KR20200044230A - Spot welding method of dissimilar materials using pre-energization - Google Patents

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김재웅
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Abstract

A welding method of heterogeneous materials according to the present invention comprises: a pre-energization step of making a current flow through at least a part of the surface of a first material to remove an oxide film formed on the first material; and a main energization step of making the current flow while pressurizing the first material and a second material. According to the present invention, adhesion to a steel material can be increased.

Description

예비 통전을 이용한 이종소재의 스폿 용접방법{Spot welding method of dissimilar materials using pre-energization}Spot welding method of dissimilar materials using pre-energization}

본 발명은 이종소재 간의 스폿 용접을 위한 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 예비 통전을 이용한 이종소재 간의 스폿 용접 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for spot welding between dissimilar materials, and more particularly, to a spot welding method between dissimilar materials using preliminary energization.

위한 다양한 방법이 제시되고 있다. 이종 재료 간의 용접은 단순히 물리적 화학적 결합을 넘어서 미적인 부분을 위해서도 다양한 산업분야에서 요구되고 있다.Various methods have been proposed. Welding between dissimilar materials is required in various industries not only for physical and chemical bonding, but also for aesthetic parts.

종래의 경우 별도의 알루미늄 산화막의 제거 없이 전극 융착 등으로 불량이 발생되거나, 사전에 기계적으로 제거하는 과정을 실시해야 하여 전처리를 위한 별도의 시간이 증가되며, 이종소재 간의 용접 시 용접성이 저하된다는 문제점이 있었다.In the conventional case, a defect occurs due to electrode fusion or the like without removing the aluminum oxide film, or a process for mechanical removal must be carried out in advance, thereby increasing the extra time for pre-treatment and deteriorating weldability when welding between dissimilar materials. There was.

또한, 이종소재 간의 다층에서의 스폿 용접, 도금 또는 가공 등 별도의 공정으로 인한 비용이 높아지고 무엇보다 용접 조건이 현저하게 한정되는 등의 문제가 있었다.In addition, there are problems such as spot welding in multiple layers between different materials, plating, or processing, resulting in high costs due to separate processes and, above all, limited welding conditions.

대한민국등록특허 제 10-1032839호Korea Registered Patent No. 10-1032839

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 이종 소재, 특히 알루미늄을 포함하는 이종 소재 간의 용접 전에 예비적인 통전을 통해 알루미늄에 형성되는 산화막을 제거하는 단계를 이용하는 용접 방법을 제공하기 위함이다.The present invention is an invention devised to solve the above-described problems of the prior art, and a welding method using a step of removing an oxide film formed on aluminum through preliminary energization before welding between dissimilar materials, particularly dissimilar materials including aluminum. To provide.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이종소재의 용접 방법은 제1소재에 형성되는 산화막을 제거하기 위하여 상기 제1소재의 표면의 적어도 일부에 전류를 흘려주는 예비통전단계 및 상기 제1소재 및 상기 제2소재를 가압하며 전류를 흘려주는 본통전단계를 포함할 수 있다.The welding method for dissimilar materials of the present invention for achieving the above object is a pre-conducting step and the first material and a current flowing through at least a part of the surface of the first material to remove the oxide film formed on the first material and It may include a main energization step of passing the current while pressing the second material.

이 때, 상기 본통전단계는, 상기 제1소재의 산화막이 제거된 부분 및 상기 제2소재를 가압하며 전류를 흘려주는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the main energizing step may be characterized in that a current is passed while pressing the second material and the portion where the oxide film of the first material is removed.

그리고 상기 본통전단계에서 흘려주는 전류의 크기는 상기 예비통전단계에서 흘려주는 전류의 크기보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the magnitude of the current flowing in the main energizing stage may be greater than the magnitude of the current flowing in the preliminary energizing stage.

또는, 상기 본통전단계에서 전류를 흘려주는 시간은 상기 예비통전단계에서 전류를 흘려주는 시간보다 긴 것을 특징으로 할 수 있다.Alternatively, the time for passing the current in the main energizing step may be longer than the time for passing the current in the preliminary energizing step.

그리고 상기 제1소재는 스틸로 형성되고, 상기 제2소재는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the first material may be formed of steel, and the second material may be formed of aluminum.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 이종소재의 용접 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The welding method for dissimilar materials of the present invention for solving the above problems has the following effects.

첫째, 알루미늄 표면의 산화막 제거를 통해 스틸 소재와의 접착력이 증가될 수 있다.First, the adhesion to the steel material can be increased by removing the oxide film on the aluminum surface.

둘째, 기계적인 제거 과정이 없어 경제적이고 신속하게 알루미늄에 형성되는 산화막을 제거할 수 있다.Second, it is possible to remove the oxide film formed on aluminum economically and quickly because there is no mechanical removal process.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will become apparent to those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 이종소재의 용접 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 이종소재의 용접 방법의 시간에 따른 그래프이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 이종소재의 용접 방법을 나타낸 도면이다.
그리고 도 6은 본 발명의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a flow chart of a method of welding a different material of the present invention.
Figure 2 is a graph over time of the welding method of the heterogeneous material of the present invention.
3 to 5 is a view showing a welding method of the heterogeneous material of the present invention.
And Figure 6 is a graph showing the experimental results of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention, in which the object of the present invention can be specifically realized, will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same name and the same code are used for the same configuration, and additional description will be omitted.

또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다. In addition, in describing embodiments of the present invention, it is revealed in advance that components having the same function use the same name and the same reference numerals and are not substantially identical to the conventional ones.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

또한, 본 발명의 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, in the embodiments of the present invention, terms such as "include" or "have" are intended to indicate that there are features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one Or further features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, should not be excluded in advance.

도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 이종소재의 용접 방법에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 이종소재의 용접 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 이종소재의 용접 방법의 시간에 따른 그래프이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 이종소재의 용접 방법을 나타낸 도면이다. 그리고 도 6은 본 발명의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.The welding method of the heterogeneous material of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. 1 is a flow chart of a welding method of a heterogeneous material of the present invention, Figure 2 is a graph over time of the welding method of the heterogeneous material of the present invention, Figures 3 to 5 are views showing a welding method of the heterogeneous material of the present invention to be. And Figure 6 is a graph showing the experimental results of the present invention.

도 1 및 도 2에 따르면, 본 발명의 이종소재의 용접 방법은 예비통전단계 및 본통전단계를 포함할 수 있다.According to FIGS. 1 and 2, the welding method of the heterogeneous material of the present invention may include a preliminary energizing step and a main energizing step.

도 3에서와 같이, 예비통전단계는 제1소재(100)에 형성되는 산화막(300)을 제거하기 위하여 상기 제1소재(100)의 표면의 적어도 일부에 전류를 흘려주는 단계일 수 있다.As shown in FIG. 3, the pre-conduction step may be a step of passing an electric current to at least a part of the surface of the first material 100 in order to remove the oxide film 300 formed on the first material 100.

이 때, 제1소재(100)는 용접대상인 제2소재(200)와 대향하도록 구비되고, 상기 제1소재(100) 및 상기 제2소재(200)에는 접하는 지점이 고정되도록 반대방향으로 일정한 크기의 압력이 가해지는 것이 바람직하다.At this time, the first material 100 is provided to face the second material 200 to be welded, and the first material 100 and the second material 200 are fixed in the opposite direction so that the contact point is fixed. It is preferred that the pressure is applied.

이는, 예비통전단계를 거치며 도 4에서와 같이, 상기 제1소재(100)의 산화막(300)이 제거되고 산화막(300)이 제거된 상태에서 상기 제1소재(100)에 산화막(300)이 형성되는 등의 현상을 방지하기 위함이다.4, the oxide film 300 is applied to the first material 100 while the oxide film 300 of the first material 100 is removed and the oxide film 300 is removed, as shown in FIG. This is to prevent a phenomenon such as formation.

즉, 제1소재(100)에 형성되는 산화막(300)은 일정 전류량에 의해 용융되는 방식에 의해 제거될 수 있다.That is, the oxide film 300 formed on the first material 100 may be removed by a method of melting by a constant current amount.

따라서, 예비통전단계를 거치며 제1소재(100)의 산화막(300)이 제거된 상태에서 후술할 본통전단계를 통해 상기 제1소재(100) 및 상기 제2소재(200)가 안정적으로 용접될 수 있는 경우라면 위에 한정되지는 않는다.Therefore, the first material 100 and the second material 200 are stably welded through the main energizing step, which will be described later, while the oxide film 300 of the first material 100 is removed through a preliminary energizing step. If possible, it is not limited to the above.

본통전단계는 도 5에서 알 수 있듯이, 상기 제1소재(100) 및 상기 제2소재(200)를 가압하며 전류를 흘려주는 단계일 수 있다.As can be seen in FIG. 5, the main energizing step may be a step of applying a current while pressing the first material 100 and the second material 200.

상기 본통전단계를 통해 상기 제1소재(100) 및 상기 제2소재(200)는 용접될 수 있다. 즉, 상기 제1소재(100) 및 상기 제2소재(200)는 가압된 상태에서 일정량의 전류에 의해 용접될 수 있으며 상기 용접의 방법은 다양한 방법이 적용될 수 있다.The first material 100 and the second material 200 may be welded through the main energization step. That is, the first material 100 and the second material 200 may be welded by a predetermined amount of current in a pressurized state, and various methods of welding may be applied.

이 때, 상기 본통전단계는, 상기 제1소재(100)의 산화막(300)이 제거된 부분 및 상기 제2소재(200)를 가압하며 전류를 흘려주는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the main energizing step may be characterized in that an electric current is passed while pressing the portion where the oxide film 300 of the first material 100 is removed and the second material 200.

제1소재(100)에 형성되는 산화막(300)이 제거되지 않은 상태에서 상기 본통전단계를 거치며 상기 제1소재(100) 및 상기 제2소재(200)가 상호 용접되는 경우 용접 불량의 위험성이 크다.The risk of welding failure when the first material 100 and the second material 200 are welded to each other through the main energizing step in a state where the oxide film 300 formed on the first material 100 is not removed Big.

또한, 제1소재(100)에 형성되는 산화막(300)이 제거되지 않는 경우 산화막(300)은 본통전단계에서 용접에 필요한 전극(400)과 반응하여 전극(400)이 제1소재(100)의 표면에 달라붙는 문제가 발생할 수 있다.In addition, when the oxide film 300 formed on the first material 100 is not removed, the oxide film 300 reacts with the electrode 400 required for welding in the main conduction step, so that the electrode 400 is the first material 100. The problem of sticking to the surface may occur.

이는 전체적인 설계대로 용접이 이루어지지 않아 전체적인 디자인의 문제점 및 본통전단계에서 요구되는 전류를 흘려주기 위한 전극(400)이 마모되는 문제점을 야기할 수 있다.This may cause a problem in the overall design and wear of the electrode 400 for flowing a current required in the main energization step because welding is not performed according to the overall design.

따라서, 본 발명의 이종소재의 용접 방법은 예비통전단계를 거쳐 상기 제1소재(100)의 표면 중 산화막(300)이 제거된 부분에 대하여 가압하며 전극(400)을 통해 전류를 흘려줌으로써 안정적이고 신뢰성 있는 이종소재의 용접이 가능하다.Therefore, the welding method of the heterogeneous material of the present invention is stable by applying a current through the electrode 400 while pressing against the portion of the surface of the first material 100 through which the oxide film 300 has been removed through a pre-conduction step. Reliable welding of dissimilar materials is possible.

또한 본 발명의 이종소재의 용접 방법의 상기 본통전단계에서 흘려주는 전류의 크기는 상기 예비통전단계에서 흘려주는 전류의 크기보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the magnitude of the current flowing in the main energizing step of the welding method of the heterogeneous material of the present invention may be characterized in that it is larger than the magnitude of the current flowing in the pre-energizing step.

그리고 본 발명의 이종소재의 용접 방법의 상기 본통전단계에서 전류를 흘려주는 시간은 상기 예비통전단계에서 전류를 흘려주는 시간보다 긴 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the time for passing current in the main energizing step of the welding method for dissimilar materials of the present invention may be longer than the time for passing current in the preliminary energizing step.

본통전단계의 전류의 크기가 예비통전단계의 전류의 크기보다 크고, 본통전단계의 전류를 흘려주는 시간이 예비통전단계의 전류를 흘려주는 시간보다 길어 제1소재(100) 및 제2소재(200)의 용접이 이루어질 수 있다.The first current (100) and second material ( 200) may be welded.

즉, 본통전단계에 의해 상기 제1소재(100) 및 상기 제2소재(200)는 스폿 용접이 이루어진다. 이 때, 상기 제1소재(100) 및 상기 제2소재(200)의 접한 계면 사이의 저항 발열에 의해 온도가 용융점 이상이 되면, 상기 제1소재(100)의 일부 및 상기 제2소재(200)의 일부가 용융되고 이 후 냉각되며 응고되어 용접부분이 생기게 된다.That is, spot welding is performed on the first material 100 and the second material 200 by the main energization step. At this time, when the temperature is higher than the melting point due to resistance heating between the first material 100 and the interface between the second material 200, a part of the first material 100 and the second material 200 ) Is melted and then cooled and solidified to form a welded part.

또한, 상술한 본 발명의 이종소재의 용접 방법은 상기 제1소재(100)는 스틸로 형성되고, 상기 제2소재(200)는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 다만, 상기 제1소재(100)는 산화막(300)이 형성될 수 있는 금속이고, 제2소재(200)는 제1소재(100)와 용접가능한 금속인 경우 상기 종류에 한정되는 것은 아니다.In addition, the welding method of the heterogeneous material of the present invention described above may be characterized in that the first material 100 is formed of steel, and the second material 200 is formed of aluminum. However, the first material 100 is a metal in which the oxide film 300 can be formed, and the second material 200 is not limited to the above-mentioned type when it is a metal weldable to the first material 100.

도 6은 제1금속이 Al, 제2금속이 스틸(steel) 및 Al에 형성되는 산화막(300)이 Al2O3 인 경우, 전류 값에 따른 용접 시간과 온도의 관계를 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing a relationship between welding time and temperature according to a current value when the first metal is Al, and the second metal is Al 2 O 3 , which is formed on steel and Al.

실험 결과에 따르면, 예비통전단계에서 용접전류가 11kA이고 통전시간이 0.08sec 인 경우, 알루미늄에 형성되는 산화막(300)이 제거될 수 있다.According to the results of the experiment, when the welding current is 11 kA and the energization time is 0.08 sec in the pre-energization step, the oxide film 300 formed on aluminum may be removed.

상술한 바와 같이 본 발명의 예비통전단계를 통해 상기 산화막(300)이 제거될 수 있어 별도의 기계적 단계가 불필요하므로 공정이 신속하고 경제적이다.As described above, since the oxide film 300 can be removed through the pre-conduction step of the present invention, a separate mechanical step is unnecessary, so the process is quick and economical.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, a preferred embodiment according to the present invention has been examined, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the embodiment described above has ordinary skill in the art. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description and may be changed within the scope of the appended claims and their equivalents.

100: 제1소재
200: 제2소재
300: 산화막
400: 전극100: first material
200: second material
300: oxide film
400: electrode

Claims (5)

제1소재에 형성되는 산화막을 제거하기 위하여 상기 제1소재의 표면의 적어도 일부에 전류를 흘려주는 예비통전단계; 및
상기 제1소재 및 상기 제2소재를 가압하며 전류를 흘려주는 본통전단계;
를 포함하는 이종소재의 용접 방법.A pre-conduction step of passing an electric current through at least a part of the surface of the first material to remove the oxide film formed on the first material; And
A main energization step of applying current while pressing the first material and the second material;
Welding method of a heterogeneous material comprising a. 제 1항에 있어서,
상기 본통전단계는, 상기 제1소재의 산화막이 제거된 부분 및 상기 제2소재를 가압하며 전류를 흘려주는 것을 특징으로 하는 이종소재의 용접 방법.According to claim 1,
The main energizing step, the welding method of the heterogeneous material, characterized in that to pass the current while pressing the portion and the second material of the oxide film of the first material removed. 제 1항에 있어서,
상기 본통전단계에서 흘려주는 전류의 크기는 상기 예비통전단계에서 흘려주는 전류의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 이종소재의 용접 방법.According to claim 1,
The method of welding a dissimilar material, characterized in that the amount of current flowing in the main energizing step is larger than the amount of current flowing in the preliminary energizing step. 제 1항에 있어서,
상기 본통전단계에서 전류를 흘려주는 시간은 상기 예비통전단계에서 전류를 흘려주는 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 이종소재의 용접 방법.According to claim 1,
The welding time of the dissimilar material is characterized in that the time for passing the current in the main energizing step is longer than the time for passing the current in the preliminary energizing step. 제 1항에 있어서,
상기 제1소재는 스틸로 형성되고, 상기 제2소재는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이종소재의 용접 방법.
According to claim 1,
The first material is formed of steel, the second material is a welding method of a heterogeneous material, characterized in that formed of aluminum.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101032839B1 (en) 2006-02-23 2011-05-06 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Joint product between steel product and aluminum material, spot welding method for the joint product, and electrode chip for use in the joint product

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