KR20180052471A - 아연도금강판의 용접방법 - Google Patents

아연도금강판의 용접방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 1 용접 토치를 이용하여 제 1 용접을 수행하는 단계; 및 상기 제 1 용접 토치와 이격되어 후행하는 제 2 용접 토치를 이용하여 상기 제 1 용접 토치에 의해 용융된 영역 중 적어도 일부에 대해 제 2 용접을 수행하는 단계;를 포함하는 아연도금강판의 용접방법을 제공한다.

Description

아연도금강판의 용접방법{WELDING METHOD FOR ZINC PLATED STEEL}
본 발명은 용접방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 아연도금강판의 용접방법에 관한 것이다.
자동차 품질 향상의 일환으로 방청특성이 우수한 아연도금강판의 적용이 확대되고 있지만, 아연도금강판의 도금층은 낮은 기화 온도로 인해 용접시 아연증기가 발생하게 된다. 상기 아연증기는 기공 불량을 야기하며, 아크의 안정적인 발생을 방해하여 스패터를 다량 발생시킨다.
최근에는 용접시 두 개의 아연도금강판을 약 150㎛ 정도 이격시켜 소정의 틈새가 형성되게 한 후 용접을 수행한다. 이 때, 상기 틈새로 아연증기가 빠져나가면서 용접되는 방법이 산업적으로 가장 많이 쓰이고 있다. 그러나 상기 틈새의 적정한 간격을 조성하고 유지하기가 매우 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 공정비용이 저렴하고, 용접시 발생하는 스패터의 발생을 억제하고, 내 · 외부 기공 불량 형성을 방지하는 아연도금강판의 용접방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 아연도금강판의 용접방법을 제공한다. 상기 아연도금강판의 용접방법은 제 1 용접 토치를 이용하여 제 1 용접을 수행하는 단계; 및 상기 제 1 용접 토치와 이격되어 후행하는 제 2 용접 토치를 이용하여 상기 제 1 용접 토치에 의해 용융된 영역 중 적어도 일부에 대해 제 2 용접을 수행하는 단계;를 포함하고, 상기 제 1 용접 토치는 DC MAG용 토치 이고, 상기 제 2 용접 토치는 펄스(pulse) MAG용 토치이며, 용접속도 (VW), 제 1 용접 토치의 와이어 공급 속도(VA), 제 2 용접 토치의 와이어 공급 속도(VB) 및 제 1 용접 토치 및 제 2 용접 토치간의 간격(D)간에는 하기 식 1과 식 2를 만족할 수 있다.
Figure pat00001
(식 1)
Figure pat00002
(식 2)
상기 아연도금강판의 용접방법에 있어서, 상기 제 1 용접을 수행하는 단계는, 제 1 모재와 제 2 모재의 적어도 일부가 서로 겹치고, 조인트를 구성하는 영역에 상기 제 1 용접 토치를 소정의 거리(Contact Tip to Work Distance, 이하 CTWD)만큼 이격시켜 수행하는 단계를 포함하고, 상기 소정의 거리는 10㎜ 내지 20㎜의 범위를 가질 수 있다.
상기 아연도금강판의 용접방법에 있어서, 상기 제 2 용접을 수행하는 단계는, 제 1 모재와 제 2 모재의 적어도 일부가 서로 겹치고, 조인트를 구성하는 영역에 상기 제 2 용접 토치를 소정의 거리만큼 이격시켜 수행하는 단계를 포함하고, 상기 소정의 거리는 10㎜ 내지 20㎜의 범위를 가질 수 있다.
상기 아연도금강판의 용접방법에 있어서, 상기 제 1 용접 토치 또는 상기 제 2 용접 토치가 상기 제 2 모재의 상면을 기준으로 소정의 각도를 갖고 경사진 형태로 용접을 수행하고, 상기 소정의 각도는 35° 내지 55°의 범위를 가질 수 있다.
상기 아연도금강판의 용접방법에 있어서, 상기 제 1 용접과 상기 제 2 용접의 진행각도는 상기 제 2 모재의 상면을 기준으로 소정의 각도를 갖고 경사진 형태로 용접을 수행하고, 상기 소정의 각도는 65° 내지 85°의 범위를 가질 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공정이 간단하고, 용접시 발생하는 스패터의 발생을 억제하고, 내·외부 기공 불량 형성을 방지할 수 있는 아연도금강판의 용접방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아연도금강판의 용접방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 모재의 사시도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명의 비교예 및 실시예에 의한 아연도금강판의 용접방법으로 제조한 샘플의 용접부의 사진이다.
도 3은 본 발명의 비교예 및 실시예에 의한 아연도금강판의 용접방법으로 제조한 샘플들의 각 용접조건에 따른 내부기공의 분석 결과이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
일반적으로, 아연도금강판 2장 이상을 용접할 때, 철판에 도금된 아연의 비등점(906℃)이 철의 융점(1500℃)보다 낮기 때문에 용접을 수행하면, 용접부위의 철판이 용융되기 전에 도금된 아연이 먼저 기화된다. 이에 따라, 철판이 용융되는 순간 아연 증기가 폭발하면서 스패터를 발생시킨다. 또, 용접부위에 내부기공과 표면에 피트 홀(pit hole)이 형성되어 용접성이 매우 불량하게 된다.
이를 해결하기 위해서, 본 발명은 2개의 용접 토치를 이용하여 용접부의 기공을 저감하고, 스패터의 발생을 억제함으로써 고품질의 용접을 수행할 수 있는 아연도금강판의 용접방법을 제공한다.
본 발명에 의한 아연도금강판의 용접방법은 제 1 용접 토치를 이용하여 제 1 용접을 수행하는 단계와 상기 제 1 용접 토치와 이격되어 후행하는 제 2 용접 토치를 이용하여 상기 제 1 용접 토치에 의해 용융된 영역 중 적어도 일부에 대해 제 2 용접을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 제 1 용접 토치는 DC MAG용 토치이고, 상기 제 2 용접 토치는 펄스(pulse) MAG용 토치일 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 상기 아연도금강판의 용접방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아연도금강판의 용접방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 모재의 사시도 및 단면도이다.
도 1을 참조하면, 도 1의 (a)는 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)를 서로 용접하기 위해서, 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)의 적어도 일부가 서로 겹치도록 배치한 사시도이다. 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 도시된 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)를 y축과 z축 평면상에서 바라본 평면도이다. 도 1의 (c)는 도 1의 (a)에 도시된 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)를 y축과 x축 평면상에서 바라본 평면도이다.
본 발명의 아연도금강판의 용접방법은 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)의 적어도 일부를 서로 겹치도록 배치한다. 여기서, 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)가 서로 겹치는 영역은 용접 조건에 따라 상기 영역이 넓어지거나 좁아질 수 있다. 또는, 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)가 용접이 가능한 범위내에서 서로 겹치지 않고 이격되어 배치할 수도 있으며, 서로 접하게 배치될 수도 있다.
이후에 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 조인트를 구성하는 영역에 용접 토치(30)를 소정의 거리만큼 근접시킨 후 x축을 따라 진행하면서 용접을 수행할 수 있다. 여기서, 용접방향은 x축 방향뿐 아니라, x축 방향의 반대방향으로도 수행할 수도 있다.
한편, 용접 토치(30)는 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 제 1 용접 토치(32)와 제 2 용접 토치(34)를 포함할 수 있다. 먼저, 제 1 용접 토치(32)는 x축을 따라 선행하며, 제 2 모재(20)의 상면을 기준으로 y축에 수직한 방향으로 소정의 각도를 갖고 경사진 형태로 제 1 용접을 수행할 수 있다. 이와 동시에, 제 2 용접 토치(34)가 제 1 용접 토치(32)와 같이, 제 2 모재(20)의 상면을 기준으로 y축에 수직한 방향으로 소정의 각도를 갖고 경사진 형태로 제 1 용접을 수행할 수 있다. 이 때, 제 1 용접 토치(32)와 제 2 용접 토치(34)는 소정의 거리만큼 이격되어 동시에 이동하면서 제 2 용접을 수행할 수 있다.
여기에서, 제 1 용접 토치(32)는 DC MAG용 토치이고, 제 2 용접 토치(34)는 펄스(pulse) MAG용 토치이다. 한편, 제 1 용접 토치(32)와 제 2 용접 토치(34)가 서로 같은 용도의 토치를 사용할 수도 있고, 또한, 제 1 용접 토치(32)가 펄스(pulse) MAG용 토치이고, 제 2 용접 토치(34)는 DC MAG용 토치로 사용해도 가능하다. 그러나 이 경우에는 본 발명에 의한 구성보다는 내부기공의 제어가 잘 되지 않으며, 상대적으로 용접 특성이 다소 나쁘다.
또한, 본 발명의 아연도금강판의 용접방법에서 제 1 용접과 제 2 용접을 수행할 때, 하기 식 1과 식 2를 만족할 수 있다. 이하에서, 하기 식 1과 식 2를 만족해야 하는 이유에 대해서 설명한다.
Figure pat00003
(식 1)
Figure pat00004
(식 2)
(여기서, 상기 D는 제 1 용접 토치(32) 및 제 2 용접 토치(34)간의 간격이고, VA는 제 1 용접 토치(32)의 와이어 공급 속도이며, VB는 제 2 용접 토치(34) 와이어 공급 속도이고, VW는 제 1 용접과 제 2 용접의 속도임)
먼저, 제 1 용접을 수행하는 단계는 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)의 적어도 일부가 서로 겹치게 배치하고, 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)가 겹쳐 형성된 조인트를 구성하는 영역에 제 1 용접 토치(32)를 소정의 거리(CTWD)만큼 이격시켜 수행할 수 있다. 제 1 용접을 수행하는 목적은 후행하는 제 2 용접에 의해서 접합되도록 상기 조인트를 구성하는 영역의 일부를 용융시키는 기능을 수행한다. 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)의 일부가 용융되면서 아연증기가 배출되기 시작하고, 아연증기가 배출되고 난 이후에 제 2 용접을 연속적으로 수행하게 된다.
여기에서, 상기 소정의 거리는 10㎜ 내지 20㎜의 범위를 가질 수 있다. 만약, 제 1 용접 토치(32)와 상기 조인트를 구성하는 영역간의 거리가 10㎜보다 짧을 경우, 간격이 너무 가까워서 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)에 전달되는 열이 매우 높아 용접 부위가 손상될 가능성이 있다. 반면에, 제 1 용접 토치(32)와 상기 조인트를 구성하는 영역간의 거리가 20㎜보다 길어질 경우, 간격이 너무 멀어져서 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)에 전달되는 열이 적어 용접불량이 발생할 수 있다.
이 때, 제 1 용접토치(32)는 제 2 모재(20)의 상면을 기준(z축 기준)으로 y축 방향으로 소정의 각도를 갖고 경사진 형태로 용접을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 소정의 각도 α는 35° 내지 55°의 범위를 가질 수 있다. 상기 소정의 각도 α는 용접하는 각도(이하, 용접각)로 이해될 수 있다. 상기 용접각이 낮을수록 용융풀에서 아연증기의 배출이 용이하기 때문에, 상기 용접각이 55°를 넘게 되면, 아연증기에 의해 스패터가 발생할 확률이 상대적으로 증가하여 용접불량이 발생할 수 있다. 반면에, 상기 용접각이 35°이하로 너무 낮을 경우, 용접 자체가 원활하게 진행되기 어렵다.
상술한 제 1 용접이 수행됨과 동시에 제 1 용접 토치(32)와 제 2 용접 토치(34)가 서로 소정의 간격을 유지하면서 제 2 용접이 수행될 수 있다. 여기서, 제 1 용접 토치(32)와 제 2 용접 토치(34)간의 간격 D는 3㎜ 내지 9㎜의 범위를 유지하면서 제 1 용접과 제 2 용접을 수행할 수 있다. 만약, 상기 간격 D가 3㎜보다 작으면 제 1 용접에 의해 용융된 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)로부터 배출되는 아연증기가 채 빠져나가기 전에 제 2 용접이 수행되므로 상기 아연증기가 전부 빠지지 못하고 갇히게 되어 내부기공이 다량 발생할 수 있다. 반면에, 상기 간격 D가 9㎜보다 커지면, 용융된 영역에 냉각이 진행하게 되고, 제 2 용접을 진행시 온도차가 발생하게 되어 기계적 물성이 나빠질 수 있다.
제 2 용접을 수행하는 단계는 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)가 겹쳐 형성된 조인트를 구성하는 영역에 제 2 용접 토치(34)를 소정의 거리(CTWD)만큼 이격시켜 수행할 수 있다. 제 2 용접을 수행하는 목적은 선행하는 제 1 용접에 의해서 용융된 영역에서 아연증기가 배출된 후 이를 접합하는 기능을 수행한다.
여기에서, 상기 소정의 거리는 10㎜ 내지 20㎜의 범위를 가질 수 있다. 만약, 제 2 용접 토치(34)와 상기 조인트를 구성하는 영역간의 거리가 10㎜보다 짧을 경우, 간격이 너무 가까워서 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)에 전달되는 열이 매우 높아 용접 부위가 손상될 가능성이 있다. 반면에, 제 2 용접 토치(34)와 상기 조인트를 구성하는 영역간의 거리가 20㎜보다 길어질 경우, 간격이 너무 멀어져서 제 1 모재(10)와 제 2 모재(20)에 전달되는 열이 적어 용접불량이 발생할 수 있다.
이 때, 제 2 용접토치(34)는 제 2 모재(20)의 상면을 기준(z축 기준)으로 y축 방향으로 소정의 각도 α를 갖고 경사진 형태로 용접을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 소정의 각도 α는 35° 내지 55°의 범위를 가질 수 있다. 상기 소정의 각도 α는 용접하는 각도(이하, 용접각)로 이해될 수 있다. 상기 용접각이 낮을수록 용융풀에서 아연증기의 배출이 용이하기 때문에, 상기 용접각이 55°를 넘게 되면, 아연증기에 의해 스패터가 발생할 확률이 상대적으로 증가하여 용접불량이 발생할 수 있다. 반면에, 상기 용접각이 35°이하로 너무 낮을 경우, 용접 자체가 원활하게 진행되기 어렵다.
또한, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 제 1 용접과 제 2 용접의 진행각도는 제 2 모재의 상면을 기준으로 소정의 각도를 갖고 경사진 형태로 용접을 수행할 수 있다. 여기에서, 상기 제 1 용접과 제 2 용접의 진행각도는 제 1 용접 토치(32)와 제 2 용접 토치(34)는 각각 제 2 모재(20)의 상면을 기준(x축 기준)으로 각각 소정의 각도를 갖고 용접을 수행할 수 있다. 상기 소정의 각도는 도 1의 (c)의 β와 γ를 의미하며, 상기 β와 γ는 서로 다른 각을 가질 수도 있으나, 상기 조인트를 구성하는 영역에 동일하게 용접이 수행되도록 동일한 각을 가질 수 있다. 상기 소정의 각도는 적정 범위(65≤β≤85, 65≤γ≤85)에서 양질의 용접 품질을 보이며, 도 1의 (b)에 도시된 소정의 각도 α에 의해 정해진 각에 의해서 그 각도가 변경되어 정해질 수 있다. 만약, 상기 진행각이 85°를 넘게 되면, 용접불량이 발생할 수 있으며, 반면에, 상기 진행각이 65°이하로 너무 낮을 경우, 용접 자체가 원활하게 진행되기 어렵다.
한편, 상기 식 2을 참조하면, 용접속도(VW), 제 1 용접 토치의 와이어 공급속도(VA) 및 제 2 용접 토치의 와이어 공급속도(VB)에 의해서 기공율의 증감, 기공의 크기 및 형상이 달라질 수 있다. 기공률이 적을수록 인장강도가 증가한다. 따라서, 기공률을 제어해야 하는데, 기공률은 용접 와이어의 공급속도에 따라 형성되는 용융풀의 형상 및 거동에 영향을 받으며, 용접속도(VW)를 적절히 조절함으로써 그 형상과 거동을 최적화할 수 있다. 따라서, 기공률을 감소시키기 위해서는 용접속도(VW)는 적정범위 내로 속도를 제어해야 한다.
즉, 제 1 용접 토치의 와이어 공급속도(VA)와 제 2 용접 토치의 와이어 공급속도(VB)는 용접속도(VW)와 일정 범위 내의 비율을 유지하여야 한다. 이를 바탕으로 실험한 결과, 상기 식 2를 만족해야 기공률이 가장 적게 유지할 수 있으며, 용접 특성도 우수하며, 인장강도가 향상될 수 있다. 이에 대해, 하기에서 실험예를 비교하여 구체적으로 서술한다.
이하에서는, 아연도금강판의 용접방법에서 상기 식 1과 상기 식 2의 관련성을 파악하기 위한 실험예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 실시예들이 아래의 실험예들만으로 한정되는 것은 아니다.
표 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 아연도금강판의 용접방법으로서, 준비된 제 1 아연도금강판 모재와 제 2 아연도금강판 모재를 서로 겹치게 배치한다. 이 때, 겹치는 영역은 약 30㎜ 정도 겹치도록 제 2 아연도금강판 모재 상에 제 1 아연도금강판 모재를 배치한다. 이후에, 선행 MAG와 후행 MAG를 동시에 수행한 결과를 나타낸 것이다.
표 1에서 작업각은 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 소정의 각도 α로 이해하고, 진행각은 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 소정의 각도 β와 γ로 이해할 수 있다. 표 1에서 원(●)으로 표현된 분포는 우수한 값을 나타낸 것이며, 정사각형(■)으로 표현된 분포는 보통의 값을 나타낸 것이고, 정삼각형(▲)으로 표현된 분포는 상대적으로 나쁨의 값을 나타낸 것이다.
Figure pat00005
도 2는 본 발명의 비교예 및 실시예에 의한 아연도금강판의 용접방법으로 제조한 샘플의 용접부의 사진이다.
도 2를 참조하면, 도 2의 (a)는 본 발명의 비교예 1에 의한 샘플의 용접부를 관찰한 사진이고, 도 2의 (b)는 본 발명의 실험예 2에 의한 샘플의 용접부를 관찰한 사진이다. 선행 MAG 용접과 후행 MAG 용접을 동시에 수행함으로써 내부기공을 제어할 수 있음을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 아연도금강판의 용접방법에 의해 구현된 샘플의 경우, 아연증기에 의한 내부기공이 단일 MAG 용접과 비교하여 상당히 많이 적어짐이 확인되었다. 이는 선행 MAG 용접에 의해 제 1 아연도금강판 모재와 제 2 아연도금강판 모재의 일부가 용융됨에 따라 아연증기가 빠져나오고, 그 뒤를 후행 MAG 용접에 의해 용접함으로써 내부기공의 발생을 억제한 것으로 해석된다.
반면에, 본 발명의 비교예 1에 의한 아연도금강판 용접 샘플은 아연증기가 미쳐 빠져나가지 못하고, 용접과정에서 내부기공으로 형성되어 존재함을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 비교예 및 실시예에 의한 아연도금강판의 용접방법으로 제조한 샘플들의 각 용접조건에 따른 내부기공의 분석 결과이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 비교예 1 내지 비교예 3의 단일 MAG 용접에 의한 기공률의 변화를 와이어 공급 속도(wire feed speed) 별로 비교한 그래프이고, 도 3의 (b)는 본 발명의 실험예 1, 실험예 2 및 실험예 5의 아연도금강판 용접 샘플들의 기공면적(Area of porosity)을 상대적으로 비교분석한 그래프이며, 도 3의 (c)는 본 발명의 실험예 2의 와이어 공급속도(wire feed speed)를 3m/min으로 고정하고, 선행 용접 토치와 후행 용접 토치간 거리를 변화시키면서 기공면적(Area of porosity)을 측정한 그래프이고, 도 3의 (d)는 본 발명의 실험예 2 내지 실험예 4의 기공면적(Area of porosity)을 상대적으로 비교한 그래프이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 단일 MAG 용접을 수행한 결과, 기공면적의 차이는 크게 없었으나, DC MAG가 기공면적이 가장 크고, 펄스(pulse) MAG가 가장 기공면적이 작은 것으로 나타났다. 펄스(pulse) MAG가 가장 기공면적이 작은 것으로 보아, 인장강도가 가장 높을 것으로 예상된다.
한편, 와이어의 공급 속도에 따라, 비교예 1 내지 비교예 3 모두 기공면적이 작어짐을 확인할 수 있다. 용접시 와이어 공급속도가 증가할수록 기공면적은 감소함을 알 수 있으며, 이로부터, 용접방식의 차이 이외에도 와이어의 공급속도가 증가할수록 인장강도가 향상될 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 실험예 1, 실험예 2 및 실험예 5의 아연도금강판 용접 샘플들의 기공면적을 상대적으로 비교한 결과, 실험예 2의 DC MAG를 선행하고, 펄스(pulse) MAG를 후행한 결과가 실험예 1 및 실험예 5의 아연도금강판 용접 샘플들 보다 기공면적이 가장 작은 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 아연도금강판의 용접방법은 복합 듀얼 용접방법으로써, 듀얼 MAG 용접방식에 의한 기공면적 값이 도 3의 (a)에 도시된 단일 MAG 용접방식에 의한 기공면적 값과 상이한 것을 알 수 있다. 본 발명의 실험예 1, 실험예2 및 실험예 5는 각 용접 토치에 공급되는 와이어 공급 속도가 빨라질수록 기공면적은 증가하는데 비해, 비교예 1 내지 비교예 3은 감소한다. 그러나, 기공면적의 값을 서로 비교하면 그 차이가 매우 큼을 알 수 있다. 이는, 단독으로 MAG 용접을 수행할 경우보다 복합으로 MAG 용접을 수행할 경우가 더 복잡한 반응 메커니즘에 의해서 용접부위의 기공 발생을 억제함에 따른 결과로 추측된다.
예를 들어, 비교예 1 용접샘플의 기공면적이 와이어 공급 속도 4m/min에서 약 110 ㎟/90㎜의 값을 갖는데, 동일한 와이어 공급 속도에서 실험예 2 용접샘플의 기공면적은 약 10 ㎟/90㎜의 값을 갖는다. 와이어 공급 속도를 고려하지 않을 경우, 비교예 1 용접샘플의 기공면적이 가장 작은 값은 약 50 ㎟/90㎜인데, 실험예 2 용접샘플의 기공면적은 30 ㎟/90㎜의 값을 가진다. 이를 비교해봐도 본 발명의 실시예에 의한 아연도금강판의 용접방법은 비교예에 의한 샘플들보다 현저하게 우수한 기공면적 값을 가지며, 이에 따른 인장강도도 더 우수할 것으로 판단된다.
도 3의 (c)를 참조하면, 실험예 2의 와이어 공급속도를 3 m/min으로 고정하고, 선행 용접 토치와 후행 용접 토치간 거리를 변화시킴에 따른 기공면적의 크기를 상대적으로 비교한 그래프이다.
선행 용접 토치와 후행 용접 토치간 거리 변화에 따른 기공면적의 크기는 큰 차이는 없었으나, 약 9㎜를 벗어날 경우, 상대적으로 기공면적이 커짐을 확인할 수 있다. 아연도금강판의 용접은 조인트 영역에서의 기공발생을 가급적 억제하는 것이 좋기 때문에, 바람직하게는 선행 용접 토치와 후행 용접 토치간 거리는 9㎜이하로 제어하는 것이 좋다.
도 3의 (d)를 참조하면, 실험예 2 내지 실험예 4의 용접샘플의 작업각의 변화에 따른 기공면적의 크기는 작업각이 클수록 증가함을 알 수 있다. 또, 와이어 공급 속도가 증가함에 따라 기공면적이 증가한다. 기공면적을 작게 제어하기 위해서, 작업각을 60°이하로 제어하는 것이 좋으나, 작업각 60°의 경우, 와이어 공급 속도가 7 m/min에서 기공면적의 증가율이 더 커지는 것으로 보아, 바람직하게 작업각은 60°미만으로 제어하는 것이 좋다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 간극이 없이 겹치는 방식으로 배치된 필렛 용접부에 선행 DC MAG와 후행 펄스(pulse) MAG를 적용한다. 이 때, 용접시 선행 MAG가 필렛에 도금된 아연의 증발을 선행하여 스패터의 발생을 억제함으로써, 용접부의 내부기공 및 블로우 홀의 형성을 방지할 수 있어, 고품질의 용접을 수행할 수 있다.
본 발명은 선행 MAG와 후행 MAG 공정을 수행함에 있어서, 최적의 공정조건을 하기의 식 1과 식 2의 파라미터로 도출하여 이를 제어함으로써 고품질의 용접부를 구현할 수 있다. 정리하면, 본 발명은 제 1 용접 토치를 이용하여 제 1 용접을 수행하는 단계 및 상기 제 1 용접 토치와 이격되어 후행하는 제 2 용접 토치를 이용하여 상기 제 1 용접 토치에 의해 용융된 영역 중 적어도 일부에 대해 제 2 용접을 수행하는 단계를 포함하는 아연도금강판의 용접방법에 대한 것이다.
이 때, 상기 제 1 용접 토치는 DC MAG용 토치이고, 상기 제 2 용접 토치는 펄스(pulse) MAG용 토치이다. 용접속도(VW), 제 1 용접 토치의 와이어 공급 속도(VA), 제 2 용접 토치의 와이어 공급 속도(VB) 및 제 1 용접 토치 및 제 2 용접 토치간의 간격(D)간에는 하기 식 1과 식 2를 만족함으로써 공정이 간단하고, 용접시 발생하는 스패터의 발생을 억제하고, 내부 기공 및 블로우 홀의 형성을 방지할 수 있는 아연도금강판의 용접방법을 구현할 수 있다.
Figure pat00006
(식 1)
Figure pat00007
(식 2)
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 제 1 모재
20 : 제 2 모재
30 : 용접 토치
32 : 제 1 용접 토치
34 : 제 2 용접 토치

Claims (5)

  1. 아연도금강판의 용접방법으로서,
    제 1 용접 토치를 이용하여 제 1 용접을 수행하는 단계; 및
    상기 제 1 용접 토치와 이격되어 후행하는 제 2 용접 토치를 이용하여 상기 제 1 용접 토치에 의해 용융된 영역 중 적어도 일부에 대해 제 2 용접을 수행하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제 1 용접 토치는 DC MAG용 토치이고, 상기 제 2 용접 토치는 펄스(pulse) MAG용 토치이며,
    용접속도(VW), 제 1 용접 토치의 와이어 공급 속도(VA), 제 2 용접 토치의 와이어 공급 속도(VB) 및 제 1 용접 토치 및 제 2 용접 토치간의 간격(D)간에는 하기 식 1과 식 2를 만족하는,
    아연도금강판의 용접방법.
    Figure pat00008
    (식 1)
    Figure pat00009
    (식 2)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 용접을 수행하는 단계는,
    제 1 모재와 제 2 모재의 적어도 일부가 서로 겹치고, 조인트를 구성하는 영역에 상기 제 1 용접 토치를 소정의 거리(CTWD)만큼 이격시켜 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 소정의 거리(CTWD)는 10㎜ 내지 20㎜의 범위를 갖는,
    아연도금강판의 용접방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 용접을 수행하는 단계는,
    제 1 모재와 제 2 모재의 적어도 일부가 서로 겹치고, 조인트를 구성하는 영역에 상기 제 2 용접 토치를 소정(CTWD)의 거리만큼 이격시켜 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 소정의 거리(CTWD)는 10㎜ 내지 20㎜의 범위를 갖는,
    아연도금강판의 용접방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 용접 토치 또는 상기 제 2 용접 토치가 상기 제 2 모재의 상면을 기준으로 소정의 각도를 갖고 경사진 형태로 용접을 수행하고,
    상기 소정의 각도는 35° 내지 55°의 범위를 갖는,
    아연도금강판의 용접방법.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 용접과 상기 제 2 용접의 진행각도는 상기 제 2 모재의 상면을 기준으로 소정의 각도를 갖고 경사진 형태로 용접을 수행하고,
    상기 소정의 각도는 65° 내지 85°의 범위를 갖는,
    아연도금강판의 용접방법.
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