KR20210022991A - Different material joint body - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이종 소재 접합체에 관한 것으로서, 더 상세하게는 서로 다른 소재로 형성되는 판재를 기계적 결합을 이용하여 견고하게 결합한 이종 소재 접합체에 관한 것이다.The present invention relates to a heterogeneous material bonded body, and more particularly, to a heterogeneous material bonded body in which plate materials formed of different materials are firmly bonded using mechanical bonding.
자동차 산업에서는 환경 문제에 따른 연비의 향상을 위해 알루미늄 합금과 플라스틱 재료 등의 사용을 통하여 차체의 경량화를 도모하고 있다. 이를 위해 자동차 업계에서는 차체를 조립하는 통상적인 점 용접을 대체할 수 있는 접합 방법에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 최근에 들어서는 리벳 또는 스크류와 같은 기계적 체결구를 이용한 기계적 결합 방식이 많이 사용되고 있다.In the automobile industry, in order to improve fuel economy due to environmental problems, weight reduction of the vehicle body is being promoted through the use of aluminum alloys and plastic materials. To this end, in the automotive industry, research on a bonding method that can replace the conventional spot welding for assembling a vehicle body is being made, and recently, a mechanical bonding method using a mechanical fastener such as rivets or screws has been widely used.
기계적 결합 방식 중 일반적으로 많이 사용되는 셀프 피어싱 리벳 접합 방식은, 강판 등의 접합 대상물에 리벳 접합용 구멍을 가공하고 그 구멍에 리벳을 삽입 후 헤드부를 성형하여 접합 대상물을 접합하는 기존의 리벳팅 방식과 달리, 구멍을 가공하지 않고 유압 또는 공압으로 리벳을 접합 대상물에 압입하여 리벳을 소성 변형시킴으로써 접합 대상물을 접합하는 방식이다. 이와 같은, 셀프 피어싱 리벳 접합 방식에서는 예컨대, 금속 시트재와 같은 상,하판의 접합 대상물을 체결하기 위해 헤드와, 부분적으로 속이 빈 원통형 섕크(shank)로 이루어진 셀프 피어싱 리벳을 사용할 수 있다. 예를 들면, 셀프 피어싱 리벳은 세팅 툴의 펀치에 의해 섕크가 접합 대상물의 상판을 관통하고, 엔빌에 의해 외측으로 벌어지며, 헤드 부분이 상판을 지지한 상태로 섕크가 하판에 압입되면서 접합 대상물의 상하판을 접합할 수 있다.Among the mechanical coupling methods, the self-piercing rivet joint method, which is commonly used, is a conventional riveting method in which a rivet joint hole is formed in a joint object such as a steel plate, and a rivet is inserted into the hole, and the head is formed to join the joint object. Unlike this, it is a method of joining the object to be joined by plastically deforming the rivet by pressing the rivet into the object to be joined by hydraulic or pneumatic pressure without processing a hole. In such a self-piercing rivet bonding method, for example, a self-piercing rivet made of a head and a partially hollow cylindrical shank may be used to fasten an object to be joined between the upper and lower plates such as a metal sheet material. For example, in the self-piercing rivet, the shank penetrates the upper plate of the object to be joined by the punch of the setting tool, and it is spread outward by the anvil, and the shank is pressed into the lower plate while the head part supports the upper plate. The upper and lower plates can be joined.
따라서, 셀프 피어싱 리벳 시스템은 상,하판의 접합 대상물을 펀치와 엔빌 사이에 위치시킨 상태에서, 펀치를 통해 리벳을 가압하게 되면, 그 리벳이 상판을 관통하여 하판으로 침투되고, 리벳의 선단이 엔빌의 성형골을 따라서 반지름 방향으로 확장 변형되면서 접합 대상물을 일체로 접합하게 된다. 이와 같이 셀프 피어싱 리벳을 이용한 접합 기술은 스폿 용접이 용이하지 않은 알루미늄 합금이나 플라스틱 재료와 같은 이종 소재 부품 간의 접합을 위해 사용될 수 있다.Therefore, in the self-piercing rivet system, when the rivet is pressed through the punch while the object to be joined of the upper and lower plates is placed between the punch and the anvil, the rivet penetrates the upper plate and penetrates into the lower plate, and the tip of the rivet is placed between the punch and the anvil. The object to be joined is integrally joined as it expands and deforms in the radial direction along the forming bone of. As described above, the bonding technique using self-piercing rivets can be used for bonding between parts of dissimilar materials such as aluminum alloys or plastic materials, where spot welding is not easy.
그러나, 이러한 종래의 이종 소재 접합체는, 리벳이나 스크류에 의해 결합 소재가 천공되는 과정에서 천공되는 홀 주위로 국부적인 파손이 발생하고 파손 부위에서 부식과 같은 손상이 발생되는 문제점이 있었다. 예컨대, 탄소섬유 복합재와 금속재 같은 이종 소재를 결합하는 경우, 리벳이나 스크류에 의한 탄소섬유 복합재의 천공 과정에서 천공되는 홀 주위로 국부적인 탄소섬유 복합재의 파손이 발생될 수 있으며, 이는 금속재인 리벳이나 스크류와 탄소섬유 간 갈바닉 부식으로 이어져, 결합 부위의 접합강도 및 내구성능의 저하를 야기시킬 수 있는 문제점이 있었다.However, such a conventional bonding material of different materials has a problem in that local damage occurs around the hole to be drilled in the process of drilling the bonding material by rivets or screws, and damage such as corrosion occurs at the damaged part. For example, in the case of combining different materials such as a carbon fiber composite material and a metal material, local damage of the carbon fiber composite material may occur around the hole drilled in the process of drilling the carbon fiber composite material by rivets or screws. It leads to galvanic corrosion between the screw and the carbon fiber, and there is a problem that may cause a decrease in the bonding strength and durability of the bonding site.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기계적 체결구를 이용한 이종 소재의 결합 시, 리벳이나 스크류의 천공 과정에서 발생하는 파손 부위를 실링(Sealing)하여 갈바닉 부식을 억제할 수 있는 이종 소재 접합체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is to solve a number of problems including the above problems, and when combining different materials using a mechanical fastener, the damaged part that occurs in the process of drilling rivets or screws is sealed to suppress galvanic corrosion. It is an object of the present invention to provide a bonded body of different materials that can be used. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이종 소재 접합체가 제공된다. 상기 이종 소재 접합체는, 제 1 소재로 형성된 제 1 판재; 상기 제 1 소재와 상이한 제 2 소재로 형성된 제 2 판재; 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재의 적어도 일부분을 관통하도록 삽입되어, 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재를 기계적으로 결합하는 고정구; 및 상기 고정구가 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재를 결합 시, 상기 고정구에 의해 파손된 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재의 접합 파손 부분이나 틈새를 실링하도록 형성되는 용융 접착층;을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a heterogeneous material conjugate is provided. The dissimilar material bonding body includes: a first plate formed of a first material; A second plate formed of a second material different from the first material; A fixture inserted through at least a portion of the first plate and the second plate to mechanically couple the first plate to the second plate; And a melt-adhesive layer formed to seal the joint breakage or gap between the first plate and the second plate damaged by the fixture when the fixture couples the first plate and the second plate. have.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고정구는, 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재를 결합 시, 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재를 자가 천공(Self-piercing)할 수 있도록, 셀프 피어싱 리벳(SPR, Self piercing rivet) 또는 플로우 드릴 스크류(FDS, Flow drill screw) 중 어느 하나를 포함하고, 상기 용융 접착층은, 열가소성 수지 재질로 형성된 용융 삽입체를 용융 후 응고시켜 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the fixture is self-piercing rivets so that when the first plate and the second plate are combined, the first plate and the second plate can be self-piercing. (SPR, Self piercing rivet) or flow drill screw (FDS, Flow drill screw), wherein the melt adhesive layer may be formed by melting and then solidifying a molten insert formed of a thermoplastic resin material.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용융 삽입체는, 와셔(Washer) 형상으로 형성되고, 상기 고정구의 머리부 하면에 접촉되게 형성될 수 있도록 상기 고정구의 다리부에 삽입될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the molten insert may be formed in a washer shape, and may be inserted into the leg of the fixture so that it may be formed to be in contact with the lower surface of the head of the fixture.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용융 삽입체는, 원판(Circular plate) 형상으로 형성되고, 상기 제 1 판재의 상면 또는 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재 사이에, 상기 고정구가 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재를 천공 하는 위치와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the molten insert is formed in a circular plate shape, and between the upper surface of the first plate or between the first plate and the second plate, the fixture is the first It may be formed at a position corresponding to the position where the plate and the second plate are drilled.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용융 삽입체는, 상기 고정구와 일체형으로 형성될 수 있도록, 상기 고정구 표면의 적어도 일부분을 둘러싸도록 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the molten insert may be formed to surround at least a portion of the surface of the fixture so that it may be integrally formed with the fixture.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용융 삽입체는, 용융되어 상기 고정구에 의해 파손된 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재의 접합 파손 부분이나 틈새를 실링하는 상기 용융 접착층으로 형성될 수 있도록, 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재의 적어도 일부분을 관통하게 삽입된 상기 고정구의 머리부와 그 주변 부위만 국부 가열 장치에 의해 소정 온도로 가열될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the molten insert may be formed of the molten adhesive layer for sealing a joint breakage portion or a gap between the first plate material and the second plate material that are melted and damaged by the fixture, Only the head of the fixture and a peripheral portion thereof inserted through at least a portion of the first plate and the second plate may be heated to a predetermined temperature by a local heating device.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용융 삽입체는, 상기 제 1 소재로 형성된 상기 제 1 판재 보다 낮은 용융 온도를 가지는 상기 열가소성 수지 재질로 형성되고, 상기 소정 온도는, 상기 제 1 판재의 용융 온도 보다 낮고, 상기 용융 삽입체의 용융 온도 보다 높은 온도일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the molten insert is formed of the thermoplastic resin material having a lower melting temperature than the first plate material formed of the first material, and the predetermined temperature is the melting of the first plate material. It is lower than the temperature, and may be a temperature higher than the melting temperature of the molten insert.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 판재는, 비금속 재질의 상기 제 1 소재로 형성되고, 상기 제 2 판재는, 금속 재질의 상기 제 2 소재로 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first plate may be formed of the first material of a non-metallic material, and the second plate may be formed of the second material of a metallic material.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 소재는, 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic) 및 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastic) 중 어느 하나를 포함하는 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic) 복합 소재일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first material is a fiber-reinforced plastic comprising any one of a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and a glass fiber reinforced plastic (GFRP) ( FRP: Fiber Reinforced Plastic) may be a composite material.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 판재는, 금속 재질의 상기 제 1 소재로 형성되고, 상기 제 2 판재는, 상기 제 1 소재와 다른 금속 재질의 상기 제 2 소재로 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first plate may be formed of the first material of a metal material, and the second plate may be formed of the second material of a metal material different from the first material. .
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용융 삽입체는, 상온에서 고화되고 가열 시에는 연화될 수 있도록, 폴리초산비닐수지, 폴리염화비닐 및 폴리스티렌 중 어느 하나를 포함하는 열가소성 수지 접착제일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the molten insert may be a thermoplastic resin adhesive including any one of polyvinyl acetate resin, polyvinyl chloride, and polystyrene so that it can be solidified at room temperature and softened when heated.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고정구는, 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재를 천공 시, 상기 접합 파손 부분의 발생을 증가시킬 수 있도록, 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재를 천공하는 다리부의 표면에 돌출되게 적어도 하나의 돌출부가 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the fixture, when drilling the first plate and the second plate, to increase the occurrence of the joint breakage, the first plate and the second plate are perforated. At least one protrusion may be formed to protrude from the surface of the leg.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기계적 체결구를 이용한 이종 소재의 결합 시, 리벳이나 스크류와 같은 고정구의 천공 과정에서 발생하는 파손 부위를 실링(Sealing)하여 이종 소재 간의 갈바닉 부식을 억제할 수 있다. 이에 따라, 이종 소재의 결합 부위의 내부식성을 향상시켜, 이종 소재의 접합 강도 및 내구 성능을 향상시킬 수 있는 이송 소재 접합체를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention made as described above, when dissimilar materials are combined using a mechanical fastener, a damaged part generated in the process of drilling a fixture such as a rivet or a screw is sealed to prevent galvanic corrosion between dissimilar materials. Can be suppressed. Accordingly, by improving the corrosion resistance of the bonding portion of the dissimilar material, it is possible to implement a conveying material conjugate capable of improving the bonding strength and durability performance of the dissimilar material. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 결합과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 이종 소재 접합체의 결합을 나타내는 단면도들이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 결합과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 결합과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.1 to 4 are cross-sectional views showing step-by-step a bonding process of a dissimilar material assembly according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are cross-sectional views illustrating a combination of a dissimilar material assembly according to other embodiments of the present invention.
7 to 10 are cross-sectional views showing stepwise a bonding process of a dissimilar material assembly according to another embodiment of the present invention.
11 to 14 are cross-sectional views showing stepwise a bonding process of a dissimilar material assembly according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various exemplary 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 provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete, and to completely convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, in the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description.
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 drawings, for example, depending on manufacturing techniques and/or tolerances, variations of the illustrated shape can be expected. Therefore, the embodiments of the inventive concept should not be construed as being limited to the specific shape of the region shown in the present specification, but should include, for example, a change in shape caused by manufacturing.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 결합과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 이종 소재 접합체의 결합을 나타내는 단면도들이다. 그리고, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 결합과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이고, 도 11 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 결합과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.1 to 4 are cross-sectional views showing step by step a bonding process of a dissimilar material conjugate according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are cross-sectional views illustrating a combination of a dissimilar material conjugate according to other embodiments of the present invention admit. 7 to 10 are cross-sectional views showing step by step a bonding process of a dissimilar material conjugate according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 11 to 14 are a bonding process of a dissimilar material conjugate according to another embodiment of the present invention. These are cross-sectional views showing step by step.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 소재로 형성된 제 1 판재(S1)와 제 1 소재와 상이한 제 2 소재로 형성된 제 2 판재(S2)를 결합할 수 있도록 고정구(20)를 준비할 수 있다. 더욱 구체적으로, 고정구(20)는, 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2)의 적어도 일부분을 관통하도록 삽입되어 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2)를 기계적으로 결합할 수 있는 셀프 피어싱 리벳(SPR, Self piercing rivet)일 수 있다. 이외에도, 고정구(20)는, 플로우 드릴 스크류(FDS, Flow drill screw)와 같이 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)를 자가 천공(Self-piercing)하여 결합시킬 수 있는 다양한 기계적 체결구가 사용될 수 있다.First, as shown in FIG. 1, a
또한, 고정구(20)로 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2)를 결합한 후, 고정구(20)에 의해 파손된 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)의 접합 파손 부분이나 틈새를 실링하는 용융 접착층(11)을 형성할 수 있도록, 열가소성 수지 재질로 형성된 용융 삽입체(10)를 준비할 수 있다.In addition, after combining the first plate (S1) and the second plate (S2) with the
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 용융 삽입체(10)는, 와셔(Washer) 형상으로 형성되고, 고정구(20) 머리부(21)의 하면에 접촉되게 형성될 수 있도록 고정구(20)에 다리부(22)에 삽입될 수 있다. 이러한, 용융 삽입체(10)는, 상온에서 고화되고 가열 시에는 연화될 수 있도록, 폴리초산비닐수지, 폴리염화비닐 및 폴리스티렌 중 어느 하나를 포함하는 열가소성 수지접착제일 수 있다.For example, as shown in Figure 1, the
이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정구(20)를 리벳팅하여 비금속 재질의 제 1 판재(S1)와 금속 재질의 제 2 판재(S2)를 결합시킬 수 있다. 이때, 제 1 판재(S1)는, 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic) 및 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastic) 중 어느 하나를 포함하는 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic) 복합 소재인 비금속 재질로 형성될 수 있다. 이러한, 플라스틱계 복합 소재는, 뛰어난 기계적 특성과 플라스틱의 내식성과 우수한 성형성에 의존하는 것으로, 이와 같은 뛰어난 특성을 토대로 새로운 구조용 재료 및 기능 재료로 많이 사용되고 있다.Subsequently, as shown in FIG. 2, by riveting the
그러나, 제 1 판재(S1)의 재질은 반드시 이에 국한되지 않고 금속 재질로 형성될 수도 있다. 이때, 제 2 판재(S2)는, 제 1 판재(S1)와 다른 금속 재질로 형성될 수 있다.However, the material of the first plate material S1 is not necessarily limited thereto and may be formed of a metal material. In this case, the second plate material S2 may be formed of a metal material different from the first plate material S1.
이와 같이, 제 1 판재(S1)는, 비금속 재질이나 제 2 판재(S2)와는 다른 종류의 금속 재질인 제 1 소재로 형성되어, 제 1 판재(S1)와 다른 제 2 소재로 형성된 제 2 판재(S2)와 용접에 의한 직접적인 결합이 이루어질 수 없으므로, 본 발명과 같이, 별도의 고정구(20)를 이용하여 제 2 판재(S2)와 기계적으로 견고하게 결합시킬 수 있다.As such, the first plate material S1 is formed of a non-metallic material or a first material that is a metal material different from the second plate material S2, and is formed of a second material different from the first plate material S1. Since (S2) and the direct coupling by welding cannot be made, it can be mechanically and firmly coupled to the second plate (S2) by using a
이러한, 고정구(20)는, 머리부(21)와 머리부(21)로부터 길게 연정되게 형성되는 다리부(22)로 형성된 셀프 피어싱 리벳(SPR, Self piercing rivet)이 사용될 수 있다.Such, the
더욱 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정구(20)의 다리부(22)가 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2)를 자가 천공에 의해 관통하면서 바깥쪽으로 서로 멀어지는 방향으로 벌어질 수 있다. 따라서, 유압 또는 공압을 이용하여 고정구(20)가 압입되면서 직접 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)를 자가 천공에 의해 관통하면서 삽입되므로, 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2)의 결합 부분에 고정구(20)가 삽입될 관통홀을 사전에 가공할 필요가 없다.More specifically, as shown in FIG. 2, the
또한, 고정구(20)가 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)를 자가 천공에 의해 관통하는 과정에서 다리부(22)가 소성 변형되면서, 예컨대 다리부(22)가 바깥쪽으로 서로 멀어지는 방향으로 벌어지면서 압입되어, 압입된 후 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2)를 견고하게 고정할 수 있다.In addition, while the
이와 같이, 고정구(20)는, 서로 상이한 제 1 소재와 제 2 소재로 형성된 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)와 같이, 아크 용접이나 점 용접과 같은 용접 공정이 용이하지 않은 이종 소재에 결합에 사용되어, 이종 소재를 기계적인 방법으로 견고하게 결합할 수 있다.As such, the
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 리벳팅되어 결합된 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2)의 적어도 일부분을 관통하게 삽입된 고정구(20)의 머리부(21)와 그 주변 부위만 국부 가열 장치(30)에 의해 소정 온도로 가열하여 용융 삽입체(10)를 용융시킬 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 3, the
예컨대, 국부 가열 장치(30)는, 레이저 빔(R)을 이용하여 리벳팅된 고정구(20)의 머리부(21)와 그 주변 부위만 정교하게 가열하여 제 1 판재(S1) 또는 제 2 판재(S2)의 변형 없이 용융 삽입체(10) 만을 효과적으로 용융시킬 수 있다. 이외에도, 국부 가열 장치(30)는, 제 1 판재(S1) 또는 제 2 판재(S2)를 변형시키지 않고 리벳팅된 고정구(20)의 머리부(21)와 그 주변 부위만 국부적으로 가열시킬 수 있는 상술한 레이저 가열 이외에도 램프 가열과 같은 다양한 가열 장치의 사용이 가능할 수 있다.For example, the
이때, 용융 삽입체(10)는, 제 1 소재로 형성된 제 1 판재(S1) 보다 낮은 용융 온도를 가지는 열가소성 수지 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 용융 삽입체(10)는, 상온에서 고화되고 국부 가열 장치(30)에 의해 가열 시에는 연화될 수 있도록, 폴리초산비닐수지, 폴리염화비닐 및 폴리스티렌 중 어느 하나를 포함하는 열가소성 수지접착제가 사용될 수 있으며, 이외에도, 제 1 소재로 형성된 제 1 판재(S1) 보다 낮은 용융 온도를 가지고 접합 파손 부분이나 틈새를 실링할 수 있는 매우 다양한 재질이 사용될 수 있다.In this case, the
따라서, 국부 가열 장치(30)가 제 1 판재(S1)의 용융 온도 보다 낮고, 용융 삽입체(10)의 용융 온도 보다 높은 소정 온도로 고정구(20)의 머리부(21)와 그 주변 부위만 국부적으로 가열하여, 제 1 판재(S1)의 손상 없이 용융 삽입체(10)를 용융시킬 수 있다.Therefore, the
이와 같이, 고정구(20)의 머리부(21)와 제 1 판재(S1) 사이에 위치한 용융 접착제(10)가 용융되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 용융되어 제 1 판재(S1)의 조직 사이로 침투한 용융 삽입체(10)가 상온에서 다시 응고되어 용융 접착층(11)이 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 용융 접착층(11)은, 고정구(20)에 의해 제 1 판재(S1)가 천공되는 과정에서 천공되는 홀 주위로 발생한 크랙(crack)과 같은 국부적인 파손부위로 스며들어 형성될 수 있다. 이에 따라, 고정구(20)의 천공 과정에서 발생하는 파손 부위를 용융 접착층(11)에 의해 효과적으로 실링(Sealing)할 수 있다.In this way, when the molten adhesive 10 located between the
이때, 용융 접착층(11)의 일부는, 고정구(20)에 의해 제 1 판재(S1)가 천공되는 과정에서 천공되는 홀 주위로 발생한 국부적인 파손 부위로 스며들어간 후 경화되어 파손 부위를 실링하고, 다른 일부는, 고정구(20)의 머리부(21)와 제 1 판재(S1) 사이에서 그대로 경화되어 고정구(20)와 제 1 판재(S1)의 결합력을 향상시킬 수 있다.At this time, a part of the melt-
더불어, 용융 접착층(11)이 제 1 판재(S1)의 상기 파손 부위로 스며들어간 후 빠르게 경화될 수 있도록, 별도의 냉각 장치를 이용하여 리벳팅된 고정구(20)의 머리부(21)와 그 주변 부위만 국부적으로 냉각시킴으로써, 용융 접착층(11)의 경화 속도를 증가시켜 공정 시간을 단축시키는 것도 가능할 수 있다.In addition, so that the melt-
이외에도, 본 발명의 이종 소재 접합체의 용융 삽입체(10)는, 상술한 형태이외에도, 고정구(20)가 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2)를 결합 시 고정구(20)에 의해 파손된 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)의 접합 파손 부분이나 틈새를 실링할 수 있도록 매우 다양한 형태로 형성될 수 있다.In addition, the melted
예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 용융 삽입체(10)는, 고정구(20)와 일체형으로 형성될 수 있도록, 고정구(20) 표면의 적어도 일부분을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 본 실시예에서는, 용융 삽입체(10)가 고정구(20)의 머리부(21) 표면만 둘러싸도록 형성되는 것을 예로 들었지만, 반드시 이에 국한되지 않고, 고정구(20)의 머리부(21) 표면 일부에만 형성되거나, 고정구(20)의 다리부(22) 표면의 적어도 일부분을 둘러싸도록 형성될 수도 있다.For example, as shown in FIG. 5, the
이와 같이, 용융 삽입체(10)가 별도의 부품으로 형성되지 않고, 고정구(20) 표면의 적어도 일부분을 둘러싸는 층(Layer)으로 형성됨으로써, 용융 삽입체(10)와 고정구(20)가 일체형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 이종 소재의 결합 시, 용융 삽입체(10)를 고정구(20)에 삽입하는 공정을 줄임으로써, 이종 소재 접합체의 제조 공정을 간소화하고 취급의 용이성도 더욱 증대시킬 수 있다.In this way, the
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 용융 삽입체(10)는, 원판(Circular plate) 형상으로 형성되고, 제 1 판재(S1)의 상면에, 고정구(20)가 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)를 천공 하는 위치와 대응되는 위치에 형성될 수도 있다.In addition, as shown in Fig. 6, the
이외에도, 도 7에 도시된 바와 같이, 원판 형상으로 형성되는 용융 삽입체(10)를 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2) 사이에 형성할 수도 있다. 이러한 경우, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 국부 가열 장치(30)에 의해 용융된 용융 삽입체(10)가 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)의 조직 사이로 침투한 후, 상온에서 다시 응고되어, 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2) 사이에 용융 접착층(11)이 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 7, a
더욱 구체적으로, 용융 접착층(11)은, 고정구(20)에 의해 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)가 천공되는 과정에서 천공되는 홀 주위로 발생한 크랙(crack)과 같은 국부적인 파손 부위로 스며들어 형성될 수 있다. 따라서, 고정구(20)의 천공 과정에서 발생하는 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)의 파손 부위를 용융 접착층(11)에 의해 효과적으로 실링(Sealing)하고, 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2)의 결합력을 더욱 증가시킬 수 있다.More specifically, the melt-
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 고정구(20)가 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)를 천공 시, 접합 파손 부분(C)의 발생을 증가시킬 수 있도록, 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)를 천공하는 고정구(20)의 다리부(22)의 표면에 돌출되게 적어도 하나의 돌출부(22a)가 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 11, when the
예컨대, 도 12에 도시된 바와 같이, 고정구(20)의 다리부(22) 표면에 돌출부(22a)가 형성되면, 고정구(20)가 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)를 천공하는 과정에서 접합 파손 부분(C)이 더욱 크게 발생될 수 있다.For example, as shown in FIG. 12, when the
이어서, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 국부 가열 장치(30)를 이용하여 리벳팅된 고정구(20)의 머리부(21)와 그 주변 부위를 가열하면, 용융된 용융 삽입체(10)가 제 1 판재(S1)의 조직 사이로 침투하는 동시에 접합 파손 부분(C)까지 침투하여 채울 수 있다. 이에 따라, 상온에서 다시 응고되어 형성된 용융 접착층(11) 중 접합 파손 부분(C)에 침투하여 응고되어 형성된 용융 접착층(11a)이 뿌리와 같은 역할을 하여, 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2)의 결합을 더욱 견고하게 하는 효과를 가질 수 있다.Subsequently, as shown in FIGS. 13 and 14, when the
따라서, 용융된 용융 삽입체(10)가 상온에서 다시 응고되면서 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)의 접합 파손 부분(C)에 침투하여 접합 파손 부분(C)을 실링하는 용융 접착층(11)으로 형성되는 성질을 이용하여, 고정구(20)가 제 1 판재(S1) 및 제 2 판재(S2)를 천공 시 역으로 접합 파손 부분(C)이 더욱 확대되어 크게 발생하도록 유도한 후, 용융 삽입체(10)가 용융되어 접합 파손 부분(C)을 채움으로써, 용융 접착층(11)이 뿌리 역할을 하여 제 1 판재(S1)와 제 2 판재(S2)의 결합을 더욱 견고하게 하도록 유도할 수 있다.Accordingly, a melted adhesive layer that penetrates the joint breakage portion C of the first plate material S1 and the second plate material S2 while the molten
그러므로, 본 발명의 여러 실시예에 따른, 이종 소재 접합체에 따르면, 고정구(20)를 이용한 이종 소재의 기계적 결합 시, 고정구(20)의 천공 과정에서 발생하는 파손 부위를 실링(Sealing)하여 이종 소재 간의 갈바닉 부식을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 따라, 이종 소재의 결합 부위의 내부식성을 향상시켜, 이종 소재의 접합 강도 및 내구 성능을 향상시키는 효과를 가질 수 있다.Therefore, according to various embodiments of the present invention, according to the dissimilar material bonding body, when mechanically bonding dissimilar materials using the
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.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10: 용융 삽입체
20: 고정구
21: 머리부
22: 다리부
30: 국부 가열 장치
R: 레이저 빔
S1: 제 1 판재
S2: 제 2 판재10: molten insert
20: fixture
21: head
22: leg
30: local heating device
R: laser beam
S1: first plate
S2: second plate
Claims (12)
상기 제 1 소재와 상이한 제 2 소재로 형성된 제 2 판재;
상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재의 적어도 일부분을 관통하도록 삽입되어, 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재를 기계적으로 결합하는 고정구; 및
상기 고정구가 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재를 결합 시, 상기 고정구에 의해 파손된 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재의 접합 파손 부분이나 틈새를 실링하도록 형성되는 용융 접착층;
을 포함하는, 이종 소재 접합체.A first plate formed of a first material;
A second plate formed of a second material different from the first material;
A fixture that is inserted through at least a portion of the first plate and the second plate to mechanically couple the first plate to the second plate; And
A melt-adhesive layer formed so as to seal a joint break or gap between the first plate and the second plate damaged by the fixture when the fixture couples the first plate and the second plate;
Containing, heterogeneous material conjugate.
상기 고정구는,
상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재를 결합 시, 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재를 자가 천공(Self-piercing)할 수 있도록, 셀프 피어싱 리벳(SPR, Self piercing rivet) 또는 플로우 드릴 스크류(FDS, Flow drill screw) 중 어느 하나를 포함하고,
상기 용융 접착층은,
열가소성 수지 재질로 형성된 용융 삽입체를 용융 후 응고시켜 형성되는, 이종 소재 접합체.The method of claim 1,
The fixture,
When combining the first plate and the second plate, self-piercing rivets (SPR) or flow drill screws (FDS) so that the first plate and the second plate can be self-piercing. , Flow drill screw), including any one of,
The melt adhesive layer,
A dissimilar material bonded body formed by melting and solidifying a molten insert formed of a thermoplastic resin material.
상기 용융 삽입체는,
와셔(Washer) 형상으로 형성되고, 상기 고정구의 머리부 하면에 접촉되게 형성될 수 있도록 상기 고정구의 다리부에 삽입되는, 이종 소재 접합체.The method of claim 2,
The molten insert,
Is formed in a washer (Washer) shape, and inserted into the leg portion of the fixture so as to be formed to be in contact with the lower surface of the head portion of the fixture, the heterogeneous material bonding body.
상기 용융 삽입체는,
원판(Circular plate) 형상으로 형성되고, 상기 제 1 판재의 상면 또는 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재 사이에, 상기 고정구가 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재를 천공 하는 위치와 대응되는 위치에 형성되는, 이종 소재 접합체.The method of claim 2,
The molten insert,
It is formed in the shape of a circular plate, and at a position corresponding to a position in which the fastener punches the first plate and the second plate on the upper surface of the first plate or between the first plate and the second plate. Formed, heterogeneous material conjugate.
상기 용융 삽입체는,
상기 고정구와 일체형으로 형성될 수 있도록, 상기 고정구 표면의 적어도 일부분을 둘러싸도록 형성되는, 이종 소재 접합체.The method of claim 2,
The molten insert,
To be formed integrally with the fastener, formed to surround at least a portion of the surface of the fastener, a heterogeneous material bonding body.
상기 용융 삽입체는,
용융되어 상기 고정구에 의해 파손된 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재의 접합 파손 부분이나 틈새를 실링하는 상기 용융 접착층으로 형성될 수 있도록, 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재의 적어도 일부분을 관통하게 삽입된 상기 고정구의 머리부와 그 주변 부위만 국부 가열 장치에 의해 소정 온도로 가열되는, 이종 소재 접합체.The method according to any one of claims 3 to 5,
The molten insert,
Pass through at least a portion of the first plate material and the second plate material so that it can be melted and formed as the melt-adhesive layer sealing a joint break or gap between the first plate material and the second plate material damaged by the fixture. Only the head of the inserted fixture and the peripheral portion thereof are heated to a predetermined temperature by a local heating device.
상기 용융 삽입체는,
상기 제 1 소재로 형성된 상기 제 1 판재 보다 낮은 용융 온도를 가지는 상기 열가소성 수지 재질로 형성되고,
상기 소정 온도는,
상기 제 1 판재의 용융 온도 보다 낮고, 상기 용융 삽입체의 용융 온도 보다 높은 온도인, 이종 소재 접합체.The method of claim 6,
The molten insert,
It is formed of the thermoplastic resin material having a lower melting temperature than the first plate formed of the first material,
The predetermined temperature is,
The dissimilar material bonded body, which is a temperature lower than the melting temperature of the first plate material and higher than the melting temperature of the molten insert.
상기 제 1 판재는, 비금속 재질의 상기 제 1 소재로 형성되고,
상기 제 2 판재는, 금속 재질의 상기 제 2 소재로 형성되는, 이종 소재 접합체.The method of claim 1,
The first plate is formed of the first material of a non-metallic material,
The second plate is formed of the second material of a metal material, a heterogeneous material bonding body.
상기 제 1 소재는,
탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic) 및 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastic) 중 어느 하나를 포함하는 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic) 복합 소재인, 이종 소재 접합체.The method of claim 8,
The first material,
Fiber Reinforced Plastic (FRP) composite material including any one of Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) and Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP), a heterogeneous material bonding body.
상기 제 1 판재는, 금속 재질의 상기 제 1 소재로 형성되고,
상기 제 2 판재는, 상기 제 1 소재와 다른 금속 재질의 상기 제 2 소재로 형성되는, 이종 소재 접합체.The method of claim 1,
The first plate is formed of the first material of a metal material,
The second plate is formed of the second material of a metal material different from the first material, a heterogeneous material assembly.
상기 용융 삽입체는,
상온에서 고화되고 가열 시에는 연화될 수 있도록, 폴리초산비닐수지, 폴리염화비닐 및 폴리스티렌 중 어느 하나를 포함하는 열가소성 수지 접착제인, 이종 소재 접합체.The method of claim 2,
The molten insert,
It is a thermoplastic resin adhesive containing any one of polyvinyl acetate resin, polyvinyl chloride, and polystyrene, so that it can be softened when heated and solidified at room temperature.
상기 고정구는,
상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재를 천공 시, 상기 접합 파손 부분의 발생을 증가시킬 수 있도록, 상기 제 1 판재 및 상기 제 2 판재를 천공하는 다리부의 표면에 돌출되게 적어도 하나의 돌출부가 형성되는, 이종 소재 접합체.The method of claim 2,
The fixture,
At least one protrusion is formed so as to protrude from the surface of the leg for perforating the first plate and the second plate so as to increase the occurrence of the joint breakage when perforating the first plate and the second plate. , Heterogeneous material conjugate.
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