KR20190070050A - Connecting different materials, apparatus and method for joining different materials - Google Patents

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강문진
감동혁
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한국생산기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a heterogeneous material bonding method, which comprises: a preparation step of supplying a conductive self-piercing rivet (SPR) to a compression part and fixing an upper plate and a lower plate to a fixing part; a temporary bonding step of inserting the self-piercing rivet into the upper plate and the lower plate by the compression part so that the upper plate and the lower plate are temporarily bonded; and a bonding step in which a current is applied to the lower plate and the self-piercing rivet through a welding part, and the lower plate and the self-piercing rivet are melted and bonded.

Description

이종 소재 접합체, 이종 소재 접합 장치 및 방법{Connecting different materials, apparatus and method for joining different materials} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a joining material,

본 발명은 이종 소재 접합체, 이종 소재 접합 장치 및 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 열경화성 CFRP와 초고강도강의 이종소재를 접합하기 위한 이종 소재 접합체, 이종 소재 접합 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heterogeneous material joined body, a heterogeneous material joining apparatus and method, and more particularly, to a heterogeneous material joined body and a heterogeneous material joining apparatus and method for joining a heterogeneous material of a thermosetting CFRP and an ultra high strength steel.

일반적으로, 자동차 산업의 경우 연비 및 환경 규제와 충돌 안전성 규제가 동시에 강화되고 있어, 차량의 안전성 및 경량화를 모두 충족하기 위한 소재의 다변화가 추진되고 있으며, 자동차 경량화 요구로 인해 강에 대한 고강도화뿐만 아니라 강에 비해 상대적으로 가벼운 알루미늄 합금과 마그네슘 합금에 대한 적용에 요구가 증가하고 있다.Generally, in the automobile industry, fuel efficiency and environmental regulations and collision safety regulations are being strengthened at the same time. In order to satisfy both the safety and light weight of vehicles, diversification of materials has been promoted. In addition, The demand for aluminum alloys and magnesium alloys which are relatively lighter than steel is increasing.

특히, 알루미늄 합금인 경우 지속적으로 적용이 확대되고 있는 상황이고 이에 따라 동종간의 접합뿐만 아니라 강판과 알루미늄 합금과의 이종접합의 필요성이 증가하고 있으며, 적용 소재를 접합하기 위한 아크용접, 저항점용접, 레이저용접, 마찰교반용접, 기계적 체결, 접착 본딩 등의 다양한 형태의 이종소재 접합기술에 대한 연구가 진행되고 있다.Especially, in the case of aluminum alloy, the application is continuously being expanded. Accordingly, there is an increasing need for the hetero-bonding of steel sheet and aluminum alloy as well as the joining of the same kind. Accordingly, arc welding, resistance spot welding, Laser welding, friction stir welding, mechanical fastening, adhesive bonding, and various other types of bonding techniques are being studied.

이에 따라, 난용접성 이종소재 접합을 위하여 접착제 접합과 더불어 기계적 체결이 가장 현실적인 대안으로 평가되며 다양한 기계적 체결 공법이 제안되고 있으나, 자체부품 접합에 가장 효율적이고 자동화하기 용이한 저항 점용접 방법을 활용한 이종금속 접합기술 개발이 필요하다.Therefore, mechanical fastening is considered as the most realistic alternative for adhesive welding and various mechanical fastening methods have been proposed. However, most of the mechanical fastening methods have been proposed, but using the most efficient and easy - to - Development of dissimilar metal bonding technology is needed.

그런데, 종래의 이종소재 접합에서 열경화성 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)는 기존 용융용접이 불가능하였으며, 접착제와 기계적 체결 위주의 비용접법이 개발되었으나, 홀가공 공정이 필요하고 홀정렬이 어렵고, 접합강도가 부족하고, 초고강도강에 적용하기 어려운 문제점이 있다.However, conventional thermosetting CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) was not able to be welded in the past, and non-welding methods based on adhesives and mechanical fastening were developed. However, hole processing is required, hole alignment is difficult, There is a problem that it is difficult to apply to an ultra-high strength steel.

본 발명의 사상은, 상술한 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 전도성 셀프 피어싱 리벳(SPR, Self-Piercing Rivet)을 통하여 이종 소재를 가접합 한 후에, 저항용접을 적용하여 이종 소재를 접합하는 방법으로, 비철금속과 초고강도강 등의 다양한 이종 소재를 접합하는데 그 목적이 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The idea of the present invention is devised in order to meet the above-mentioned demand, and it is an object of the present invention to provide a method of joining dissimilar materials through resistance self-piercing rivet (SPR) And it is intended to bond various kinds of different materials such as non-ferrous metal and ultra high strength steel. However, these problems are illustrative, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 이종 소재 접합 방법은, 전도성 셀프 피어싱 리벳(SPR, Self-Piercing Rivet)을 압착부에 공급하고, 상판 및 하판을 고정부에 고정하는 준비 단계; 상기 상판 및 상기 하판이 임시 접합되도록, 상기 압착부에 의하여 상기 셀프 피어싱 리벳이 상기 상판 및 상기 하판에 삽입되는 가접합 단계; 및 용접부를 통해 상기 하판 및 상기 셀프 피어싱 리벳에 전류가 인가되어 상기 하판 및 상기 셀프 피어싱 리벳이 용융되어 접합되는 접합 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of joining dissimilar materials, comprising the steps of: supplying a conductive self-piercing rivet (SPR) to a pressing portion and fixing the upper and lower plates to a fixing portion; A joining step in which the self-piercing rivet is inserted into the upper plate and the lower plate by the pressing portion so that the upper plate and the lower plate are temporarily bonded; And a joining step in which a current is applied to the lower plate and the self-piercing rivet through a welded portion to melt and bond the lower plate and the self-piercing rivet.

본 발명의 사상에 따르면, 상기 가접합 단계는, 상기 셀프 피어싱 리벳의 일부가 상기 상판에 삽입되는 제 1 삽입 단계; 및 상기 셀프 피어싱 리벳의 일부가 상기 하판에 삽입되는 제 2 삽입 단계;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the joining step includes a first insertion step in which a part of the self-piercing rivet is inserted into the upper plate; And a second inserting step in which a part of the self-piercing rivet is inserted into the lower plate.

본 발명의 사상에 따르면, 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 상판 및 상기 하판에 삽입하는 압착부와 상기 셀프 피어싱 리벳 및 상기 하판에 전류를 인가하는 용접부는 일체형으로 형성되는 것일 수 있다.According to the idea of the present invention, the self-piercing rivet may be integrally formed with the pressing portion for inserting the self-piercing rivet into the upper plate and the lower plate, and the welding portion for applying the current to the self-piercing rivet and the lower plate.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 이종 소재 접합 장치는, 상판 및 하판을 고정하는 고정부; 상기 상판 및 상기 하판이 임시 접합되도록, 셀프 피어싱 리벳을 상기 상판 및 상기 하판에 삽입하는 압착부; 및 상기 셀프 피어싱 리벳 및 상기 하판에 전류를 인가하여 상기 셀프 피어싱 리벳의 일부분과 상기 하판을 용융 접합시키는 용접부;를 포함 할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a dissimilar material bonding apparatus comprising: a fixing unit for fixing an upper plate and a lower plate; A pressing part for inserting the self-piercing rivet into the upper plate and the lower plate so that the upper plate and the lower plate are temporarily bonded; And a welding portion for applying a current to the self-piercing rivet and the lower plate to melt-bond the lower plate to a portion of the self-piercing rivet.

본 발명의 사상에 따르면, 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 상판 및 상기 하판에 삽입하는 압착부와 상기 셀프 피어싱 리벳 및 상기 하판에 전류를 인가하는 용접부는 일체형으로 형성되는 것일 수 있다.According to the idea of the present invention, the self-piercing rivet may be integrally formed with the pressing portion for inserting the self-piercing rivet into the upper plate and the lower plate, and the welding portion for applying the current to the self-piercing rivet and the lower plate.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 이종 소재 접합체는, 상판; 저항용접이 가능한 전도성 소재로 상기 상판의 하부에 형성되는 상판; 저항용접이 가능한 전도성 소재로 상기 상판의 하부에 형성되는 하판; 상기 상판에 압착되어 단면이 상기 상판을 기준으로 수평형상으로 형성되고, 저항용접이 가능하도록 전도체로 형성되는 지지부; 상기 지지부의 하면 일측에 형성되고, 상기 상판을 통과하여 상기 하판에 삽입되며, 상기 하판과 저항 용접이 가능하도록 전도체로 형성되는 제 1 삽입부; 상기 제 1 삽입부의 일측이 상기 하판과 용융접합 되어 형성되는 제 1 접합부; 상기 지지부의 하면 타측에 상기 제 1 삽입부와 대응되도록 형성되고, 상기 상판을 통과하여 상기 하판에 삽입되며, 상기 하판과 저항 용접이 가능하도록 전도체로 형성되는 제 2 삽입부; 및 상기 제 2 삽입부의 일측이 상기 하판과 용융접합 되어 형성되는 제 2 접합부;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a dissimilar material joined body including: a top plate; An upper plate formed at a lower portion of the upper plate, the upper plate being a conductive material capable of resistance welding; A lower plate formed on a lower portion of the upper plate, the lower plate being a conductive material capable of resistance welding; A support member formed of a conductor so as to be capable of resistance welding, the support member being pressed onto the upper plate to have a cross section in a horizontal shape with respect to the upper plate; A first insert formed at one side of a lower surface of the support portion, inserted through the upper plate and inserted into the lower plate, and formed of a conductor so as to allow resistance welding with the lower plate; A first joint part formed by fusion-bonding one side of the first insertion part to the lower plate; A second inserting portion formed to correspond to the first inserting portion on the other side of the lower surface of the support portion and inserted into the lower plate passing through the upper plate and formed of a conductor so as to allow resistance welding with the lower plate; And a second joint part formed by fusion-bonding one side of the second insertion part with the lower plate.

본 발명에 따른 이종 소재 접합체, 이종 소재 접합 장치 및 방법에 의하면, 전도성 셀프 피어싱 리벳을 이용하여 이종 소재를 가접합 한 후에 저항용접을 적용하여 이종 소재를 접합하여, 비철금속과 초고강도강 등의 다양한 이종 소재에 적용이 가능하고, 별도의 홀가공 공정이 필요하지 않아 공정시간 및 비용을 절감할 수 있으며, 저온 공정으로 모재의 열변형을 방지할 수 있는 효과를 가진다. 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the present invention, the dissimilar materials are bonded to each other using the conductive self-piercing rivets, and then the dissimilar materials are bonded by resistance welding to obtain a variety of materials such as nonferrous metals and ultra high strength steels It is possible to apply to different kinds of materials and a separate hole processing step is not required, so that the processing time and cost can be reduced, and the thermal deformation of the base material can be prevented by the low temperature processing. The scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이종 소재 접합 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳이 접합된 이종 소재 접합체를 나타내는 단면도이다.1 is a flowchart illustrating a method of joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a method of joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view illustrating a method of joining dissimilar materials according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a bonded body of dissimilar materials bonded with a self-piercing rivet according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as limited to the particular shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 따른 이종 소재 접합 방법의 단계를 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of bonding a dissimilar material according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are views showing steps of a dissimilar material bonding method according to FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이종 소재 접합 방법은, 준비 단계(S10), 가접합 단계(S20), 접합 단계(S30)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the dissimilar material joining method of the present invention may include a preparing step (S10), a joining step (S20), and a joining step (S30).

준비 단계(S10)는, 전도성 셀프 피어싱 리벳(SPR, Self-Piercing Rivet, 30)을 압착부(10)에 공급하고, 상판(1) 및 하판(2)을 고정부(40)에 고정하는 단계로, 상판(1) 및 하판(2)을 고정하는 고정부(40), 상판(1) 및 하판(2)이 임시 접합되도록 셀프 피어싱 리벳(30)을 삽입하는 압착부(10) 및 셀프 피어싱 리벳(30) 및 하판(2)에 전류를 인가하여 셀프 피어싱 리벳(30)의 일부분과 하판(2)을 용융 접합시키는 용접부(20)를 포함할 수 있다.The preparation step S10 includes the steps of feeding the conductive self-piercing rivet (SPR) 30 to the crimping portion 10 and fixing the top plate 1 and the bottom plate 2 to the fixing portion 40 A pressing portion 10 for inserting the self-piercing rivet 30 so that the upper plate 1 and the lower plate 2 are temporarily bonded to each other, a fixing portion 40 for fixing the upper plate 1 and the lower plate 2, And a welding portion 20 for applying a current to the rivet 30 and the lower plate 2 to melt-bond the portion of the self-piercing rivet 30 and the lower plate 2. [

예컨대, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 준비 단계(S10)는 열경화성 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastic)으로 형성되는 상판(10)과 초고강도강으로 형성되는 하판(20)을 고정부(40)에 고정하고, 셀프 피어싱 리벳(30)을 상판(10) 상부에 준비한다.For example, as shown in FIG. 2 (a), the preparing step S10 includes a step of forming an upper plate 10 made of thermosetting carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and a lower plate 20 Is fixed to the fixing portion 40, and the self-piercing rivet 30 is prepared on the top plate 10.

셀프 피어싱 리벳(30)의 상부와 하판(2)의 하부에는 상하 압착을 가하는 프레스로 형성되는 압착부(10)가 형성될 수 있다.The upper portion of the self-piercing rivet 30 and the lower portion of the lower plate 2 may be formed with a pressed portion 10 formed by a press for applying a vertical pressing force.

상판(1) 또는 하판(2)은 알루미늄 시트 또는 초고장력 강판으로 이루어지고, 적어도 2장 이상일 수 있으며, 이종 재질 또는 동종 재질로 이루어질 수 있다.The upper plate (1) or the lower plate (2) is made of an aluminum sheet or an ultra high tensile steel plate, and may be at least two or more, and may be made of different materials or the like.

가접합 단계(S20)는, 상판(1) 및 하판(2)이 임시 접합되도록 압착부(10)에 의하여 셀프 피어싱 리벳(30)이 상판(1) 및 하판(2)에 삽입되는 단계로, 준비 단계(S10)에서 준비된 상판(1)과 하판(2)이 고정부(40)에 의해 고정되고, 셀프 피어싱 리벳(30)이 압착부(10)에 의하여 상판(1) 및 하판(2)에 삽입될 수 있다.The joining step S20 is a step in which the self-piercing rivet 30 is inserted into the upper plate 1 and the lower plate 2 by the crimping portion 10 so that the upper plate 1 and the lower plate 2 are temporarily bonded, The upper plate 1 and the lower plate 2 prepared in the preparation step S10 are fixed by the fixing portion 40 and the self-piercing rivet 30 is fixed to the upper plate 1 and the lower plate 2 by the crimping portion 10. [ As shown in FIG.

예컨대, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 가접합 단계(S10)는 고정부(40)에 고정된 상판(1) 및 하판(2)의 상부에서 셀프 피어싱 리벳(30)이 압착부(10)로 가압되어 셀프 피어싱 리벳(30)이 상판(1) 부터 하판(2) 까지 삽입될 수 있다.2 (b), the joining step S10 is a step of joining the self-piercing rivet 30 to the upper portion of the upper plate 1 and the lower plate 2 fixed to the fixing portion 40, So that the self-piercing rivet 30 can be inserted from the upper plate 1 to the lower plate 2.

접합 단계(S30)는, 용접부(20)를 통해 하판(2) 및 셀프 피어싱 리벳(30)에 전류가 인가되어 하판(2) 및 셀프 피어싱 리벳(30)이 용융되어 접합되는 단계로, 용접부(20)가 셀프 피어싱 리벳(30)과 하판(2)에 접촉되어 용접을 진행할 수 있다.The joining step S30 is a step in which a current is applied to the lower plate 2 and the self-piercing rivet 30 through the welded portion 20 so that the lower plate 2 and the self-piercing rivet 30 are melted and joined together. 20 are brought into contact with the self-piercing rivet 30 and the lower plate 2 so that the welding can proceed.

예컨대, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 접합 단계(S30)는 가접합 단계(S10)에서 상판(1) 및 하판(2)에 셀프 피어싱 리벳(30)을 삽입한 후에, 용접부(20)로 이송되거나 또는 용접부(20)를 포함하는 용접 장치가 이동하여 용접이 이루어질 수 있다.For example, as shown in FIG. 2C, the joining step S30 is a step of joining the self-piercing rivet 30 to the upper plate 1 and the lower plate 2 in the joining step S10, 20 or the welding apparatus including the welding portion 20 may be moved to perform the welding.

용접부(20)의 일단에 형성된 제 1 전극은 셀프 피어싱 리벳(30)에 접촉되고, 용접부(20)의 타단에 형성된 제 2 전극은 하판(2)에 접촉되어 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 전원을 인가하여 도 2의 (d)와 같이 용접될 수 있다.The first electrode formed on one end of the welded portion 20 contacts the self-piercing rivet 30 and the second electrode formed on the other end of the welded portion 20 contacts the lower plate 2, 2 (d) by applying a power source to the power source.

접합 단계(S30)에서 용접방법을 사용하여 셀프 피어싱 리벳(30)과 하판(2)을 용융시켜 접합할 수 있다. 이때, 용접하는 방법은 전기저항용접으로 용접재를 서로 접촉시켜 압력을 주면서 통전함으로써, 접촉저항 및 금속자체의 비저항에 의하여 발생하는 열로 용접재가 가열되었을 때 압력을 가하여 접합하는 것이다. The self-piercing rivet 30 and the lower plate 2 may be melted and joined using the welding method in the joining step S30. At this time, the welding method is to apply the pressure while applying the pressure when the welding material is brought into contact with each other by the electric resistance welding, and by applying the pressure when the welding material is heated by the heat generated by the contact resistance and the resistivity of the metal itself.

전기저항용접 중에 자동화가 용이하고 대량생산 공정에 적합하여 여러 구조재의 접합에 사용되는 점용접(스폿 용접: spot welding)은 용접재가 안착되는 고정된 하부 전극과, 하부 전극 상에서 상하로 이동되는 상부 전극에 의하여 용접이 이루어지며, 접합하고자 하는 금속을 맞대어 놓고 기계적 압력을 주면서 전류를 흐르게 하면 저항 열이 발생하는데, 이로 인해 압력 부위가 접합되는 성질을 이용하는 것이다.Spot welding, which is easy to automate during electrical resistance welding and is suitable for mass production processes and is used for joining various structural materials, includes a fixed lower electrode on which the welding material is seated and an upper electrode . When the metal to be bonded is put together and a current is supplied while applying mechanical pressure, heat of resistance is generated, thereby utilizing the property that the pressure portion is bonded.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이종 소재 접합 방법을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a view illustrating a method of joining dissimilar materials according to another embodiment of the present invention.

셀프 피어싱 리벳(30)을 상판(1) 및 하판(2)에 삽입하는 압착부(10)와 셀프 피어싱 리벳(30) 및 하판(2)에 전류를 인가하는 용접부(20)는 일체형으로 형성될 수 있다.A pressing portion 10 for inserting the self-piercing rivet 30 into the upper and lower plates 1 and 2 and a welding portion 20 for applying a current to the self-piercing rivet 30 and the lower plate 2 are integrally formed .

도 3에 도시된 바와 같이, 별도의 고정부에 고정된 상판(1) 및 하판(2)의 상부에서 셀프 피어싱 리벳(30)이 압착부(10)로 가압되어 셀프 피어싱 리벳(30)이 상판(1) 부터 하판(2) 까지 삽입될 수 있다.3, the self-piercing rivet 30 is pressed by the pressing portion 10 at the upper portion of the upper plate 1 and the lower plate 2 fixed to the separate fixing portion so that the self- (1) to the lower plate (2).

압착부(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상하부에서 각각 압력을 가하여 셀프 피어싱 리벳(30)을 상판(1) 및 하판(2)에 삽입할 수 있으며, 압착부(10)는 리벳건을 포함하여 셀프 피어싱 리벳(30)을 리벳건에 장착 후 일정 이상의 압력으로 셀프 피어싱 리벳(30)을 순간적으로 펀칭하여 상판(1) 및 하판(2)에 삽입할 수 있다.3, the self-piercing rivet 30 can be inserted into the upper plate 1 and the lower plate 2 by applying pressure at the upper and lower portions, respectively, The self-piercing rivet 30 can be inserted into the upper and lower plates 1 and 2 by momentarily punching the self-piercing rivet 30 with a certain pressure or more after mounting the self-piercing rivet 30 on the rivet gun.

용접부(20)는 압착부(10)의 내부에 제 1 전극 및 제 2 전극이 일체형으로 형성되어, 셀프 피어싱 리벳(30)이 상판(1) 및 하판(2)에 삽입됨과 동시에 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 전원이 인가되어 도 3의 (d)와 같이 용접될 수 있다.The welding portion 20 has a first electrode and a second electrode integrally formed in the compression bonding portion 10 so that the self-piercing rivet 30 is inserted into the upper and lower plates 1 and 2, And the power is applied to the second electrode to be welded as shown in FIG. 3 (d).

용접을 하기 위하여 전류가 인가되는 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 포함하는 용접부(20)는 압착부(10)의 내부 일부분에 형성될 수 있으며, 또는, 압착부(10)가 용접부(20)의 역할을 동시에 하는 일체형으로 형성될 수 있다.The welding portion 20 including the first electrode and the second electrode to which the current is applied for welding may be formed in an internal portion of the pressing portion 10 or the pressing portion 10 may be formed in the welding portion 20 ) In a single unit.

용접부(20)는 압착부(10)에서 삽입이 이루어짐과 동시에 전원을 인가하여 삽입 공정과 용접 공정을 일시에 처리할 수 있으며, 공정 절차의 감소화로 인한 공정시간 및 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.The welding portion 20 is inserted in the crimping portion 10 and can simultaneously apply the power source to process the inserting process and the welding process, and it is possible to greatly reduce the process time and cost due to the reduction of the process procedure .

도 4는 도 1의 셀프 피어싱 리벳이 접합된 부분을 나타내는 단면도이이다.Fig. 4 is a cross-sectional view showing a portion where the self-piercing rivet of Fig. 1 is joined.

도 1에 도시된 바와 같이, 가접합 단계(S20)는, 셀프 피어싱 리벳(30)의 일부가 상판(1)에 삽입되는 제 1 삽입 단계(S21) 및 셀프 피어싱 리벳(30)의 일부가 하판(2)에 삽입되는 제 2 삽입 단계(S22)를 포함할 수 있다.1, the joining step S20 includes a first inserting step S21 in which a part of the self-piercing rivet 30 is inserted into the top plate 1 and a part of the self-piercing rivet 30, And a second inserting step (S22) of inserting the second inserting step into the second inserting step (2).

가접합 단계(S20)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 셀프 피어싱 리벳(30)이 상판(1)을 뚫고 지나서 하판(2)에 삽입된 후에 용접부(20)에 의하여 용접될 수 있다. 즉, 셀프 피어싱 리벳(30)의 일부가 하판(2)에 삽입된 채로 용융이 일어나 결합될 수 있다.The joining step S20 may be welded by the welded portion 20 after the self-piercing rivet 30 penetrates the upper plate 1 and is inserted into the lower plate 2, as shown in Fig. That is, a part of the self-piercing rivet 30 can be melted and engaged while being inserted into the lower plate 2.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳이 접합된 이종 소재 접합체를 나타내는 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view showing a bonded body of dissimilar materials bonded with a self-piercing rivet according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이종 소재 접합체는, 상판(1), 하판(2), 지지부(31), 제 1 삽입부(32), 제 1 접합부(32a), 제 2 삽입부(33), 제 2 접합부(33a)를 포함할 수 있다.4, the dissimilar material joined body of the present invention includes an upper plate 1, a lower plate 2, a supporting portion 31, a first insertion portion 32, a first bonding portion 32a, A first connection portion 33, and a second connection portion 33a.

지지부(31)는 모재의 상판(1)에 압착되어 저항용접이 가능하도록 전도체로 형성될 수 있다.The support portion 31 may be formed of a conductor so as to be press-welded to the upper plate 1 of the base material so as to allow resistance welding.

상판(1)은 열경화성 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastic)으로 형성될 수 있으며, 이외에도, 플라스틱, 알루미늄, 고분자 스틸, 기타 비철 소재 등을 포함할 수 있다.The upper plate 1 may be formed of a thermosetting carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or may include plastic, aluminum, polymer steel, and other non-ferrous materials.

하판(2)은 저항용접이 가능한 전도성 소재로 상판(1)의 하부에 형성되는 초고강도강 소재로 형성될 수 있다.The lower plate 2 may be formed of an ultra-high strength steel material formed at the lower portion of the upper plate 1 as a conductive material capable of resistance welding.

지지부(31)는 상판(1)에 압착되어 단면이 상판(1)을 기준으로 수평형상으로 형성되고, 저항용접이 가능하도록 전도체로 형성되는 것으로, 상부에서 압착부에 의하여 압착될 수 있도록 평평한 상면을 이루고 있으며, 용접부에 의하여 용접될 수 있도록 전도체, 대표적으로 금속소재로 형성될 수 있다.The supporting portion 31 is formed by horizontally pressing the upper plate 1 with respect to the upper plate 1 and is formed of a conductor so that resistance welding is possible. And may be formed of a conductor, typically a metal material, so as to be welded by a welded portion.

제 1 삽입부(32)는 지지부(31)의 하면 일측에 형성되고, 상판(1)을 통과하여 하판(2) 삽입되며, 하판(2)과 저항 용접이 가능하도록 전도체로 형성될 수 있고, 제 1 접합부(32a)는 제 1 삽입부(32)의 일측이 하판(2)과 용융접합 되어 형성될 수 있다.The first insertion portion 32 is formed on one side of the lower surface of the support portion 31. The first insertion portion 32 may be formed of a conductor so that the lower plate 2 is inserted through the upper plate 1 and resistance welding with the lower plate 2, The first joining portion 32a may be formed by fusion bonding one side of the first insertion portion 32 with the lower plate 2. [

제 2 삽입부(33)는 지지부(31)의 하면 타측에 제 1 삽입부(32)와 대응되도록 형성되고, 상판(1)을 통과하여 하판(2)에 삽입되며, 하판(2)과 저항 용접이 가능하도록 전도체로 형성될 수 있으며, 제 2 접합부(33a)는 제 2 삽입부(33)의 일측이 하판(2)과 용융접합 되어 형성될 수 있다.The second insertion portion 33 is formed to correspond to the first insertion portion 32 on the other side of the lower surface of the support portion 31 and is inserted into the lower plate 2 through the upper plate 1, And the second joining portion 33a may be formed by fusion bonding one side of the second inserting portion 33 with the lower plate 2. [

예컨대, 제 1 삽입부(32) 및 제 2 삽입부(33)는 지지부(31)의 하면에서 일측과 타측에 각각 형성될 수 있으며, 결합이 필요한 이종 소재인 상판(1) 및 하판(2)에 삽입되기 위하여 침형상으로 형성될 수 있다. For example, the first insertion portion 32 and the second insertion portion 33 may be formed on one side and the other side of the lower surface of the support portion 31, respectively. The upper and lower plates 1 and 2, Or the like.

제 1 삽입부(32)의 일측부는 하판(2)에 삽입되어 용융이 일어나 접합되어 제 1 접합부(32a)를 형성할 수 있으며, 제 2 삽입부(33)의 일측부는 하판(2)에 삽입되어 용융이 일어나 접합되어 제 2 접합부(33a)를 형성할 수 있다.One side of the first insertion portion 32 is inserted into the lower plate 2 to be melted and joined to form the first bonding portion 32a and one side portion of the second insertion portion 33 is inserted into the lower plate 2 So that the second bonding portion 33a can be formed by melting and bonding.

제 1 삽입부(32)와 제 2 삽입부(33)가 하판(2)에 접합되고, 지지부(31)가 상판(1)을 고정시켜 비철금속인 상판(1)과 초고강도강인 하판(2)을 견고히 접합할 수 있다.The first insert portion 32 and the second insert portion 33 are bonded to the lower plate 2 and the support portion 31 fixes the upper plate 1 to form the upper plate 1 of nonferrous metal and the lower plate 2 of ultra- Can be firmly bonded.

이와 같이 본 발명에 따른 이종 소재 접합체, 이종 소재 접합 장치 및 방법에 의하면, 전도성 셀프 피어싱 리벳을 이용하여 이종 소재를 가접합 한 후에 저항용접을 적용하여 이종 소재를 접합하여, 비철금속과 초고강도강 등의 다양한 이종 소재에 적용이 가능하고, 별도의 홀가공 공정이 필요하지 않아 공정시간 및 비용을 절감할 수 있으며, 저온 공정으로 모재의 열변형을 방지할 수 있는 효과를 가진다. 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.As described above, according to the dissimilar materials bonded material and the dissimilar material bonding apparatus and method according to the present invention, the dissimilar materials are joined to each other by using the conductive self-piercing rivet, and then the dissimilar materials are joined by resistance welding, It is possible to apply the present invention to various kinds of different materials and it is possible to reduce the processing time and cost since a separate hole processing step is not required and the thermal deformation of the base material can be prevented by the low temperature process. The scope of the present invention is not limited by these effects.

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.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, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

1 : 상판
2 : 하판
10 : 압착부
20 : 용접부
30 : 셀프 피어싱 리벳
31 : 지지부
32 : 제 1 삽입부
32a : 제 1 접합부
33 : 제 2 삽입부
33a : 제 2 접합부
40 : 고정부1: Top plate
2: Lower plate
10:
20:
30: Self-Pierced Rivet
31: Support
32: first insertion portion
32a: first connection
33:
33a: second joint
40:

Claims (6)

전도성 셀프 피어싱 리벳(SPR, Self-Piercing Rivet)을 압착부에 공급하고, 상판 및 하판을 고정부에 고정하는 준비 단계;
상기 상판 및 상기 하판이 임시 접합되도록, 상기 압착부에 의하여 상기 셀프 피어싱 리벳이 상기 상판 및 상기 하판에 삽입되는 가접합 단계; 및
용접부를 통해 상기 하판 및 상기 셀프 피어싱 리벳에 전류가 인가되어 상기 하판 및 상기 셀프 피어싱 리벳이 용융되어 접합되는 접합 단계;
를 포함하는, 이종 소재 접합 방법.A preparation step of supplying a conductive self-piercing rivet (SPR) to the crimping portion and fixing the top plate and the bottom plate to the fixing portion;
A joining step in which the self-piercing rivet is inserted into the upper plate and the lower plate by the pressing portion so that the upper plate and the lower plate are temporarily bonded; And
A joining step in which an electric current is applied to the lower plate and the self-piercing rivet through a welded portion to melt and bond the lower plate and the self-piercing rivet;
Wherein the method comprises the steps of: 제 1 항에 있어서,
상기 가접합 단계는,
상기 셀프 피어싱 리벳의 일부가 상기 상판에 삽입되는 제 1 삽입 단계; 및
상기 셀프 피어싱 리벳의 일부가 상기 하판에 삽입되는 제 2 삽입 단계;
를 포함하는, 이종 소재 접합 방법.The method according to claim 1,
The bonding step may comprise:
A first inserting step of inserting a part of the self-piercing rivet into the upper plate; And
A second inserting step in which a part of the self-piercing rivet is inserted into the lower plate;
Wherein the method comprises the steps of: 제 1 항에 있어서,
상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 상판 및 상기 하판에 삽입하는 압착부와 상기 셀프 피어싱 리벳 및 상기 하판에 전류를 인가하는 용접부는 일체형으로 형성되는 것인, 이종 소재 접합 방법.The method according to claim 1,
Wherein the self-piercing rivet and the welding portion for applying current to the self-piercing rivet and the lower plate are integrally formed. 상판 및 하판을 고정하는 고정부;
상기 상판 및 상기 하판이 임시 접합되도록, 셀프 피어싱 리벳을 상기 상판 및 상기 하판에 삽입하는 압착부; 및
상기 셀프 피어싱 리벳 및 상기 하판에 전류를 인가하여 상기 셀프 피어싱 리벳의 일부분과 상기 하판을 용융 접합시키는 용접부;
를 포함하는, 이종 소재 접합 장치.A fixing part for fixing the upper plate and the lower plate;
A pressing part for inserting the self-piercing rivet into the upper plate and the lower plate so that the upper plate and the lower plate are temporarily bonded; And
A welding portion for applying a current to the self-piercing rivet and the lower plate to melt-bond the lower plate to a portion of the self-piercing rivet;
And the second material joining device. 제 4 항에 있어서,
상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 상판 및 상기 하판에 삽입하는 압착부와 상기 셀프 피어싱 리벳 및 상기 하판에 전류를 인가하는 용접부는 일체형으로 형성되는 것인, 이종 소재 접합 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the self-piercing rivet and the welding portion for applying current to the self-piercing rivet and the lower plate are integrally formed. 상판;
저항용접이 가능한 전도성 소재로 상기 상판의 하부에 형성되는 하판;
상기 상판에 압착되어 단면이 상기 상판을 기준으로 수평형상으로 형성되고, 저항용접이 가능하도록 전도체로 형성되는 지지부;
상기 지지부의 하면 일측에 형성되고, 상기 상판을 통과하여 상기 하판에 삽입되며, 상기 하판과 저항 용접이 가능하도록 전도체로 형성되는 제 1 삽입부;
상기 제 1 삽입부의 일측이 상기 하판과 용융접합 되어 형성되는 제 1 접합부;
상기 지지부의 하면 타측에 상기 제 1 삽입부와 대응되도록 형성되고, 상기 상판을 통과하여 상기 하판에 삽입되며, 상기 하판과 저항 용접이 가능하도록 전도체로 형성되는 제 2 삽입부; 및
상기 제 2 삽입부의 일측이 상기 하판과 용융접합 되어 형성되는 제 2 접합부;
를 포함하는, 이종 소재 접합체.Top plate;
A lower plate formed on a lower portion of the upper plate, the lower plate being a conductive material capable of resistance welding;
A support member formed of a conductor so as to be capable of resistance welding, the support member being pressed onto the upper plate to have a cross section in a horizontal shape with respect to the upper plate;
A first insert formed at one side of a lower surface of the support portion, inserted through the upper plate and inserted into the lower plate, and formed of a conductor so as to allow resistance welding with the lower plate;
A first joint part formed by fusion-bonding one side of the first insertion part to the lower plate;
A second inserting portion formed to correspond to the first inserting portion on the other side of the lower surface of the support portion and inserted into the lower plate passing through the upper plate and formed of a conductor so as to allow resistance welding with the lower plate; And
A second joint formed by fusion-bonding one side of the second insert to the lower plate;
And a second substrate.
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