KR20160077793A - Welding method for steel sheet and carbon fiber reinforced plastics sheet - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a method for bonding a metal plate and a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) composite plate. According to an embodiment of the present invention, the method for bonding the metal plate and the carbon fiber reinforced plastic composite plate includes the following steps: a surface treatment step for forming a scratched surface by microsurface-treating a bonding surface of the metal plate with a high frequency pulse laser beam; a loading step for loading the metal plate on a jig while the metal plate is folded so that the bonding surface of the CFRP composite plate can touch the scratched surface; a compressing step for reciprocally compressing the CFRP composite plate and the metal plate by applying electronic magnetic force; and a heating step for heating the CFRP composite plate up to its melting point by irradiating an external surface corresponding to the scratched surface of the metal plate with the laser beam while keeping the CFRP composite plate compressed with the metal plate.

Description

금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법{WELDING METHOD FOR STEEL SHEET AND CARBON FIBER REINFORCED PLASTICS SHEET} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of joining a metal plate to a carbon fiber-

본 발명은 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 본딩이나 체결부품 없이 강판과 CFRP 복합판재를 레이저 열원만을 이용하여 접합하는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of joining a metal plate and a carbon fiber-reinforced plastic composite plate, and more particularly, to a method of joining a steel plate and a CFRP composite plate by using only a laser heat source without a separate bonding or fastening component, And a joining method of the composite plate.

일반적으로 산업분야에서 두 금속판재를 상호 겹치기 접합하기 위해서는 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저빔을 이용한 레이저 용접이나, 스폿 용접기를 이용한 전기저항 용접이 주로 적용된다. Generally, in the industrial field, laser welding using a laser beam output from a laser oscillator or electric resistance welding using a spot welder is mainly applied to mutually overlap and bond two metal plates.

도 1에서는 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도로써, 레이저빔(LB)을 이용하여 강판 소재를 용접하기 위한 일반적인 레이저 용접 시스템은 로봇(1)의 아암(3) 선단에 레이저 헤드(5)가 설치되고, 이 레이저 헤드(5)는 레이저 발진기(7)와 연결된다. 1, a general laser welding system for welding a steel sheet material using a laser beam LB as a laser welding process by a general laser welding system includes a laser head 5 at the tip of an arm 3 of the robot 1 And the laser head 5 is connected to the laser oscillator 7. [

상기 로봇(1)은 로봇 제어기(C)에 의해 거동 제어되어 상기 레이저 헤드(5)를 소재(9)의 용접패턴을 따라 이동시키면서 레이저빔(LB)이 조사되도록 하여 용접작업을 진행하게 된다. The robot 1 is controlled by the robot controller C so that the laser beam LB is irradiated while moving the laser head 5 along the welding pattern of the work 9 to perform welding work.

한편, 최근에는 차체의 고강도 경량화의 추세에 따라 차체 소재로 금속판재 또는 비철금속판재뿐만 아니라 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: CARBON FIBER REINFORCED PLASTICS, 이하, CFRP라 칭함)으로 이루어지는 복합판재를 적용하는 사례가 빈번해 졌다. In recent years, in accordance with the trend of high-strength and light weight of the vehicle body, a case where a composite plate made of a carbon fiber-reinforced plastic (CFRP), as well as a metal plate or a non- lost.

탄소섬유를 이용한 CFRP는 강도, 탄성률, 경량성, 안정성이 우수하기 때문에, 높은 성능이 요구되는 항공이나 자동차 분야에서는 주요한 재료 중 하나로 각광받고 있으며, 경제적인 조건만 해결되면 향후 사용이 더욱 확대되고, CFRP의 제조량이 비약적으로 증가될 것으로 기대된다.Since CFRP using carbon fiber is excellent in strength, elastic modulus, light weight and stability, it is widely regarded as one of the main materials in the aeronautical and automobile fields requiring high performance. If the economic condition is solved, The production of CFRP is expected to increase dramatically.

특히, 자동차 산업에서의 CFRP는 탄소섬유를 주로 에폭시나 플라스틱 등의 수지의 심으로 제조하여 많이 사용하는 추세이다. 즉, CFRP는 탄소섬유를 와인딩 모양이나 직물 모양으로 제조한 후, 수지류에 함침하여 경화시킨 것으로서, 고강도, 고탄성의 경량소재로 주목받고 있는 첨단 복합 재료이며, 비금속재이다. Particularly, CFRP in the automobile industry is a tendency to use carbon fiber mainly made of resin such as epoxy or plastic. In other words, CFRP is a high-tech composite material that is made of carbon fiber in a winding shape or a fabric shape and then cured by impregnating the resin into a resin stream, which is a high-strength and highly elastic lightweight material.

이러한 CFRP에서 수지류는 경도가 우수한 반면, 인장강도가 약해 쉽게 끊어지고, 탄소섬유는 인장강도가 높지만 굽힘 반발력이 없기 때문에 이 둘을 결합하는 것이다. In CFRP, resin streams are excellent in hardness, while tensile strength is weak and easily broken, and carbon fibers combine the two because they have high tensile strength but no bending repulsion.

또한, 탄소섬유는 같은 부피의 스틸에 비해 1/4의 무게로 경량화가 가능하고, 인장강도는 10배나 강하여 강성 확보에 유리하며, 성형성 역시 좋다는 이점이 있다. Further, the carbon fiber can be lightened by a weight of 1/4 of that of the steel of the same volume, and the tensile strength is ten times stronger, which is advantageous in securing rigidity, and is also advantageous in moldability.

그러나 상기한 바와 같은 CFRP를 차체에 적용하기 위해서는 이를 대체하기 어려운 부분에 적용되는 강판과의 접합이 가능해야 하는데, 두 소재의 물성적 특성에 의해 종래와 같이 레이저 용접이나 스폿 용접은 불가능한 단점이 있어, 주로 본딩이나 체결부품을 이용한 기계적 접합이 이루어지고 있다.However, in order to apply the CFRP as described above to a vehicle body, it is necessary to be able to be bonded to a steel sheet which is difficult to replace. In view of the physical properties of the two materials, laser welding or spot welding is not possible , Mechanical bonding is mainly performed using bonding or fastening parts.

이에, 강판과 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 종래의 접합방법에 따른 본딩이나 기계적 접합을 위해서는 설계치수를 벗어나지 않도록 설계단계에서부터 치수가 고려되어야 하며, 이에 따른 레이아웃 상의 자유도가 낮은 단점이 있어 새로운 접합방법의 연구개발이 시급한 문제이다.Therefore, in order to perform bonding or mechanical bonding according to the conventional joining method of a steel plate and a carbon fiber-reinforced plastic composite plate, dimensions must be taken into consideration from the designing stage so as not to deviate from the designed dimensions, Is a pressing problem.

상기와 같은 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the above background section are intended to enhance understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those having ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

본 발명의 실시 예는 별도의 본딩이나 체결부품 없이 금속판재의 접합부 표면을 고주파 펄스 레이저빔으로 미세 표면 처리하여 스크래치면으로 형성한 후, 스크래치면을 CFRP 복합판재와 겹쳐서 전자 마그네틱의 자력을 이용하여 상기 금속판재와 CFRP 복합판재를 상호 압착한 상태로, 비초점구간의 레이저빔을 열원으로 하여 CFRP 복합판재가 스크래치면에 스며들도록 하여 접합하는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법을 제공하고자 한다. In the embodiment of the present invention, the surface of the joint portion of the metal plate material is finely surface-treated with a high frequency pulse laser beam to form a scratch surface without a separate bonding or fastening component, and then the scratch surface is superimposed on the CFRP composite plate, There is provided a method of joining a metal plate material and a carbon fiber-reinforced plastic composite material, wherein the CFRP composite plate is bonded to the CFRP composite plate using a laser beam of a non-focal region as a heat source while the metal plate and the CFRP composite plate are pressed together I want to.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 금속판재의 접합부 표면을 고주파 펄스 레이저빔으로 미세 표면 처리하여 스크래치면을 형성하는 표면처리단계; CFRP 복합판재의 접합부 표면에 상기 스크래치면이 접촉되도록 상기 금속판재를 겹친 상태로 지그 상에 로딩하는 로딩단계; 상기 지그 상의 전자 마그네틱을 작동하여 상기 CFRP 복합판재와 금속판재를 상호 압착하는 압착단계; 상기 CFRP 복합판재와 금속판재의 압착 상태를 유지하면서, 상기 금속판재의 스크래치면에 대응하는 외면에 레이저빔을 조사하여 상기 CFRP 복합판재의 융점까지 가열하는 가열단계를 포함하는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법을 제공할 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, a surface treatment step of finely treating a surface of a joint portion of a metal plate with a high frequency pulse laser beam to form a scratch surface; A loading step of loading the metal plate materials on the jig in a state that the metal plate materials are brought into contact with the scratch surface on the surface of the joint part of the CFRP composite plate; Compressing the CFRP composite plate and the metal plate by pressing the electronic magnet on the jig; And a heating step of heating the CFRP composite plate to a melting point of the CFRP composite plate while irradiating a laser beam on an outer surface corresponding to a scratch surface of the CFRP composite plate and a metal plate, A method of joining a plastic composite sheet can be provided.

또한, 상기 금속판재는 스틸 또는 마그네슘 합금을 소재로 할 수 있다.The metal plate material may be made of steel or a magnesium alloy.

또한, 상기 스크래치면은 상기 금속판재의 표면으로부터 돌출되어 형성될 수 있다.The scratch surface may protrude from the surface of the metal plate.

또한, 상기 로딩단계는 상기 지그 상에 구성되는 전자 마그네틱에 접하여 상기 CFRP 복합판재를 안착하고, 상기 CFRP 복합판재의 상면에 상기 금속판재의 스크래치면을 접하도록 하여 로딩할 수 있다.Also, the loading step may be performed by placing the CFRP composite plate in contact with the electromagnetic magnet formed on the jig, and loading the CFRP composite plate with the scratch surface of the metal plate contacting the upper surface of the CFRP composite plate.

또한, 상기 압착단계는 상기 전자 마그네틱의 자력에 의해 상기 금속판재를 당기는 힘으로 상기 CDRP 복합판재와 금속판재가 압착될 수 있다.Also, in the pressing step, the CDRP composite plate and the metal plate may be pressed by the force of pulling the metal plate by the magnetic force of the electromagnetic magnet.

또한, 상기 가열단계는 비초점구간의 레이저빔이 적용될 수 있다.Also, the heating step may be performed by applying a laser beam in a non-focal region.

또한, 상기 CFRP 복합판재의 융점은 200℃ ~250℃의 범위 내에서 설정될 수 있다.The melting point of the CFRP composite plate may be set within a range of 200 ° C to 250 ° C.

본 발명의 실시 예는 스틸, 마그네슘 합금강판 등의 금속판재의 접합부 표면을 고주파 펄스 레이저빔으로 미세 표면 처리하여 스크래치면으로 형성한 후, 스크래치면을 CFRP 복합판재와 겹쳐서 전자 마그네틱의 자력을 이용하여 상기 금속판재와 CFRP 복합판재를 상호 압착한 상태로, 비초점구간의 레이저빔을 열원으로 하여 CFRP 복합판재가 스크래치면에 스며들도록 하여 접합하는 것으로, 본딩이나 접착제 테이핑 또는 기계적 접합에 비하여 자동화 라인의 구현이 쉽고, 체결부품 등, 접합 부재료를 배제할 수 있어 설계치수를 고려할 필요가 없다는 이점이 있다.In an embodiment of the present invention, a surface of a joint portion of a metal plate material such as a steel or a magnesium alloy steel sheet is finely surface-treated with a high frequency pulse laser beam to form a scratch surface, and then the scratch surface is superimposed on the CFRP composite plate, The CFRP composite plate is bonded to the scratch surface by using the laser beam of the non-focal region as a heat source while the metal plate and the CFRP composite plate are pressed against each other. As a result, compared to the bonding, adhesive taping or mechanical bonding, It is advantageous in that it is easy to implement, eliminates the joining material such as fastening parts, and there is no need to consider the design dimensions.

또한, 본딩 접합은 접착제 정적온도를 유지관리해야 하는 반면, 주변 온도에 따른 접합강도의 편차가 없다는 이점도 있다. In addition, the bonding bonding has an advantage that there is no variation in bonding strength depending on the ambient temperature, while maintaining the static temperature of the bonding agent.

또한, 레이저 스캐너를 활용함에 따라 제품형상이나 접합면에 제약 없이 적용할 수 있다. In addition, as the laser scanner is utilized, it can be applied without restriction to the product shape or the bonding surface.

도 1은 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 따른 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 적용되는 금속판재의 표면처리의 예시도이다.1 is a view showing a laser welding process by a general laser welding system.
2 is a process diagram according to a method of joining a metal plate and a carbon fiber-reinforced plastic composite plate according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a surface treatment of a metal plate material applied to a method of bonding a metal plate material and a carbon fiber-reinforced plastic composite material according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 따른 공정도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 적용되는 금속판재의 표면처리의 예시도이다.FIG. 2 is a process diagram illustrating a method of bonding a metal plate to a carbon fiber-reinforced plastic composite material according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross- Fig. 7 is an example of surface treatment of a metal plate to be applied; Fig.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법은 표면처리단계(S1), 로딩단계(S2), 압착단계(S3), 가열단계(S4)를 포함한다. 2, a method of joining a metal plate and a carbon fiber-reinforced plastic composite plate according to an embodiment of the present invention includes a surface treatment step S1, a loading step S2, a pressing step S3, a heating step S4, .

먼저, 표면처리단계(S1)는 금속판재(13)의 접합부 표면에 고주파 펄스 레이저빔(LB)을 일정패턴으로 조사하여 미세 표면 처리함으로써, 도 3에서 도시한 바와 같은 스크래치면(15)을 형성한다. First, in the surface treatment step (S1), a high frequency pulse laser beam (LB) is irradiated to the surface of the bonding portion of the metal plate (13) in a predetermined pattern to perform fine surface treatment to form a scratch surface (15) do.

여기서, 상기 금속판재(13)는 스틸 또는 마그네슘 합금을 소재로 하는 강판 또는 합금강판이 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 보론이 첨가된 보론 합금강판이 적용될 수 있다.Here, the metal plate 13 may be a steel plate or an alloy steel plate made of steel or a magnesium alloy, but is not limited thereto, and a boron alloy steel plate to which boron is added may be used.

또한, 상기 스크래치면(15)은 상기 금속판재(13)의 표면으로부터 일정높이(h)로 돌출되어 형성된다. The scratch surface 15 protrudes from the surface of the metal plate 13 at a predetermined height h.

또한, 상기 고주파 펄스 레이저빔(LB)은 패턴형상, 출력, 주파수, 점당 조사시간 등의 제어를 통해 다양한 스크래치면(15)을 형성할 수 있다.Also, the high frequency pulse laser beam LB can form a variety of scratch planes 15 by controlling the pattern shape, output, frequency, irradiation time, and the like.

이와 같이, 금속판재(13)의 표면처리가 완료되면, 상기 로딩단계(S2)에서 CFRP 복합판재(11)의 접합부 표면에 상기 금속판재(13)의 스크래치면(15)이 접촉되도록 상기 금속판재(13)와 CFRP 복합판재(11)를 상호 겹친 상태로 지그(17) 상에 로딩한다. When the surface treatment of the metal plate 13 is completed, the scratch surface 15 of the metal plate 13 is brought into contact with the surface of the joint portion of the CFRP composite plate 11 in the loading step S2, (13) and the CFRP composite plate (11) are loaded on the jig (17) in a superimposed manner.

이때, 상기 지그(17) 상에는 상기 금속판재(13)와 CFRP 복합판재(11)의 접합부가 위치되는 중앙에 제어기(C)의 전원공급제어에 의해 자력을 발생시키는 전자 마그네틱(20)이 구성된다. At this time, on the jig 17, an electromagnetic magnet 20 for generating a magnetic force by controlling power supply of the controller C is formed at the center where the joining portion of the metal plate 13 and the CFRP composite plate 11 is positioned .

즉, 상기 CFRP 복합판재(11)는 지그(17) 상의 전자 마그네틱(20)에 안착되어 배치하고, 상기 금속판재(13)는 그 상부에 배치되어 로딩된다. That is, the CFRP composite plate 11 is placed on the electronic magnet 20 on the jig 17, and the metal plate 13 is placed thereon and loaded.

이와 같이, 금속판재(13)와 CFRP 복합판재(11)가 지그(17) 상에 로딩된 상태로, 상기 압착단계(S3)를 진행한다.Thus, the metal sheet 13 and the CFRP composite plate 11 are loaded on the jig 17, and the pressing step S3 is performed.

상기 압착단계(S3)는 상기 제어기(C)의 공급되는 전원에 의해 상기 전자 마그네틱(20)이 자화하여 강한 자력을 발생시키게 되고, 이에, 상기 전자 마그네틱(20)이 자력을 이용하여 상기 금속판재(13)를 끌어당기면, 상기 금속판재(13)와 전자 마그네틱(20) 사이에 배치된 상기 CFRP 복합판재(11)는 상기 금속판재(13)와 압착상태가 된다.In the pressing step S3, the electromagnet 20 is magnetized by the power supplied from the controller C to generate a strong magnetic force, and the electromagnet 20 is magnetized by the magnetic force, The CFRP composite plate 11 disposed between the metal plate 13 and the electromagnetic magnet 20 is brought into a press contact state with the metal plate 13 when the metal plate 13 is pulled.

이후, 가열단계(S4)를 진행하는데, 상기 가열단계(S4)는 상기 금속판재(13)와 CFRP 복합판재(11)의 상호 압착 상태가 유지하면서, 상기 금속판재(13)의 스크래치면(15)에 대응하는 외면에 레이저빔(LB)을 조사하여 열전도에 의해 상기 CFRP 복합판재(11)가 융점에 도달하여 용융될 때까지 가열한다. The heating step S4 is followed by a heating step S4 in which the metal sheet 13 and the CFRP composite sheet 11 are held in contact with each other while the surfaces of the metal sheet 13 ) Is irradiated with the laser beam LB to heat the CFRP composite plate 11 until the CFRP composite plate 11 reaches the melting point and is melted by heat conduction.

이때, 상기 레이저빔(LB)은 비초점구간을 이용하여 상기 금속판재(13)에 조사되며, 초점거리, 빔의 직경, 진행속도 및 출력제어 등을 통하여 가열온도를 제어할 수 있다. At this time, the laser beam LB is irradiated to the metal plate 13 using a non-focal period, and the heating temperature can be controlled through the focal length, the diameter of the beam, the traveling speed, and the output control.

즉, 상기 CFRP 복합판재(11)의 융점은 통상 200℃ ~250℃의 범위 내에서 설정되고, 상기 철의 융점이 통상 1,535℃ 인 것을 고려하여 상기 가열온도는 약 250℃ 전후로 설정하면, 상기 CFRP 복합판재(11)는 금속판재(13)와의 융점차이에 의해 스크래치면(15) 사이로 CFRP 복합판재(11)의 수지가 스며들어 냉각에 의해 고상화되면서 접합이 이루어진다.
That is, the melting point of the CFRP composite plate 11 is usually set within a range of 200 ° C. to 250 ° C. When the heating temperature is set to about 250 ° C. in consideration of the fact that the melting point of the iron is usually 1,535 ° C., The resin of the CFRP composite plate 11 permeates the scratch surfaces 15 due to the difference in melting point between the metal plate 13 and the metal plate 13 and solidifies the resin by cooling.

따라서 상기한 바와 같은 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 의하면, 스틸판재, 마그네슘 합금강판 등의 금속판재(13)의 접합부 표면을 고주파 펄스 레이저빔(LB)으로 미세 표면 처리하여 스크래치면(15)으로 형성한 후, 스크래치면(15)을 CFRP 복합판재(11)와 겹친 상태로 자력에 의해 압착하고, 비초점구간의 레이저빔(LB)을 열원으로 하여 금속판재(13)와 CFRP 복합판재(11)의 융점차이를 이용하여 CFRP 복합판재(11)가 스크래치면(15)에 스며들도록 하여 접합함으로써, 본딩이나 접착제 테이핑 또는 기계적 접합에 비하여 자동화 라인의 구현이 쉽고, 체결부품 등, 접합 부재료를 배제할 수 있어 설계치수를 고려할 필요가 없다.Therefore, according to the method of joining the metal plate material and the carbon fiber-reinforced plastic composite plate as described above, the surface of the joint portion of the metal plate material 13 such as a steel plate or a magnesium alloy steel plate is subjected to fine surface treatment with a high frequency pulse laser beam LB, The laser beam LB of the non-focal region is used as a heat source and the metal plate 13 and the laser beam LB of the non- The CFRP composite plate 11 is bonded to the scratch surface 15 by using the difference in melting point of the CFRP composite plate 11 so that the automation line is easier to implement than bonding or adhesive taping or mechanical bonding, , It is possible to exclude the joining material and there is no need to consider the design dimensions.

또한, 본딩 접합은 접착제 정적온도를 유지관리해야 하는 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법은 주변 온도에 따른 접합강도의 편차가 없다. In addition, the bonding bonding is required to maintain the static temperature of the adhesive, whereas the bonding method of the metal plate and the carbon fiber-reinforced plastic composite sheet according to the embodiment of the present invention does not have a variation in bonding strength according to the ambient temperature.

또한, 레이저 스캐너를 활용함에 따라 제품형상이나 접합면에 제약 없이 적용할 수 있다. In addition, as the laser scanner is utilized, it can be applied without restriction to the product shape or the bonding surface.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

11: CFRP 복합판재
13: 금속판재
15: 스크래치면
17: 지그
20: 전자 마그네틱
C: 제어기
h: 높이
LB: 레이저빔11: CFRP composite plate
13: metal plate
15: scratch surface
17: Jig
20: Electronic magnetic
C: Controller
h: Height
LB: laser beam

Claims (10)

금속판재의 접합부 표면을 고주파 펄스 레이저빔으로 미세 표면 처리하여 스크래치면을 형성하는 표면처리단계;
CFRP 복합판재의 접합부 표면에 상기 스크래치면이 접촉되도록 상기 금속판재를 겹친 상태로 지그 상에 로딩하는 로딩단계;
상기 지그 상의 전자 마그네틱을 작동하여 상기 CFRP 복합판재와 금속판재를 상호 압착하는 압착단계;
상기 CFRP 복합판재와 금속판재의 압착 상태를 유지하면서, 상기 금속판재의 스크래치면에 대응하는 외면에 레이저빔을 조사하여 상기 CFRP 복합판재의 융점까지 가열하는 가열단계;
를 포함하는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법.A surface treatment step of finely treating the surface of the joint portion of the metal plate with a high frequency pulse laser beam to form a scratch surface;
A loading step of loading the metal plate materials on the jig in a state that the metal plate materials are brought into contact with the scratch surface on the surface of the joint part of the CFRP composite plate;
Compressing the CFRP composite plate and the metal plate by pressing the electronic magnet on the jig;
Heating the CFRP composite plate to a melting point of the CFRP composite plate by irradiating a laser beam onto the outer surface corresponding to the scratch surface of the CFRP composite plate while maintaining the pressed state of the CFRP composite plate and the metal plate;
And a carbon fiber reinforced plastic composite sheet. 제1항에 있어서,
상기 금속판재는
스틸 또는 마그네슘 합금을 소재로 하는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법. The method according to claim 1,
The metal plate material
A method of joining a metal plate material made of steel or a magnesium alloy to a carbon fiber-reinforced plastic composite plate. 제1항에 있어서,
상기 스크래치면은
상기 금속판재의 표면으로부터 돌출되어 형성되는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법.The method according to claim 1,
The scratch surface
And joining the metal plate material protruding from the surface of the metal plate material to the carbon fiber-reinforced plastic composite material. 제1항에 있어서,
상기 로딩단계는
상기 지그 상에 구성되는 전자 마그네틱에 접하여 상기 CFRP 복합판재를 안착하고, 상기 CFRP 복합판재의 상면에 상기 금속판재의 스크래치면을 접하도록 하여 로딩하는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법.The method according to claim 1,
The loading step
Wherein the CFRP composite plate is placed in contact with an electronic magnet formed on the jig and the CFRP composite plate is brought into contact with the scratch surface of the CFRP composite plate to contact the metal plate. 제1항에 있어서,
상기 압착단계는
상기 전자 마그네틱의 자력에 의해 상기 금속판재를 당기는 힘으로 상기 CDRP 복합판재와 금속판재가 압착되는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법.The method according to claim 1,
The pressing step
Wherein the CDRP composite plate and the metal plate are pressed by a force of pulling the metal plate by the magnetic force of the electromagnetic magnet. 제1항에 있어서,
상기 가열단계는
비초점구간의 레이저빔이 적용되는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법.The method according to claim 1,
The heating step
A method of joining a metal plate to which a laser beam of a non-focal region is applied and a carbon fiber-reinforced plastic composite plate. 제1항에 있어서,
상기 CFRP 복합판재의 융점은
200℃ ~250℃의 범위 내에서 설정되는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법. The method according to claim 1,
The melting point of the CFRP composite sheet is
Wherein the metal plate is set in a range of 200 to 250 占 폚. 금속판재의 접합부 표면을 고주파 펄스 레이저빔으로 미세 표면 처리하여 표면으로부터 돌출된 스크래치면을 형성한 후, CFRP 복합판재의 접합부 표면에 상기 스크래치면이 접촉되도록 상기 금속판재를 겹친 상태로, 지그 상의 전자 마그네틱의 자력을 이용하여 상기 CFRP 복합판재에 대해 상기 금속판재를 끌어당기는 당김력으로 상기 CFRP 복합판재와 금속판재를 상호 압착하고, 상기 스크래치면에 대응하는 금속판재의 외면에 비초점구간의 레이저빔을 조사하여 상기 금속판재의 융점보다는 낮고, 상기 CFRP 복합판재의 융점보다는 높게 가열하여 상기 CFRP 복합판재의 수지가 스크래치면으로 스며들도록 하여 접합하는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법.The surface of the joint portion of the metal plate is finely surface-treated with a high-frequency pulse laser beam to form a scratch surface protruding from the surface, and then the metal plate is overlapped with the scratch surface on the surface of the joint portion of the CFRP composite plate, The CFRP composite plate and the metal plate are pressed against each other with a pulling force of pulling the metal plate against the CFRP composite plate using a magnetic force of magnetic force, and a laser beam of a non-focal section is applied to the outer surface of the metal plate corresponding to the scratch surface Wherein the CFRP composite plate is heated to a temperature lower than a melting point of the metal plate and higher than a melting point of the CFRP composite plate to allow the resin of the CFRP composite plate to permeate into the scratch surface. 제8항에 있어서,
상기 금속판재는
스틸 또는 마그네슘 합금을 소재로 하는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법. 9. The method of claim 8,
The metal plate material
A method of joining a metal plate material made of steel or a magnesium alloy to a carbon fiber-reinforced plastic composite plate. 제8항에 있어서,
상기 CFRP 복합판재의 융점은 200℃ ~250℃의 범위 내에서 설정되는 금속판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법. 9. The method of claim 8,
And the melting point of the CFRP composite plate is set within a range of 200 ° C to 250 ° C.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109483054A (en) * 2018-12-20 2019-03-19 北京大学深圳研究院 A kind of docking laser soldering method of CFRTP and metal material
KR20190081035A (en) * 2017-12-29 2019-07-09 주식회사 성우하이텍 Bonding method for steel sheets
KR20220170029A (en) 2021-06-22 2022-12-29 우민우 CFRP manufacturing method with improved functionality and functional carbon fiber composite panel manufactured using the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000068796A (en) * 1997-08-21 2000-11-25 히라이 가쯔히꼬 Light Metal/CFRP Structural Member
JP2013173248A (en) * 2012-02-24 2013-09-05 Hitachi Ltd Laser joining method
KR20130105876A (en) * 2010-12-27 2013-09-26 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 Molding die, molding jig, and molding method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000068796A (en) * 1997-08-21 2000-11-25 히라이 가쯔히꼬 Light Metal/CFRP Structural Member
KR20130105876A (en) * 2010-12-27 2013-09-26 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 Molding die, molding jig, and molding method
JP2013173248A (en) * 2012-02-24 2013-09-05 Hitachi Ltd Laser joining method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190081035A (en) * 2017-12-29 2019-07-09 주식회사 성우하이텍 Bonding method for steel sheets
CN109483054A (en) * 2018-12-20 2019-03-19 北京大学深圳研究院 A kind of docking laser soldering method of CFRTP and metal material
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