KR20190067571A - 핫스탬핑 강판의 접합방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접합할 복수의 강판 중 일 강판의 용접부의 두께를 비용접부의 두께보다 크게 형성시키는 단계 및 상기 접합할 복수의 강판의 용접부를 일치시켜, 용접부 간을 점용접에 의해 접합시키는 단계를 포함하는 핫스탬핑 강판의 제조방법으로서, 본 발명에 의하면, 가압력을 증가하더라도 압흔을 최소화하여 접합강도를 강하게 유지시킬 수가 있다.

Description

핫스탬핑 강판의 접합방법{METHOD FOR WELDING STEEL SHEET MADE BY HOT STAMPING}

본 발명은 핫스탬핑 공법으로 제조되는 강판을 용접에 의해 접합시키는 방법에 관한 것이다.

점용접은 차체 부품에 전반적으로 사용되는 가장 일반적인 판재 접합법으로서, 도 1에 의해 참조되는 바와 같이 둘 혹은 그 이상의 판재(1, 2)의 겹침 부위에 원통형의 전극(3)을 맞대어 국부적인 가압력을 가한 상태에서 전류를 인가함으로써 저항열을 발생시켜 판재 접합면을 용융, 응고시켜 접합시키는 기술이다.

점용접시 전극 팁의 가압력, 전류, 통전시간 등이 용접 품질 및 강도에 영향을 미치는 주요 인자이며, 접합대상 판재의 두께, 강도, 도금 유무에 따른 적정 용접조건의 확보가 필요하다.

그런데, 도 2에 도시된 바와 같이 점용접시 용융부의 팽창 수축 과정에서 용접 너겟(N) 내부에 기공(P)이 발생하게 되며, 기공(P)의 크기가 증가할수록 접합강도는 감소하게 된다.

이러한 기공의 생성을 억제하기 위해 가압력을 크게 하는 경우, 기공(P)의 억제와 함께 압흔도도 과다하게 증가하게 되며, 압흔에 의한 두께 감소로 인해서 접합강도는 역시 감소하게 되므로, 가압력의 증가도 제한적일 수밖에 없다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국등록특허공보 제10-1246909호 한국등록특허공보 제10-1638348호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 가압력을 증가하더라도 압흔을 최소화하여 접합강도를 강하게 유지시킬 수 있는 핫스탬핑 강판의 접합방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 핫스탬핑 강판의 접합방법은, 접합할 복수의 강판 중 일 강판의 용접부의 두께를 비용접부의 두께보다 크게 형성시키는 단계 및 상기 접합할 복수의 강판의 용접부를 일치시켜, 용접부 간을 점용접에 의해 접합시키는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 점용접에 의해 접합시키는 단계는, 비용접부의 두께보다 큰 두께의 상기 용접부가 외측으로 돌출되도록 상기 접합할 복수의 강판을 적층시켜 용접하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 용접부의 두께를 비용접부의 두께보다 크게 형성시키는 단계는, 프레스 장치에 의한 압인(coining)에 의해 형성시키는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 상기 강판의 용접부에 대응되는 상기 프레스 장치의 접촉면에는 내측으로 파여진 오목비드가 형성되어, 상기 압인시 상기 오목비드에 살몰림이 발생하여 상기 강판의 용접부 두께를 두껍게 형성시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 핫스탬핑 강판의 접합방법에 의하면, 강판의 용접부의 두께를 국부적으로 증대시켜 용접함으로써, 너겟 내에 기공을 억제시키고 압흔을 최소화할 수 있다.

그 결과, 가압력을 증대시키더라도 강판 간의 용접 강도를 확보할 수가 있다.

도 1은 일반적인 강판의 점용접 방법을 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 의한 강판의 접합시 문제점을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 핫스탬핑 강판의 접합방법을 개념적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 핫스탬핑 강판의 접합방법의 일부 과정을 도시한 것이다.
도 5는 도 4에 의해서 본 발명에 의한 핫스탬핑 강판의 용접부를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 의한 핫스탬핑 강판의 접합방법의 일부 과정을 도시한 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 핫스탬핑 강판의 접합방법을 개념적으로 도시한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 핫스탬핑 강판의 접합방법은 접합할 둘 또는 그 이상의 핫스탬핑 강판(10, 20) 중 하나의 핫스탬핑 강판(10)에 용접부(11)의 두께를 국부적으로 증가시켜, 두께가 증대된 용접부(11)에 대해 점용접을 실시함으로써 앞서 도 2와 같이 가압력을 증대시킨 경우와 달리 기공 및 압흔을 최소화할 수 있어 접합강도를 강하게 유지시킬 수 있는 접합방법이다.

도 4는 본 발명에 의한 핫스탬핑 강판의 접합방법의 일부 과정을 도시한 것이고, 도 5는 도 4에 의해서 본 발명에 의한 핫스탬핑 강판의 용접부를 도시한 것이며, 도 6은 본 발명에 의한 핫스탬핑 강판의 접합방법의 일부 과정을 도시한 것이다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 핫스탬핑 강판의 접합방법을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 판재를 고온으로 가열하여 핫스탬핑(hot stamping) 공법에 의해 핫스탬핑 강판(10)을 준비한다.

일반적인 냉연강판의 프레스 공정에서는 압인(coining)을 통한 국부적인 두께 증가가 어렵다.

대신, 핫스탬핑 강판의 프레스 공정에서는 금형 접촉 전 가열 상태의 판재 강도가 낮고, 소재의 유입성이 확보되어 있는 상태이므로 적절한 금형 형상의 변경을 통해서 국부적인 두께의 증가가 가능하다.

핫스탬핑 강판(10)을 상부 금형(31)과 하부 금형(32) 간에 삽입하여 안착시킨 다음, 프레스 장치의 블랭크 홀더(40)가 핫스탬핑 강판(10)을 프레스하여 강판을 원하는 형태에 맞게 절곡 성형한다.

본 발명의 핫스탬핑 강판의 접합방법을 위한 프레스 장치의 블랭크 홀더에는 핫스탬핑 강판(10)의 용접부(11)에 대응되는 접촉면에 내측으로 파여진 오목비드(41)가 형성된다.

그래서, 블랭크 홀더가 핫스탬핑 강판(10)을 프레스시, 프레스 하사점에서 블랭크 홀더(40)의 압인에 의해 오목비드(41)에 살몰림이 발생하고, 그에 따라 핫스탬핑 강판(10)의 용접부의 두께가 국부적으로 증대된다.

도 5와 같이 용접이 필요한 복수의 용접부(11)를 복수의 오목비드(41)에 의해 형성시키고, 오목비드(41)는 점용접을 위해 평단면이 원형일 수 있다.

그런 다음, 도 6과 같이 이와 같이 용접부(11)의 두께를 국부적으로 증대시킨 핫스탬핑 강판(10)과, 이에 용접시킬 핫스탬핑 강판(20)의 용접부를 일치시키고, 두 강판의 용접부에 대응되도록 전극 팁(51, 52)이 강판에 접촉하여 두 핫스탬핑 강판(10, 20)을 가압하고, 통전에 의해 용융 후 응고시킴으로써 핫스탬핑 강판을 접합시키게 된다.

용접부의 두께의 증대는 10%보다는 크지 않는 것이 바람직하다.

일반적인 핫스탬핑 강판의 두께를 1.0mm~2.0mm라 할 때, 허용되는 압흔의 깊이는 약 0.1mm가 된다.

그러므로, 압흔의 깊이를 만족하면서 과다 압흔을 보상하기에 가장 적절한 두께로 용접부의 두께를 증대시키고 이는 10% 이하인 것이 바람직한 것이다.

아울러, 용접부의 두께가 10%를 초과하는 경우 용접 후 용접부의 일부가 남게 되어 강판 표면 두께가 평탄하지 못하게 됨으로써 별도의 가공을 요할 수 있다.

이상의 방법에 의해 핫스탬핑 강판을 용접시킴으로써 기존 방식에 대비하여 가압력을 증대시키는 것이 가능하다.

그리고, 가압력이 증가함에 따라 너겟 내부의 기공이 감소함에도 강판의 두께 감소 및 압흔을 최소화시키는 것이 가능하여 강판 간의 접합강도를 확보할 수 있게 한다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

10, 20 : 핫스탬핑 강판
11 : 용접부
31 : 상부 금형 32 : 하부 금형
40 : 블랭크 홀더 41 : 오목비드
51 : 52 : 전극 팁

Claims (4)

1. 접합할 복수의 강판 중 일 강판의 용접부의 두께를 비용접부의 두께보다 크게 형성시키는 단계; 및
   상기 접합할 복수의 강판의 용접부를 일치시켜, 용접부 간을 점용접에 의해 접합시키는 단계를 포함하는,
   핫스탬핑 강판의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 점용접에 의해 접합시키는 단계는, 비용접부의 두께보다 큰 두께의 상기 용접부가 외측으로 돌출되도록 상기 접합할 복수의 강판을 적층시켜 용접하는 것을 특징으로 하는,
   핫스탬핑 강판의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 용접부의 두께를 비용접부의 두께보다 크게 형성시키는 단계는, 프레스 장치에 의한 압인(coining)에 의해 형성시키는 것을 특징으로 하는,
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 강판의 용접부에 대응되는 상기 프레스 장치의 접촉면에는 내측으로 파여진 오목비드가 형성되어, 상기 압인시 상기 오목비드에 살몰림이 발생하여 상기 강판의 용접부 두께를 두껍게 형성시키는 것을 특징으로 하는,
   핫스탬핑 강판의 제조방법.

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