KR20160077291A

KR20160077291A - 편방향 저항 점 용접방법

Info

Publication number: KR20160077291A
Application number: KR1020140186071A
Authority: KR
Inventors: 윤상만
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-07-04

Abstract

편방향 저항 점 용접방법이 개시된다. 본 발명의 실시형태는, 겹쳐진 복수의 피용접 부재에 용접 전극 및 접지 전극을 접촉시킨 후, 상기 용접 전극으로 상기 피용접 부재의 피용접부를 소정의 가압력으로 가압한 채, 상기 용접 전극에 전류를 인가함으로써 피용접부에 용접부를 형성하는 편방향 저항 점 용접방법에 있어서, 상기 복수의 피용접 부재가 겹쳐진 적어도 일면에 하나 이상의 자석을 접촉시켜, 복수의 피용접 부재 간 밀착력을 부여하는 단계; 및 상기 밀착력이 부여된 복수의 피용접 부재를 저항점용접하는 단계를 포함하는 편방향 저항 점 용접방법을 제공한다.

Description

편방향 저항 점 용접방법{METHOD FOR ONE-SIDED RESISTANCE SPOT WELDING}

본 발명은 편방향 저항 점 용접방법에 관한 것이다.

자동차, 가전제품 등의 용접 라인에서는, 작업 효율이 우수한 저항 점 용접(Resistance Spot Welding)이 일반적으로 사용되고 있다. 특히, 자동화 공정이 요구되는 대량 생산 라인에서는 저항 점 용접이 필수적으로 요구된다.

이러한 저항 점 용접은, 한쌍의 용접 전극 사이에 겹쳐진 복수의 피용접 부재를 위치시키고, 소정의 가압력으로 가압한 채, 상기 한쌍의 용접 전극에 전류를 인가하여 복수의 피용접 부재를 접합하는 방법이다.

그런데, 자동차용 부품 중에는 부품의 형상적인 제약에 의해 용접 전극의 접근이 용이하지 않은 부품이 다수 존재하며, 이러한 경우 저항 점 용접의 적용이 어렵기 때문에, 이를 개선할 수 있는 기술 개발이 절실한 실정이다.

이와 관련하여, 최근 편방향 저항 점 용접이 주목받고 있다. 편방향 저항 점 용접이란, 통상의 저항 점 용접과 달리, 하나의 용접 전극만으로 용접을 실시하는 방법으로, 접지 전극을 통해 통전 경로를 마련한 상태에서, 하나의 용접 전극에 전류 인가와 함께, 상기 하나의 용접 전극으로 압력을 부여함으로써 복수의 피용접 부재를 접합하는 방법이다. 따라서, 용접 전극의 접근이 용이하지 않은 자동차용 부품의 용접에도 적용이 가능하다는 장점이 있다.

그런데, 이러한 편방향 저항 점 용접은 다음과 같은 한계가 있다. 즉, 저항 점 용접에 있어 건전 용접부를 형성하기 위해서는 일정 정도 이상의 가압력이 확보되어야만 하는데, 편방향 저항 점 용접의 경우 하나의 용접 전극에 의해 가압력이 부여되는 바, 용접시 피용접 부재 형상의 뒤틀림 등 변형이 쉽게 발생하는 문제가 있었다.

본 발명은, 피용접 부재 형상의 변형을 야기하지 않으면서도 건전 용접부를 형성할 수 있는 편방향 저항 점 용접방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 추가적인 과제는 명세서 전반적인 내용에 기재되어 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가지는 자라면 본 발명의 명세서로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.

본 발명의 일 실시형태는, 겹쳐진 복수의 피용접 부재에 용접 전극 및 접지 전극을 접촉시킨 후, 상기 용접 전극으로 상기 피용접 부재의 피용접부를 소정의 가압력으로 가압한 채, 상기 용접 전극에 전류를 인가함으로써 피용접부에 용접부를 형성하는 편방향 저항 점 용접방법에 있어서, 상기 복수의 피용접 부재가 겹쳐진 적어도 일면에 하나 이상의 자석을 접촉시켜, 복수의 피용접 부재 간 밀착력을 부여하는 단계; 및 상기 밀착력이 부여된 복수의 피용접 부재를 저항점용접하는 단계를 포함하는 편방향 저항 점 용접방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 형상적인 제약에 의해 용접 전극의 접근이 용이하지 않은 부품의 용접에 저항 점 용접을 용이하게 적용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 편방향 저항 점 용접시 자석의 위치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 비교예 2에 따라 제조된 용접 부재의 용접부 파단 시험 수행 후, 파단면을 관찰한 사진이다.
도 3은 본 발명의 발명예 1에 따라 제조된 용접 부재의 용접부 파단 시험 수행 후, 파단면을 관찰한 사진이다.

이하, 본 발명의 편방향 저항 점 용접방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 편방향 저항 점 용접방법은, 겹쳐진 복수의 피용접 부재(10,20)에 용접 전극(100) 및 접지 전극(110)을 접촉시킨 후, 상기 용접 전극(100)으로 상기 피용접 부재(10,20)의 피용접부를 소정의 가압력으로 가압한 채, 상기 용접 전극(100)에 전류를 인가함으로써 피용접부에 용접부를 형성하는 편방향 저항 점 용접방법에 있어서, 상기 겹쳐진 복수의 피용접 부재(10,20)를 저항 점 용점하기에 앞서, 상기 복수의 피용접 부재(10,20)가 겹쳐진 적어도 일면에 하나 이상의 자석(200a,200b)을 접촉시켜, 겹쳐진 복수의 피용접 부재(10,20) 간 밀착력을 부여하는 것을 하나의 기술적 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 경우, 건전 용접부를 형성하기 위해 요구되는 가압력의 일부를 자석에 의해 발생되는 자기력을 통해 보충토록 함으로써, 저항 점 용접시 다소 낮은 가압력으로 가압하더라도 건전 용접부가 형성될 수 있는 장점이 있다. 다만, 여기서 피용접 부재(10,20)는 자성을 가지는 소재임을 전제가 되어야만 한다. 물론, 피용접 부재 중 자석이 접촉되는 하나의 피용접 부재는 비자성 소재이더라도 무방하다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자석이 접촉되는 피용접 부재가 겹쳐진 적어도 일면은, 용접 전극이 접촉되는 피용접 부재의 일면일 수 있다. 이와 같이, 자석을 용접 전극과 동일면에 배치할 경우, 자기력에 의해 형성된 밀착력의 방향과 용접 전극에 의해 가해지는 가압력의 방향이 정확히 상반되어 본 발명의 효과를 보다 극대화할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자석의 접촉에 의한 밀착력 부여시, 2 이상의 자석을 용접선을 기준으로 서로 맞서도록 접촉시킬 수 있다. 여기서, 맞서도록 접촉한다는 의미는, 2 이상의 전극을 적어도 하나는 용접선을 기준으로 좌측에, 나머지는 용접선을 기준으로 우측에 접촉하는 것을 의미한다. 이와 같이 2 이상의 전극을 용접선을 기준으로 서로 맞서도록 접촉시킬 경우, 피용접부 전반에 걸쳐 동일 또는 유사한 크기의 밀착력이 부여되어 용접부 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자석의 접촉에 의한 밀착력 부여시, 2 이상의 자석을 용접선을 기준으로 대칭되도록 접촉시킬 수 있다. 이와 같이, 2 이상의 자석을 용접선을 기준으로 대칭되도록 접촉시킬 경우, 피용접부 전반에 걸쳐 동일한 크기의 밀착력이 부여되어 용접부 품질을 보다 향상시킬 수 있다.

상기 자석의 접촉에 의해 상기 피용접부에 부여되는 밀착력의 크기에 대해서는 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 다만, 본 발명자들의 연구 결과, 건전 용접부를 형성하기 위해 요구되는 가압력의 크기를 P₁이라 하고, 피용접 부재 형상의 변형을 야기하는 최소 가압력의 크기를 P₂라 할 때, 일반적으로 상기 P₁과 P₂의 차(P₁-P₂)는 200N 이상에 해당함을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자석의 접촉에 의해 상기 피용접부에 부여되는 밀착력은 200N 이상으로 제어함이 바람직하다. 한편, 이러한 밀착력의 크기가 클수록 건전 용접부 형성에 유리하므로, 그 상한에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 여기서, 건전 용접부란, ISO 기준에 따른 용접부 파단 시험 후 3.5√t(t: 피용접부재의 두께(mm)) 이상의 너깃경(nugget diameter)을 가지는 용접부를 의미한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용접 전극에 의해 상기 피용접 부재의 피용접부에 가해지는 소정의 가압력은 100~300N일 수 있다. 통상의 편방향 저항 점 용접에 있어서 건전 용접부 형성을 위해 요구되는 최소 가압력은 약 500N이다. 그런데, 본 발명의 경우, 자석에 의해 밀착력을 부여하고 있는 바, 상기와 같이 다소 낮은 가압력의 부여만으로도 건전 용접부를 형성할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자석의 접촉에 의해 밀착력을 부여하는 단계는, 도 1에 도시된 바와 같이, 용접선을 기준으로 좌우 1.0~2.0cm의 대칭되는 위치에 자속 6000G 이상의 자석(200a,200b)을 각각 접촉시키는 것일 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 효과를 얻기 위한 한가지 예를 제시하는 것일 뿐, 본 발명을 이러한 특정한 예에 국한하여 해석할 것은 아님은 자명할 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

비교예1

먼저, 용접 모재로써 인장강도 340MPa급 강판(두께: 0.7mm) 한쌍를 준비하고, 상기 한쌍의 강판을 적층시켜 피용접부를 형성한 후, 상기 적층된 강판에 접지 전극을 접촉시켰다.

이후, 상기 피용접부에 용접전극을 접촉시킨 후, 500N의 가압력을 가한 채 최대 입열량을 부여하여 편방향 저항 점 용접을 실시하였다.

이후, 용접부 파단 시험을 수행하였으며, 그 결과 형성된 너깃의 크기(너깃경)가 3.5√t(t: 모재의 두께(mm)) 이상으로 건전 용접부가 형성되었음을 확인할 수 있었다. 그러나, 지나친 가압력으로 인하여 피용접부재의 형상 변형이 야기되었다.

비교예 2

이후, 상기 피용접부에 용접전극을 접촉시킨 후, 300N의 가압력을 가한 채 최대 입열량을 부여하여 편방향 저항 점 용접을 실시하였다.

이후, 용접부 파단 시험을 수행하였으며, 그 결과 형성된 너깃의 크기(너깃경)가 2.0√t(t: 모재의 두께(mm)) 이하로 건전 용접부가 형성되지 아니하였음을 확인할 수 있었다. 다만, 가압력의 세기가 적당하여 피용접부재의 형상 변형은 야기되지 아니하였다.

도 2는 본 발명의 비교예 2에 따라 제조된 용접 부재의 용접부 파단 시험 수행 후, 파단면을 관찰한 사진이다. 용접부 파단 시험 수행 후, 계면 분리가 발생한 점에서 건전 용접부가 형성되지 아니하였음을 시각적으로 확인할 수 있다.

발명예 1

이후, 6000G의 자속을 갖는 한쌍의 자석을 용접 전극이 접촉되는 피용접부재의 일면에 용접선으로부터 대칭되는 위치(좌우 1.0cm)에 각각 접촉시켰다. 이후, 상기 피용접부에 용접전극을 접촉시킨 후, 용접전극으로 300N의 가압력을 가한 채 최대 입열량을 부여하여 편방향 저항 점 용접을 실시하였다.

이후, 용접부 파단 시험을 수행하였으며, 그 결과 형성된 너깃의 크기(너깃경)가 3.5√t(t: 모재의 두께(mm)) 이상으로 건전 용접부가 형성되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 가압력의 세기가 적당하여 피용접부재의 형상 변형은 야기되지 아니하였다.

도 3은 본 발명의 발명예 1에 따라 제조된 용접 부재의 용접부 파단 시험 수행 후, 파단면을 관찰한 사진이다. 용접부 파단 시험 수행 후, 버튼의 파단이 일어난 점에서 건전 용접부가 형성되었음을 시각적으로 확인할 수 있다.

10,20: 피용접 부재
100: 용접 전극
110: 접지 전극
200a,200b: 자석

Claims

겹쳐진 복수의 피용접 부재에 용접 전극 및 접지 전극을 접촉시킨 후, 상기 용접 전극으로 상기 피용접 부재의 피용접부를 가압한 채, 상기 용접 전극에 전류를 인가함으로써 상기 피용접부에 용접부를 형성하는 편방향 저항 점 용접방법에 있어서,
상기 복수의 피용접 부재가 겹쳐진 적어도 일면에 하나 이상의 자석을 접촉시켜, 복수의 피용접 부재 간 밀착력을 부여하는 단계; 및
상기 밀착력이 부여된 복수의 피용접 부재를 저항점용접하는 단계를 포함하는 편방향 저항 점 용접방법.
제 1항에 있어서,
상기 적어도 일면은, 용접 전극이 접촉되는 피용접 부재의 일면인 것을 특징으로 하는 편방향 저항 점 용접방법.
제 1항에 있어서,
상기 밀착력 부여시, 2 이상의 자석을 용접선을 기준으로 서로 맞서도록 접촉시키는 것을 특징으로 하는 편방향 저항 점 용접방법.
제 1항에 있어서,
상기 밀착력 부여시, 2 이상의 자석을 용접선을 기준으로 대칭되도록 접촉시키는 것을 특징으로 하는 편방향 저항 점 용접방법.
제 1항에 있어서,
상기 자석의 접촉에 의해 상기 피용접부에 부여되는 밀착력은 200N 이상인 편방향 저항 점 용접방법.
제 1항에 있어서,
상기 용접 전극에 의해 가해지는 가압력은 100~300N인 편방향 저항 점 용접방법.
제 1항에 있어서,
상기 밀착력을 부여하는 단계는, 용접선을 기준으로 좌우 1.0~2.0cm의 대칭되는 위치에 자속 6000G 이상의 자석을 각각 접촉시키는 것인 편방향 저항 점 용접방법.