KR20180034706A - 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법 - Google Patents

금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법 Download PDF

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제임스 제이 에반겔리스타
마이클 주니어 텔렌코
제이슨 이 하르푸트
잭 에이 아트킨슨
제임스 더블유 왈터
안쏘니 엠 파렌테
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쉴로 인더스트리즈 인코포레이티드
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Abstract

용접될 금속 박편이 하나 이상의 가장자리를 따라 배치된 용접 노치를 가지는 형태로 만들어질 수 있다. 용접 노치(30)는 인근의 용접부를 받아들이기 어려울 정도로 오염시키지 않도록 특정 재료 성분(16, 18)이 없는 것을 특징으로 한다. 상기 용접 노치는 먼저 금속 박편(12)을 따라서 어블레이션 트렌치(130)를 형성한 다음, 상기 금속 박편을 형성된 어블레이션 트렌치를 따라서 두 개의 분리된 조각으로 분리시키는 것에 의해 만들어 질 수 있고, 상기 두 개의 분리된 조각 중의 적어도 하나는 새로 형성된 용접가능한 가장자리(28)를 포함한다.

Description

금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법{METHOD OF FORMING A WELD NOTCH IN A SHEET METAL PIECE}
본 발명은 대체로 금속 박편에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하나 이상의 얇은 재료 층으로 코팅되어 있으며 용접 공정에 사용되는 금속 박편에 관한 것이다.
부식 프로세스, 스케일링 프로세스 및/또는 다른 프로세스에 대한 저항성을 향상시키기 위해서, 고강도 또는 경화가능한(hardenable) 강 합금으로 된 금속 박판이 요즘 알루미늄계 층 및 아연계 층(zinc-based layer)과 같은 하나 이상의 얇은 코팅 재료 층으로 만들어지고 있다. 이러한 코팅 재료 층이 금속 박판에 바람직한 성질을 부여할 수 있지만, 이러한 코팅 재료 층이 있음으로 인해서 용접부를 오염시킬 수 있고, 이로 인해, 용접 강도, 완전성(integrity) 등을 감소시킬 수 있다. 이러한 사실은 특히 코팅된 금속 박편이 다른 금속 박편에 맞대기 용접되거나 겹치기 용접되는 경우에 적용된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
하나의 실시례에 따르면, (a) 복수의 재료 층을 가지는 금속 박편을 제공하는 단계; (b) 어블레이션 트렌치가 상기 금속 박편의 가장자리로부터 이격되도록 상기 복수의 재료 층의 적어도 일부분을 어블레이션 경로를 따라 제거함으로써 상기 금속 박편을 따라 어블레이션 트렌치를 형성하는 단계; 그리고 (c) 용접 노치를 형성하기 위해서 상기 어블레이션 트렌치를 따라 상기 금속 박편을 절단하는 단계를 포함하는, 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법이 제공된다.
다른 실시례에 따르면, (a) 복수의 재료 층을 가지는 금속 박편을 제공하는 단계를 포함하고 있고; (b) 상기 복수의 재료 층의 적어도 일부분을 어블레이션 경로를 따라 제거함으로써 상기 금속 박편을 따라 어블레이션 트렌치를 형성하는 단계를 포함하고 있고, 상기 어블레이션 트렌치는 어블레이션 트렌치의 폭을 가로질러서 서로 대향하는 표면에 의해 부분적으로 형성되어 있고; 그리고 (c) 용접 노치를 형성하기 위해서 단계(b)에서 형성된 대향하는 표면들 중의 하나를 포함하는 금속 박편의 일부분을 제거하는 단계를 포함하고 있고, 상기 용접 노치는 상기 대향하는 표면들 중의 다른 하나에 의해 부분적으로 형성되어 있는, 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법이 제공된다.
다른 실시례에 따르면, (a) 반대쪽에 있는 제1 측면과 제2 측면 그리고 제1 측면과 제2 측면의 사이에 뻗어 있는 전단된 가장자리를 가진 금속 박편을 제공하는 단계를 포함하고 있고, 상기 제1 측면을 따라 놓인 코팅 재료 층의 재료가 전단하는 방향으로 상기 제2 측면쪽으로 상기 전단된 가장자리를 따라 적어도 부분적으로 뻗어 있고; (b) 미리 결정된 트림 라인 위치를 따라 상기 금속 박편으로부터 상기 코팅 재료 층의 일부를 제거하는 단계를 포함하고 있고; 그리고 (c) 상기 금속 박편을 상기 트림 라인 위치를 따라 제1 금속 박편과 제2 금속 박편으로 분할하는 단계를 포함하고 있고, 제1 금속 박편은 상기 코팅 재료 층의 재료가 실질적으로 없는 새로 형성된 용접가능한 가장자리를 포함하고 제2 금속 박편은 전단된 가장자리를 포함하는, 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법이 제공된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예를 첨부된 도면과 관련하여 설명한다. 상기 도면에서 유사한 표시는 유사한 요소를 나타낸다.

도 1a 내지 도 1c는 용접전에 용접 연결부에 형성된 용접 노치를 가지고 있지 않은 금속 박편을 연결하는 종래의 용접 연결부의 단면도이고;
도 2는 금속 박편의 양 측면에 용접 노치를 포함하는 예시적인 금속 박편의 가장자리 구역의 사시도이고;
도 3은 도 2의 금속 박편의 일부분의 단면도이고;
도 4는 여러 얇은 재료 층 중의 일부를 나타내는 도 3의 금속 박편의 단면도의 확대된 부분이고;
도 5는 금속 박편에 어블레이션 트렌치(ablation trench)를 형성하는 예시적인 어블레이션 프로세스의 사시도이고;
도 6은 도 5의 금속 박편의 단면도이고;
도 7은 용접 노치를 형성하기 위해서 가장자리 구역의 일부가 제거되어 있는, 도 6의 금속 박편의 단면도이고;
도 8은 방출된 물질이 어블레이션 부위로부터 튀어나오는 것을 나타내는, 도 6의 단면도이고;
도 9는 불균일한 깊이를 가진 어블레이션 트렌치를 금속 박편에 형성하는 이중-빔 어블레이션 프로세스의 단면도이고;
도 10은 불균일한 깊이를 가진 용접 노치를 형성하기 위해서 금속 박편의 가장자리 구역의 일부분이 제거되어 있는 상태의, 도 9의 금속 박편의 단면도이고;
도 11은 겹치는 레이저 스폿에 대한 상응하는 에너지 분포와 함께, 도 9의 어블레이션 프로세스에 사용될 수 있는 겹치는 레이저 스폿의 한 예를 나타내고 있고;
도 12는 겹치는 레이저 스폿에 대한 상응하는 에너지 분포와 함께, 도 9의 어블레이션 프로세스에 사용될 수 있는 겹치는 레이저 스폿의 다른 예를 나타내고 있고;
도 13은 영이 아닌 입사각을 가진 어블레이션 트렌치를 금속 박편에 형성하는 오프셋 어블레이션 프로세스의 단면도이고;
도 14는 용접 노치를 형성하기 위해서 금속 박편의 가장자리 구역의 일부분이 제거되어 있는 상태의, 도 13의 금속 박편의 단면도이고;
도 15는 금속 박편의 가장자리 구역으로부터 멀리 떨어져서 형성된 어블레이션 트렌치를 가진 금속 박편의 사시도이고; 그리고
도 16은 도 15의 금속 박편을 어블레이션 트렌치를 따라 절단함으로써 형성된 두 개의 금속 박편의 사시도로서, 두 개의 금속 박편의 각각이 새로 형성된 가장자리 구역을 따라 형성된 용접 노치를 포함하고 있는 것을 나타내고 있다.
본 명세서에 개시된 금속 박편은 하나 이상의 가장자리를 따라서 배치된 용접 노치를 가지는 형태로 만들어 질 수 있고, 상기 용접 노치는 인근의 용접부를 받아들이기 어려울 정도로 오염시키지 않도록 특정 재료 성분이 없는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 금속 박편은 금속 박판 가장자리를 따라서 배치된 용접 노치에서 하나 이상의 코팅 재료 층의 재료가 감소되거나 제거되도록 만들어질 수 있다. 이렇게 하면, 금속 박판 가장자리를 따라서 형성된 인근의 용접 연결부의 코팅 재료 층에 의한 오염을 방지할 수 있고 이로 인해 후속하는 공정에서 또는 용접 연결부의 사용 수명 동안 용접 연결부의 강도 및/또는 내구성을 보존할 수 있다. 금속 박판 가장자리 상태에 비교적 민감하게 영향을 받지 않는 방식으로 고품질의 용접 노치를 형성하기 위해서 트렌치 어블레이션 프로세스(trench ablation process)가 사용될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c를 참고하면, 가장자리 대 가장자리 방식으로 함께 레이저 용접된 두꺼운 금속 박편(12)과 얇은 금속 박편(12')을 포함하는 종래의 맞춤식 용접 블랭크(tailor-welded blank)(10)를 제작하는 것과 관련된 여러 단계들 중의 일부가 도시되어 있다. 본 예에 따르면, 상기 금속 박편(12, 12')의 각각은 기초 재료 층(14)과 이 기초 재료 층의 양 표면을 덮는 복수의 얇은 재료 층(16, 18)을 가지고 있다. 당해 기술 분야의 전문가가 잘 알고 있는 것과 같이, 몇 가지만 언급하면, 다양한 종류의 표면 처리물, 알루미늄계 재료 층 및 아연계 재료 층(예를 들면, 알루미늄 화합물)과 같은 코팅 재료 층, 오일 또는 다른 산화 방지 물질, 제작 과정 이나 재료 처리 과정으로부터 발생되는 오염물질, 그리고 산화 층을 포함하는, 금속 박판 재료 상에서 발견될 수 있는 다수의 재료 층이 있다. 일단 두 개의 금속 박편이 서로 맞닿게 되면, 얇은 재료 층(16, 18)의 일정량이 결과물로서 형성되는 용접 연결부(22) 내에 매립되도록 가장자리 구역(20, 20')에 배치된 금속 박판의 일부를 녹이기 위해서 레이저 빔 또는 다른 용접 공구가 사용된다. 상기의 원치 않는 성분이 먼저 제거되지 않으면, 이러한 원치 않는 성분이 용접 연결부의 대체적인 강도와 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 방법에 의해 형성된 후에 가장자리 구역(20)을 따라서 인접한 금속 편에 용접될 수 있는 예시적인 금속 박편(12)이 도시되어 있다. 금속 박편(12)은 서로 반대쪽에 있는 제1 측면(24)과 제2 측면(26)을 포함하고 있고, 가장자리 구역(20)은 용접될 가장자리(28)를 따라서 배치되어 있다. 도 2에 도시된 특정 가장자리 구역(20)은 두 개의 용접 노치(30, 30')를 포함하고 있고, 이 두 개의 용접 노치는 금속 박편(12)의 양 측면(24, 26)에 있는 가장자리 구역을 따라서 뻗어 있다. 각각의 용접 노치(30, 30')는 서로 교차하거나 합쳐지는 제1 노치 표면(32)과 제2 노치 표면(34)에 의해 형성된다. 제1 노치 표면(32)과 제2 노치 표면(34)은 한 개의 곧은 가장자리 구역(20)을 따라서 대체로 수직인 것으로 도시되어 있지만, 상기 용접 노치는 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 몇 가지 가능한 경우를 언급하면, 용접 노치는 하나 이상의 축외(off-axis) 또는 오프셋 노치 표면을 포함할 수 있거나, 균일하거나 불균일한 깊이 및/또는 폭을 가질 수 있거나, 크기, 형상, 구성 등의 면에서 동일한 금속 박편에 배치된 다른 용접 노치와 상이할 수 있거나, 곧은 가장자리, 만곡된 가장자리, 복수의 곧거나 만곡된 가장자리를 따라서 배치된 가장자리 구역의 일부분일 수 있거나, 금속 박편의 다른 부분일 수 있다. 이러한 상이한 여러 실시례 중의 일부가 도면에 도시되어 있다.
도 3은 도 2에 도시되어 있는 금속 박편(12)의 가장자리 구역(20)의 단면도이다. 도시된 금속 박편(12)은 기초 재료 층(14), 중간 재료 층(16) 및 코팅 재료 층(18)을 포함하는 복수의 재료 층을 포함하고 있다. 본 실시례에서는, 기초 재료 층(14)이 중심 또는 코어 재료 층(예를 들면, 강 코어(steel core))이고 중간 재료 층(16)과 코팅 재료 층(18)의 사이에 끼여 있다. 기초 재료 층(14)이 금속 박편(12)의 두께(T)의 대부분을 구성하므로 금속 박편의 기계적인 성질에 크게 기여할 수 있다. 코팅 재료 층(18)은 기초 재료 층(14)의 양 표면 위에 배치되어 있으며 금속 박편(12)의 가장 바깥 층이다. 각각의 코팅 재료 층(18)은 기초 재료 층(14)에 비해 상대적으로 얇으며 금속 박편의 하나 이상의 특징(예를 들면, 내부식성, 경도, 무게, 성형성(formability), 외관 등)을 향상시키기 위해서 선택될 수 있다. 코팅 재료 층(18)은 또한, 예를 들면, 열처리 또는 인터-디퓨젼 프로세스(inter-diffusion process)와 같은 후속하는 프로세스에 사용하기 위해서 또는 후속하는 프로세스와의 양립성을 위해서 선택될 수도 있다.
각각의 중간 재료 층(16)은 기초 재료 층(14)과 복수의 코팅 재료 층(18) 중의 하나 사이에 배치되어 있고, 본 실시례에서는 상기 기초 재료 층(14)과 복수의 코팅 재료 층(18) 중의 하나와 각각 접촉 상태로 있다. 중간 재료 층(16)은 직접 인접한 층(14, 18)의 각각으로부터의, 원소 또는 화합물과 같은, 적어도 하나의 성분을 공동으로 포함하고 있다. 중간 재료 층(16)은 기초 재료 층(14)과 코팅 재료 층(18)의 반응 생성물일 수 있다. 예를 들면, 기초 재료 층을 코팅 재료의 용융조(molten bath)에 담그거나 통과시키는 침지 코팅 프로세스(dip coating process)는 기초 재료 층과 용융조의 경계면에서 화학 반응을 초래할 수 있고, 반응 생성물이 중간 재료 층(16)이다. 침지 코팅 프로세스와 같은 하나의 특정 예에 있어서, 기초 재료 층(14)은 강이고 코팅 재료 층(18)은 알루미늄 합금이다. 알루미늄 합금의 용융조는 용융조의 표면에서 기초 재료 층과 반응하여, Fe2Al5와 같은 철-알루미늄(FexAly) 금속간 화합물을 포함하는, 중간 재료 층(16)을 형성한다. 중간 재료 층(16)은 기초 재료 층(14)에 보다 근접한 구역에서는 보다 고함량의 기초 재료 층 성분(예를 들면, 철)을 가질 수 있고, 코팅 재료 층(18)에 보다 근접한 구역에서는 보다 고함량의 코팅 재료 층 성분(예를 들면, 알루미늄)을 가질 수 있다. 도 3에는 일정한 두께를 가진 완벽하게 평면인 층으로 도시되어 있지만, 중간 재료 층(16)은 도 4의 확대도에 도시되어 있는 것과 같이 중간 재료 층의 양 표면을 따라서 불규칙적인 형태로 될 수 있다. 금속 박편(12)은 다른 추가적인 재료 층도 포함할 수 있으며, 본 명세서에 기술된 특정 배치형태로 제한되지 않는다.
자동차 산업 및 다른 산업의 부품을 형성하는데 유용한 다층 금속 박편의 한 가지 특정 예는 도 3에 도시된 것과 같은 코팅 강 제품(coated steel product)이다. 하나의 특정 실시례에서, 기초 재료 층(14)은 붕소강 합금(boron steel alloy) 또는 저합금 고장력(HSLA:high-strength low-alloy) 강과 같은 고강도 또는 경화가능한 강 합금(hardenable steel alloy)이다. 일부 재료는, 자신의 무게에 비해 강하지만, 고강도 성질을 얻기 위한 목적 및/또는 단지 고온에서 성형될 수 있도록 하기 위한 목적으로 종종 열처리 공정을 필요로 한다. 코팅 재료 층(18)은, 열처리 동안 산화를 방지하는 것을 도와주기 위해, 기초 재료 층(14)보다 무게를 가볍게 하기 위해, 및/또는 후속 열처리 동안 금속 박편(12)의 다른 층과 잘 섞이도록 하기 위해 선택될 수 있다. 하나의 실시례에서, 코팅 재료 층(18)은 순수한 알루미늄(Al) 또는 알루미늄-실리콘(Al-Si) 합금과 같은 알루미늄 합금이다. 코팅 재료 층(18)에 대한 다른 가능한 조성은 순수한 아연과 아연 합금 또는 화합물(예를 들면, 기초 재료가 아연 도금된 경우)을 포함한다. 기초 재료 층(14)은 강이고 코팅 재료 층(18)은 알루미늄으로 이루어지는 경우, 중간 재료 층(16)은 FeAl, FeAl2, Fe3Al 또는 Fe2Al5와 같은 금속간 화합물의 형태로 철과 알루미늄을 포함할 수 있다. 중간 재료 층(16)은 또한 인접한 층의 성분으로 된 합금을 포함할 수도 있다.
몇 가지 예시적인 재료 층의 두께는 기초 재료 층(14)에 대해서는 약 0.5 mm 내지 약 2.0 mm의 범위에 있고, 중간 재료 층(16)에 대해서는 약 1 ㎛ 내지 약 15 ㎛의 범위에 있고, 그리고 코팅 재료 층(18)에 대해서는 약 5 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 범위에 있다. 물론, 각 층의 두께는 사용된 재료의 적용 및/또는 종류에 대해 특수한 몇 가지 요인에 좌우되기 때문에, 상기 범위는 비제한적인 것이다. 예를 들면, 기초 재료 층(14)은 알루미늄 합금 또는 몇 가지 다른 적절한 재료와 같은 강 이외의 재료로 될 수 있고, 이 경우에 기초 재료 층의 두께는 상기의 예시적인 범위의 밖에 있다. 본 명세서에 기술된 방법은 도면에 도시된 것보다 많거나 작은 재료 층을 가진 금속 박편에 사용될 수 있다. 당업자는 또한 그림이 반드시 일정한 비율로 도시되어 있지 않으며 상기 층(14-18)의 상대적인 두께가 도면에 도시된 것과 다를 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
다시 도 3을 참고하여, 금속 박편의 제1 측면(24)에 있는 용접 노치(30)를 설명한다. 이 설명은 반대쪽의 제2 측면(26)에 있는 용접 노치(30')에도 적용된다. 용접 노치(30)는 일부 재료가 다른 일정한 층식 구조로부터 제거되거나 생략되어 있는 금속 박편(12)의 가장자리 구역(20)의 일부분이다. 용접 노치(30)는 금속 박편이 다른 금속 박편에 용접될 때 가장자리(28)를 따라서 고품질의 용접 연결부를 조성하고, 차후의 용접 연결부의 일부가 되지 않도록 가장자리 구역(20)에서 코팅 재료 층(18) 및/또는 중간 재료 층(16)을 감소시키거나 제거하는 구성을 통하여 가장자리(28)를 따라서 고품질의 용접 연결부를 조성할 수 있다. 이것은, 코팅 재료 층(18)이 결과물로서 만들어지는 용접 연결부에 불연속 구조를 형성하거나 이와 다른 방식으로 상기 용접 연결부를 약하게 만들 수 있는 하나 이상의 성분을 포함하는 경우에 특히 유용하다. 용접 노치(30)는 노치 폭(W)과 노치 깊이(D)를 가지고 있고, 이 특정 실시례에서 노치 폭(W)과 노치 깊이(D)의 각각은 가장자리(28)의 길이를 따라서 비교적 일정하다. 노치 폭(W)은 가장자리(28)에서 제1 노치 표면(32)까지의 거리이고, 노치 깊이(D)는 제1 측면(24)(다시 말해서, 코팅 재료 층(18)의 외측 표면)에서 제2 노치 표면(34)까지의 거리이다. 이 특정 예에 도시되어 있는 바와 같이, 용접 노치(30)가 금속 박편과 아귀가 맞는 경우, 노치 폭(W)은 제2 노치 표면(34)의 폭과 동일하고, 노치 깊이(D)는 제1 노치 표면(32)의 폭과 동일하다.
용접 노치(30)의 치수는 금속 박편의 두께(T), 가장자리(28)에 형성될 용접 연결부의 의도한 크기, 및/또는 하나 이상의 재료 층 두께와 관련될 수 있다. 하나의 실시례에서, 노치 폭(W)은 두께(T)의 약 0.5배 내지 약 1.5배의 범위에 있다. 다른 실시례에서는, 노치 폭(W)이 약 0.5 mm 내지 약 4 mm의 범위에 있다. 노치 폭(W)은 의도한 용접 연결부의 폭의 적어도 절반이 될 수 있다. 도 3에 도시된 예에 대해서 노치 깊이(D)는 코팅 재료 층(18)의 두께보다는 크고 중간 재료 층(16)과 코팅 재료 층(18)의 결합 두께보다는 작지만, 이것이 필수적인 것은 아니며 다른 예시적인 실시례들 중의 일부 실시례에서는 다를 수 있다.
용접 노치(30)는 노치 표면(32, 34)의 일정한 특징과 관련하여 기술될 수도 있다. 예를 들면, 도 3의 실시례에서는, 제1 노치 표면(32)이 중간 재료 층(16)과 코팅 재료 층(18)의 양자의 재료를 포함하고 있다. 제2 노치 표면(34)은 중간 재료 층(16)의 재료만 포함하고, 제1 노치 표면과 제2 노치 표면은 중간 재료 층에 위치되거나 배치되어 있는 접속부 또는 코너부(36)를 따라서 만난다. 따라서, 이 특정 예에서는, 코팅 재료 층(18)의 전체와 가장자리 구역(20)을 따라 존재하는 중간 재료 층(16)의 일부를 제거함으로써 용접 노치(30)가 금속 박편(12)에 형성된다. 다른 예에서는, 코팅 재료 층(18)의 일부만 제거함으로써, 또는 코팅 재료 층(18)과 중간 재료 층(16)의 전체와 기초 재료 층(14)의 일부를 제거함으로써 상기 용접 노치가 형성될 수 있다. 상기 노치 표면(32, 34)의 각각은 줄무늬(striation), 표시선(witness line), 또는 용접 노치 위치에 있는 재료를 제거하기 위해서 사용되는 프로세스의 종류의 다른 표시를 포함할 수도 있다.
도 5 내지 도 7을 참고하면, 금속 박편(12)에 용접 노치(30)를 형성하는 예시적인 방법이 도시되어 있다. 상기 방법은 가장자리 구역(20)을 따라서 어블레이션 트렌치(130)를 형성하기 위해서 레이저 어블레이션 프로세스를 이용하는 단계와 그 뒤에 용접 노치(30)를 형성하기 위해서 상기 가장자리 구역의 일부분(138)을 제거하는 단계를 포함하고 있다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 가장자리 구역(20)을 따라서 어블레이션 트렌치(130)를 형성하기 위해서 레이저 빔(102)이 레이저 발생원(도시되어 있지 않음)으로부터 가장자리 구역(20)에 조사된다. 레이저 빔(102)에 의해 제공된 에너지는 어블레이션 부위 또는 레이저 스폿(104)에서 열에너지의 형태로 금속 박편(12)으로 전달되어, 금속 박편의 하나 이상의 층으로부터 재료를 제거하기 위해서 어블레이션 부위에 있는 재료를 용융 및/또는 증발시킨다. 어블레이션 트렌치(130)를 원하는 형태로 원하는 위치에 형성하기 위해서 레이저 빔(102)이 가장자리 구역(20)을 따라서 경로(106)를 따라 조사된다. 도 3에 도시된 것과 같은, 기초 재료 층(14), 중간 재료 층(16) 및 코팅 재료 층(18)을 포함하는 금속 박편에 대해서, 어블레이션 경로(106)를 따라서 코팅 재료 층(18)의 전부 또는 일부, 중간 재료 층(16)의 전부 또는 일부, 및/또는 기초 재료 층(14)의 일부를 제거함으로써 어블레이션 트렌치(130)가 형성될 수 있다. 결과물로서 형성되는 용접부에, 만약에 있더라도 재료 층 오염물이 매우 작게 존재하는 것이 중요한 특정 사용처에서는, 기초 재료 층(14)이 노출되도록 어블레이션 트렌치(130)의 구역에 있는 중간 재료 층(16) 및 코팅 재료 층(18)을 완전히 제거하는 것이 도움이 될 수 있다. 도시된 예에서는, 금속 박편(12)이 금속 박편의 반대쪽 측면(26)의 가장자리 구역을 따라서 이미 형성된 어블레이션 트렌치(130')를 가지고 있는 형태로 도시되어 있다. 어블레이션 트렌치를 형성하기 위해, 스크레이핑(scraping), 그라인딩 및/또는 재료를 제거하는 다른 기계적인 기술과 같은 비-레이저 방법(non-laser method)이 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
본 발명의 방법에 있어서, 레이저 빔(102)이 경로(106)를 따라 이동하는 동안 금속 박편(12)은 고정 상태로 유지될 수 있다. 다른 실시례에서는, 레이저 빔(102)이 고정 상태로 유지되는 동안 금속 박편(12)이 이동되거나 인덱스(index)된다. 레이저 발생원과 금속 박편의 양자 모두를 이동시키는 것과 같은, 다른 기술이 이용될 수도 있다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 경로(106)의 일부 부분은 곧거나 직선으로 될 수 있는 반면에, 다른 부분은 굽은형태(contoured)이거나, 만곡되거나 곡선으로 될 수 있고; 곧은 경로 대신에 다른 형태를 가지는 경로가 이어질 수 있기 때문에, 어블레이션 트렌치(130)가 곧은 경로(106)를 뒤따를 필요는 없다. 어블레이션 트렌치를 형성하기 위해서 임의의 적절한 레이저 또는 다른 비슷한 발광 장치가 사용될 수 있고, 이것은 다양한 작동 파라미터 또는 설치 파라미터(equipment parameter)를 이용하여 행해질 수 있다. 하나의 예에 있어서, 상기 레이저 발생원은 Q스위치 레이저(Q-switched laser)이지만, 다른 연속파 레이저(continuous wave laser) 종류와 다양한 나노초 펄스 레이저(nanosecond pulsed laser), 펨토초 펄스 레이저(femtosecond pulsed laser) 및 피코초 펄스 레이저(picosecond pulsed laser)와 같은 펄스 레이저 종류가 대신 사용될 수 있다. 나중에 설명하겠지만, 레이저 스폿 또는 푸트프린트(footprint)(104)는 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 또는 임의의 다른 적절한 형상으로 될 수 있다. Non-limiting examples of 레이저 발생원 에 대한 선택가능하거나 조정가능한 작동 파라미터의 비제한적인 예는, 몇 가지만 언급하면, 레이저 파워, 펄스 진동수, 펄스 폭, 펄스 에너지, 펄스 파워, 듀티 사이클(duty cycle), 스폿 면적(spot area), 연속적인 레이저 펄스들 사이의 오버랩(overlap), 그리고 금속 박편(12)에 대한 레이저 발생원의 속력을 포함할 수 있다. 이들 작동 파라미터의 임의의 조합이 사용처의 특정 요구에 기초하여 본 발명의 방법에 의해 선택되고 제어될 수 있다.
어블레이션 트렌치(130)는 금속 박편(12)의 최초 가장자리(128)로부터 멀어지게 이격되도록 형성되어 있다. 다시 말해서, 본 특정 실시례에 따른, 레이저 어블레이션 프로세스 동안 레이저 빔(102)이 금속 박편의 최초 가장자리(128)에 영향을 주지 않는다. 레이저 스폿(104)이 경로(106)를 따라 이동할 때 레이저 스폿(104)은 거리 L만큼 최초 가장자리(128)로부터 이격되어 있다. 어블레이션 트렌치(130)는 레이저 빔(102)이 x-방향을 따라 한 번 지나가는 것(pass)에 의해 형성될 수 있고, 이 경우 레이저 스폿(104)은 원하는 트렌치와 동일한 폭(W')을 가지며 한 번 지나갈 때 원하는 양의 재료를 제거한다. 레이저 스폿(104)의 폭이 어블레이션 트렌치(130)의 원하는 폭(W')보다 좁은 다른 예에서는, 레이저 빔(102)이 최초 가장자리(128)로부터 다른 거리에서 x-방향을 따라 복수회 지나감으로써 어블레이션 트렌치가 형성된다. 또는, 레이저 빔이 x-방향으로 한 번 지나가는 동안 y-방향으로 왔다 갔다 이동하면서 레이저 빔이 x-방향으로 한 번 지나가는 것에 의해 어블레이션 트렌치(130)가 형성될 수 있고; 이 기술은 다수의 짧은 y-방향으로의 패스(pass)를 초래하고, 이 경우 각각의 패스는 인접한 패스로부터 x-방향으로 짧은 거리 만큼 이격되어 있다.
결과물로서 형성되는 어블레이션 트렌치(130)는 나중에 도 7의 최종 용접 노치(30)를 형성하는 하나 이상의 표면을 포함하고 있다. 도 6에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 어블레이션 트렌치(130)는 제1 트렌치 표면(132), 제2 트렌치 표면(134), 그리고 제3 트렌치 표면(136)을 포함하고 있고, 이들 중의 일부는 나중에 최종 용접 노치(30)를 형성한다. 도시된 예에서는, 상기 트렌치 표면(132-136)이 대체로 서로 직교하며 금속 박편(12)에 대해서도 직교한다. 제1 트렌치 표면(132)과 제3 트렌치 표면(136)은 어블레이션 트렌치(130)의 폭을 가로질러서 서로 대향하고 있고 제2 트렌치 표면(134)이 제1 트렌치 표면(132)과 제3 트렌치 표면(136)의 사이에 뻗어 있다. 제1 트렌치 표면(132)과 제3 트렌치 표면(136)은 대체로 서로 평행하고 금속 박편(12)의 평면에 수직인 반면에, 제2 트렌치 표면(134)은 금속 박편의 평면과 대체로 평행하다. 어블레이션 트렌치 표면의 전반적인 크기, 형상, 방향 등은 어블레이션 트렌치를 형성하기 위해서 사용되는 레이저 빔의 특성에 의해서 주로 영향을 받는다. 추가적인 예로 아래에 기술되어 있는 것과 같이, 다른 어블레이션 트렌치 외형도 물론 가능하다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 어블레이션 트렌치(130)가 형성된 후 가장자리 구역(20)의 일부분(138)이 금속 박편(12)으로부터 제거되어, 용접 노치(30)를 만들어 낸다. 제2 트렌치 표면(134)의 적어도 일부분은 금속 박편(12)과 함께 남아서 결과물로서 형성되는 용접 노치(30)의 제2 노치 표면(34)으로 된다. 제1 트렌치 표면(132)은 제1 용접 노치 표면(32)이 되는 반면에, 제3 트렌치 표면(136)은 제거된 일부분(138)과 함께 폐기된다. 비록 본 명세서에서는 상이한 구조의 표면 -- 다시 말해서, 트렌치 표면과 노치 표면 -- 으로 구별되어 있지만, 제1 트렌치 표면(132)이 제1 용접 노치 표면(32)이 된다. 따라서, 레이저 어블레이션 프로세스 동안 제1 용접 노치 표면(32)이 형성된다고 말할 수 있다. 마찬가지로, 어블레이션 프로세스 동안 제2 노치 표면(34)이 제2 트렌치 표면(134)의 일부로 형성된다. 상기 일부분(138)이 제거되면 금속 박편(12)의 용접가능한 가장자리(28)가 형성된다.
제거된 일부분(138)은 제3 트렌치 표면(136) 뿐만 아니라 금속 박편(12)의 최초 가장자리(128)를 포함한다. 제거된 일부분(138)은, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 트렌치 표면(134)의 일부를 포함할 수도 있다. 블레이드, 레이저, 또는 다른 절단 공구에 의한 절단(cutting), 전단(shearing), 밀링(milling) 또는 트리밍(trimming)과 같은 임의의 적절한 기술이 용접 노치(30)와 인접한 가장자리(28)를 형성하기 위해서 상기 일부분(138)을 금속 박편(12)으로부터 제거하기 위해 사용될 수 있다. 어블레이션 트렌치(130)의 제1 트렌치 표면(132)과 제3 트렌치 표면(136) 사이에 놓여 있는, 도 6에 도시된, 소정의 위치 또는 트림 라인(140)에 가장자리(28)가 형성된다. 하나의 실시례에서는, 제2 트렌치 표면(134) 전체가 결과물로서 형성되는 용접 노치(30)의 일부로 잔존하도록 -- 다시 말해서, 폭 W와 폭 W'이 동일하도록 제3 트렌치 표면(136)과 트림 라인(140)이 대체로 같은 장소에 배치되어 있다. 트림 라인(140)은 제1 트렌치 표면(132)과 제3 트렌치 표면(136) 사이의 임의의 장소에 배치될 수 있고 완성된 용접 노치(30)의 원하는 폭(W)만큼 제1 트렌치 표면(132)으로부터 이격되어 있다. 트림 라인(140)은 바람직하게는 어블레이션 트렌치(130)의 중심 구역(142) 내에 놓여 있고, 상기 중심 구역은 제1 트렌치 표면(132)과 제3 트렌치 표면(136)으로부터 동일하게 이격되어 있고 제2 트렌치 표면(134)의 40-60%를 포함한다.
먼저 금속 박편(12)에 어블레이션 트렌치(130)를 형성하고 이어서 상기 일부분(138)을 트리밍하거나 제거함으로써 용접 노치(30)를 형성하는 것에 의해 코팅 재료 층(18) 및/또는 중간 재료 층(16)의 재료가 없는 새로 형성된 용접가능한 가장자리(28)를 만들어 낸다. 반드시 의도적인 것은 아니지만, 금속 박편(12)의 최초 가장자리(128)는 이전의 트리밍 작업 동안 가장자리를 따라서 발라지거나(smeared), 문질러지거나(wiped) 및/또는 당겨져 있는 코팅 재료 층(18) 및/또는 중간 재료 층(16)의 재료를 포함할 수 있고; 이러한 상황은 도 6에 가장 잘 도시되어 있다. 다시 말해서, 코팅 재료 층(18) 및/또는 중간 재료 층(16)은 최초 가장자리(128)의 적어도 일부분을 따라서 존재하도록 금속 박편의 코너(144) 주위를 둘러쌀 수 있다. 도시된 예에서, 최초 가장자리(128)는, 전단 날(shearing blade)이 아래로 향한 화살표로 표시된 방향으로 재료를 절단한 이전의 전단 작업에서 형성되었다. 이러한 전단 작업은 제강 공장 또는 금속 코팅 시설에서 수행될 수 있고, 상기 제강 공장 또는 금속 코팅 시설에서는 기초 재료 층(14)이 먼저 코팅된 다음 수송을 위해 원하는 폭으로 절단되거나 좁고 길게 잘라진다. 최초 가장자리(128)를 제거하는 공정에서 용접 노치(30)를 형성하는 것에 의해, 궁극적으로 완성된 가장자리(28)에 형성되는 용접 연결부를 오염시킬 수 있는 임의의 의도하지 않은 코팅 재료를 금속 박편의 완성된 가장자리(28)에서 제거할 수 있다.
최초 가장자리(128)에 코팅 재료를 제공하는 다른 의도하지 않은 요인은 레이저 어블레이션 프로세스 자체이다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 레이저 어블레이션 프로세스에 의해 제거된 재료는 종종 최초 가장자리(128) 또는 그 근처를 포함하는 가장자리 구역(20)의 일부 다른 부분을 따라서 용착될 수 있다. 도시된 예에서, 방출된 재료(146)가 레이저 스폿(104)의 구역에 존재하는 충격파 또는 다른 신속한 재료 팽창에 의해 튀어나올 수 있다. 방출된 재료(146)의 용융된 방울(molten droplet)이 형성된 트렌치(130)로부터 떨어져서 금속 박편에 용착될 수 있고, 거기서 굳어진다. 용접 노치(30)가 직접 최초 가장자리(128)를 따라서 형성되고(예를 들면, 이 경우 도 5 내지 도 6에서 L=0 이다) 방출된 재료는 이 가장자리를 따라서 굳어지는 어블레이션 프로세스에서도 유사한 현상이 발생할 수 있다. 방출된 재료(146)가 코팅 재료 층(18) 및/또는 중간 재료 층의 재료를 포함할 수 있기 때문에, 방출된 재료는 용접 연결부의 잠재적인 오염물질에 해당한다. 상기 어블레이션 트렌치(130)를 따라서 금속박편을 트리밍하거나 가장자리 구역(20)의 일부분(138)을 제거하는 것에 의해 상기와 같은 잠재적인 오염물질을 제거할 수 있다. 당업자는 본 명세서에 기술되어 있는 바와 같이 용접 노치(30)를 형성하는 다른 장점을 알 수 있을 것이다.
이제 도 9 내지 도 12를 참고하면, 제1 레이저 빔(102)과 제2 레이저 빔(102')이, 레이저의 결합 에너지가 가장 큰, 합성 레이저 스폿(104")에서 겹치는 멀티-레이저 또는 이중-빔 어블레이션 프로세스의 예가 도시되어 있다. 도시된 예에서, 합성 또는 겹치는 레이저 스폿(104")은 형성된 트렌치(130)의 대략적인 중심에 있고, 두 개의 레이저 스폿(104, 104')이 겹치지 않는 장소에서보다 합성 레이저 스폿에서 더 많은 재료가 제거되고; 이것은 어블레이션 트렌치(130)의 중심이 더 깊게 형성된 어블레이션 트렌치(130)의 형상에 의해 나타나 있다. 도시된 예에서, 트림 라인(140)의 위치는 합성 레이저 스폿(104")의 위치와 일치한다. 이러한 이중-빔 어블레이션 프로세스는, 도 10에 도시된 용접 노치와 같이, 용접 노치의 폭(W)을 가로질러서 일정하지 않거나 균일하지 않은 깊이(D)을 가진 용접 노치(30)를 형성하는데 유용할 수 있다. 예를 들어, 이러한 프로세스는 합성 레이저 스폿(104")에서는 코팅 재료 층(18), 중간 재료 층(16), 그리고 기초 재료 층(14)의 재료를 제거할 수 있는 반면에, 레이저 스폿(104, 104')의 겹치지 않는 부분에서는 코팅 재료 층(18) 및/또는 중간 재료 층(16)의 재료만 제거한다. 합성 레이저 스폿(104")에 형성된 어블레이션 트렌치(130)의 부분은 제거될 일부분(138)이 제거되는 도 10의 이어지는 트리밍 작업에서 시각적인 표시로 사용될 수도 있다. 예를 들면, 어블레이션 트렌치(130)의 보다 깊은 중심부의 어블레이션 트렌치(130)의 상이한 색깔 및/또는 외형이 수동 트리밍 작업에서의 작업자 및/또는 자동 트리밍 작업에서의 영상 시스템(vision system) 등에 의해 감지될 수 있다.
도 11 및 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 겹치는 레이저 스폿(104, 104')은 어블레이션 부위에서의 레이저의 에너지 분포를 맞추거나 조정하기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 11의 상부에 도시된 원형 레이저 스폿(104, 104')이 겹쳐서 합성 레이저 스폿(104")을 형성하고, 이 합성 레이저 스폿의 대응하는 에너지 분포(200)가 도 11의 그래프로 도시되어 있다. 상기 에너지 분포는 양쪽 레이저 빔이 있는 합성 레이저 스폿(104")의 구역에 피크 또는 최대값(202)을 포함한. 상기 에너지 분포의 실제 형상은, 각각의 레이저 스폿의 개별적인 에너지 분포, 각각의 레이저 스폿으로부터 초점면의 거리, 그리고 다른 요인을 포함하는, 몇 가지 요인에 따라 본 명세서에 도시된 것과 달라질 수 있다. 본 예에서는, 합성 레이저 스폿(104")이 금속 박편(12)의 의도한 트림 라인(140)을 따라 향하고 있다. 도 12는, 각각의 레이저 스폿이 원형인 이전의 예와 대조적으로, 각각의 레이저 스폿(104, 104')이 직사각형 형상인 경우의 합성 레이저 스폿(104")을 나타내고 있다. 본 명세서에 기술된 것 대신에 또는 본 명세서에 기술된 것에 추가하여 상이한 크기, 형상, 구성 등을 가지는 레이저 스폿 또는 푸트프린트가 사용될 수 있다.
이제 도 13을 참고하면, 레이저 빔(102)이 영이 아닌 즉 오프셋된 입사각 α에 따라 가장자리 구역(20)에 향해져 있는 다른 예시적인 어블레이션 프로세스가 도시되어 있다. 본 명세서에 사용되어 있는 것과 같이, 상기 입사각 α는 대체로 레이저 빔의 중심축(A)과 금속 박편의 측면에 대해 수직인 선(B) 사이에 형성되어 있는 각도를 나타내고, 이 각도는 양의 값 또는 음의 값이 될 수 있다. 이전에 도시된 실시례에서는, 상기 입사각 α가 영이고; 도 13에 도시된 예시적인 실시례에서는, 상기 입사각 α가 대략 1°내지 45°(예를 들면, 약 10°)이지만, 특정 사용처에 따라 다른 각도도 물론 가능하다. 영이 아닌 입사각 α는, 어블레이션 트렌치(130) 및 금속 박편(12)의 상이한 재료 층에 대해 오프셋되어 있는 결과물로서 형성되는 용접 노치(30)를 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 결과물로서 형성되는 용접 노치(30)는 구부러져 있거나 기울어져 있다. 이러한 구성은 결과물로서 형성되는 용접 노치에 도 9 내지 도 12의 이중-빔 예와 유사한 효과를 가져올 수 있고, 이 경우 기초 재료 층(14)이 완성된 가장자리(28)에 가장 가까운 용접 노치(30)의 부분에서는 노출되어 있고, 용접 노치의 나머지 부분을 따라서는 노출되어 있지 않을 수 있다. 다시 말해서, 영이 아닌 입사각은 어블레이션 트렌치의 폭(W)을 가로질러서 불균일한 깊이(D)를 가지는 오프셋된 어블레이션 트렌치(130)를 형성할 수 있고, 이 경우 오프셋된 용접 노치의 깊이는, 장래의 용접 연결부의 재료 조성을 보다 잘 조절하도록 조정될 수 있다.
다른 실시례에서는, 어블레이션 트렌치(130)가 최초 가장자리(128)가 배치되어 있는 가장자리 구역(20)으로부터 떨어져서 형성될 수 있다. 도 15 및 도 16에 도시된 예에서는, 어블레이션 트렌치(130)가 금속 박편(12)의 가장자리 구역(20)으로부터 떨어져서 형성되어 있고, 상기 금속 박편은 두 개의 금속 박편(212, 312)을 형성하기 위해서 나중에 어블레이션 트렌치를 따라 트림 라인(140)에서 트리밍되거나 절단된다. 새로 형성된 금속 박편(212, 312)은 각각 용접될 새로 형성된 가장자리(228, 328)를 포함하고 있고, 각각의 가장자리는 각각의 금속 박편의 새로 형성된 가장자리 구역(220, 320)을 따라서 배치되어 있다. 이 경우에, 각각의 결과물로서 형성되는 각각의 용접 노치(230, 330)는 앞서 형성된 어블레이션 트렌치(130)의 폭의 약 이분의 일인 폭을 가질 수 있다. 다시 말해서, 결과물로서 형성되는 용접 노치(230, 330)의 폭의 합이 어블레이션 트렌치(130)의 폭과 동일하다. 도 15의 어블레이션 트렌치(130)의 제1 트렌치 표면(132)과 제3 트렌치 표면(136)은 결과물로서 형성되는 용접 노치(330, 230)의 제1 용접 노치 표면(332, 232)으로 된다. 그리고, 어블레이션 트렌치(130)의 제2 표면은 분할되어 결과물로서 형성되는 용접 노치(330, 230)의 제2 용접 노치 표면(334, 234)으로 된다. 트림 라인(140)이 가장자리 구역(120) 내에 배치되어 있는, 상기한 실시례들 중의 적어도 몇 개에 있어서, 금속 박편의 제거된 일부분(138)은 용접된 블랭크 조립체(welded blank assembly)를 형성하기 위해서 나중에 다른 금속 박편에 용접되는 것에 거의 사용될 수 없다 - 다시 말해서, 상기 거리 L이 너무 짧아서 제거된 일부분(138)은 폐기된다. 도 15 및 도 16에 도시된 기술은 새로 형성된 용접가능한 가장자리(228, 328)를 따라서 배치된 용접 노치(230, 330)를 각각 가지고 있는 제1 금속 박편(212)과 제2 금속 박편(312)을 만들어 낸다. 용접가능한 가장자리(228, 328)는 하나 이상의 층의 재료가 제거된 후에 새로운 가장자리가 형성되는 트림 라인(140)에서 형성되기 때문에, 상기 가장자리에는 코팅 재료 층(18) 및/또는 중간 재료 층(16)의 재료와 같은, 원치 않는 오염물질이 없을 수 있다.
상기 내용은 본 발명의 한정사항이 아니라 본 발명의 하나 이상의 바람직한 예시적인 실시예의 설명이라고 이해하여야 한다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 특정 실시예로 제한되는 것은 아니며, 아래의 청구항에 의해서만 한정된다. 또한, 상기 설명에 포함된 내용들은 특정 실시예에 관한 것이므로, 용어나 표현이 위에서 명확하게 정의되어 있는 경우를 제외하고는, 본 발명의 범위에 대한 제한사항이나 청구항에 사용된 용어의 정의에 대한 제한사항으로 이해되어서는 안된다. 당해 기술분야의 전문가는 다양한 다른 실시예와 개시된 실시예에 대한 다양한 변경사항 및 수정사항을 잘 알 수 있을 것이다. 상기와 같은 모든 다른 실시예, 변경사항 및 수정사항은 첨부된 청구항의 영역 내에 포함된다.
본 명세서 및 청구항에 사용되어 있는 바와 같이, "예를 들면", "예를 들어", "예컨대", "...와 같이" 및 "...와 같은" 이라는 표현과 "...으로 구성되는", "...을 가지고 있는", "...을 포함하는" 이라는 동사 및 이들의 다른 동사 형태가, 하나 이상의 구성요소 또는 다른 물품의 목록과 함께 사용된 경우에는, 상기 목록이 다른 부가적인 구성요소나 물품을 배제하는 것으로 간주되는 것이 아니라는 포괄적인 의미로 각각 이해하여야 한다. 다른 용어들은 문맥상 상이한 해석을 요하는 것으로 사용되지 않은 경우에는 최광의 적절한 의미를 이용하여 이해하여야 한다.

Claims (15)

  1. 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법으로서,
    (a) 복수의 재료 층을 가지는 금속 박편을 제공하되, 상기 복수의 재료 층은 기초 재료 층, 코팅 재료 층 및 상기 기초 재료 층과 상기 코팅 재료 층 사이에 위치하고 상기 기초 재료 층과 상기 코팅 재료 층 각각으로부터 적어도 하나의 성분을 갖는 금속간 화합물을 포함하는 중간 재료 층을 포함하는 단계;
    (b) 어블레이션 경로를 따라 상기 코팅 재료 층 및 상기 중간 재료 층의 적어도 일부를 제거함으로써 상기 금속 박편을 따라 어블레이션 트렌치를 형성하여, 상기 어블레이션 트렌치는 상기 금속 박편의 가장자리에서 이격되어 위치하고 상기 기초 재료 층의 일부가 상기 어블레이션 트렌치에서 노출되는 단계; 및
    (c) 용접 노치를 형성하기 위하여 트림 라인에서 상기 어블레이션 트렌치를 따라 상기 금속 박편을 절단하되, 상기 트림 라인은 노출된 기초 재료 층의 부분에 위치하고 상기 트림 라인에서 상기 코팅 재료 층 및 상기 중간 재료 층의 재료는 완전히 제거되지만 상기 기초 재료 층의 상당한 부분은 남게 되는 단계로 이루어지는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)는 상기 금속 박편의 가장자리 구역 내에 상기 어블레이션 트렌치를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    단계(c)는 상기 가장자리 구역의 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 박편 용접 노치를 형성하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)는 상기 어블레이션 트렌치가 상기 금속 박편의 가장자리 구역으로부터 이격되어 형성되는 단계를 더 포함하고,
    단계(c)는 상기 금속 박편을 두 개로 분리된 금속 박편으로 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 박편 용접 노치를 형성하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)는 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔이 상기 금속 박편으로 향하게 함으로써, 상기 레이저 빔들이 합성 레이저 스폿에서 겹쳐지고 불균일한 깊이의 어블레이션 트렌치를 형성하도록 하고, 상기 트림 라인은 상기 합성 레이저 스폿에 의해 상기 어블레이션 트렌치 부분에 위치되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 박편 용접 노치를 형성하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)는 상기 복수의 재료 층에 대해 오프셋 되어있는 용접 노치를 형성하기 위해서 레이저 빔을 영이 아닌 또는 오프셋된 입사각으로 상기 금속 박편으로 향하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.
  6. 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법으로서,
    (a) 복수의 재료 층을 가지는 금속 박편을 제공하되, 상기 복수의 재료 층은 기초 재료 층, 코팅 재료 층 및 상기 기초 재료 층과 상기 코팅 재료 층 사이에 위치하고 상기 기초 재료 층과 상기 코팅 재료 층 각각으로부터 적어도 하나의 성분을 갖는 금속간 화합물을 포함하는 중간 재료 층을 포함하는 단계;
    (b) 레이저로 어블레이션 경로를 따라 상기 코팅 재료 층 및 상기 중간 재료 층의 양자 모두의 적어도 일부를 제거함으로써 상기 금속 박편을 따라 어블레이션 트렌치를 형성하되, 상기 어블레이션 트렌치는 상기 어블레이션 트렌치의 폭을 가로질러 서로 대향하는 표면 및 상기 대향하는 표면 사이에 연장되는 제3 표면에 의해 부분적으로 형성되고, 상기 제3 표면은 어블레이션 트렌치가 어블레션 트렌치의 해당 폭(W')을 가로질러서 불균일한 깊이를 가지도록 형성되는 단계; 및
    (c) 상기 용접 노치를 형성할 수 있도록 단계(b)에서 형성된 상기 대향하는 표면 중 하나를 포함하는 상기 금속 박편의 일부를 제거하되, 상기 용접 노치는 상기 대향하는 표면 중 다른 하나에 의해 부분적으로 형성되는 단계를 포함하는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 어블레이션 트렌치는 상기 대향하는 표면들 사이에서 연장되는 제3 표면에 의해 부분적으로 더 형성되고
    단계(c)는 상기 어블레이션 트렌치의 중심 구역을 따라 상기 금속 박편을 절단하는 단계를 더 포함하여 상기 용접 노치가 상기 제3 표면의 일부에 의해 더 형성되고 상기 제3 표면의 다른 부분은 단계(c)에서 제거되는 것을 특징으로 하는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 어블레이션 트렌치는 상기 대향하는 표면들 사이에서 연장되는 제3 표면에 의해 부분적으로 더 형성되고,
    단계(c)는 상기 대향하는 표면 중 하나를 따라 상기 금속 박편을 절단하는 단계를 포함하여 상기 용접 노치가 실질적으로 상기 제3 표면의 전체에 의해 더 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    단계(b)는 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔이 상기 금속 박편으로 향하게 함으로써, 상기 레이저 빔들이 합성 레이저 스폿에서 겹쳐지고 불균일한 깊이의 어블레이션 트렌치를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    단계(c)는 상기 합성 레이저 스폿에 의해 형성된 상기 어블레이션 트렌치 부분에 대응하는 트림 라인을 따라 상기 금속 박편을 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    단계(b)는 상기 복수의 재료 층에 대해 오프셋 되어있는 용접 노치를 형성하기 위해서 레이저 빔을 영이 아닌 또는 오프셋된 입사각으로 상기 금속 박편으로 향하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.
  11. 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법으로서,
    (a) 대항하는 제1 측면과 제2 측면 및 상기 제1 측면과 상기 제2 측면 사이에 뻗어 있는 전단된 가장자리를 가진 금속 박편을 제공하되, 상기 제1 측면을 따라 놓인 코팅 재료 층의 재료가 전단 방향으로 상기 전단된 가장자리를 따라 상기 제2 측면을 향하여 적어도 부분적으로 뻗어있고, 상기 코팅 재료 층은 상기 금속 박편과 상이한 조성을 갖는 단계;
    (b) 미리 결정된 트림 라인 위치를 따라 상기 금속 박편으로부터 상기 코팅 재료 층의 일부를 제거하는 단계; 및
    (c) 상기 금속 박편을 상기 트림 라인 위치를 따라 제1 금속 박편과 제2 금속 박편으로 분할하되, 상기 제1 금속 박편은 상기 금속 박편의 상기 제1 측면으로 노출된 강재의 일부를 갖는 새로 형성된 용접가능한 가장자리를 포함하고, 상기 제2 금속 박편은 상기 전단된 가장자리를 포함하는 단계로 이루어지는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 금속 박편이 용접된 블랭크 조립체를 형성할 수 없도록, 상기 미리 결정된 트림 라인 위치는 상기 금속 박편의 가장자리 구역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 트림 라인 위치가 상기 금속 박편의 가장자리 구역에서 이격 배치됨으로써 상기 제1 금속 박편과 상기 제2 금속 박편 각각이 상기 제1 금속 박편과 상기 제2 금속 박편 각각의 상기 제1 측면으로 노출된 강재의 일부를 갖는 새로 형성된 용접가능한 가장자리를 따라 용접 노치를 포함하되, 상기 제1 금속 박편과 상기 제2 금속 박편 각각은 용접된 블랭크 조립체를 형성하는데 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    단계(b)는 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔이 상기 금속 박편으로 향하게 함으로써, 상기 레이저 빔들이 합성 레이저 스폿에서 겹쳐지고 불균일한 깊이의 어블레이션 트렌치를 형성하도록 하되, 상기 트림 라인 위치는 상기 합성 레이저 스폿에 의해 형성된 상기 어블레이션 트렌치 부분에 대응되는 단계를 더 포함하고,
    단계(c)는 상기 트림 라인을 따라 상기 금속 박편을 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    단계(b)는 상기 코팅 재료 층에 대해 오프셋 되어있는 용접 노치를 형성하기 위해서 레이저 빔을 영이 아닌 또는 오프셋된 입사각으로 상기 금속 박편으로 향하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 박편에 용접 노치를 형성하는 방법.

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