KR20150028357A

KR20150028357A - 핫 와이어를 이용하여 이음을 형성하는 방법

Info

Publication number: KR20150028357A
Application number: KR20157003333A
Authority: KR
Inventors: 에드워드 에이 엔예디
Original assignee: 링컨 글로벌, 인크.
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2015-03-13
Also published as: WO2014006489A9; DE112013003393T5; JP2015525676A; BR112015000220A2; WO2014006489A1; CN104411445A; US20140008328A1

Abstract

본 발명은, 가공물을 연결하는 방법 및 시스템으로서, 가공물에 이산 구멍을 형성하는 데 고에너지 열원을 사용하고, 이 이산 구멍 내에 용가재를 용착시켜 가공물을 함께 연결하는 개별 패스너를 형성하는 방법 및 시스템을 제공한다.

Description

핫 와이어를 이용하여 이음을 형성하는 방법{METHOD FOR FORMING A JOINT WITH A HOT WIRE}

우선권 주장

본원은 미국 가특허 출원 제61/668,808호와 미국 특허 출원 제13/790,061호를 우선권으로 주장하며, 이들 특허 출원은 그 내용 전체가 본원에 참조로 인용되어 있다.

기술분야

본 발명은 핫 와이어 프로세싱용 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원 발명은 핫 와이어 프로세스를 이용해 적어도 2개의 가공물 사이에 특수한 이음을 형성하여 개별 연결부를 만드는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

아크 용접 방법과는 달리, 핫 와이어 프로세스는 소모 와이어와 가공물의 사이에서 용가재를 용융 퍼들로 이동시키는 데 아크를 이용하지 않는다. 보다 구체적으로, 와이어와 가공물간의 핫 와이어 또는 필러 와이어 프로세스에서, 레이저(또는 다른 고온 열원)가 가공물을 가열 및 용융시켜 용융 퍼들을 형성한다. 필러 와이어는 가공물과 용융 퍼들을 향해 전진 이동된다. 필러 와이어는, 그 융점에 접근 또는 도달하여 용융 퍼들에 접촉하도록, 별도의 에너지원, 예컨대 용접기에 의해 저항 가열된다. 이렇게 가열된 와이어는 핫 와이어 프로세스의 수행을 목적으로 용융 퍼들에 급송된다. 따라서, 가공물로의 필러 와이어의 이동은, 단순히 필러 와이어를 용융시켜 용융 퍼들로 보내는 것에 의해 일어난다. 이러한 프로세스는 연속 용접/코팅 비드의 형성에 있어서 알려져 있다.

본 발명의 실시형태에서는, 2개 이상의 가공 부재 사이에 이음을 형성하는 시스템 및 방법이 제공된다. 일 실시형태에서는, 적어도 부분적으로 겹쳐져 있는 제1 가공물과 제2 가공물의 사이에 겹치기 용접을 형성하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 제1 가공물에 키홀(keyhole)의 제1 부분을 형성하는 단계; 제2 가공물에 상기 키홀의 제2 부분을 형성하는 단계; 및 키홀 내에 리벳을 형성하도록 키홀 내에 배치된 필러 와이어로 핫 와이어 프로세스를 수행하는 단계를 포함한다. 상기 핫 와이어 프로세스에서는, 상기 키홀 내에서 상기 필러 와이어와, 상기 제1 가공물, 제2 가공물 및 핫 와이어 프로세스의 용융 퍼들 중의 적어도 하나와의 사이에 아크가 발생되지 않는다. 변형례에서, 핫 와이어 프로세스는 필러 와이어에서 제어 아크와 함께 레이저 빔을 이용한다. 그러나, 종래의 방법과는 달리, 연속 비드는 형성되지 않는다.

다른 실시형태에서는, 적어도 부분적으로 겹쳐져 있는 제1 가공물과 제2 가공물의 사이에 겹치기 이음이 제공된다. 이 겹치기 이음은, 상기 제1 가공물과 제2 가공물을 관통해 연장되는 키홀을 포함한다. 상기 키홀은 제1 가공물에 제1 부분을 갖고 제2 가공물에 제2 부분을 갖는다. 일 양태에서, 제1 부분은 상기 제1 가공물의 내면에 의해 사전 형성 및 획정된다. 리벳이 가공물에 형성되고; 리벳이 제1 가공물 및 제2 가공물 각각의 모재 및 필러 와이어 재료의 고형 조합이도록, 리벳은 키홀 내에서 핫 와이어 프로세스에 의해 형성된다. 다른 특정 실시형태에서, 제1 가공물과 제2 가공물은 상이한 재료로 이루어진다.

이하의 상세한 설명, 청구범위 및 도면을 통해, 청구 발명의 상기한 특징과 그 밖의 특징 뿐만 아니라, 청구 발명의 예시된 실시형태의 상세한 사항에 대해서도, 한층 더 충분하게 이해하게 될 것이다.

첨부 도면을 참조로 하여 본 발명의 예시적인 실시형태를 상세하게 서술함으로써, 본 발명의 상기한 및/또는 그 밖의 양태가 한층 더 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 겹치기 용접 이음을 형성하는 핫 와이어 프로세싱 시스템의 모식도이다.
도 2는 도 1의 시스템으로 겹치기 용접 이음을 형성하는 것을 보여주는 상세도이다.
도 3a는 대상 핫 와이어 프로세스의 실시형태에서의 레이저 빔의 개략도이다.
도 3b는 도 1의 시스템을 이용하여, 2개의 가공물간의 겹치기 용접 이음에 형성되는 예시적인 리벳의 단면도이다.
도 4a는 도 1의 시스템을 이용하여, 키홀의 사전 형성된 부분에 부분적으로 형성된 리벳의 단면도이다.
도 4b는 도 1의 시스템을 이용하여, 상이한 재료로 이루어진 2개의 가공물 사이에 겹치기 용접을 형성하도록, 부분적으로 사전 형성된 다른 키홀 내에 형성되어 있는 리벳의 단면도이다.
도 5a는 도 1의 시스템을 이용한, 복수의 리벳을 갖는 2개의 가공물간의 겹치기 용접 이음의 예시적인 실시형태의 평면도이다.
도 5b는 선 5B-5B를 따라 취한 상기 겹치기 용접 이음의 단면도이다.

이제, 첨부 도면을 참조로 하여, 본 발명의 예시적인 실시형태를 이하에 설명한다. 설명되는 예시적인 실시형태는, 본 발명의 이해를 돕고자 하는 것이며, 결코 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 유사한 도면 부호는 전체에 걸쳐 유사한 요소를 지칭한다.

도 1에는, 핫 와이어 프로세스를 이용하여 용접 또는 연결 작업을 행하는 용도의 대표적인 시스템(100)이 도시되어 있다. 도시된 시스템은 열원으로서 레이저를 사용하고 있지만, 실시형태는 레이저의 사용에 국한되지 않으며, 본원에 기재된 설명과 일치하게, 다른 고에너지 열원을 사용할 수 있다. 이 시스템(100)의 더 상세한 사항은 미국 특허 공보 제2011/0297658호에 도시 및 기술되어 있는데, 이 미국 특허 공보는 증거물 A로서 첨부되어 있고 그 내용 전체가 본원에 참조로 인용되어 있다.

도 2에는, 제1 가공물(205)과 제2 가공물(210) 사이에 겹치기 이음(200)을 형성하는 핫 와이어 시스템(100)의 상세도가 도시되어 있다. 대상 겹치기 이음(200)에서는, 중첩 계면(215)을 획정하도록, 제1 가공물(205)의 일부분이 제2 가공물(210)의 일부분과 겹쳐져 결합되어 있다. 키홀(220)이 가공물들의 중첩 영역과 중첩 계면(214)을 관통해 연장되어 있다. 상기 키홀은, 제1 가공물(205)을 관통해 연장되어 있는 제1 부분(220a)과, 제2 가공물(210)을 관통해 연장되어 있는 제2 부분(220b)에 의해 획정된다. 본원에서 사용되고 있는 바와 같이, 용어 "키홀"은 가공물의 전체 두께를 관통해 연장되어 있음을 의미하도록 의도되어 있다.

일 실시형태에서, 키홀(220)은 제1 가공물(205) 및 제2 가공물(210) 각각의 모재를 용융시키는 레이저 빔(110)에 의해 형성된다. 보다 구체적으로, 모재를 용융시키고 제1 가공물(205)에 구멍 또는 개구를 형성하여 키홀의 제1 부분(220a)을 획정하도록, 레이저 빔(110)은, 예를 들어 면적당 전력(와트/평방인치 - W/sq.in.)으로 측정되는, 제1 에너지 밀도를 제1 가공물(205)에 전달한다. 모재를 용융시키고 제2 가공물(210)에 구멍 또는 개구를 형성하여 키홀의 제2 부분(220b)을 획정하도록, 레이저 빔(110)은 제2 에너지 밀도를 제2 가공물(210)에 전달한다. 일 양태에서, 레이저 빔(110)에 의해 전달되는 제1 에너지 밀도와 제2 에너지 밀도는, 용융되는 모재의 함수일 수 있다. 즉, 모재들이 동일하다면, 에너지 밀도들이 동일할 수 있다. 그러나, 연결되는 재료들이 서로 다르거나, 서로 다른 기하 구조를 갖는다면, 각 가공물을 적절하게 용융시키기 위한 에너지 밀도가 서로 다를 수 있다. 따라서, 모재를 용융시키는 데 필요한 에너지 밀도에 따라, 겹치기 이음 형성 프로세스에 있어서 키홀(220)의 형성 양태가 동일하거나 서로 다를 수 있다. 도 2의 특정 실시형태에 도시된 바와 같이, 레이저 빔(110)은 섬유 레이저 전달 서브시스템(112)에 연결된 적절한 조준/초점 조절 광학 장치(115)를 통해 가공물에 전달될 수 있다.

겹치기 이음(200)의 형성과 키홀(220)의 형성의 제1 실시형태에서, 레이저 빔은 키홀(220) 내에 용융 퍼들(116)을 생성시킨다. 용융 퍼들(116)의 생성과 더불어, 필러 와이어(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 와이어 피더(150)에 의해 급송되고, 예컨대 파워 서플라이(170) 등과 같은 전원 장치에 연결된 접촉 튜브(160)를 통해 가열된다. 상기 가열은 저항 가열을 통한 것일 수 있다. 도 2를 다시 참조해 보면, 필러 와이어(120)의 말단부가 용융되거나 혹은 거의 용융될 때, 필러 와이어 재료를 키홀(220) 내의 용융 퍼들(116)로 이동시키도록, 필러 와이어(120)의 말단부는 용융 퍼들(116)과 접촉하게 배치된다. 필러 와이어(120)의 말단부가 용융 퍼들(116)과 접촉한 채로 계속 용융되기 때문에, 필러 와이어(120)와 가공물(205, 210)의 사이에 아크가 형성되는 것을 방지하도록, 필러 와이어(120)에 대한 위치 및 전류 및/또는 전압이 제어된다. 따라서, 특정한 일 실시형태에서는, 필러 와이어(120)와 가공물(205, 210)의 사이에 아크가 발생되는 일 없이 이음을 형성하는, 겹치기 용접 이음 형성이 제공된다.

본 발명의 예시적인 실시형태에서는, 도 3a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 레이저 에너지 전달 심도를 변경하고 보다 구체적으로는 레이저가 용융 퍼들(116)을 유지시키는 심도를 낮추기 위해, 에너지 밀도가 변경된다. 따라서, 레이저 심도가 낮춰지면, 가공물(205, 210)의 모재와 키홀(220)에 용착된 용가재가 혼합 및 고화되어 도 3b에 도시된 바와 같은 연속 리벳(230)을 형성한다. 일 실시형태의 리벳(230)은 가공물(205, 210)을 관통하는 리벳 축 Y-Y를 획정하도록 축방향으로 연장되어 있는 실질적으로 절두 원뿔형으로 형성된 것이다. 따라서, 일 양태에서, 리벳(230)은 제1 가공물(205)의 상면으로부터 제2 가공물(210)의 바닥면까지의 범위에서 근위부측에서 원위부측을 향해 갈수록 좁아지는 형태로 테이퍼져 있다. 그러나, 리벳(230)에 대해 다른 형상이 채용될 수 있다. 예를 들어, 리벳(230)은 그 길이에 걸쳐 테이퍼부로 인식되는 곳이 없는 원통 형상을 가질 수 있다. 또한, 리벳(230)은, [리벳(230)의 위 또는 아래에서 바라보았을 때] 그 단면이 가늘고 긴 세장형의 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상으로는 타원형, 계란형 등을 들 수 있다. 형성되는 리벳의 단면은, 특정 용례에서 요망되는 기계적 강도를 형성 가능한 것이어야 한다.

본 발명의 예시적인 실시형태에서, 제1 가공물(205)과 제2 가공물은 동일한 재료로 제조된다. 그러나, 다른 실시형태에서, 제1 가공물과 제2 가공물은 서로 다른 재료로 이루어질 수 있다. 도시된 실시형태에서는, 레이저 빔(120)이 레이저 공급원 및 파워 서플라이(130)로부터 발생되어 가공물에서의 이임 형성 부위에 전달된다. 제1 가공물에 키홀의 제1 부분을 형성하는 제1 에너지 밀도(W/sq.in.)가 전달된다. 구멍 내에 그리고 제2 가공물(210)에는 키홀의 제2 부분을 형성하는 제2 에너지 밀도(W/sq.in.)가 전달된다. 구멍 내에서 필러 와이어 재료가 연장된다. 필러 와이어는 전원(170)에 연결되어 있고, 펄스 파형 또는 AC 파형에 의해 그 용융 온도까지 또는 그 부근까지 저항 가열된다. 필러 와이어는 일정한 혹은 가변적인 와이어 급송 속도율로 급송될 수 있다.

제2 실시형태에서는, 필러 와이어(120)와 가공물(205, 210)의 사이에 아크가 생성된다는 것을 제외하고는, 제2 실시형태에서의 핫 와이어 프로세스와 전술한 핫 와이어 프로세스는 실질적으로 동일하다. 보다 구체적으로, 전원(170)은 필러 와이어(120)와 가공물(205)의 사이에 아크를 형성하기에 충분한 신호를 필러 와이어(120)에 전달한다. 따라서, 필러 와이어(120)에 형성되는 아크는, 레이저 빔(110)과 함께 키홀(220)을 형성하는 데에 사용되거나, 및/또는 키홀 내에서 키홀(220)의 깊이 및/또는 폭 또는 직경을 조절하는 데에 사용될 수 있다. 도 1을 참조해 보면, 일 양태에서, 와이어 피더(150)는, 키홀(220) 내에 아크를 발생시키는 데에 요망되는 전압 또는 전류가 필러 와이어에서 전달되는 상태로, 키홀(220) 내의 용융 퍼들(116)로부터 소정 거리를 두고 필러 와이어(20)의 말단부가 위치하게 되도록 전원(170)과 함께 조정된다.

레이저 빔(110)을 인가하기 전에, 키홀의 제1 및 제2 부분(220a, 220b) 중의 하나 이상을 사전에 형성하는 다른 실시형태가 제공된다. 예를 들어, 가공물(205)의 내면(222)에 의해 획정되며 키홀의 제1 부분(220a)을 사전에 획정하는 사전 형성 구멍이 도 4a에 도시되어 있다. 이 구멍은 드릴링, 펀칭, 또는 임의의 다른 알려진 재료 제거 형태에 의해 사전에 형성될 수 있다. 키홀의 제1 부분(220a)을 통과하여 제2 가공물(210)의 상면에 부딪히는 레이저 빔(110)이 도시되어 있다. 전술한 바와 같은 방식으로, 키홀의 제2 부분(220b)을 형성하는 에너지 밀도를, 레이저 빔 단독으로 또는 필러 와이어(120)와 함께 공급한다. 제2 가공물(210)의 모재와 필러 와이어(120)의 혼합 및 고화를 통해, 초기에는 리벳(230)이 키홀의 제2 부분(220b) 내에 형성된다. 용융되어 있는 혹은 거의 용융되어 있는 용가재를 용융 퍼들(116)에 혼합시킴으로써, 리벳(230)이 연속적으로 성장하게 되어, 용접 이음(200a)의 형성이 완료된다. 용융 퍼들(116)의 높이는 레이저 빔(110)의 에너지 밀도의 변동에 따라 변화된다. 또한, 용융 퍼들(116)이 필러 와이어(120)의 용가재와 혼합됨에 따라, 용융 퍼들(116)과 혼합 및 고화되어 리벳(230)을 형성하도록, 내면(222)이 용융될 수 있다.

가공물들(205, 210)이 서로 다른 재료로 제조되어 있는 겹치기 용접 이음(200b)의 특정 실시형태가 도 4b에 도시되어 있다. 예를 들어, 하위체 또는 제2 가공물(210)은 강철로 제조될 수 있고, 제1 가공물(205)은 알루미늄(Al), 망간(Mn), 구리(Cu), 세라믹, 또는 다른 재료로 제조될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에서, 사전 형성된 구멍이 제1 가공물(205)에 형성될 수 있고 내면(222')에 의해 획정될수 있다. 내면(222')은, 축 Y-Y에 평행한 수직선에 대해 제1 각도 θ1를 획정하는 제1 부분(222a')과, 축 Y-Y에 평행한 수직선에 대해 제2 각도 θ2를 획정하는 제2 부분(222b')를 포함한다. 전술한 핫 와이어 프로세스를 이용하여, 리벳(230)을 형성한다. 근위부(230a)는 내면(222')의 제1 부분(222a')과 결합 및 혼합되는 확장 헤드(230a)를 형성한다. 따라서, 리벳(230)과 리벳 헤드(230a)는 리벳(230)과 가공물(205, 210) 사이를 기계적으로 연결하는 것을 가능하게 한다. 도 4b의 실시형태에 도시된 바와 같이, 레이저는 가공물(210)에 키홀을 완전히 형성하는 것이 아니라 완전 관통에는 미치지 못하는 곳에서 정지된다. 반면에 다른 실시형태에서는, 레이저 빔(110)이 키홀을 완전히 형성할 수 있고, 이에 따라 헤드(230a)의 반대편에 다른 헤드 부분이 형성된다. 이음에 요망되는 강도를 확보하기 위해, 리벳(230)에 대해 다양한 형상 및 재료가 이용될 수 있다.

본원에 기재된 도면은 겹치기 이음을 도시하고 있지만, 본 발명의 실시형태는 다른 이음에 이용될 수 있다는 것을 주목해야 할 필요가 있다. 또한, 다른 경우에는 서로 화학적으로 반응하는 서로 다른 금속이, 본 발명의 이점으로 인해 연결될 수 있다는 것을 주목해야 할 필요가 있다. 즉, 본 발명의 실시형태는 가공물들(205, 210) 사이에 중립층 또는 스페이서를 사용할 수 있고, 리벳(230)용 재료는, 다른 방식으로는 연결될 수 없는 서로 다른 재료가 본 발명의 실시형태에 의해 연결될 수 있도록 중립 재료일 수 있다.

가공물(205, 210)이 동일하거나 유사한 재료로 이루어진 경우, 본 발명의 실시형태는, 가공물을 연결하는 데 리벳(230)의 강도를 이용할 뿐만 아니라, 전술한 핫 와이어 프로세스를 이용하여 가공물을 함께 용접할 수도 있다는 것을 주목해야 할 필요가 있다. 이는 이음의 기계적 접합을 증대시킬 것이다.

가공물들(205, 210)이 서로 다른 재료로 이루어져 있는 예시적인 실시형태에서, 리벳(230)용 재료는, 소기의 강도를 제공하며, 연결되는 가공물들과 화학적 및 야금학적으로 양립 가능하도록 선택되어야 한다. 본 발명의 일부 예시적인 실시형태에서, 리벳(230)은, 최저 융점을 갖는 가공물(205/210)에 사용되는 재료와 조성면에서 비슷한 재료로 형성되어 있다. 예를 들어, 알루미늄이 강철과 연결된다면, 리벳(230)은 알루미늄 조성으로 형성될 수 있다. 이로써, 리벳(230)용 재료를 적절히 용융시키는 데 필요한 열 입력으로 인하여, 원하지 않게 가공물의 용융이 일어나게 되는 것을 야기하지 않는다는 것이 보장된다. 예를 들어, 리벳(230)에 고융점 재료(예컨대, 강철)가 사용된다면, 리벳의 용융으로 인하여, 원하지 않게 저융점 가공물 요소(알루미늄)의 용융이 야기될 수 있다. 또한, 리벳(230)은 필요에 따라 두 가공물 모두와 다른 조성으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 가공물은 각각 강철과 세라믹인 반면에, 리벳(230)은 알루미늄일 수 있다.

전술한 이음 형성 각각의 일 양태에서, 레이저는 핫 와이어 프로세스 전반에 걸쳐 필러 와이어에 영향을 미치지 않는다. 다른 양태에서, 레이저는 필러 와이어에 영향을 미친다. 필러 와이어(120)가 레이저의 영향을 받게 된 결과로, 필러 와이어(120)에 대한 가열 신호와 필러 와이어의 급송율은 필러 와이어의 적절한 용융을 보장하는 소기의 방식으로 제어된다. 가공물의 폭에 따라서는, 가공물들(205, 210) 간에 완전한 겹치기 용접 이음(200)을 형성하기 위해 복수의 리벳(230)이 간격을 두고 배치될 수 있다. 가공물(205, 210)간에 겹치기 용접 이음을 형성하도록, 전술한 실시형태 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있는 복수의 리벳(230a, 230b, 203c)이 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다.

본 발명을 특정 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 다양한 변형이 실시될 수 있고 등가물로 대체 가능하다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도, 특정한 상황 또는 재료를 본 발명의 교시에 맞춰 조정하는 변경을 다수 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시형태에 국한되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 실시형태를 포함하도록 의도되어 있다.

100 : 시스템 230 : 리벳
110 : 레이저 빔 230a : 복수의 리벳
112 : 서브 시스템 230b : 복수의 리벳
115 : 초점 조절 광학 장치 230c : 복수의 리벳
116 : 용융 퍼들
120 : 필러 와이어 θ1 : 제1 각도
130 : 전원 θ2 : 제2 각도
150 : 와이어 피더 Y-Y : 축
160 : 접촉 튜브 170 : 전원
200 : 겹치기 이음 200a : 용접 이음
200b : 겹치기 용접 이음 205 : 제1 가공물
210 : 제2 가공물 215 : 중첩 계면
220 : 키홀 220a : 제1 부분
220b : 제2 부분 222 : 내면
222' : 내면 222a' : 제1 부분
220b' : 제2 부분

Claims

2개 이상의 가공물(205, 210)의 사이에 이음(200)을 형성하는 방법으로서,
각 제1 가공물과 각 제2 가공물의 사이에 이음을 형성하도록 제1 가공물(205)을 제2 가공물(210)을 결합시키는 결합 단계;
상기 제1 가공물(205) 및 상기 제2 가공물(210) 각각에 복수의 키홀(220)을 형성하도록, 고에너지 열원을 상기 제1 가공물(205) 및 상기 제2 가공물(210) 양자 모두로 전달하는 단계로서, 상기 제1 가공물(205) 및 상기 제2 가공물(210) 각각에 있는 상기 키홀(220)은 서로 정렬되어 복수의 키홀 쌍을 형성하는 것인 열원 전달 단계;
용가재가 상기 복수의 키홀 쌍에서 연속적으로 융융되도록, 상기 용가재를 상기 복수의 키홀 쌍 안으로 전달하고 상기 용가재를 가열시키는 단계; 및
상기 고에너지 열원과 가열된 상기 용가재 각각을 이용하여, 적어도 상기 용가재를 포함하는 용융 퍼들(116)로부터 상기 복수의 키홀 쌍에 고형 패스너를 형성하는 단계
를 포함하고, 상기 복수의 키홀 쌍 각각은, 서로 접촉하지는 않지만, 상기 제1 가공물(205) 및 상기 제2 가공물(210)을 단단히 고정시킬 정도로, 상기 이음(200)을 따라 분포되어 있는 것인 이음 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 열원 전달 단계는, 제1 강도를 지닌 레이저 빔을 제1 가공물에 전달하고 제2 강도를 지닌 레이저 빔을 제2 가공물에 전달하는 것을 포함하며, 상기 복수의 키홀 쌍을 형성할 때, 상기 제2 강도는 상기 제1 강도와 다른 것인 이음 형성 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각 패스너를 형성하는 단계는, 상기 복수의 키홀 쌍 각각에서 용융 퍼들이 유지되는 심도를 제어하는 것을 포함하고, 상기 심도는 상기 고에너지 열원의 강도를 조절함으로써 제어되는 것인 이음 형성 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 용가재의 전달은, 필러 와이어를 용융 퍼들과 연속 접촉해 있는 상태로 유지시키는 것을 포함하는 것인 이음 형성 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패스너는, 상기 제1 가공물 및 상기 제2 가공물 각각을 관통하는 테이퍼진 형상 또는 원통 형상을 가질 수 있는 것인 이음 형성 방법.
특히 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따라, 2개 이상의 가공물 사이에 이음을 형성하는 방법으로서,
각 제1 가공물(205)과 각 제2 가공물(210)의 사이에 이음(200)을 형성하도록 제1 가공물(205)을 제2 가공물(210)을 결합시키는 결합 단계;
상기 제1 가공물(205)과 상기 제2 가공물(210) 중의 적어도 하나에 복수의 키홀(220)을 형성하는 키홀 형성 단계;
상기 제1 가공물(205)과 상기 제2 가공물(210) 중의 다른 하나에, 상기 키홀(220) 각각에 대응하는 복수의 홀을 형성하여, 홀 쌍을 형성하는 단계;
용가재가 상기 복수의 홀 쌍에서 연속적으로 융융되도록, 상기 용가재를 상기 복수의 홀 쌍 각각의 안으로 전달하고 상기 용가재를 가열시키는 단계; 및
고에너지 열원과 가열된 상기 용가재 각각을 이용하여, 적어도 상기 용가재를 포함하는 용융 퍼들(116)로부터 상기 복수의 홀 쌍에 고형 패스너를 형성하는 단계
를 포함하고, 상기 복수의 홀 쌍 각각은, 서로 접촉하지는 않지만, 상기 제1 가공물 및 상기 제2 가공물을 단단히 고정시킬 정도로, 상기 이음(200)을 따라 분포되어 있는 것인 이음 형성 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가공물은 상기 제2 가공물과는 다른 재료로 이루어진 것인 이음 형성 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고에너지 열원은 레이저 빔인 것인 이음 형성 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열원 전달 단계는, 제1 강도를 지닌 레이저 빔을 제1 가공물에 전달하고 제2 강도를 지닌 레이저 빔을 제2 가공물에 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 강도는 상기 제1 강도와 다른 것인 이음 형성 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 각 패스너를 형성하는 단계는, 상기 복수의 홀 쌍 각각에서 용융 퍼들이 유지되는 심도를 제어하는 것을 포함하고, 상기 심도는 상기 고에너지 열원의 강도를 조절함으로써 제어되는 것인 이음 형성 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 용가재의 전달은, 필러 와이어를 용융 퍼들과 연속 접촉해 있는 상태로 유지시키는 것을 포함하는 것인 이음 형성 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패스너는, 테이퍼진 형상 또는 원통 형상을 가질 수 있는 것인 이음 형성 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용가재는 상기 제1 가공물 및 상기 제2 가공물 각각과 다른 재료 조성을 갖는 것인 이음 형성 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가공물 및 상기 제2 가공물 중의 어느 하나는 강철이고, 상기 제1 가공물 및 상기 제2 가공물 중의 다른 하나는 알루미늄, 세라믹, 망간 및 구리인 것인 이음 형성 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패스너 각각은, 중심선과, 상기 제1 가공물 및 상기 제2 가공물 중의 하나에 있어서 상기 중심선에 관하여 제1 각도를 갖는 제1 테이퍼면, 그리고 상기 제1 가공물 및 상기 제2 가공물 중의 다른 하나에 있어서 상기 중심선에 관하여 제2 각도를 갖는 제2 테이퍼면을 갖고, 상기 제1 각도는 상기 제2 각도와 다른 것인 이음 형성 방법.