KR20210009378A - 도금 강판의 접합 방법 및 접합 구조체 - Google Patents

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Abstract

특별한 가공 공정을 부가하지 않고, 용접부에서 발생하는 가스를 확실하게 배출 가능한 홈부를 마련하고, 기공 결함이 없는 양호한 접합 구조체를 얻음과 함께, 용접에 최적인 용접 위치를 눈으로 보아 용이하게 식별하거나, 티칭 포인트를 용접 로봇에게 교시할 수 있는, 도금 강판의 접합 방법을 제공한다. 제1 강판(10)을 원하는 형상으로 프레스 가공함과 동시에, 제1 강판(10)에 있어서의 제2 강판(20)의 중첩면에 홈부(32)를 형성하는 공정과, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)을 중첩하는 공정과, 홈부(32)를 겨냥 위치로 하여 용접 토치(40)를 설치하고, 중첩면에 수직인 방향으로 보아, 홈부(32)와 겹치도록 아크 스폿 용접을 행하는 공정을 구비한다.

Description

도금 강판의 접합 방법 및 접합 구조체
본 발명은 도금 강판의 접합 방법 및 접합 구조체에 관한 것이다.
종래, 복수의 강판을 겹쳐, 그 위에서 용접 토치 및 용접 와이어의 위치를 움직이지 않고 소모 전극식 아크 용접을 일정 시간 실시하여, 원반형의 용접 금속부를 얻는 것에 의해 강판끼리를 접합하는, 소위 아크 스폿 용접법이 알려져 있다.
그러나, 방식(防蝕)을 목적으로 하여, 강판 표면에 아연 도금이 실시되어 있는 경우에는, 강판의 겹침면에 아크 열이 가해졌을 때, 도금된 아연이, 그 비점을 초과하여 가스화할 우려가 있다. 이 경우에 있어서, 강판끼리 밀착되어 있으면, 아연 가스의 퇴피처가 없기 때문에, 아연 가스는, 액체의 철인 용융지(溶融池) 내에 침입하여, 블로 홀, 피트, 핀 홀이라고 하는 기공 결함이 발생한다.
이 문제에 관해, 강판간에 우연적으로 갭(간극)이 생긴 경우, 그 갭으로부터 아연 가스가 빠져나가게 되면, 용융지에 아연 가스가 침입하지 않아, 기공 결함이 대폭 경감된다는 것이 경험적으로 알려져 있다.
그러나, 용접 공정에 있어서, 강판간에 적극적으로 갭을 마련하는 것은 기술적으로 어렵고, 또한, 조립 정밀도를 높이고 싶다는 다른 요구와도 상반되는 점에서, 아크 스폿 용접법을 아연 도금 강판에 적용하는 것은 공업적으로는 곤란하였다.
이러한 문제에 대처하기 위해, 특허문헌 1 내지 4에 기재된 접합 방법이 제안되어 있다.
특허문헌 1에서는, 2매의 도금 강판의 중첩부의 내측 표면에, 비압접부로부터 압접측 단부를 향하여 뻗는, 널링 가공 등에 의한 홈부를 형성하여 도금 강판을 접합함으로써, 용접 시에 발생되는 가스를 홈부로부터 외부 공간으로 방출하고 있다.
특허문헌 2에서는, 아연계 도금 강판의 용접 예정부에 신장 변형을 생기게 하고, 다른 쪽 아연계 도금 강판과 반대 방향으로의 볼록형 변형을 형성하여, 강판간에 닫힌 간극을 형성하고, 볼록형 변형이 형성된 용접 예정부에 레이저 빔을 조사하여, 레이저 용접을 행하고 있다.
특허문헌 3에서는, 레이저 조사측에 있는 아연 도금 강판의 단부는 구속하지 않고, 아연 도금 강판을 지지한다. 그리고, 레이저 조사측의 아연 도금 강판만을, 겹침 용접 위치보다 구속측 위치에서 용융시켜 아연 도금 강판의 사이에 간극을 형성하여, 아연 도금 강판을 겹침 용접을 행하고 있다.
특허문헌 4에서는, 용접하는 2개의 부재 중, 한쪽 부재의 단부의 일부 영역에, 압축 또는 전단 변형을 가하여 돌기를 형성하거나, 또는 표면의 일부 영역에 반 펀칭 전단 가공을 행하여 돌기를 형성한다. 그리고, 이 돌기를 통하여 2개의 부재를 맞닿게 함으로써, 부재 간에 가스를 배출하기 위한 간극을 확보하여, 아크 용접을 행하고 있다.
일본 특허 공개 제2000-246445호 공보 일본 특허 공개 제2003-311453호 공보 일본 특허 공개 평7-32180호 공보 일본 특허 공개 제2014-113641호 공보
그러나, 특허문헌 1에서는, 아크 용접은 입열량이 높아, 널링 가공이나 엠보싱 가공과 같은 미세한 홈에서는, 용접 중의 열 변형으로 간극이 닫혀 버려, 고입열에 수반하는 대량의 아연 가스를 원활하게 배출하기가 곤란하다. 또한, 홈부를 형성하기 위해 널링 가공 등의 특별한 가공 공정이 필요하고, 특히 고장력 강판의 경우, 널링 가공에 의한 홈 형성이 곤란하기도 하여, 작업 능률 저하나 비용 증가의 요인으로 된다.
또한, 특허문헌 2나 특허문헌 3에서는, TIG, 플라스마 아크, 레이저 가열에 의한 열 변형으로는, 판 단부까지 연속되는 간극, 혹은 큰 간극을 확보할 수 없어, 대량의 아연 가스를 원활하게 배출하기가 곤란하다. 또한, 본 용접에 앞서, 아연계 도금 강판을 열 변형시키기 위한 특별한 가공 공정이 필요하여, 생산 능률이 대폭 저하됨과 함께, 열의 영향에 의한 재질 열화나 용접 균열 등도 우려된다.
또한, 특허문헌 4에서도, 특허문헌 1 내지 3과 마찬가지로, 강판간의 간극을 확보하기 위해, 용접되는 부재에, 돌기를 형성하기 위한 특별한 가공 공정이 필요하여, 작업 능률이 저하된다. 또한, 용접되는 2개의 부재가, 점 형상의 돌기로 맞닿는 것에 의해, 가스 빼기를 위한 간극이 확보되기 때문에, 용접에 최적인 용접 위치, 특히, 돌기 사이의 부분의 용접 위치를 알기 어렵고, 용접 로봇에 의한 용접의 경우에는 티칭이 어려워, 개선의 여지가 있었다. 또한, 상기 돌기는, 용접되는 부재의 단부에 있으며, 또한, 점 형상이기 때문에, 용접 시의 클램프 등에 의한 구속력에 의해 용접되는 부재의 단부가 찌부러져, 아연 가스를 빼기 위한 공간을 충분히 확보하지 못할 우려가 있다.
본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 적어도 1매가 도금 강판인 복수의 강판을 중첩하여 용접할 때 특별한 가공 공정을 부가하지 않고, 용접부에서 발생하는 가스를 확실하게 배출 가능한 홈부를 마련하여, 기공 결함이 없는 양호한 접합 구조체를 얻음과 함께, 용접에 최적인 용접 위치를 눈으로 보아 용이하게 식별하거나, 티칭 포인트를 용접 로봇에게 교시할 수 있는, 도금 강판의 접합 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 하기 (1)의 구성을 포함한다.
(1) 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 및 제2 강판을 아크 스폿 용접하는, 도금 강판의 접합 방법이며,
상기 제1 강판을 원하는 형상으로 프레스 가공함과 동시에, 해당 제1 강판에 있어서의 상기 제2 강판의 중첩면에 선형 홈부를 형성하는 공정과,
상기 제1 및 제2 강판을 중첩하는 공정과,
상기 홈부를 겨냥 위치로 하여 용접 토치를 설치하고, 상기 중첩면에 수직인 방향으로 보아, 상기 홈부와 겹치도록 아크 스폿 용접을 행하는 공정
을 구비하는, 도금 강판의 접합 방법.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태는, 하기 (2) 내지 (14)의 구성을 포함한다.
(2) 상기 홈부는, 상기 제1 강판의 단부에 대략 평행인 제1 홈부이며,
상기 제1 홈부 상에 적어도 하나의 용접 비드가 형성되는, 상기 (1)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(3) 상기 홈부는, 상기 제1 강판의 단부에 대략 수직이고, 또한, 해당 단부를 따라 나열되는 복수의 제2 홈부이며,
상기 제2 홈부 상에 용접 비드가 각각 형성되는, 상기 (1)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(4) 상기 홈부는, 상기 제1 강판의 단부에 대략 평행인 제1 홈부와, 상기 제1 강판의 단부에 대략 수직이며, 또한, 해당 단부를 따라 나열되는 복수의 제2 홈부이며,
상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부가 각각 교차하고 있고,
상기 제1 홈부와 상기 제2 홈부의 각 교점 상에 용접 비드가 각각 형성되는, 상기 (1)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(5) 상기 홈부는, 상기 제2 강판의 중첩면에 대해 이격되는 방향으로 돌출되는, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(6) 상기 아크 스폿 용접에 있어서, 용접 와이어를 공급하는 아크 스폿 용접인, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(7) 상기 홈부는, 상기 프레스 가공 시에 마련되는 록 비드인, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(8) 상기 홈부의 깊이는 0.2 내지 1.0㎜인, 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(9) 상기 용접 공정에 있어서 상판이 되는 측의 상기 강판의 용접 개소에는, 구멍이 형성되어 있는, 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(10) 상기 도금 강판은 인장 강도가 980Mpa 이상인 아연 도금 강판인, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(11) 상기 제1 강판은, 핫 스탬프용 강판인, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(12) 상기 프레스 가공은, 핫 스탬프인, 상기 (11)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(13) 상기 용접 공정에 있어서, 실드 가스는, Ar이 80체적％ 이하이고, 잔부를 CO2로 한 혼합 가스, 또는 100체적％ CO2 가스인, 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
(14) 상기 용접 공정에 있어서, 용접 와이어는, 정부(正負)의 송급 제어에 의해 공급되고, 단락 시에 용적의 표면 장력을 이용하여 용융지로 이행시키는, 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
또한, 본 발명은 하기 (15)의 구성을 포함한다.
(15) 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 및 제2 강판이 아크 스폿 용접되는, 접합 구조체이며,
상기 제1 강판의 상기 제2 강판의 중첩면에는, 프레스 가공에 의한 선형 홈부가 형성되어 있고,
상기 중첩면에 수직인 방향으로 보아, 상기 홈부의 적어도 일부와 겹치도록, 용접 비드가 형성되어 있는, 접합 구조체.
본 발명의 도금 강판의 접합 방법에 의하면, 특별한 가공 공정을 부가하지 않고, 도금 강판의 용접 시에 발생하는 가스에 기인하는 블로 홀, 피트, 핀 홀 등의 기공 결함을 방지하여, 기공 결함이 없고, 접합 강도가 우수하며, 또한, 용접 후의 조립 정밀도가 높은 접합 구조체를 얻을 수 있다. 또한, 용접에 최적인 용접 위치를 눈으로 보아 용이하게 식별하거나, 티칭 포인트를 용접 로봇에게 교시할 수 있다.
도 1a는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 1b는, 도 1a의 A 화살표 측면도이다.
도 1c는, 도 1a의 B-B 단면도이다.
도 2a는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 C 화살표 측면도이다.
도 2c는, 도 2a의 D-D 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
이하, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법 및 해당 접합 방법에 의해 형성되는 접합 구조체에 대해, 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
<제1 실시 형태>
도 1a는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법 및 해당 접합 방법에 의해 형성되는 접합 구조체를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 또한, 도 1b는, 도 1a의 A 화살표 측면도이며, 도 1c는, 도 1a의 B-B 단면도이다.
도 1a 내지 도 1c에 나타내는 바와 같이, 접합 구조체(100)는, 중첩된 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)이 용접 토치(40)에 의해 아크 스폿 용접되어 형성된다. 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 중 적어도 한쪽은, 아연 도금이 실시된 아연 도금 강판이다. 아연 도금 강판으로서는, 예를 들어 합금화 용융 아연 도금 강판(GA), 용융 아연 도금 강판(GI), 전기 아연 도금 강판(EG) 등을 들 수 있다. 또한, 아연 도금 강판의 인장 강도(TS)는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 980MPa 이상, 바람직하게는 1180Mpa 이상의 고장력 강판(High Tensile Strength Steel: HTSS)이다.
또한, 아연 도금 강판은, 편면 도금 강판이어도, 강판을 처리 욕 중에 디핑(침지)하여 형성되는 양면 도금 강판이어도 된다. 단, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 강판(10)에 있어서의 제2 강판(20)과 대면하는 표면, 혹은 제2 강판(20)에 있어서의 제1 강판(10)과 대면하는 표면의 적어도 한쪽에, 아연 도금이 실시되어 있다.
제1 강판(10)에는, 제1 강판(10)의 단부(12)를 따르는 방향(이후, 「X 방향」이라고도 함)으로 연장되고, 또한, 제2 강판(20)의 중첩면에 대해 이격되는 방향(도 1a 내지 도 1c에 있어서의 상방)으로 돌출되는, 대략 역V자형 제1 홈부(32)가 형성되어 있다. 이 제1 홈부(32)는, 제1 강판(10)을 그 용도에 따른 원하는 형상으로 프레스 가공할 때 동시에 형성된다.
이와 같이, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)을 겹쳐서 용접하는 용접 공정 전에, 제1 홈부(32)를 제1 강판(10)의 성형 가공(프레스 가공)과 동시에 형성하기 때문에, 제1 홈부(32)를 형성하기 위한 특별한 가공 공정(전용 공정)이 필요없게 되어, 생산 효율의 향상과 함께, 제조 비용이 저감된다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서, 제1 홈부(32)는 대략 역V자형을 갖고 있지만, 제2 강판(20)의 중첩면에 대해 이격되는 방향으로 돌출되어 있으면, 딱히 형상은 제한되지 않는다. 예를 들어, 역U자형 형상을 채용할 수도 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 홈부(32)는 1개만 마련되어 있지만, 서로 대략 평행하게 복수개 마련하는 것이어도 된다.
제1 홈부(32)를 형성하는 타이밍은, 제1 강판(10)으로부터 블랭크재를 펀칭 가공할 때든, 해당 블랭크재를 제품 형상으로 프레스 가공할 때든 어느 것이어도 되고, 딱히 한정되지 않는다. 이 때문에, 제1 홈부(32)를 형성하기 위한 특별한 공정이 불필요하게 되어, 생산 효율이 향상함과 함께, 가공 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 제1 홈부(32)는, 프레스 가공 시에 금속 재료의 유입을 억제하기 위해, 도시하지 않은 금형에 마련된 돌기부(록 비드 형성부)에 의해 형성되는 록 비드로 대용할 수도 있다.
또한, 제1 강판(10)은, 핫 스탬프용 강판이어도 되고, 그 경우, 프레스 가공은, 온간 성형 가공, 또는 열간 성형 가공(핫 스탬프)으로 할 수 있다. 이 때문에, 제1 강판(10)이 고장력 강판이어도, 프레스 가공에 의해 제1 홈부(32)를 용이하게 형성할 수 있다.
접합 구조체(100)는, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)을 중첩하여, X 방향으로 간격을 두고 제1 홈부(32) 상에 아크 스폿 용접을 행하고, 용접부에 용접 금속(용접 비드)(50)을 형성하여 제1 강판(10)과 제2 강판(20)을 용접하는 것에 의해 형성된다.
다음에, 이러한 접합 구조체(100)의 접합 방법에 대해 설명한다.
우선, 단부(12)를 따라, 상방으로 돌출되는 대략 역V자형 제1 홈부(32)가 프레스 가공에 의해 형성된, 제1 강판(10)을 제2 강판(20)에 중첩한다. 그리고, 제1 홈부(32)를 겨냥 위치(표시)로 하여, 용접 토치(40)를 제1 강판(10)의 제1 홈부(32)의 상방으로 이동시켜, 소정의 위치에 설치한다.
다음에, 용접 토치(40)로부터 소모식 전극인 용접 와이어(필러 와이어 또는 용가 봉)(41)을 송급하고, 실드 가스를 흘리면서, 용접 토치(40)와, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 사이에서 아크를 발생시켜, 제1 홈부(32) 상의 위치에서 아크 스폿 용접을 행하여, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)을 접합한다. 이 때문에, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 제1 홈부(32) 상의 위치에는, 용접 금속(50)이 형성된다.
본 실시 형태에서는, 제1 강판(10)에 있어서의 제1 홈부(32)는, 제2 강판(20)의 중첩면에 대해 이격되는 방향으로 돌출되어 있으며, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)이 넓은 면적의 평면끼리 중첩되기 때문에, 겹침 이음으로서의 평행을 유지한 채, 간극을 관리할 수 있어, 용접 후의 부품 형상의 정밀도가 향상된다.
또한, 제1 홈부(32)를 용접의 목적 위치로 함으로써, 용접 위치를 눈으로 보아 확인할 수 있어, 용접 토치(40)를 정확하게 용접 위치로 이동시킬 수 있다. 또한, 용접 로봇에 의한 용접의 경우에는, 용접 위치를 용이하게 티칭할 수 있다.
용접 위치는, 제1 홈부(32) 상의 1개소여도 되고, X 방향으로 연장되는 제1 홈부(32)에 따른 복수의 용접 위치여도 된다. 복수의 용접 위치에서 스폿 용접하는 경우, 필요로 하는 접합 강도에 따라 용접 간격을 임의로 설정할 수 있다.
실드 가스로서는, Ar이 80체적％ 이하, 나머지가 CO2인 혼합 가스, 또는 100체적％ CO2 가스가 바람직하다. CO2 가스는, 아크를 좁히는 효과가 있어, 용접 깊이를 요하는 판 두께가 두꺼운 이음의 용접에 있어서 적합하다.
아연 도금 강판의 용접에 있어서는, 아크 스폿 용접에 의해 아연 도금 강판이 가열됨으로써, 비점이 대략 900℃인 아연이 증발하여 용융지에 침입하고, 용접부에 블로 홀, 피트, 핀 홀 등의 기공 결함이 발생할 우려가 있다.
그러나, 본 실시 형태의 접합 방법에 의하면, 제1 강판(10)의 제1 홈부(32)로 형성되는 갭(간극) G가 가스 배출 구멍으로서의 역할을 하기 때문에, 발생된 아연 가스는 갭 G로부터 X 방향으로 배출되어, 기공 결함의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 제1 홈부(32)는, 프레스 가공에 의해 형성되므로, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 사이에, 아연 가스를 배출하기에 충분한 크기의 갭 G를 확보할 수 있다.
갭 G는, 발생되는 아연 가스를 충분히 배출할 수 있는 크기면 되고, 본 실시 형태의 효과를 얻기 위해서는, 제1 홈부(32)의 깊이 d(도 1b를 참조)는 0.2 내지 1.0㎜로 하는 것이 바람직하다. 일반적인 널링 가공과 같이, 제1 홈부(32)의 깊이 d가 0.2㎜ 미만이면, 용접 중의 열 변형에 의해 갭 G가 용이하게 닫혀 버려, 아연 가스의 배출이 불충분해질 우려가 있다. 또한, 제1 홈부(32)의 깊이 d가 1.0㎜를 초과하면, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 사이에 있어서의, 갭 G가 커져서 접합 강도가 저하될 우려가 있다.
또한, 용접 와이어(41)는, 정부의 송급 제어에 의해 공급되는 것이 바람직하다. 이 때문에 단락 시에 용적의 표면 장력을 이용하여 용적을 용융지로 이행시켜, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)으로의 입열을 저하시킬 수 있어, 아연의 증발량을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태의 도금 강판의 접합 방법에서는, 용접 와이어(41)를 송급하면서 아크 스폿 용접하기 때문에, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 제1 홈부(32)에 의한 갭 G는, 용접 금속(50)에 의해 메워진다. 따라서, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)의 접합 강도를 충분히 확보할 수 있다.
또한, 제1 강판(10)의 용접 개소에는, 미리 구멍을 마련해 두어도 된다. 이 때문에, 제1 강판(10) 상으로부터가 아니라, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)의 접촉부로부터 가열할 수 있어, 접합 강도가 향상된다.
고장력 강판을 사용한 아연 도금 강판의 경우, 매우 높은 압력을 부여하는 저항 스폿 용접에서는 LME 균열(용융 금속 취화 균열)이라고 불리는 입계 취화 균열이 일어나기 쉽지만, 본 실시 형태의 아크 용접에 의한 접합 방법에서는, 가압력이 매우 작기 때문에 LME 균열을 원리적으로 발생시키는 일이 없고, 또한, 기공 결함도 방지할 수 있다. 또한, 저항 스폿 용접과 같이 급랭 응고하지 않기 때문에, 과잉인 열 영향부 경도를 나타내지 않고, 수소에 기인하는 지연 균열 감수성도 낮출 수 있다.
<제2 실시 형태>
도 2a는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법 및 해당 접합 방법에 의해 형성되는 접합 구조체를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 또한, 도 2b는, 도 2a의 C 화살표 측면도이며, 도 2c는, 도 2a의 D-D 단면도이다.
본 실시 형태의 접합 구조체(100)에서는, 제2 강판(20)에 중첩된 제1 강판(10)에는, 제1 강판(10)의 단부(12)를 따르는 방향(X 방향)으로 연장되고, 또한, 제2 강판(20)의 중첩면을 향하는 방향(도 2a 내지 도 2c에 있어서의 하방)으로 돌출되는 대략 V자형 제1 홈부(32)가 형성되어 있다. 제1 홈부(32)는, 제1 실시 형태의 제1 강판(10)과 마찬가지로, 제1 강판(10)을 원하는 형상으로 프레스 가공할 때 동시에 형성된다.
그 밖의 부분은, 제1 실시 형태에 관한 접합 구조체(100)와 마찬가지이며, 또한 그 접합 방법도 마찬가지이다.
제1 강판(10)에 제2 강판(20)을 향하여 하방으로 돌출되는 대략 V자형 제1 홈부(32)를 형성함으로써, 제1 강판(10)을 제2 강판(20) 상에 중첩하였을 때, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20) 사이에는, 제1 홈부(32)의 양측(이후, 「Y 방향」이라고도 함)에 갭 G가 형성된다. 갭 G는, 제1 홈부(32)의 깊이 d(도 2b를 참조)와 마찬가지이고, 0.2 내지 1.0mm로 되어 있다.
그리고, 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)을 아크 스폿 용접할 때 발생하는 아연 가스는, 제1 홈부(32)의 Y 방향 양측에 형성되는 갭 G로부터 Y 방향으로 배출되기 때문에, 용접부에 발생하는 기공 결함이 방지된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 강판(10)에 있어서의 제1 홈부(32)는, 제2 강판(20)의 중첩면을 향하는 방향으로 돌출되어 있기 때문에, 아연 가스를 배출하기에 충분한 크기의 갭 G를 확실하게 확보할 수 있다.
<제3 실시 형태>
도 3은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법 및 해당 접합 방법에 의해 형성되는 접합 구조체를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
본 실시 형태의 접합 구조체(100)에서는, 제2 강판(20)에 중첩된 제1 강판(10)에는, 제1 강판(10)의 단부(12)에 대해 대략 수직 방향(Y 방향)으로 연장되고, 또한, 해당 단부(12)를 따라 나열되는, 상방으로 돌출되는 대략 역V자형의 복수의 제2 홈부(34)가 형성되어 있다.
그 밖의 부분은, 제1 실시 형태에 관한 접합 구조체(100)와 마찬가지이며, 또한 그 접합 방법도 마찬가지이다.
제1 강판(10)의 단부(12)에 대략 수직 방향으로 연장되고, 또한, 해당 단부(12)를 따라 나열되는, 대략 역V자형의 복수의 제2 홈부(34)를 형성함으로써, 제2 홈부(34)를 겨냥 위치(표시)로서 제2 홈부(34) 상에 용이하게 아크 스폿 용접할 수 있다. 그때, 대략 역V자형 제2 홈부(34)와 제2 강판(20)의 상면으로 구획 형성되는 갭 G를 통하여, 아연 가스가 Y 방향으로 배출되어, 용접부에 발생하는 기공 결함이 방지된다. 또한, 제2 홈부(34) 상을 용접하기 때문에, 용접 간격을 제2 홈부(34)의 간격에 용이하게 맞출 수 있다.
또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 강판(10)에 있어서의 제2 홈부(34)는, 제2 강판(20)의 중첩면에 대해 이격되는 방향으로 돌출되어 있고, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)이 넓은 면적의 평면끼리 중첩되기 때문에, 겹침 이음으로서의 평행을 유지한 채, 간극을 관리할 수 있어, 용접 후의 부품 형상의 정밀도가 향상된다.
<제4 실시 형태>
도 4는, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법 및 해당 접합 방법에 의해 형성되는 접합 구조체를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
본 실시 형태의 접합 구조체(100)에서는, 제1 강판(10)에, 제1 강판(10)의 단부(12)에 대해 대략 수직 방향으로 연장되고, 또한, 해당 단부(12)를 따라 나열되는, 하방으로 돌출되는 대략 V자형의 복수의 제2 홈부(34)가 형성되어 있다.
그 밖의 부분은, 제3 실시 형태에 관한 접합 구조체(100)와 마찬가지이며, 또한 그 접합 방법도 마찬가지이다.
제1 강판(10)의 단부(12)에 대략 수직 방향으로 연장되고, 또한, 해당 단부(12)를 따라 나열되는, 하방으로 돌출되는 대략 V자형의 복수의 제2 홈부(34)를 형성함으로써, 대략 V자형의 복수의 제2 홈부(34)에 의해 제2 홈부(34)의 X 방향 양측에 형성되는 갭 G를 통하여, 아연 가스가 배출되어, 용접부에 발생하는 기공 결함이 방지된다.
또한, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 제1 강판(10)에 있어서의 제2 홈부(34)는, 제2 강판(20)의 중첩면을 향하는 방향으로 돌출되어 있기 때문에, 아연 가스를 배출하기에 충분한 크기의 갭 G를 확실하게 확보할 수 있다.
<제5 실시 형태>
도 5는, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법 및 해당 접합 방법에 의해 형성되는 접합 구조체를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
본 실시 형태의 접합 구조체(100)에서는, 제2 강판(20)에 중첩된 제1 강판(10)에는, 제1 강판(10)의 단부(12)를 따르는 방향(X 방향)으로 연장되고, 상방으로 돌출되는 대략 역V자형 제1 홈부(32)와, 제1 강판(10)의 단부(12)에 대략 수직(Y 방향)이며, 또한, 해당 단부(12)를 따라 나열되는, 상방으로 돌출되는 대략 역V자형의 복수의 제2 홈부(34)가 교차하여 형성되어 있다. 용접 토치(40)에 의한 아크 스폿 용접 위치는, 제1 홈부(32)와 제2 홈부(34)의 교점 상에 설정된다.
그 밖의 부분은, 제1 실시 형태 및 제3 실시 형태에 관한 접합 구조체(100)와 마찬가지이며, 또한 그 접합 방법도 마찬가지이다.
제1 강판(10)에, 제1 홈부(32)와 제2 홈부(34)을 교차하여 형성하고, 그 교점 형상에서 아크 스폿 용접함으로써, 용접 토치(40)의 위치 결정이 용이해져, 용접 간격을 일정하게 할 수 있다.
제1 홈부(32)와 제2 홈부(34)의 형성은, 각각 별도의 공정으로 형성할 수도 있지만, 작업 효율의 관점에서는, 동시에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 홈부(32)와 제2 홈부(34)를 별도의 공정으로 형성하는 경우에는, 제1 홈부(32)를 대략 역V자형으로 하고, 제2 홈부(34)를 대략 V자형으로 형성하는 것도, 그 역의 형상으로 형성할 수도 있다.
또한, 제1 실시 형태나 제3 실시 형태와 마찬가지로, 제1 강판(10)에 있어서의 제1 홈부(32) 및 제2 홈부(34)는, 제2 강판(20)의 중첩면에 대해 이격되는 방향으로 돌출되어 있고, 제1 강판(10)과 제2 강판(20)이 넓은 면적의 평면끼리 중첩되기 때문에, 겹침 이음으로서의 평행을 유지한 채, 간극을 관리할 수 있고, 용접 후의 부품 형상의 정밀도가 향상된다.
<제6 실시 형태>
도 6은, 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 도금 강판의 접합 방법 및 해당 접합 방법에 의해 형성되는 접합 구조체를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
본 실시 형태의 접합 구조체(100)에서는, 제2 강판(20)에 중첩된 제1 강판(10)에는, 제1 강판(10)의 단부(12)를 따르는 방향(X 방향)으로 연장되고, 제2 강판(20)을 향하여 하방으로 돌출되는 대략 V자형 제1 홈부(32)와, 제1 강판(10)의 단부(12)에 대략 수직(Y 방향)이며, 또한, 해당 단부(12)를 따라 나열되는, 하방으로 돌출되는 대략 V자형의 복수의 제2 홈부(34)가 교차하여 형성되어 있다. 용접 토치(40)에 의한 아크 스폿 용접 위치는, 제1 홈부(32)와 제2 홈부(34)의 교점 상에 설정되어 있다.
그 밖의 부분은, 제2 실시 형태 및 제4 실시 형태에 관한 접합 구조체(100)와 마찬가지이며, 또한 그 접합 방법도 마찬가지이다.
제1 강판(10)에, 제1 홈부(32)와 제2 홈부(34)를 교차하여 형성하고, 그 교점 상에서 아크 스폿 용접하게 되면, 발생되는 아연 가스를 배출함과 함께, 용접 토치(40)의 위치 결정이 용이해져, 용접 간격을 일정하게 할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태 및 제4 실시 형태와 마찬가지로, 제1 강판(10)에 있어서의 제1 홈부(32) 및 제2 홈부(34)는, 제2 강판(20)의 중첩면을 향하는 방향으로 돌출되어 있기 때문에, 아연 가스를 배출하기에 충분한 크기의 갭 G를 확실하게 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 적절히, 변형, 개량, 등이 가능하다. 본 발명에 있어서의 기공 결함 방지의 효과는, 아크 스폿 용접에 의한 아연 가스를 제1 강판(10) 및 제2 강판(20)의 간극으로부터 배출함으로써 얻어지는 효과이다. 따라서, 아크 용접에 있어서 가장 일반적인, 판의 단부(예를 들어, 도 1a에 있어서의 제1 강판의 단부(12))에 선형으로 비드를 형성하는 용접에서는, 아연 가스의 배출을 행할 수 없어, 본 발명과 마찬가지의 효과는 기대할 수 없다.
이상과 같이, 본 명세서에는 다음 사항이 개시되어 있다.
(1) 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 및 제2 강판을 아크 스폿 용접하는, 도금 강판의 접합 방법이며,
상기 제1 강판을 원하는 형상으로 프레스 가공함과 동시에, 해당 제1 강판에 있어서의 상기 제2 강판의 중첩면에 선형 홈부를 형성하는 공정과,
상기 제1 및 제2 강판을 중첩하는 공정과,
상기 홈부를 겨냥 위치로 하여 용접 토치를 설치하고, 상기 중첩면에 수직인 방향으로 보아, 상기 홈부와 겹치도록 아크 스폿 용접을 행하는 공정
을 구비하는, 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 아크 스폿 용접에 의해 도금 강판이 가열됨으로써 발생하는 가스를, 제1 강판의 제1 홈부에서 형성되는 갭(간극)으로부터 배출할 수 있어, 기공 결함의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 제1 홈부를 형성하기 위한 특별한 가공 공정이 불필요하게 되고, 생산 효율이 향상됨과 함께, 가공 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 제1 홈부를 겨냥 위치로 함으로써, 용접 위치를 눈으로 보아 확인할 수 있고, 용접 토치를 정확하게 용접 위치로 이동시킬 수 있다. 또한, 용접 로봇을 사용하는 경우에는, 용접 위치의 티칭이 용이하다.
(2) 상기 홈부는, 상기 제1 강판의 단부에 대략 평행인 제1 홈부이며,
상기 제1 홈부 상에 적어도 하나의 용접 비드가 형성되는, 상기 (1)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 제1 홈부에 의해 제2 강판의 중첩면에 갭을 형성하고, 해당 갭으로부터 아크 스폿 용접 시에 발생되는 아연 가스를 배출하여 용접부에 발생하는 기공 결함을 방지할 수 있다.
(3) 상기 홈부는, 상기 제1 강판의 단부에 대략 수직이고, 또한, 해당 단부를 따라 나열되는 복수의 제2 홈부이며,
상기 제2 홈부 상에 용접 비드가 각각 형성되는, 상기 (1)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 아크 스폿 용접할 때, 제2 홈부와 제2 강판의 상면으로 구획 형성되는 간극을 통하여 아연 가스를 배출할 수 있고, 용접부의 기공 결함을 방지할 수 있다. 또한, 제2 홈부 상을 용접하므로, 용접 간격을 제2 홈부의 간격에 용이하게 맞출 수 있다.
(4) 상기 홈부는, 상기 제1 강판의 단부에 대략 평행인 제1 홈부와, 상기 제1 강판의 단부에 대략 수직이고, 또한, 해당 단부를 따라 나열되는 복수의 제2 홈부이며,
상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부가 각각 교차하고 있고,
상기 제1 홈부와 상기 제2 홈부의 각 교점 상에 용접 비드가 각각 형성되는, 상기 (1)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 아크 스폿 용접 시에 발생되는 아연 가스를 확실하게 배출할 수 있다. 또한, 용접 토치의 위치 결정이 용이해져, 용접 간격을 일정하게 할 수 있다.
(5) 상기 홈부는, 상기 제2 강판의 중첩면에 대해 이격되는 방향으로 돌출되는, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 제1 강판과 제2 강판이, 넓은 면적의 평면끼리 평행하게 중첩되고, 겹침 이음으로서의 평행을 유지한 채, 간극을 관리할 수 있고, 용접 후의 부품 형상의 정밀도가 향상된다.
(6) 상기 아크 스폿 용접에 있어서, 용접 와이어를 공급하는 아크 스폿 용접인, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 제1 강판을 제2 강판에 중첩하였을 때, 제1 강판의 홈부에 의해 형성되는 제2 강판 사이의 간극을 용접 금속으로 메울 수 있어, 접합 강도가 향상된다.
(7) 상기 홈부는, 상기 프레스 가공 시에 마련되는 록 비드인, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 제1 홈부를 형성하기 위한 특별한 가공 공정이 불필요해져, 생산 효율이 향상됨과 함께, 가공 비용을 저감할 수 있다.
(8) 상기 홈부의 깊이는 0.2 내지 1.0㎜인, 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 접합 강도 및 조립 정밀도를 저하시키지 않고, 용접 시에 발생하는 가스를 확실하게 배출할 수 있다.
(9) 상기 용접 공정에 있어서 상판이 되는 측의 상기 강판의 용접 개소에는, 구멍이 형성되어 있는, 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 중첩한 제1 및 제2 강판 내측으로부터 용접할 수 있어, 접합 강도가 향상된다.
(10) 상기 도금 강판은 인장 강도가 980Mpa 이상인 아연 도금 강판인, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 고장력 강판인 아연 도금 강판의 아크 스폿 용접이 가능하게 된다.
(11) 상기 제1 강판은, 핫 스탬프용 강판인, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 고장력 강판의 아크 스폿 용접이 가능하게 된다.
(12) 상기 프레스 가공은, 핫 스탬프인, 상기 (11)에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 제1 강판이 고장력 강판이어도, 프레스 가공에 의해 제1 홈부를 용이하게 형성할 수 있다.
(13) 상기 용접 공정에 있어서, 실드 가스는, Ar이 80체적％ 이하이고, 잔부를 CO2로 한 혼합 가스, 또는 100체적％ CO2 가스인, 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, CO2 가스에 의해 아크를 좁힐 수 있어, 용접 깊이가 깊은 용접을 행할 수 있다.
(14) 상기 용접 공정에 있어서, 용접 와이어는, 정부의 송급 제어에 의해 공급되고, 단락 시에 용적의 표면 장력을 이용하여 용융지로 이행시키는, 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 도금 강판의 접합 방법.
이 구성에 의하면, 단락 시에 용적의 표면 장력을 이용하여 용적을 용융지로 이행시켜, 제1 및 제2 강판으로의 입열을 저하시킬 수 있어, 아연의 증발량을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(15) 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 및 제2 강판이 아크 스폿 용접되는, 접합 구조체이며,
상기 제1 강판의 상기 제2 강판의 중첩면에는, 프레스 가공에 의한 홈부가 형성되어 있고,
상기 중첩면에 수직인 방향으로 보아, 상기 홈부의 적어도 일부와 겹치도록, 용접 비드가 형성되어 있는, 접합 구조체.
이 구성에 의하면, 기공 결함이 없고, 접합 강도가 우수하고, 또한, 용접 후의 조립 정밀도가 높은 접합 구조체가 얻어진다.
이상, 도면을 참조하면서 각종 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않음은 물론이다. 당업자라면 특허청구의 범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또한, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상기 실시 형태에서의 각 구성 요소를 임의로 조합해도 된다.
또한, 본 출원은, 2018년 6월 22일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2018-118957호)에 기초하는 것이고, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.
10: 제1 강판
12: 제1 강판의 단부(단부)
20: 제2 강판
32: 제1 홈부(홈부)
34: 제2 홈부(홈부)
40: 용접 토치
41: 용접 와이어
50: 용접 금속(용접 비드)
100: 접합 구조체
G: 갭(간극)
d: 제1 홈부의 깊이

Claims (15)

  1. 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 및 제2 강판을 아크 스폿 용접하는, 도금 강판의 접합 방법이며,
    상기 제1 강판을 원하는 형상으로 프레스 가공함과 동시에, 해당 제1 강판에 있어서의 상기 제2 강판의 중첩면에 선형 홈부를 형성하는 공정과,
    상기 제1 및 제2 강판을 중첩하는 공정과,
    상기 홈부를 겨냥 위치로 하여 용접 토치를 설치하고, 상기 중첩면에 수직인 방향으로 보아, 상기 홈부와 겹치도록 아크 스폿 용접을 행하는 공정
    을 구비하는, 도금 강판의 접합 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홈부는, 상기 제1 강판의 단부에 대략 평행인 제1 홈부이며,
    상기 제1 홈부 상에 적어도 하나의 용접 비드가 형성되는, 도금 강판의 접합 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 홈부는, 상기 제1 강판의 단부에 대략 수직이고, 또한, 해당 단부를 따라 나열되는 복수의 제2 홈부이며,
    상기 제2 홈부 상에 용접 비드가 각각 형성되는, 도금 강판의 접합 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 홈부는, 상기 제1 강판의 단부에 대략 평행인 제1 홈부와, 상기 제1 강판의 단부에 대략 수직이고, 또한, 해당 단부를 따라 나열되는 복수의 제2 홈부이며,
    상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부가 각각 교차하고 있고,
    상기 제1 홈부와 상기 제2 홈부의 각 교점 상에 용접 비드가 각각 형성되는, 도금 강판의 접합 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈부는, 상기 제2 강판의 중첩면에 대해 이격되는 방향으로 돌출되는, 도금 강판의 접합 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 아크 스폿 용접에 있어서, 용접 와이어를 공급하는 아크 스폿 용접인, 도금 강판의 접합 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 홈부는, 상기 프레스 가공 시에 마련되는 록 비드인, 도금 강판의 접합 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 홈부의 깊이는 0.2 내지 1.0㎜인, 도금 강판의 접합 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 용접 공정에 있어서 상판이 되는 측의 상기 강판의 용접 개소에는 구멍이 형성되어 있는, 도금 강판의 접합 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 도금 강판은 인장 강도가 980Mpa 이상인 아연 도금 강판인, 도금 강판의 접합 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 강판은, 핫 스탬프용 강판인, 도금 강판의 접합 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 프레스 가공은, 핫 스탬프인, 도금 강판의 접합 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 용접 공정에 있어서, 실드 가스는, Ar이 80체적％ 이하로, 잔부를 CO2로 한 혼합 가스, 또는 100체적％ CO2 가스인, 도금 강판의 접합 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 용접 공정에 있어서, 용접 와이어는, 정부의 송급 제어에 의해 공급되고, 단락 시에 용적의 표면 장력을 이용하여 용융지로 이행시키는, 도금 강판의 접합 방법.
  15. 제1 강판 및 제2 강판 중 적어도 한쪽을 도금 강판으로 하고, 서로 중첩된 상기 제1 및 제2 강판이 아크 스폿 용접되는, 접합 구조체이며,
    상기 제1 강판의 상기 제2 강판의 중첩면에는, 프레스 가공에 의한 선형 홈부가 형성되어 있고,
    상기 중첩면에 수직인 방향으로 보아, 상기 홈부의 적어도 일부와 겹치도록, 용접 비드가 형성되어 있는, 접합 구조체.
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