KR20210038967A - 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체의 제조를 위한 용접 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 단계들을 포함하는, 적어도 하나의 스폿 용접된 조인트를 통해 함께 스폿 용접된 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체의 제조를 위한 방법, 이러한 방법에 따라 얻을 수 있는 조립체 및 자동차의 제조를 위한 이러한 조립체의 사용에 관한 것이다.

Description

적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체의 제조를 위한 용접 방법

본 발명은 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체 및 상기 조립체의 제조를 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 자동차들의 제조에 특히 매우 적합하다.

차량들의 중량을 절감하는 관점에서, 보다 작은 중량의 차량 본체를 달성하고 크래쉬 안정성을 개선하도록 높은 강도의 강 시트들을 사용하는 것은 공지되어 있다. 경화된 부품들은 또한 특히 차량들의 중량을 감소시키는 데 사용된다. 실제로, 이들 강들의 인장 강도는 최소 1200MPa 이고 최대 2500MPa 일 수 있다. 경화된 부품들은 양호한 부식 저항 및 열적 특성들을 갖는 알루미늄계 또는 아연계 코팅으로 코팅될 수 있다.

일반적으로, 코팅된 경화된 부품의 제조를 위한 방법은 다음의 단계들:

A) 알루미늄 또는 아연에 기초된 종래의 코팅인 금속성 코팅을 강 시트에 제공하는 단계,

B) 블랭크를 얻도록 코팅된 강 시트를 커팅하는 단계,

C) 강에서 완전한 오스테나이트 미세구조를 얻도록 높은 온도로 블랭크를 열적 처리하는 단계,

D) 프레스 공구 내로 블랭크를 이송하는 단계,

E) 부품을 얻도록 블랭크를 열간 형성하는 단계,

F) 마르텐사이트 또는 마르텐지토 (martensito) -베이나이트이거나 또는 적어도 75% 의 등축성 페라이트, 5 내지 20% 의 마르텐사이트 및 10% 이하의 양의 베이나이트로 제조된 강에서 미세구조를 얻도록 단계 E) 에서 얻어진 부품을 냉각하는 단계를 포함한다.

그 후에 일반적으로 또 다른 금속성 기재와 2개의 코팅된 경화된 부품들 또는 하나의 코팅된 경화된 부품의 용접이 이어진다. 알루미늄 또는 아연계 코팅된 경화된 부품들의 용접은 코팅이 경질이고 두껍기 때문에 실현하는 것이 매우 어렵다.

특허 출원 EP3020499 은 저항 스폿 용접 방법을 개시하고, 상기 방법은,

- 인버터 직류 전류 방법을 사용하여 스폿 용접 파워 소스에 연결된 용접 전극들의 쌍을 사용하여 적어도 하나의 고-인장 강 시트를 포함하는 두개 이상의 오버랩핑 강 시트들의 시트 조립체를 클램핑하고, 용접 전극들과 강 시트들을 프레싱하면서, 전류 통과 및 전류 통과 정지를 여러번 반복 수행하는 펄세이션 프로세스; 및

- 펄세이션 프로세스 후에, 용접 전극들과 강 시트들을 프레싱하면서 펄세이션 프로세스의 최대 전류 통과 시간 보다 긴 시간 주기 동안 연속적으로 전류가 통과되는 연속적인 전류 통과 프로세스를 포함한다.

그러나, 이러한 방법은 단지 종래의 아연계-코팅 및 알루미늄계 코팅으로 코팅된 열간 스탬핑된 강 시트들에 전용이다. 실제로, 예들에서, 이러한 방법은 알루미늄 코팅된 1500MPa 등급 열간 스탬핑된 강 시트들, 갈바닐링 (galvaneal) 코팅된 1500MPa 등급 열간 스탬핑된 강 시트 및 ZnO 스킨-처리된 Al 코팅된 1500MPa 등급 열간 스탬핑된 강 시트에 테스팅되었다. 다른 원소들을 포함하는 알루미늄 또는 아연에 기초된 특정한 코팅들은 이러한 특허 출원에 포함되지 않는다.

특허 출원 EP3085485 는 중첩된 고인장 강 시트를 포함하는 복수의 강 시트들을 용접하는 저항 스폿 용접 방법을 개시하고, 상기 저항 스폿 용접 방법에서, 전도 시스템은 인버터 DC 용접 파워 서플라이를 사용하는 펄세이션 전도이고, 각각의 전류 펄스들에서 펄세이션 전도를 형성하는 복수의 전류 펄스들에서, 전도 시간, 전도 유휴 시간 (idle time) 으로서 규정된 전류 펄스들의 간격들, 및 전류 펄스들에 의해 인가되는 용접 전류들은 가변적으로 제어된다.

그러나, 이러한 방법은 종래의 아연계 (순수 Zn, Zn-Fe, Zn-Ni, Zn-Al, Zn-Mg, Zn-Mg-Al, 등) 또는 종래의 알루미늄계 (Al-Si 등) 코팅과 베이스 재료의 강 사이의 합금 반응에 의해 금속간 화합물들 및 철의 고용체를 그 표면에서 포함하는 열간 스탬핑된 강 시트들에 전용이다. 이들 표면들은 주로 아연 또는 알루미늄으로 구성된 산화물 층으로 형성된다. 추가로, 때때로 주로 철 및 알루미늄의 금속간 화합물들로 구성된 코팅의 표면은 주로 아연 산화물으로 구성된 필름으로 형성된다. 예들에서, 방법은 9 중량% 의 Si 및 Fe 및 매우 작은 양의 ZnO 를 포함하는 합금된 알루미늄 코팅으로 코팅된 열간 스탬핑된 강 시트들에서 그리고 갈바닐링 코팅된 열간 스탬핑된 강 시트들에서 테스팅되었다. 일반적으로, 이들 코팅들의 자연 산화물 층은 10 내지 100nm 의 두께를 갖는다. 얇은 층의 ZnO 이 오스테나이트화 전에 알루미늄계 코팅된 경화된 부품에 디포짓팅될 때에, ZnO 및 알루미늄계 코팅은 합금된다. 매우 얇은 층의 ZnO 이 알루미늄계 코팅에서 디포짓팅되기 때문에, 주로 알루미늄으로 구성된 자연 산화물은 오스테나이트화 후에 여전히 매우 얇고, 즉 10-100nm 이고, 용이한 용접을 발생시킨다. 다른 원소들을 포함하는 알루미늄 또는 아연에 기초된 특정한 코팅들은 이러한 특허 출원에 포함되지 않는다.

특허 출원 GB2468011 은 적어도 하나의 플레이트의 재료가 고-인장 재료인 플레이트 조립체의 저항 용접을 위해 전류를 인가하는 방법을 개시하고, 방법은,

- 제 1 사전결정된 지속시간 동안 연속적으로 고-인장 재료의 결합 위치의 표면을 연화시키는 규모의 제 1 전류량을 인가시키는 제 1 단계;

- 제 1 사전결정된 지속시간이 경과할 때에, 제 1 전류량으로부터 너깃이 결합 위치에서 성장하게 하는 제 2 전류량으로 에너지 양을 스위칭하는 제 2 단계; 및

- 제 2 사전결정된 지속시간 동안 연속적으로 제 2 전류량을 인가시키는 제 3 단계를 포함한다.

이러한 방법은 고-인장 재료 또는 열간-스탬핑된 재료에 전용이다. 열간-스탬핑된 재료는 플레이팅 층으로 코팅될 수 있다. 그러나, 플레이팅 층의 성질은 구체화되지 않는다. 부가적으로, 제 1 단계에서, 낮은 전류량은 결합 위치의 표면을 연화시키도록 인가되고 제 2 단계에서, 높은 전류량은 고인장 재료들의 결합 위치에서 너깃의 성장을 발생시키도록 인가된다. 그럼에도 불구하고, 제 1 단계에서 낮은 전류량은 특정한 코팅된 열간 스탬핑된 부품들의 용접을 위해 충분하고 코팅들은 아연 또는 알루미늄과 다른 원소들을 포함한다.

최근에, 새로운 코팅들은 열간 형성된 강 시트들을 위해 개발되어 왔다. 특허 출원 WO2017017521 은 0.4 내지 20.0 중량% 의 아연, 1.0 내지 3.5 중량% 의 규소, 선택적으로 1.0 내지 4.0 중량% 의 마그네슘을 포함하는 합금 코팅으로 코팅된 인산염화가능한 (phosphatable) 경화된 부품을 개시하고 여기서 비 Zn/Si 는 3.2 내지 8.0 이다. 특허 출원 WO2017/017514 는 2.0 내지 24.0 중량% 의 아연, 1.1 내지 7.0 중량% 의 규소 및 선택적으로 1.1 내지 8.0% 의 마그네슘을 포함하고, 잔부가 알루미늄인 합금 코팅으로 코팅된 경화된 부품을 개시하고 비 Al/Zn 은 액체 금속 취성 (LME) 저항을 개선하기 위해 2.9 초과이다. 특허 출원 WO2017/017513 은 2.0 내지 24 중량% 의 아연, 7.1 내지 12.0 중량% 의 규소, 선택적으로 1.1 내지 8.0 중량% 의 마그네슘을 포함하고, 잔부가 알루미늄인 코팅으로 코팅된 희생 강 시트를 개시하고 비 Al/Zn 는 2.9 초과이고 코팅된 희생 경화된 부품은 프레스 경화의 방법 후에 얻어진다. 이들 특정한 코팅들은 마이크로미터 두께의 자연 산화물 층을 갖는다. 자연 산화물 층의 두께 및 경도로 인해, 이들 코팅들은 용접하는 것이 매우 어렵다.

그럼에도 불구하고, 어떠한 방법도 이들 특정한 코팅된 경화된 부품들을 용접하도록 개발되지 않았다.

따라서, 본 발명의 목적은 최근에 개발된 알루미늄 또는 아연에 기초된 특정한 코팅들로 코팅된 경화된 부품의 제조를 위한 용접 방법을 용이하게 실시하는 것을 제공한다. 특히 생산 라인들을 위해, 상기 목적은 그러한 특정한 코팅된 경화된 부품들에 대해 1kA 이상인 용접 범위를 얻는 것이다.

이러한 목적은 청구한 1 에 따른 이러한 조립체의 제조를 위한 용접 방법을 제공함으로써 달성된다. 방법은 또한 청구항 2 내지 청구항 10 에 따른 특징들을 포함할 수 있다.

또 다른 목적은 청구항 11 에 따른 조립체를 제공함으로써 달성된다. 조립체는 또한 청구항 12 내지 청구항 20 에 따른 임의의 특징들을 포함할 수 있다.

마지막으로 또 다른 목적은 청구항 21 에 따른 조립체의 사용을 제공함으로써 달성된다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명을 예시하도록, 다양한 실시형태들 및 비제한적인 예들의 시험들은, 특히 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다:

도 1 은 본 발명에 따른 실시형태를 도시한다.
도 2 내지 도 5 는 본 발명에 따른 스폿 용접 사이클의 예를 도시한다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

표현 경화된 강 부품은 최대 2500 MPa, 보다 바람직하게 최대 2000MPa 의 인장 강도를 갖는 열간-형성된 또는 열간-스탬핑된 강 시트를 의미한다. 예를 들면, 인장 강도는 500 MPa 이상, 유리하게 1200 MPa 이상, 바람직하게 1500 MPa 이상이다.

본 발명은 조립체의 제조를 위한 용접 방법에 관한 것이고, 방법은 다음의 단계들:

A. 적어도 2개의 금속성 기재들을 제공하는 단계로서, 제 1 금속성 기재는:

· 아연, 규소, 선택적으로 마그네슘을 포함하는 합금 코팅으로서, 잔부가 알루미늄인, 상기 합금 코팅,

· ZnO 및 선택적으로 MgO 를 포함하며 상기 코팅을 덮는 자연 산화물 층에 의해 코팅된 경화된 강 부품인, 상기 제공하는 단계,

B. 단계 A) 의 상기 적어도 2개의 금속성 기재들을 통해 인버터 직류 전류를 인가하는 스폿 용접 파워 소스 및 용접 전극들을 포함하는 스폿-용접 기계로 스폿 용접 사이클을 적용하는 단계를 포함하고,

상기 스폿 용접 사이클은, 다음의 하위-단계들:

i. 상기 스폿 용접 파워 소스에 연결된 용접 전극들을 사용하여 펄세이션 전류 (Cp) 가 함께 결합된 상기 적어도 2개의 금속성 기재들을 통해 인가되는 하나의 펄세이션 단계 및 직후에,

ii. 용접 전류 (Cw) 가 상기 적어도 2개의 금속성 기재들을 통해 인가되는 용접 단계를 포함하고,

상기 스폿 용접 사이클 중에 용접력은 50 내지 350 daN 이고, 상기 전류 (Cp) 는 상기 전류 (Cw) 와 상이하고 펄세이션 지속시간은 용접 지속시간보다 짧다.

임의의 이론에 얽매이지 않기를 원한다면, 아연, 규소, 선택적으로 마그네슘을 포함하고, 잔부가 알루미늄인 특정한 코팅으로 코팅된 적어도 경화된 강 부품을 포함하는 2개의 금속성 기재들에서 수행되는 본 발명에 따른 용접 방법은 조립체 표면에서 스플래시되는 코팅의 감소 및 1kA 이상의 용접 범위를 가능하게 한다고 여겨진다. 실제로, ZnO 및 선택적으로 MgO 는 물론 공기로 경화된 강의 산화로 인해 경화된 강 부품의 표면에 존재한다고 여겨진다. 펄세이션는 ZnO 및 선택적으로 MgO 산화물 층 및/또는 코팅된 경화된 강 부품에 존재하는 합금 코팅의 적어도 일부를 파괴하여 용접 전류으로의 경로를 개방한다고 여겨진다. 부가적으로, 하나의 펄세이션을 포함하는 본 발명에 따른 방법은 산업적 스케일로 실시하는 데 용이하다고 여겨진다. 마지막에, 용접력이 50 내지 350daN 일 때에, 용접은 전류가 전극 중심에서 보다 국지화되어 합금 코팅 및/또는 산화물 층의 보다 양호한 배제를 발생시키기 때문에 개선된다. 그러나, 용접력이 본 발명의 범위 밖, 즉 350daN 초과일 때에, 전류가 코팅된 경화된 부품들의 보다 큰 표면에 퍼지기 때문에, 너깃이 적어도 2개의 금속성 기재들 사이의 인터페이스에서 형성되지 않을 위험성이 존재한다.

도 1 에 예시된 바와 같이, 용접 전극들 (1, 1') 및 스폿 용접 소스 (2) 을 포함하는 스폿 용접 기계 (예시 생략) 가 사용된다. 이러한 예에서, 전극들은 본 발명에 따른 코팅 (4, 4', 4") 으로 코팅된 2개의 경화된 강 부품들 (3, 3') 을 결합하도록 허용한다. 용접 중에, 너깃 (5) 은 디퓨젼을 통해 2개의 경화된 강 부품들 사이에 형성된다. 너깃은 잔여물 코팅들 및 강 부품들의 합금이다. 본 발명에 따른 스폿 용접 사이클로 인해, 코팅의 적어도 일부가 너깃에서 제거된다고 여겨진다. 또한, 스폿 용접된 조인트 (6, 6') 의 상단에, 자연 산화물 층 및/또는 합금 코팅의 적어도 일부가 존재하지 않는다고 여겨진다. 실제로, 적어도 하나의 펄세이션는 자연 산화물 층을 파괴하고 너깃에서 그리고 스폿 용접된 조인트의 상단에서 코팅들을 용융시키고 제거함으로써 코팅된 2개의 경화된 강 부품들 사이에 용접을 시작한다고 여겨진다. 따라서, 전류는 2개의 경화된 강 부품들을 통해 유동하여 용접의 개선을 허용할 수 있다. 마지막에, 어떠한 냉각도 적어도 하나의 펄세이션과 용접 단계 사이에 요구되지 않는다고 여겨진다. 실제로, 냉각이 이들 단계들 사이에 수행된다면, 강 부품들이 고화되기 시작하기 때문에 2개의 경화된 강 부품들 사이에 너깃의 형성을 중단할 위험성이 있다. 반대로 냉각이 수행되지 않을 때에, 강 부품들이 액체 형태로 유지되고 함께 용이하게 결합될 수 있다고 여겨진다.

바람직하게, 단계 B.i) 에서, 펄세이션 전류 (Cp) 는 0.1 내지 30 kA, 바람직하게 0.1 내지 20kA, 보다 바람직하게 8.0 내지 20kA 및 유리하게 8.0 내지 15kA 이다.

유리하게, 단계 B.i) 에서, 펄세이션 지속시간은 5 내지 60ms, 바람직하게 4 내지 30ms 이다.

바람직하게, 단계 B.ii) 에서, 용접 전류 (Cw) 는 0.1 내지 30 kA, 바람직하게 0.1 내지 20kA, 보다 바람직하게 0.1 내지 10 및 유리하게 1 내지 7.5kA 이다.

유리하게, 단계 B.ii) 에서, 용접 지속시간은 150 내지 500ms 및 보다 바람직하게 250 내지 400ms 이다.

바람직한 실시형태에서, 전류 (Cp) 는 전류 (Cw) 미만이다.

또 다른 바람직한 실시형태에서, 전류 (Cp) 는 전류 (Cw) 초과이다. 실제로, 임의의 이론에 얽매이지 않기를 원한다면, 본 발명자는 Cp 가 Cw 를 초과할 때, 용접 범위가 추가로 개선된다는 것을 발견했다.

바람직하게, 스폿 용접 사이클 중에 용접력은 100 daN 내지 250 daN, 보다 바람직하게 150 내지 250 daN 이다.

바람직하게, 용접 주파수는 500 내지 5000Hz, 보다 바람직하게 500 내지 3000Hz 및 예를 들면 800 내지 1200Hz 이다.

바람직하게, 용접 단계 B.ii) 는 복수의 펄스들을 포함하고, 적어도 하나의 펄세이션 단계 B.i) 이후에 바로 상기 용접 단계의 제 1 펄스가 이어진다. 이러한 경우에, 펄세이션과 제 1 펄스 사이에 냉각은 존재하지 않는다. 제 1 펄스 이후에 하나 이상의 펄스(들) 가 이어지고, 파괴 지속시간이 각각의 차후의 펄스 사이에 존재한다. 바람직하게, 파괴 지속시간은 20 내지 80ms 및 바람직하게 30 내지 60ms 이다.

본 발명에 따른 스폿 용접 사이클은 상이한 형상을 가질 수 있다. 도 2 는 하나의 바람직한 실시형태를 예시하고 스폿 용접 사이클 (21) 은 직사각형 펄세이션 피크 (22) 및 직사각형 용접 피크 (23) 를 포함하는 직사각형 형상을 갖는다. 도 3 은 또 다른 바람직한 실시형태를 예시하고 스폿 용접 사이클 (31) 은 포물선형 펄세이션 피크 (32) 및 포물선형 용접 피크 (33) 를 포함하는 포물선형 형상을 갖는다. 도 4 는 또 다른 바람직한 실시형태를 예시하고 스폿 용접 사이클 (41) 은 삼각형 펄세이션 피크 (42) 및 삼각형 용접 피크 (43) 를 포함하는 삼각형 형상을 갖는다. 다른 실시형태들에 따르면, 스폿 용접 사이클은 포물선형 펄세이션 피크 및 직사각형 용접 피크를 포함하는 포물선형 및 직사각형 형상 또는, 삼각형 펄세이션 피크 및 직사각형 용접 피크를 포함하는 삼각형 및 직사각형 형상을 갖는다.

도 5 는 하나의 바람직한 실시형태를 예시하고 스폿 용접 사이클은 하나의 펄세이션 B.i 를 포함하고 바로 이어서 제 1 펄스의 용접 단계가 이어진다. 이러한 예에서, 스폿 용접 사이클 (51) 은 직사각형 펄세이션 피크 (52) 및 세개의 직사각형 용접 피크들 (53, 53',53") 을 포함하는 직사각형 형상을 갖는다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법에 따라 얻어질 수 있는 적어도 하나의 스폿 용접된 조인트를 통해 함께 스폿 용접된 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체에 관한 것이고, 상기 조립체는,

- 제 1 금속성 기재로서, 상기 제 1 금속성 기재는,

· 아연, 규소, 선택적으로 마그네슘을 포함하는 합금 코팅으로서, 잔부가 알루미늄인, 상기 합금 코팅,

· ZnO 및 선택적으로 MgO 를 포함하며 상기 코팅을 직접 덮는 자연 산화물 층에 의해 코팅된 경화된 강 부품인, 상기 제 1 금속성 기재를 포함하고,

- 상기 스폿 용접된 조인트는 너깃을 포함하고, 상기 스폿 용접된 조인트는 그 상단에 자연 산화물 층 및/또는 합금 코팅의 적어도 일부가 존재하지 않도록 되어 있다.

임의의 이론에 얽매이지 않기를 원한다면, 조립체가 본 발명에 따른 용접 방법을 사용하여 용접된 경화된 부품에서 상기 특정한 코팅을 포함하지 않을 때에, 용접 범위는 1kA 이상이라고 여겨진다. 실제로, 자연 산화물 층의 두께가 종래 기술 분야의 코팅들보다 더 두껍지만, 본 발명에 따른 용접 방법은 자연 산화물 층을 파괴하고 자연 산화물 층 및/또는 합금 코팅의 적어도 일부를 제거하여 조립체의 양호한 용접성을 허용한다고 여겨진다.

바람직하게, 경화된 강 부품의 합금 코팅은 0.1 내지 40.0 중량% 의 아연, 보다 바람직하게 0.1 내지 20.0 중량% 의 아연 및 유리하게 5.0 내지 14 중량% 의 아연 및 예를 들면 7.0 내지 12.0 중량% 의 아연을 포함한다.

바람직하게, 경화된 강 부품의 합금 코팅은 0.1 내지 20.0 중량% 의 규소, 보다 바람직하게 0.1 내지 12.0 중량% 의 규소 및 유리하게 0.1 내지 6.0 중량% 의 규소 및 예를 들면 2.0 내지 6.0 중량% 의 규소를 포함한다.

바람직하게, 경화된 강 부품의 합금 코팅은 0.1 내지 20.0 중량% 의 마그네슘, 0.1 내지 10.0% 의 마그네슘, 바람직하게 0.1 내지 4.0 중량% 의 마그네슘을 포함한다.

선택적으로, 코팅은 Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 부가적인 원소들을 포함하고, 각각의 부가적인 원소의 중량 당 함량은 0.3 중량% 미만이고 선택적으로 잔여물은 철을 포함하는 용융 욕에서 강 기재의 통과로부터 또는 공급 잉곳으로부터의 원소들이다. 예를 들면, 철의 양은 최대 5 중량% 이다.

바람직한 실시형태에서, 제 2 금속성 기재는 강 기재 또는 알루미늄 기재이다. 바람직하게, 제 2 강 기재는 본 발명에 따른 경화된 강 부품이다.

또 다른 바람직한 실시형태에서, 조립체는 강 기재 또는 알루미늄 기재인 제 3 금속성 기재 시트를 포함한다. 이러한 경우에, 2개의 또는 몇개의 스폿 용접된 조인트들이 존재한다.

마지막에, 본 발명은 자동차의 제조를 위해 본 발명에 따른 조립체의 사용에 관한 것이다.

본 발명은 지금부터 단지 정보를 위해 실행되는 시험들에서 설명될 것이다. 그것들은 제한되지 않는다.

예들

예 1: 균질의 용접 테스트

Usibor® 1500 강 시트들인 시험들 1 내지 18 이 3 중량% 의 규소, 2 중량% 마그네슘, 12 중량% 의 아연을 포함하고, 잔부가 알루미늄인 코팅으로 용융 도금 코팅되었다. Usibor® 1500 강 시트들인 시험 19 가 3 중량% 의 규소, 2 중량% 마그네슘, 10 중량% 의 아연을 포함하고, 잔부가 알루미늄인 코팅으로 용융 도금 코팅되었다. 강 시트들은 그후 3-7 분 동안 880 내지 950°C 의 오스테나이트화 온도에서 프레스 경화되었다.

그후, 각각의 시험에 대해, 2개의 동일한 프레스 경화된 부품이 함께 용접되었다.

용접 범위는 표준 SEP1220-2 에 따라 결정되었다. 용접 테스트는 3 kA 로부터 시작되고 매 두번의 스폿 용접들 마다 0.2 kA 만큼 증가되었다. 2개의 연속 스플래시들이 동일한 전류 레벨에서 발생될 때에, 스플레시 제한이 발견되었다. 스플래시 제한에 도달될 때에, 용접 전류는 배제 없이 동일한 전류 레벨에서 세개의 연속 용접된 샘플들을 갖도록 0.1 kA 의 단계로 감소되었다. 이러한 전류 레벨은 전류 범위의 용접 상한 제한으로서 규정된다: Imax.

그 후에, 하한 Imin 이 발견되었다. Imin 서치는 4√t 의 기준들을 사용하여 행해졌고, 여기서 t 는 시트 두께이다. 이러한 기준은 용접 품질 및 강도를 보장하는 최소 허용가능한 직경 값을 규정한다. 확인을 위해 다섯개의 연속 용접된 샘플들은 최소 용접 직경보다 더 우수한 용접 직경으로 얻어졌다.

시험들 1 내지 12, 17 및 19 에 대해, 용접 사이클은 선택적으로, 표준 SEP1220-2 에 따른 Imin 및 Imax 에 의해 규정된, 용접 전류 (Cw) 를 갖는 하나의 용접 단계 및 펄세이션 전류 (Cp) 를 갖는 하나의 펄세이션을 포함한다. 시험들 13 내지 16 에 대해, 용접 사이클은 표준 SEP1220-2 에 따른 Imin 및 Imax 에 의해 규정된 용접 전류 (Cw) 를 갖는 세번 또는 네번의 용접 단계들 및 펄세이션 전류 (Cp) 를 갖는 하나의 펄세이션을 포함하고, 일시적 중단은 각각의 용접 단계 사이에서 수행되었다.

주파수는 1000Hz 였다. 얻어진 Imin, Imax 및 용접 전류 범위는 다음의표 1 에 나타내어진다.

표 1

시험들 5, 6, 11, 12 내지 16 은 용접 불가능하였고, 즉 표준 SEP1220-2 에서 규정된 Imin 및 Imax 의 기준들이 달성되지 못했다. 본 발명에 따른 시험들은 1kA 이상의 용접 범위를 갖는다.

예 2: 불균질한 용접 테스트

Usibor® 1500 강 시트들은 3 중량% 의 규소, 2 중량% 마그네슘, 12 중량% 의 아연을 포함하고, 잔부가 알루미늄인 코팅으로 용융 도금 코팅되었다. 강 시트들은 그후 5 분 동안 900°C 사이의 오스테나이트화 온도에스 프레스 경화되었다. 그것들은 아연 코팅으로 코팅된 DP600 강 등급 (C: 0.14wt.%, Mn: 2.1wt% 및 Si: 0.4wt.%) 으로 용접되었다. 용접 범위는 예 1 에서와 같이 결정되었다. 주파수는 1000Hz 였다. 얻어진 Imin, Imax 및 용접 전류 범위는 다음의 표 2 에 나타내어진다.

표 2

시험 22 는 용접 불가능하였다. 본 발명에 따른 시험들은 1kA 이상의 용접 범위를 갖는다.

예 3: 전극 수명 테스트

전극 수명은 규정된 최소 용접 직경 미만에 8번 중 2번보다 많은 용접들이 이르기 전에 테스트 스트립의 최종 용접 수로서 규정된다. 최소 용접 직경은 4.7mm 이었다.

시험 7 로서 준비된 2개의 코팅된 경화된 강 부품들은 하나의 펄세이션 및 용접 단계를 포함하는 본 발명에 따른 용접 방법으로 함께 용접되었다. 펄세이션 전류는 10ms 중에 10kA 이었다. 용접 전류는 예 1 에서 시험 7 에 대해 결정된 Imax 이었다. 복수의 스폿 용접들이 2개의 코팅된 경화된 부품들에서 전극들로 수행되었고 용접 직경이 각각의 스폿 용접에 대해 측정되었다. 결과들은 다음의 표 3 에 도시된다.

표 3

용접 직경은 항상 본 발명에 따른 시험 7 에 있어서 최종 용접 직경 초과였다.

Claims (21)

1. 조립체의 제조를 위한 용접 방법으로서,
   다음의 단계들:
   A. 적어도 2개의 금속성 기재들 (3, 3') 을 제공하는 단계로서, 제 1 금속성 기재 (3) 는:
   · 아연, 규소, 선택적으로 마그네슘을 포함하는 합금 코팅 (4) 으로서, 잔부는 알루미늄인, 상기 합금 코팅 (4),
   · ZnO 및 선택적으로 MgO 를 포함하며 상기 코팅을 덮는 자연 산화물 층
   에 의해 코팅된 경화된 강 부품인, 상기 제공하는 단계,
   B. 단계 A) 의 상기 적어도 2개의 금속성 기재들을 통해 인버터 직류 전류를 인가하는 스폿 용접 파워 소스 (2) 및 용접 전극들 (1,1') 을 포함하는 스폿-용접 기계로 스폿 용접 사이클을 적용하는 단계를 포함하고,
   상기 스폿 용접 사이클 (21, 31, 41, 51) 은, 다음의 하위-단계들:
   i. 상기 스폿 용접 파워 소스에 연결된 용접 전극들을 사용하여 함께 결합된 상기 적어도 2개의 금속성 기재들을 통해 펄세이션 전류 (Cp) 가 인가되는 하나의 펄세이션 단계 (22, 32, 42, 52) 및 직후에,
   ii. 상기 적어도 2개의 금속성 기재들을 통해 용접 전류 (Cw) 가 인가되는 용접 단계 (23, 33, 43, 53) 를 포함하고,
   상기 스폿 용접 사이클 중에 용접력은 50 내지 350 daN 이고, 상기 펄세이션 전류 (Cp) 는 상기 용접 전류 (Cw) 와 상이하고 펄세이션 지속시간은 용접 지속시간보다 짧은, 조립체의 제조를 위한 용접 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   단계 B.i) 에서, 상기 펄세이션 전류 (Cp) 는 0.1 내지 30.0kA 인, 조립체의 제조를 위한 용접 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   단계 B.i) 에서, 상기 펄세이션 지속시간은 5 내지 60ms 인, 조립체의 제조를 위한 용접 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   단계 B.ii) 에서, 상기 용접 전류 (Cw) 는 0.1 내지 30kA 인, 조립체의 제조를 위한 용접 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   단계 B.i) 에서, 상기 용접 지속시간은 150 내지 500ms 인, 조립체의 제조를 위한 용접 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스폿 용접 사이클 중에 상기 용접력은 100 daN 내지 250 daN 인, 조립체의 제조를 위한 용접 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   Cp 는 Cw 미만 또는 초과인, 조립체의 제조를 위한 용접 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   용접 주파수는 500 내지 5000Hz 인, 조립체의 제조를 위한 용접 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 용접 단계 B.ii) 는 복수의 펄스들을 포함하고, 적어도 하나의 상기 펄세이션 단계 B.i) 이후에 바로 상기 용접 단계의 제 1 펄스가 이어지는, 조립체의 제조를 위한 용접 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    스폿 용접 사이클 형상 (21, 31, 41, 51) 은,
    · 직사각형 펄세이션 피크 (22) 및 직사각형 용접 피크 (23) 를 포함하는 직사각형 형태,
    · 포물선형 펄세이션 피크 (32) 및 포물선형 용접 피크 (33) 를 포함하는 포물선형 형태,
    · 삼각형 펄세이션 피크 (42) 및 삼각형 용접 피크 (43) 를 포함하는 삼각형 형태,
    · 포물선형 펄세이션 피크 및 직사각형 용접 피크를 포함하는 포물선형 및 직사각형 형상 및
    · 삼각형 펄세이션 피크 및 직사각형 용접 피크를 포함하는 삼각형 및 직사각형 형상 중에 선택되는, 조립체의 제조를 위한 용접 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항에 따라 얻어질 수 있는 적어도 하나의 스폿 용접된 조인트를 통해 함께 스폿 용접된 적어도 2개의 금속성 기재들 (3, 3') 의 조립체로서, 상기 조립체는,
    - 제 1 금속성 기재 (3) 로서, 상기 제 1 금속성 기재 (3) 는,
    · 아연, 규소, 선택적으로 마그네슘을 포함하는 합금 코팅 (4) 으로서, 잔부가 알루미늄인, 상기 합금 코팅 (4),
    · ZnO 및 선택적으로 MgO 를 포함하며 상기 코팅을 직접 덮는 자연 산화물 층
    에 의해 코팅된 경화된 강 부품인, 상기 제 1 금속성 기재 (3) 를 포함하고,
    - 상기 스폿 용접된 조인트는 너깃 (5) 을 포함하고; 상기 스폿 용접된 조인트는 그 상단 (6) 에 자연 산화물 층 및/또는 합금 코팅의 적어도 일부가 존재하지 않게 되어 있는, 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 경화된 강 부품의 합금 코팅은 0.1 내지 40.0 중량% 의 아연을 포함하는, 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 경화된 강 부품의 상기 합금 코팅은 0.1 내지 20.0 중량% 의 아연을 포함하는, 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체.
14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경화된 강 부품의 상기 합금 코팅은 0.1 내지 20.0 중량% 의 규소를 포함하는, 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 경화된 강 부품의 상기 합금 코팅은 0.1 내지 15.0 중량% 의 규소를 포함하는, 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체.
16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경화된 강 부품의 상기 합금 코팅은 0.1 내지 20.0 중량% 의 마그네슘을 포함하는, 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 경화된 강 부품의 상기 합금 코팅은 0.1 내지 10.0 중량% 의 마그네슘을 포함하는, 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체.
18. 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 금속성 기재는 강 기재 또는 알루미늄 기재인, 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체.
19. 제 18 항에 있어서,
    제 2 강 기재는 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 경화된 강 부품인, 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체.
20. 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    강 기재 또는 알루미늄 기재인 제 3 금속성 기재 시트를 포함하는, 적어도 2개의 금속성 기재들의 조립체.
21. 자동차의 제조를 위한, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 얻어질 수 있거나 또는 제 11 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 조립체의 사용.

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