상의 발생 없이도 용접모재 두께의 4배 이상인 용접부 너깃의 크기를 쉽게 형성할 수 있다. 즉, 이에 따르면 기존의 방식으로는 구현되기 어려운 정도까지 강재 용접부의 강도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 고강도의 이음부를 형성하기 위하여는, 본 발명의 일 측면에서 개시하는 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법에 따라, 형성된 용접부의 너깃 직경을 용접모재의 두께 대비 4배 이상 되는 수준으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 더욱 고강도의 이음부가 요구될 경우, 상기 용접부의 직경이 용접 모재의 두께 대비 4.5배 이상 되도록 형성하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 고강도의 용접부가 요구될 때, 상기 형성된 용접부의 인장강도는 14000N 이상인 것이 바람직하다. 통상의 저항점용접 방법에 따르면, 앞서 언급한 고강도인 TWIP 강재를 사용하더라도, 상한전류의 제한에 의해 용접부의 인장강도가 14000N 이상으로 형성되기 어려운 경향이 있었다. 인장강도 향상을 위해 너깃 크기를 좌우하는 입열량의 증가 수단으로써, 용접시간을 더욱 길게 가져가더라도 상기의 문제는 해결되지 아니하였다. 왜냐하면, 너깃의 크기는 그 용접모재의 두께 및 강종에 따라 날림현상이 일어나지 않도록 하기 위한 한계치가 존재하여, 무한정 증가시킬 수 없게 되었기 때문이다. 따라서, 기존의 방법으로는 용접부의 높은 인장강도 형성에 한계가 있었다. 그러나 본 발명에 따르면, 날림현상의 발생 없이 짧은 용접시간 만으로도 용접부의 인장강도가 14000N 이상으로 형성될 수 있다. 따라서, 고강도의 이음부에 적용할 수 있는, 본 발명의 일 측면에서 개시하는 등전력을 이용한 저항점용접 방법에 따라 형성된 용접부의 인장강도는, 14000N이상인 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 일 측면에 의하면, 강재의 저항점용접시 날림현상이 일어나지 않으면서도 충분한 크기의 용접부(너깃)을 확보할 수 있게 된다. 즉, 강재로 제조되는 부품의 용접부 강도를 기존의 등전류방식에 따른 저항점용접의 경우보다 크게 증가시켜, 충돌 및 강성 등의 특성이 증가하게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하지는 않는다.
( 실시예 )
본 발명의 일 측면에 따른 실시예에서는, 본 발명의 효과가 가장 크게 드러날 수 있는 고강도 TWIP 강재(두께 1.4mm)를 2겹 사용하여 용접시간을 달리하며 저항점용접을 실시하였다. 이 때, 상기 저항점용접은, 기존의 일정한 세기의 전류(4.0kA)를 가하여 용접하는 방법과, 본 발명의 일 측면에 따른 전류의 세기를 변화시키면서 전력량을 계속 일정하게 유지(가변전류, 최소 전류세기: 4.0kA, 최대전류세기: 6.0kA, 등전력량: 6000W)되도록 용접하는 방법의 2가지 방법으로 각각 실시하였다.
이 때, 상기의 전력량의 크기(6000W)는, 자동차 부품등에 적용할 수 있는 용접부의 적절한 인장강도(통상적으로 11.5kN)를 만족시키는 범위 내에서 적절한 입열량을 예측하고, 용접시간을 50ms단위로, 용접부에 가해지는 전력량을 500W 단위로 변화시켜가며, 날림현상이 발생하지 않는 적절한 최대허용 전력량의 크기를 실험적으로 도출하여 그 값에 따른 것이다.
상기의 적절한 최대 전력량 도출 실험결과를 하기의 표 1에 기재하였다.
Figure pat00001
○ : 날림현상은 발생하지 않으나 인장강도가 부족한 실험예
◎ : 날림현상이 발생하지 않으면서 인장강도도 적합한 실험예
● : 날림현상이 발생하는 실험예
이 때, 각각의 경우에 형성된 용접부 너깃(Nugget)의 가로축 직경을 측정하여, 상기 TWIP 강재의 두께(1.4mm) 대비 배율을 계산하였다. 또한, 각각의 경우에 형성된 용접부의 인장강도를 측정하여 본 발명에 따른 효과를 확인하였다. 이에 대한 결과를 하기의 표 2에 제시하였다.
용접시간
(ms)		 전류를 일정하게 한 경우
(비교예)
(전류 : 4.0kA 일정)		 전력을 일정하게 한 경우
(발명예)
(전류 4.0~6.0kA,
전력량 6000W 일정)
너깃 직경
(mm)		 용접모재 두께(1.4mm)대비
직경 배율		 인장강도
(N)		 평균전력
(W)		 너깃 직경
(mm)		 용접모재 두께(1.4mm)대비
직경 배율		 인장강도
(N)		 전력량
(W)
150 4.95 3.54 11405 5527 5.18 3.70 13931 6000
200 5.06 3.61 12529 5124 5.66 4.04 14836 6000
250 5.35 3.82 13055 4908 6.40 4.57 15987 6000
300 5.54 3.96 13416 4705 6.80 4.86 16600 6000
350 5.57 3.97 13873 4611 7.00 5.00 17337 6000
등전류를 사용하여 저항점용접을 실시한 경우, 용접시간을 계속 증가시키더라도 용접부의 너깃 직경이 용접모재의 두께 대비 4배 이상 증가하기 어렵게 됨을 확인할 수 있다. 반면, 본 발명의 일측면에 따라 등전력을 사용하여 저항점용접을 실시한 경우에는, 용접부의 너깃 직경이 용접모재의 두께 대비 4배 이상으로 쉽게 형성될 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 상기 용접부의 크기가 커지게 됨에 따라, 기존의 방법으로 구현하기 어렵던 14000N 이상의 인장강도를, 짧은 용접시간 만으로도 쉽게 구현할 수 있게 됨을 확인할 수 있다.
11: 상부전극
12: 하부전극
13: 상부 용접모재
14: 하부 용접모재
15: 너깃(Nugget)

Claims (7)

  1. 복수의 강재를 접합하기 위한 저항점용접 방법에 있어서,
    용접부에 필요한 최소 인장강도를 결정하는 단계;
    상기 결정된 최소 인장강도 이상을 구현할 수 있는 최대허용전력을 도출하는 단계; 및
    용접부에 가하는 전류의 크기를 변화시킴으로써 가해지는 전력량이 상기 최대허용전력 범위 내에서 일정하게 유지되도록 하여 용접부를 형성하는 단계를 포함하는 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 강재는 TWIP 강재인 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 강재는 상온(27℃)에서 비저항이 4.0*10-5(Ωcm) 이상인 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 강재는 상온(27℃)에서 비저항이 8.0*10-5(Ωcm) 이상인 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법.
  5. 청구항 1 내지 4중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가해지는 전력량은 최대허용전력의 70~100%인 것을 특징으로 하는 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법.
  6. 청구항 1 내지 4중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형성된 용접부의 너깃 직경은 용접 모재의 두께 대비 4배 이상인 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법.
  7. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형성된 용접부의 인장강도는 14000N 이상인 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법.
KR1020120092588A 2012-08-23 2012-08-23 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법 KR20140026873A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120092588A KR20140026873A (ko) 2012-08-23 2012-08-23 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120092588A KR20140026873A (ko) 2012-08-23 2012-08-23 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140026873A true KR20140026873A (ko) 2014-03-06

Family

ID=50641242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120092588A KR20140026873A (ko) 2012-08-23 2012-08-23 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140026873A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017039229A1 (ko) * 2015-08-28 2017-03-09 한국생산기술연구원 점용접 제어방법
CN109551092A (zh) * 2017-09-27 2019-04-02 鞍钢股份有限公司 一种twip钢点焊工艺方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017039229A1 (ko) * 2015-08-28 2017-03-09 한국생산기술연구원 점용접 제어방법
CN109551092A (zh) * 2017-09-27 2019-04-02 鞍钢股份有限公司 一种twip钢点焊工艺方法
CN109551092B (zh) * 2017-09-27 2021-04-02 鞍钢股份有限公司 一种twip钢点焊工艺方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107000109B (zh) 电阻点焊方法
KR101744427B1 (ko) 조인트 강도가 우수한 고강도 강판의 스폿 용접 방법
WO2014136507A1 (ja) 抵抗スポット溶接方法
CN104511687A (zh) 利用在铝工件处的热焊接电极电阻点焊钢和铝工件
CN102602072B (zh) 电阻点焊制品及其形成方法
US10583516B2 (en) Multi-stage resistance welding of sandwich-type metal sheets
WO2016147551A1 (ja) 抵抗スポット溶接方法および抵抗スポット溶接継手の製造方法
KR20200037352A (ko) 저항 스폿 용접 방법 및 용접 부재의 제조 방법
US20190247948A1 (en) Resistance spot welding method
JP2021079416A (ja) 抵抗スポット溶接方法
US20150060414A1 (en) Welding Device for Welding a Connecting Portion and Method for Welding the Connecting Portion with the Welding Assembly
KR20140026873A (ko) 등전력을 이용한 강재의 저항점용접 방법
KR20150075719A (ko) 아연도금강재의 저항점용접 방법
CN104646818A (zh) 降低焊接飞溅的压力焊工艺
JP2013035063A (ja) 抵抗スポット溶接方法
KR102010069B1 (ko) 다층 강판의 저항 점 용접방법
JP2012187616A (ja) 抵抗溶接装置、および抵抗溶接方法
KR102142789B1 (ko) 알루미늄계 도금 강재의 저항 점 용접 방법
JP2018069289A (ja) 異種金属板の接合方法
KR101871077B1 (ko) 저항 스폿 용접 방법 및 용접 구조물
JPWO2016013212A1 (ja) 抵抗スポット溶接方法
KR100804943B1 (ko) 스폿 용접 방법 및 그 용접물
KR101739947B1 (ko) 점용접 제어방법
KR20180073158A (ko) 저항 스팟 용접 방법
JP7131634B2 (ja) 鋼部材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment