KR20160077282A - 티타늄 판재의 저항용접방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 티타늄 판재를 저항용접으로 용접하는 방법에 관한 것으로, 용접대상 티타늄 판재의 표면에 0.5~3㎛의 표면조도를 부여하는 단계; 및 상기 용접대상 티타늄 판재를 저항용접 하는 단계를 포함하는 티타늄 판재의 저항용접방법을 제공한다.

Description

티타늄 판재의 저항용접방법 {RESISTANCE WELDING METHOD FOR TITANIUM PLATE}

본 발명은 티타늄 판재를 저항용접으로 용접하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속소재의 판재를 접합하기 위한 공정으로 저항발열을 이용한 저항용접이 많이 활용되고 있으며, 이러한 저항용접은 전극을 통하여 판재에 고전류를 통전시킴으로써 발생하는 저항발열에 의하여 판재의 계면이 용융, 접합되는 원리를 이용하여 용접을 실시한다. 그러나, 전기저항이 높은 금속소재에서는 저항발열이 쉽게 발생하며, 전기전도도가 우수하고 전기저항이 낮은 알루미늄, 구리 등의 금속소재에서는 저항발열이 낮게 발생하므로 저항용접을 실시하기 어렵다.

한편, 티타늄은 전기저항이 비교적 높으므로 저항용접 시 저항발열이 발생하는데, 티타늄 판재는 고온에 노출 시 산화되기 쉬우므로, 저항용접을 실시하기 위해서는 충분한 쉴딩을 하거나, 빠른 속도로 용접을 실시하여야 하는 어려움이 있다.

본 발명은 티타늄 판재를 저항용접으로 용접하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 용접대상 티타늄 판재의 표면에 0.5~3㎛의 표면조도를 부여하는 단계; 및 상기 용접대상 티타늄 판재를 저항용접 하는 단계를 포함하는 티타늄 판재의 저항용접방법을 제공한다.

본 발명에 따라 티타늄 판재에 표면조도를 부여한 후, 저항용접을 실시함으로써, 저항용접 시 입열전류를 20~30% 낮출 수 있으며, 이로 인해 전극수명을 2~3배 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 판재의 용접 품질이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 각각의 발명예 및 비교예들의 용접비드를 촬영한 사진이다.

이하, 본 발명의 티타늄 판재의 저항용접방법을 상세히 설명한다.

티타늄 판재는 경량 고비강도의 소재로 부식환경 및 염수분위기에서 고수명을 부여할 수 있다. 그러나 상기 설명한 바와 같이, 금속판재에 일반적으로 사용하는 저항용접으로 용접하는데 어려움이 있으며, 티타늄 판재의 표면과 전극의 접촉상태에 따라 전기저항이 변하게 되어 발열특성이 달라지게 되므로 용접성이 떨어지는 현상이 발생할 수 있으나, 본 발명의 티타늄 판재의 저항용접방법에 따라 티타늄 판재를 용접함으로써, 이러한 문제를 모두 해결할 수 있다.

본 발명의 티타늄 판재의 저항용접방법은 용접대상 티타늄 판재의 표면에 0.5~3㎛의 표면조도를 부여하는 단계; 및 상기 용접대상 티타늄 판재를 저항용접 하는 단계를 포함한다.

상기 용접대상 티타늄 강재에 0.5~3㎛의 표면조도를 부여하는 것은 저항용접 시 저항발열을 높히기 위한 것이며, 0.5㎛ 미만으로 표면조도를 부여하면, 조도부여 전과 저항발열에 큰 차이가 없는 문제가 있고, 3㎛를 초과하여 표면조도를 부여하면 과도한 조도형성으로 인한 소재의 변형문제가 있으므로, 상기 용접대상 티타늄 강재에 0.5~3㎛의 표면조도를 부여하는 것이 바람직하다.

본 발명에 적용될 수 있는 티타늄 판재에는 제한이 없으며, 순수 티타늄, 티타늄합금 등 어떠한 종류의 티타늄 판재도 적용 가능하나, 티타늄 (Ti)을 90~99.7 중량%로 포함하는 티타늄 판재를 적용하는 것이 바람직하다. 90% 미만은 기타 합금성분에 의한 저항발열 특성을 예측하지 못하는 문제가 있고, 99.8% 이상의 판재의 표면조도를 부여시에는 표면조도 형성과정에서 소재의 오염 문제가 있으므로, 상기 용접대상 티타늄 강재는 티타늄 (Ti)을 90~99.7 중량%로 포함하는 티타늄 판재를 적용하는 것이 것이 바람직하다.

또한, 상기 티타늄 판재의 두께는 0.4~0.6mm인 것이 바람직하다. 0.4mm 미만이면 저항용접 시 가압력에 의해 용접되는 부위가 변형되는 문제가 있고, 0.6mm의 두께를 초과하는 판재는 저항용접을 위한 저항입열량을 증가 시 전극의 소모가 가중되는 문제가 있으므로, 상기 용접대상 티타늄 판재는 두께 0.4~0.6mm를 적용하는 것이 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 적용되는 저항용접에는 제한이 없으며, 심용접, 점용접, 맞대기 용접 등 어떠한 저항용접에도 적용될 수 있다.

본 발명의 티타늄 판재에 부여되는 표면조도는, 저항용접 시 전극이 접촉되는 부위에만 부여되는 것이 바람직하다. 상기 표면조도는 티타늄 판재 전체에 부여될 수 있고, 일부분에도 부여될 수 있는 것으로, 상기 표면조도를 부여하는 범위에는 제한이 없으나, 본 발명에서 티타늄 판재에 0.5~3㎛의 표면조도를 부여하는 것은, 저항용접 시 전극 사이의 저항을 제어하기 위한 것이므로, 티타늄 판재 전체 또는 전극이 접촉되지 않는 부위에 상기 표면조도를 부여하는 비경제적일 수 있으므로, 저항용접 시, 전극이 접촉되는 부위에만 상기 표면조도를 부여하는 것이 바람직하다.

상기 표면조도는 상기 샌드 페이퍼 또는 연마 블레이드에 의하여 부여되는 것이 바람직하며, 상기 샌드 페이퍼로 표면조도를 부여시 샌드 페이퍼를 사용하여 100~240번 연마하여 부여하는 것이 보다 바람직하다. 표면조도를 형성하기 위해 브러시나 와이어 수세미 스크러빙 등의 공정은 용접부의 균일성을 확보하기 어려우며, 숏 블라스팅과 같은 충격을 주는 공정은 소재의 변형을 초래할 수 있다. 따라서 표면조도는 샌드 페이퍼 또는 연마 블레이드에 의하여 부여되는 것이 바람직하며 100번 미만 또는 240번을 초과하는 연마는 본 발명에서 기대하는 표면조도를 확보하기 어려우므로 100~240번 내에서 연마하여 부여하는 것이 보다 바람직하다

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

[ 실시예 ]

0.5mm의 두께를 가지는 순 티타늄 (Commercial Pure, CP Ti Gr.1)을 표 1의 조건으로 연마한 후, 레이저를 이용한 비접촉식으로 조도측정을 실시하여 발명예 및 비교예들 각각의 조도값을 표 1에 나타내었다.

표 1의 조건으로 연마한 발명예 및 비교예들을 전류 8kA, 가압력 200kgf, 이송속도 2m/min의 조건으로 저항 심용접을 실시한 후, 박리시험 (peel test)을 실시한 결과를 표 2에 나타내었으며, 각각의 용접비드 형상을 촬영한 사진을 도 1에 나타내었다.

구분	연마조건	표면조도, Ra(㎛)
비교예 1	가공 전	0.3160
발명예 1	샌드페이핑 #220	0.5341
발명예 2	샌드페이핑 #1000	0.2775
발명예 3	와이어 스크러핑	0.4144
비교예 2	버프연마 (Buffing, SiC)	0.3316
비교예 3	그릿 블라스팅 (Grit blasting)	4.5039

구분	연마조건	박리시험 (Peel test) 결과
비교예 1	가공 전	NG
발명예 1	샌드페이핑 #220	Good
발명예 2	샌드페이핑 #1000	Normal
발명예 3	와이어 스크러핑	Normal
비교예 2	버프연마 (Buffing, SiC)	NG
비교예 3	그릿 블라스팅 (Grit blasting)	NG

표 2에서 NG는 불량을 나타내며, Normal은 보통, Good은 박리시험 결과가 우수하다는 것을 나타낸다. 박리시험 결과가 불량 (NG)인 경우에는 계면에서 완전히 분리가 되었고, 보통 (Normal)인 경우에는 일부가 접합은 되었으나 저항용접에서 필요한 충분한 강도를 확보하기에는 부족하였다. 또한, 박리시험 결과가 Good인 경우에는 모재에서 파단이 일어날 때까지 용접부에서 파단이 일어나지 않았다. 상기 표 1 및 2 그리고 도 1을 참조하면, 연마를 실시하지 않은 비교예 1보다 연마를 실시한 발명예들이 용접상태가 우수한 것을 확인할 수 있으며, 연마를 실시하는데 있어서도 특히, 샌드페이핑에 의하여 연마를 실시하여 표면조도를 형성하는 것이 티타늄 용접상태가 향상되는 효과가 좋은 것을 확인할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

Claims (6)

1. 용접대상 티타늄 판재의 표면에 0.5~3㎛의 표면조도를 부여하는 단계; 및
   상기 용접대상 티타늄 판재를 저항용접 하는 단계를 포함하는 티타늄 판재의 저항용접방법.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 티타늄 판재는 티타늄 (Ti)을 90~99.7 중량%로 포함하는 티타늄 판재의 저항용접방법.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 티타늄 판재의 두께는 0.4~0.6mm인 티타늄 판재의 저항용접방법.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 표면조도는, 상기 저항용접 시 전극이 접촉되는 부위에만 부여되는 티타늄 판재의 저항용접방법.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 표면조도는 상기 샌드 페이퍼 또는 연마 블레이드에 의하여 부여되는 티타늄 판재의 저항용접방법.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 표면조도는 상기 샌드 페이퍼로 100~240번 연마하여 부여되는 티타늄 판재의 저항용접방법.

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