KR20230037911A - Method for non-destructive evaluation of dissimilar metal weldments - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법에 관한 것이다.The present invention relates to a non-destructive evaluation method for dissimilar metal welded products.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 마우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.Recently, secondary batteries capable of charging and discharging have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, secondary batteries are attracting attention as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc., which are proposed as a solution to air pollution such as existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. Therefore, the types of applications using secondary batteries are diversifying due to the advantages of secondary batteries, and it is expected that secondary batteries will be applied to more fields and products in the future.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온폴리머 전지, 전고체 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.These secondary batteries are sometimes classified into lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, all-solid-state batteries, etc., depending on the composition of electrodes and electrolytes. It is increasing. In general, secondary batteries include a cylindrical battery and a prismatic battery in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and a pouch-type battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case. The electrode assembly embedded in the battery case is a power generating device capable of charging and discharging, consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator structure interposed between the positive electrode and the negative electrode. It is classified into a jelly-roll type wound with a separator interposed therebetween, and a stack type in which a plurality of positive and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked in a state in which a separator is interposed.
이차전지의 출력과 용량을 높이기 위해서, 다수의 전지셀이 전기적으로 연결되어 패키지화된 전지 모듈을 형성한다. 특히, 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다. 통상적으로 중대형 장치의 전지 모듈은 파우치형 이차 전지들의 직렬 및/또는 병렬연결을 통해 구현되고 있다.In order to increase the output and capacity of the secondary battery, a plurality of battery cells are electrically connected to form a packaged battery module. In particular, pouch-type secondary batteries are widely used in medium-to-large-sized devices due to the advantage of easy stacking. Conventionally, a battery module of a medium or large-sized device is implemented through serial and/or parallel connection of pouch-type secondary batteries.
이와 관련하여, 전지 모듈을 구성할 때 파우치형 이차 전지의 전극 리드들은 이를 벤딩하여 버스바의 상단면 위에 접촉시킨 다음, 전극 리드와 버스바를 용접하여 접합시킨다. 이 때, 상기 버스바(bus bar)는 구리, 은, 주석도금 등과 같은 재질로 바 형태로 제작된 막대형 전도체를 의미한다. 이러한 버스바는 동선에 비해 고용량의 전류를 안전하게 통전시킬 수 있어 전기 자동차의 전지 모듈 등을 비롯한 전원공급장치 내에 결선부재로 많이 사용되고 있다. 그러나, 일반적인 전지셀에서 양극 리드는 알루미늄 소재이며, 버스바는 구리 소재이다. 따라서 이러한 이종 금속 간의 용접으로 인해, 양극 리드와 버스바 사이의 용접 불량이 자주 발생하게 된다.In this regard, when constructing a battery module, electrode leads of a pouch-type secondary battery are bent and brought into contact with the top surface of a bus bar, and then the electrode leads and the bus bar are welded and joined. At this time, the bus bar refers to a bar-shaped conductor made of a material such as copper, silver, or tin plating. These bus bars can pass a high-capacity current safely compared to copper wires, so they are widely used as wiring members in power supply devices including battery modules of electric vehicles. However, in a typical battery cell, the cathode lead is made of aluminum and the bus bar is made of copper. Therefore, due to the welding between dissimilar metals, welding defects between the anode lead and the bus bar frequently occur.
이러한 용접 불량 여부를 확인하기 위하여, 종래에는 양극 리드와 버스바 사이의 인장 강도를 측정하였다. 이러한 인장 강도 측정은 파괴 검사에 해당하므로, 인장검사가 진행된 전지셀은 사용이 불가능하다. 이로 인해 제품을 여러 개의 로트(Lot)로 분류하고, 로트 별로 무작위 후보를 선별한 후 인장시험을 진행하여 불량 여부를 판별하였다. 그러나 이러한 검사 방법의 경우 로트 내에 정상적으로 용접이 이루어진 용접품이 폐기되는 문제가 있었다.In order to check whether or not such a welding defect exists, conventionally, tensile strength between an anode lead and a bus bar was measured. Since this tensile strength measurement corresponds to a destructive test, the battery cell subjected to the tensile test cannot be used. For this reason, the product was classified into several lots, and after selecting random candidates for each lot, a tensile test was conducted to determine whether or not the product was defective. However, in the case of this inspection method, there is a problem in that welded products normally welded in the lot are discarded.
또한, 이를 개선하기 위해 와전류 검사법 같은 비파괴 검사법이 도입되었으나, 속도 및 정확도에 문제가 있어 실질적인 도입이 어렵다는 문제가 있다.In addition, a non-destructive inspection method such as an eddy current inspection method has been introduced to improve this, but there is a problem in that it is difficult to practically introduce it due to problems in speed and accuracy.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 이종 금속 용접품의 용접 불량 여부에 대해 비파괴적으로 검사가 가능하면서도, 정확성 및 속도가 빠른 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and the purpose of providing a non-destructive evaluation method for dissimilar metal welded products with high accuracy and speed while non-destructively inspecting welding defects of dissimilar metal welded products do.
본 발명은 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.The present invention provides a non-destructive evaluation method for dissimilar metal welded products.
(1) 본 발명은 서로 다른 원소로 구성된 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재에 대해 용접이 수행된 용접품을 준비하는 단계(S10); 상기 용접품에 형성된 용접부 표면에 대하여, X선 형광 분석법(X-ray fluorescence, XRF)으로 용접부 표면을 이루는 원소의 조성을 측정하는 단계(S20); 및 측정된 원소의 조성으로부터 용접 불량 여부를 판별하는 단계(S30)를 포함하는 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.(1) The present invention comprises the steps of preparing a welded product in which welding is performed on a first metal member and a second metal member composed of different elements (S10); With respect to the surface of the welded part formed on the welded product, measuring the composition of elements constituting the surface of the welded part by X-ray fluorescence (XRF) (S20); And it provides a non-destructive evaluation method for dissimilar metal welded products including the step of determining whether or not there is a welding defect from the measured elemental composition (S30).
(2) 본 발명은 상기 (1)에 있어서, 상기 X선 형광 분석법(X-ray fluorescence, XRF)은 상압에서 수행되는 것인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.(2) The present invention provides a non-destructive evaluation method for dissimilar metal welded products according to (1) above, wherein the X-ray fluorescence (XRF) is performed at normal pressure.
(3) 본 발명은 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 제1 금속 부재는 알루미늄(Al)계 소재이고, 제2 금속 부재는 구리(Cu)계 소재인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.(3) In the present invention, in the above (1) or (2), the first metal member is an aluminum (Al)-based material, and the second metal member is a non-destructive evaluation method for a dissimilar metal welded product in which a copper (Cu)-based material is used. provides
(4) 본 발명은 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 금속 부재 전지셀의 양극 리드이고, 제2 금속 부재는 전지셀을 전기적으로 연결하는 버스바인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.(4) The present invention is a dissimilar metal welded product according to any one of (1) to (3) above, wherein the first metal member is the anode lead of the battery cell, and the second metal member is a bus bar electrically connecting the battery cells. A non-destructive evaluation method is provided.
(5) 본 발명은 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 용접품에서, 상기 제1 금속 부재는, 제2 금속 부재 상에 2층 이상 용접된 것인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.(5) The present invention is a non-destructive dissimilar metal welded product according to any one of (1) to (4) above, wherein, in the welded product, the first metal member is welded in two or more layers on the second metal member. Provides an evaluation method.
(6) 본 발명은 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 (S20) 단계는, 제1 금속 부재 측에 형성된 용접부 표면에 대하여 수행되는 것인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.(6) In the present invention, in any one of (1) to (5), the step (S20) is performed on the surface of the welded part formed on the first metal member side. to provide.
(7) 본 발명은 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 (S30) 단계에서, 용접 불량 여부는 용접부 표면에서 검출된 제2 금속 부재의 금속 원소의 함량에 따라 결정되는 것인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.(7) The present invention according to any one of the above (1) to (6), in the step (S30), whether or not the welding defect is determined according to the content of the metal element of the second metal member detected on the surface of the welded part Provides a non-destructive evaluation method for phosphorus dissimilar metal welded products.
(8) 본 발명은 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 (S30) 단계에서, 용접부 표면에서 제2 금속 부재의 금속 원소가 검출되지 않을 경우, 상기 용접품의 용접 상태를 약용접으로 판정하는 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.(8) In the present invention, in any one of (1) to (7), in the step (S30), when the metal element of the second metal member is not detected on the surface of the welded part, the welding state of the welded product is about A non-destructive evaluation method for dissimilar metal welded products judged as welding is provided.
(9) 본 발명은 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 용접부 표면에서 검출된 제2 금속 부재의 금속 원소의 함량이 기준치 이상일 경우, 상기 용접품의 용접 상태를 과용접으로 판정하는 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.(9) In the present invention, in any one of (1) to (8) above, when the content of the metal element of the second metal member detected on the surface of the welded part is greater than the reference value, the welding state of the welded product is judged as over-welded A non-destructive evaluation method for dissimilar metal welded products is provided.
(10) 본 발명은 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서, 용접부 표면에서 검출된 제2 금속 부재의 금속 원소의 함량이 43 중량% 이상일 경우, 상기 용접품의 용접 상태를 과용접으로 판정하는 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.(10) In the present invention, in any one of (1) to (9) above, when the content of the metal element of the second metal member detected on the surface of the welded part is 43% by weight or more, the welding state of the welded product is over-welded Provides a non-destructive evaluation method for dissimilar metal welded products.
본 발명에 따른 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법에 따르면 이종 금속 용접품에서, 용접부의 표면에 대한 원소의 조성 분석을 통해 용접 불량 여부를 판단할 수 있으므로, 비파괴적으로 검사가 가능하면서도 정확하고 빠르게 용접 불량 검사가 가능하다.According to the non-destructive evaluation method of dissimilar metal welded products according to the present invention, welding defects can be determined through elemental composition analysis on the surface of the welded joint in dissimilar metal welded products. Poor inspection is possible.
아울러, 비파괴적인 검사 방식으로 인하여, 기존의 파괴 검사 방법과 달리 용접이 수행된 전체 용접품에 대한 전수 검사 및 인라인 검사가 가능하다.In addition, due to the non-destructive inspection method, unlike conventional destructive inspection methods, total inspection and in-line inspection of the entire welded product on which welding is performed are possible.
도 1은 본 발명에 따른 용접부를 포함하는 용접품의 형상을 나타낸 모식도이다.
도 2는 버스바와 전극 리드의 접합 형태를 도시한 모식도이다.
도 3은 버스바와 양극 리드의 용접 과정을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 X선 형광 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 분산 분광법의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 인장 시험 과정을 나타낸 사진이다.1 is a schematic view showing the shape of a welded product including a welded portion according to the present invention.
2 is a schematic diagram showing a bonding form between a bus bar and an electrode lead.
3 is a schematic diagram showing a welding process between a bus bar and an anode lead.
4 is a graph showing the results of X-ray fluorescence analysis according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the results of energy dispersive spectroscopy according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph showing a tensile test process according to an experimental example of the present invention.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.
본 발명의 설명 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the description and claims of the present invention should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meaning, and the inventor appropriately uses the concept of the term in order to best describe his/her invention. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 발명의 설명 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, terms such as "comprise" or "having" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the description of the invention exist, but one or more It should be understood that the presence or addition of other feature numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에"있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에"있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에"있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에"있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 발명에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, this includes not only the case where it is “directly on” the other part, but also the case where there is another part in the middle. Conversely, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be “under” another part, this includes not only the case where it is “directly under” the other part, but also the case where there is another part in the middle. In addition, in the present invention, being disposed "on" may include the case of being disposed at the bottom as well as at the top.
본 발명에서, 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어는, 설명의 편의를 위한 것일 뿐이고, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.In the present invention, terms indicating directions such as up, down, left, right, front, and back are only for convenience of description, and may vary depending on the location of a target object or the location of an observer.
본 발명은 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.The present invention provides a non-destructive evaluation method for dissimilar metal welded products.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법은 서로 다른 원소로 구성된 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재에 대해 용접이 수행된 용접품을 준비하는 단계(S10); 상기 용접품에 형성된 용접부 표면에 대하여, X선 형광 분석법(X-ray fluorescence, XRF)으로 용접부 표면을 이루는 원소의 조성을 측정하는 단계(S20); 및 측정된 원소의 조성으로부터 용접 불량 여부를 판별하는 단계(S30)를 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the non-destructive evaluation method of the dissimilar metal welded product includes preparing a welded product in which welding is performed on a first metal member and a second metal member composed of different elements (S10); With respect to the surface of the welded part formed on the welded product, measuring the composition of elements constituting the surface of the welded part by X-ray fluorescence (XRF) (S20); And it may include a step (S30) of determining whether there is a welding defect from the composition of the measured elements.
이종 금속 간에 용접을 진행하게 되면, 이종 금속 간 녹는점 등의 물성 차이로 인하여 용접 불량이 발생할 수 있다. 종래에는 이종 금속 용접품의 용접 불량 여부를 평가하기 위해 용접편에 인장력을 인가하는 인장 시험을 수행했었으나, 이 경우 인장검사가 진행된 용접품, 예를 들어 전지셀은 사용이 불가능하다. 이로 인해 제품을 여러 개의 로트(Lot)로 분류하고, 로트 별로 무작위 후보를 선별한 후 인장시험을 진행하여 불량 여부를 판별하였다. 그러나 이러한 검사 방법의 경우 로트 내에 정상적으로 용접이 이루어진 용접품까지도 폐기되는 문제가 있었다.When welding is performed between dissimilar metals, welding defects may occur due to differences in physical properties such as melting points between dissimilar metals. Conventionally, a tensile test for applying a tensile force to a welded piece has been performed to evaluate welding defects of dissimilar metal welded products, but in this case, a welded product subjected to a tensile test, for example, a battery cell, cannot be used. For this reason, the product was classified into several lots, and after selecting random candidates for each lot, a tensile test was conducted to determine whether or not the product was defective. However, in the case of this inspection method, there was a problem in that even welded products normally welded in the lot were discarded.
이를 개선하기 위해 와전류 검사법 같은 비파괴 검사법이 도입되었으나, 속도 및 정확도에 문제가 있어 실질적인 도입이 어렵다는 문제가 있다.In order to improve this, non-destructive inspection methods such as eddy current inspection have been introduced, but there is a problem in that it is difficult to practically introduce them due to problems in speed and accuracy.
이에, 본 발명은 이종 금속 용접품에 대해, 별도의 파괴 공정 없이도, 용접부의 표면에 대한 원소의 조성 분석을 통해 용접 불량 여부를 판단할 수 있으므로, 비파괴적으로 검사가 가능하면서도 정확하고 빠르게 용접 불량 검사가 가능한 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 제공한다.Therefore, since the present invention can determine whether there is a welding defect through elemental composition analysis on the surface of the welded part without a separate destructive process for the dissimilar metal welded product, it is possible to inspect the welding defect accurately and quickly while non-destructively. Provides a non-destructive evaluation method for dissimilar metal welded products that can be inspected.
이하, 본 발명에 따른 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, a non-destructive evaluation method for dissimilar metal welded products according to the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법은 (S10) 단계에 따라 준비된 서로 다른 원소로 구성된 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재에 대해 용접이 수행된 용접품에 대해 (S20) 단계 및 (S30) 단계에 따라 직접적으로 수행될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법은 단지 용접품과 동일한 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재로부터 용접이 수행된 용접편을 별도로 마련하고, 용접편에 대해 용접 불량 여부를 판별하는 것에서 나아가, 용접이 실시된 제품 자체인 용접품, 구체적인 예로 전지 모듈 자체에 대해, 직접적으로 용접 불량 여부를 판별할 수 있다. 다만, 본 발명의 설명에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 명확하게 설명하기 위해 용접품을 용접편의 형태로 기재할 수 있고, 이러한 용접편의 형태가 용접품을 제한하는 것은 아니다.In the non-destructive evaluation method of a dissimilar metal welded product according to an embodiment of the present invention, a welded product in which welding is performed on a first metal member and a second metal member composed of different elements prepared in step (S10) (S20) It can be performed directly according to steps and steps (S30). That is, in the non-destructive evaluation method of a dissimilar metal welded product according to an embodiment of the present invention, a welded piece separately welded from the same first and second metal members as the welded product is prepared, and the welded piece is defective in welding. In addition to determining whether or not, it is possible to directly determine whether or not there is a welding defect with respect to a welded product that is a welded product itself, as a specific example, the battery module itself. However, in the description of the present invention, in order to clearly explain the non-destructive evaluation method of a dissimilar metal welded product according to an embodiment of the present invention, the welded product may be described in the form of a welded piece, and the shape of this welded piece limits the welded product. It is not.
도 1은 용접부(4)를 포함하는 용접품(1)의 형상을 나타낸 모식도이다. 용접품(1)은 서로 다른 원소로 구성된 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)에 대해 용접이 수행된 것으로 용접부(4)를 포함하는 것일 수 있다.1 is a schematic view showing the shape of a welded
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용접품(1)을 구성하는 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)는 서로 다른 원소로 구성된 것이라면 각각의 금속 부재로서 그 금속의 종류에 특별히 제한되지 않으나, 구체적인 예로, 상기 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3) 구성하는 금속은 각각 독립적으로 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni) 등 용접이 가능한 것일 수 있다. 보다 구체적인 예로, 상기 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3) 중 어느 하나는 알루미늄(Al)계 소재이고, 다른 하나는 구리(Cu)계 소재일 수 있다. 또한, 보다 구체적인 예로, 상기 제1 금속 부재(2)는 알루미늄(Al)계 소재이고, 제2 금속 부재(3)는 구리(Cu)계 소재일 수 있다. 이 때, 상기 제1 금속 부재(2) 및/또는 제2 금속 부재(3)는 각각 알루미늄 또는 구리를 포함하는 합금으로 구성될 수도 있다. 다만, 측정의 정확성을 위하여 제1 금속 부재(2) 및/또는 제2 금속 부재(3)가 합금인 경우, 제1 금속 부재(2) 및/또는 제2 금속 부재(3)는 알루미늄 또는 구리 외 다른 금속 성분의 함량이 가급적 작은 것이 바람직하며, 구체적으로 알루미늄 합금 내 알루미늄의 함량 또는 구리 합금 내 구리의 함량은, 각각 98 중량% 이상, 99 중량% 이상, 또는 99.5중량% 이상일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, if the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)의 형태에는 특별한 제한은 없으나, 각각 양극 리드 및 버스바의 형태에 따라, 판상형일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the shapes of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 금속 부재(2)는 전지셀의 양극 리드(10)이고, 제2 금속 부재(3)는 전지셀을 전기적으로 연결하는 버스바(12)일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
도 2는 버스바(12)와 전극 리드(10, 11)의 접합 형태를 도시한 모식도이다. 도 3은 버스바(12)와 양극 리드(10)의 용접 과정을 나타낸 개략도이다.FIG. 2 is a schematic diagram showing a bonding form between the
일반적으로, 전지셀은 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층된 구조의 전극 조립체가 전지 케이스 내부에 수납된 구조이다. 상기 양극 및 음극은 각각 집전체에 전극 활물질을 포함하는 전극 슬러리가 도포된 후 건조 및 압연 과정을 거쳐 활물질층이 형성된 구조이다. 전지 케이스에 전극 조립체가 수납되면 내부에 전해액을 주입하고 밀봉하여 전지셀을 제조한다. 이 때, 각각의 양극 및 음극에는 외부와의 전기적인 연결을 위해 집전체로부터 연장되는 양극 탭 및 음극 탭이 형성되며, 상기 양극 탭 및 음극 탭은 각각 양극 리드(10) 및 음극 리드(11)에 접합된다. 상기 양극 리드(10) 및 음극 리드(11)는 전지 케이스의 외부로 인출되어 외부의 기기 또는 다른 전지셀과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 양극 리드(10) 및 음극 리드(11)는 각각 양극 집전체 및 음극 집전체와 동종의 소재가 사용될 수 있으며, 이에 따라 양극 리드(10)는 알루미늄계 소재, 음극 리드(11)는 구리계 소재가 사용될 수 있다.In general, a battery cell has a structure in which an electrode assembly having a structure in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are alternately stacked is accommodated in a battery case. The positive and negative electrodes each have a structure in which an active material layer is formed through a drying and rolling process after an electrode slurry containing an electrode active material is applied to a current collector. When the electrode assembly is accommodated in the battery case, an electrolyte solution is injected into the battery case and sealed to manufacture a battery cell. At this time, a positive electrode tab and a negative electrode tab extending from the current collector for electrical connection with the outside are formed on each of the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode tab and the negative electrode tab have a
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지는 출력과 용량 향상을 위해, 다수의 전지셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 전지 모듈을 형성하여 사용될 수 있다. 이 때, 도 2에 도시한 바와 같이, 각각의 전지셀로부터 인출된 양극 리드(10) 및 음극 리드(11)를 접속하기 위해 버스바(12)가 사용될 수 있다. 상기 버스바(12)는 우수한 전기 전도성을 위해 구리계 소재를 사용할 수 있다. 구체적인 예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 하나의 버스바(12)에 다수 개의 전극 리드(10, 11)가 접합될 수 있으며, 하나의 버스바(12)에 양극 리드(11) 및 음극 리드(12)가 모두 접합될 수 있다. 이 경우 양극 리드(10) 및 음극 리드(11)는 각각 버스바(12)의 서로 다른 영역에 접합될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a battery may be used by connecting a plurality of battery cells in series or parallel to form a battery module in order to improve output and capacity. At this time, as shown in FIG. 2 , a
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에 도시한 바와 같이, 양극 리드(10)는 용접에 의해 버스바(12)에 구조적으로 안정하게 접합될 수 있다. 이 때 용접 방법에는 특별한 제한이 없으나, 구체적인 예로, 초음파 용접, 레이저 용접, E-Beam 용접, 및 Arc 용접을 포함하는 용접 방법들 중에서 선택되는 하나 이상의 방법으로 용접을 수행할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3 , the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에 도시한 바와 같이, 하나의 버스바(12)에 두 장 이상의 양극 리드(10)가 접합될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극 리드(10)와 같은 제1 금속 부재(2)는, 버스바(12)와 같은 제2 금속 부재(3) 상에 2층 이상 용접된 것일 수 있다. 이 때, 상기 양극 리드(10)로 사용되는 알루미늄계 소재와 버스바(12)로 사용되는 구리계 소재의 물성이 달라, 양극 리드(10)와 버스바(12) 사이에 용접 불량이 발생할 수 있다. 구체적인 예로, 용접이 너무 약하게 될 경우(약용접) 양극 리드(10)와 버스바(12) 사이가 쉽게 분리될 수 있으며, 용접이 과하게 될 경우(과용접) 용접부에 금속간 화합물(IMC)이 다량 발생하는데, 이러한 금속간 화합물은 부식 및 수분에 취약하므로, 용접 부위에 크랙 또는 홀을 발생시킬 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법을 통해 용접 불량 여부를 판별하고자 하는 용접품은 상기 용접품(1)을 구성하는 금속 부재로서 알루미늄계 소재의 제1 금속 부재(2) 및 구리계 소재의 제2 금속 부재(3)를 사용한 용접품(1)일 수 있고, 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법은 양극 리드(10)와 버스바(12) 사이의 용접 불량을 판별하는데 적합할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3 , two or more anode leads 10 may be bonded to one
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S20) 단계는 이종 금속 용접품에 대한 비파괴 검사를 실시하기 위해, 용접부 표면을 이루는 원소의 조성을 측정하는 단계로서, X선 형광 분석법(X-ray fluorescence, XRF)을 이용하여 수행될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the step (S20) is a step of measuring the composition of the elements constituting the surface of the welded part in order to perform a non-destructive test on the dissimilar metal welded product, X-ray fluorescence, XRF) can be used.
X선 형광 분석법(X-ray fluorescence, XRF)은 물질을 구성하는 원소의 조성을 분석하기 위해 공지된 기술로서, X선을 시료에 조사할 경우 시료를 구성하는 원소의 안쪽 껍질에 존재하는 전자가 들뜨게 되면서, 이를 안정화시키기 위해 바깥쪽 껍질에 존재하는 원자가 안쪽 껍질을 채움에 따라 발생하는 형광 X선을 검출하는 방법이다. 각 원소마다 이러한 고유한 에너지와 파장을 가진 형광 X선을 나타내며, 에너지 값으로 성분 원소의 정성 분석이 가능하고, 검출한 X선의 양으로 정량 분석이 가능하다. XRF 분석에서는, X선 조사 장치를 통해 시료, 즉 용접품(1)의 용접부(4)에 X선을 조사하여 용접편에서 나타난 형광 X선을 각 에너지 대역 별로 카운트하여 스펙트럼을 획득하게 되며, 이를 분석하여 제1 금속 부재의 금속 원소와 제2 금속 부재의 금속 원소의 조성을 확인할 수 있다. 이 때, 상기 (S20) 단계에서 수행하는 X선 형광 분석법은 별도의 진공 요건을 요구하지 않고, 특히 상압에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 (S20) 단계에서 수행하는 X선 형광 분석법은 휴대형 X선 형광 분석 장비를 이용할 수 있는 장점이 있다.X-ray fluorescence (XRF) is a known technique for analyzing the composition of elements constituting a material. When a sample is irradiated with X-rays, electrons present in the inner shell of the element constituting the sample are excited. In order to stabilize it, it is a method of detecting fluorescent X-rays generated as atoms in the outer shell fill the inner shell. Each element shows fluorescence X-rays with such unique energy and wavelength, and qualitative analysis of component elements is possible with the energy value, and quantitative analysis is possible with the amount of X-rays detected. In XRF analysis, X-rays are irradiated on a sample, that is, the welded
한편, 용접부 표면을 이루는 원소의 조성을 측정하는 방법으로, 상기 X선 형광 분석법 이외에, X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 및 에너지 분산 분광법(Energy Dispersive Spectrometry, EDS)도 고려하여 볼 수 있으나, XPS 및 EDS는 원소의 조성을 측정하기 위해, 진공을 요구하기 때문에, 단순 용접편에 대한 분석은 가능할 수 있어도, 실질적으로 양극 리드(10)와 버스바(12)가 용접된 용접품인 전지 모듈 자체에 대해 직접적으로 측정하는 것은 어려운 문제가 있다.On the other hand, as a method of measuring the composition of the elements constituting the surface of the welded joint, in addition to the X-ray fluorescence analysis method, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and energy dispersive spectrometry (EDS) can be considered. However, since XPS and EDS require a vacuum to measure the composition of elements, even though analysis on a simple welded piece may be possible, the battery is actually a welded product in which the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S20) 단계는, 제1 금속 부재(2) 측에 형성된 용접부(4), 구체적인 예로, 상기 제1 금속 부재(2)가 양극 리드(10)인 경우, 양극 리드(10) 측에 형성된 용접부 표면에 대하여 수행될 수 있고, 제1 금속 부재(2) 및 양극 리드(10)는 알루미늄계 소재일 수 있다. 즉, 원소의 조성을 측정할 때 시료에 인가되는 X선은 알루미늄계 소재인 제1 금속 부재(2)를 향해 조사될 수 있다. 이는 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)를 용접할 때 사용되는 레이저 등이 제1 금속 부재(2)를 향하여 조사되어, 용접부(4)가 제1 금속 부재(2)의 표면에 형성되기 때문이다. 한편, 도 1과는 달리, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)를 용접할 때 사용되는 레이저 등이 제1 금속 부재(2)가 아닌 제2 금속 부재(3)를 향하여 조사되는 경우, 용접부(4)가 제2 금속 부재(3)의 표면에 형성되므로, 이러한 경우에는, 시료에 인가되는 X선이 구리계 소재인 제2 금속 부재(3)를 향해 조사될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S30) 단계는 상기 (S20) 단계에서 측정된 용접부(4)의 원소의 조성으로부터 용접 불량 여부를 판별하기 위한 단계로서, 용접 불량 여부는 용접부(4) 표면에서 검출된 제2 금속 부재(3)의 금속 원소의 함량, 구체적인 예로 구리계 소재의 금속 원소인 구리 원소의 함량에 따라 결정할 수 있다. 앞서 기재한 바와 같이, 상기 (S20) 단계의 원소의 조성 측정은 제1 금속 부재(2), 구체적인 예로 알루미늄계 소재 상에 형성된 용접부(4) 표면에 대하여 수행되므로, 용접부(4)에 포함된 제2 금속 부재(3)의 금속 원소의 함량, 구체적인 예로 구리계 소재의 금속 원소인 구리 원소의 함량을 통해 용접 정도를 판단할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the (S20) step, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 금속 부재(3)의 금속 원소의 함량, 구체적인 예로 구리계 소재의 금속 원소인 구리 원소의 함량이 기준치 이하일 경우 용접품(1)의 용접 상태를 약용접으로 판정할 수 있다. 이는 충분한 용접 강도를 발현할 만큼 제2 금속 부재(3)가 용융되어 제1 금속 부재(2)와 뒤섞이지 못했다는 것을 의미한다. 이 때, 약용접으로 판단하기 위한 제2 금속 부재(3)의 금속 원소 함량의 기준치는 용접 조건 및 용접품(1)의 상태, 재질 등에 따라 변경될 수 있으나, 구체적인 예로, 용접부(4) 표면에서 제2 금속 부재의 금속 원소가 검출되지 않을 경우 상기 용접품(1)의 용접 상태를 약용접으로 판정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the content of the metal element of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 금속 부재(3)의 금속 원소의 함량, 구체적인 예로 구리계 소재의 금속 원소인 구리 원소의 함량이 기준치 이상일 경우, 용접품(1)의 용접 상태를 과용접으로 판정할 수 있다. 이는 용접 시 제2 금속 부재(3)가 지나치게 용융되었다는 것을 의미한다. 이 때, 과용접으로 판단하기 위한 제2 금속 부재(3)의 금속 원소 함량의 기준치는 용접 조건 및 용접품(1)의 상태, 재질, 원소 조성의 측정 방식 조건, 측정 장치 등에 따라 변경될 수 있으며, 구체적인 예로, 용접부(4) 표면에서 검출된 제2 금속 부재(3)의 금속 원소의 함량이 43 중량% 이상일 경우 상기 용접품(1)의 용접 상태를 과용접으로 판정할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when the content of the metal element of the
본 발명의 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법에 따르면 이종 금속 간 용접이 수행된 용접품에서, 용접부의 표면에 대한 원소의 조성 분석을 통해 용접 불량 여부를 판단할 수 있고, 이 때, 원소의 조성 분석은 X선의 조사를 통해 비파괴적으로 수행되므로, 정확하고 빠르게 용접 불량 검사가 가능하며, 비파괴적인 검사 방식으로 인하여, 기존의 파괴 검사 방법과 달리 용접이 수행된 전체 용접품에 대한 전수 검사 및 인라인 검사가 가능하다.According to the non-destructive evaluation method of dissimilar metal welded products of the present invention, in a welded product in which dissimilar metal welding is performed, it is possible to determine whether there is a welding defect through elemental composition analysis on the surface of the welded part, and at this time, elemental composition analysis Since it is performed non-destructively through X-ray irradiation, it is possible to inspect welding defects accurately and quickly. Due to the non-destructive inspection method, unlike the existing destructive inspection method, total inspection and in-line inspection of the entire welded product is possible
또한, 이와 같은 용접품의 비파괴 평가를 통해, 적정 강도의 용접 수준을 얻을 수 있는 용접 조건을 도출할 수 있음은 물론이고, 이를 다음 용접 과정에 적용할 수 있다.In addition, through the non-destructive evaluation of such a welded product, it is possible to derive welding conditions capable of obtaining a welding level of appropriate strength, and this can be applied to the next welding process.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
제조예manufacturing example
제조예 1Preparation Example 1
도 1에 도시한 바와 같이, 구리 소재의 버스바에 양극 리드로 사용되는 알루미늄 박판을 용접하여 용접편을 제조하였다. 구체적으로 0.4 mm 두께의 1050-O의 알루미늄 박판을 두 장 준비한 후, 이를 3 mm 두께의 구리 소재 버스바 위에 얹고 고정하였다. 이어서, 740 W의 출력, 85 mm/s의 속도로 레이저를 조사하여 알루미늄 박판과 구리 버스바를 용접하였다. 여기서, 1050-O/1050-H14는 알루미늄 합금의 구성성분 및 열처리와 관련된 것으로, 앞의 숫자는 합금 원소의 성분을 나타내는 것이며, 뒤의 접미사는 알루미늄 합금의 가공 상태를 나타내는 것이다. 구체적으로, 1050은 알루미늄의 함량을 나타내는 접두사로서, 알루미늄의 함량이 99.5% 이상인 알루미늄 합금을 의미한다. -O는 알루미늄 합금의 제조 상태를 나타내는 접미사로서, 어닐링(Annealing) 및 재결정(Recrystallization)이 완전히 이루어진, 가장 연신율이 좋은 상태의 알루미늄을 의미한다. 한편, H14는 일정 수준 가공 경화(Strain hardening)를 시킨 알루미늄을 의미한다. 각 합금명의 자세한 물성 및 구성은 표 1에 나타내었다.As shown in FIG. 1, a welded piece was manufactured by welding a thin aluminum plate used as an anode lead to a bus bar made of copper. Specifically, after preparing two sheets of 1050-O aluminum sheet with a thickness of 0.4 mm, they were placed on a copper bus bar with a thickness of 3 mm and fixed. Subsequently, the aluminum thin plate and the copper bus bar were welded by irradiating a laser at an output of 740 W and a speed of 85 mm/s. Here, 1050-O/1050-H14 is related to the composition and heat treatment of the aluminum alloy, the preceding number indicates the composition of the alloy element, and the following suffix indicates the processing state of the aluminum alloy. Specifically, 1050 is a prefix indicating the aluminum content, and means an aluminum alloy having an aluminum content of 99.5% or more. -O is a suffix indicating the manufacturing state of an aluminum alloy, and means aluminum in a state in which annealing and recrystallization are completely completed and the elongation is the best. On the other hand, H14 means aluminum subjected to a certain level of strain hardening. Detailed physical properties and composition of each alloy name are shown in Table 1.
이 때, 용접은 알루미늄 박판에 대하여 점 용접을 수행하였고, 구체적으로 도 1에 도시한 바와 같이 토네이도 패턴으로 용접을 수행하였다.At this time, spot welding was performed on the thin aluminum plate, and in detail, as shown in FIG. 1, welding was performed in a tornado pattern.
(Kgf/mm2)yield strength
(Kgf/mm 2 )
(Kgf/mm2)tensile strength
(Kgf/mm 2 )
(1.6mm%)elongation rate
(1.6mm%)
(Kgf/mm2)shear strength
(Kgf/mm 2 )
(Kgf/mm2)fatigue strength
(Kgf/mm 2 )
제조예 2 내지 제조예 5Production Example 2 to Production Example 5
상기 제조예 1에서, 용접 시 레이저의 출력을 변경한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 실시하여 용접편을 제조하였다.In Preparation Example 1, a welded piece was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1, except that the laser output was changed during welding.
제조예 6Preparation Example 6
상기 제조예 1에서, 알루미늄 박판으로 1050-O의 알루미늄 박판 대신 0.4 mm 두께의 1050-H14 알루미늄 박판을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 실시하여 용접편을 제조하였다.In Preparation Example 1, a welded piece was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1, except that a 1050-H14 aluminum sheet having a thickness of 0.4 mm was used instead of the 1050-O aluminum sheet.
제조예 7 내지 제조예 10Production Example 7 to Production Example 10
상기 제조예 6에서, 용접 시 레이저의 출력을 변경한 것을 제외하고, 제조예 6과 동일한 방법으로 실시하여 용접편을 제조하였다.In Preparation Example 6, a welded piece was manufactured in the same manner as in Preparation Example 6, except that the laser output was changed during welding.
상기 제조예 1 내지 10의 용접편 제조 시 수행한 용접 조건을 하기 표 2에 나타내었다.The welding conditions performed when manufacturing the welded pieces of Preparation Examples 1 to 10 are shown in Table 2 below.
실시예Example
상기 제조예 1 내지 10에서 각각 제조된 용접편에 대하여, X선 형광 분석법(X-ray fluorescence, XRF)을 통해 용접부 표면의 원소 조성을 측정하였다. 구체적으로, X선 형광 분석법은 Micro-ED-XRF 장비를 사용하여 알루미늄 박판에 형성된 용접부에 X선을 조사하였다. 원소 조성 측정 결과에 따른 구리 원소의 함량을 도 4에 도시하였다. 도 4에서 x축의 숫자는 제조예 1 내지 10을 의미한다.With respect to the welded pieces manufactured in each of Preparation Examples 1 to 10, the elemental composition of the surface of the welded portion was measured through X-ray fluorescence (XRF). Specifically, in the X-ray fluorescence analysis method, X-rays were irradiated to a welded portion formed on an aluminum thin plate using Micro-ED-XRF equipment. The content of elemental copper according to the result of measuring the elemental composition is shown in FIG. 4 . Numbers on the x-axis in FIG. 4 mean Preparation Examples 1 to 10.
도 4에 도시한 바와 같이, 구리 원소의 함량은 용접 출력에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이를 바탕으로, 구리 원소가 검출되지 않은 제조예 1 및 제조예 6을 약용접으로 판정하였고, 구리 원소의 함량이 기준치인 43 중량%를 초과한 제조예 5 및 제조예 10을 과용접으로 판정하였다. 또한, 제조예 2 내지 4, 제조예 7 내지 9는 정상으로 판정하였다.As shown in FIG. 4, it can be seen that the content of elemental copper increases according to the welding power. Based on this, Preparation Examples 1 and 6, in which no copper element was detected, were judged as weak welding, and Preparation Examples 5 and 10, in which the copper element content exceeded the standard value of 43% by weight, were judged as over-welding. . In addition, Production Examples 2 to 4 and Production Examples 7 to 9 were determined to be normal.
실험예Experimental example
실험예 1Experimental Example 1
상기 제조예 1 내지 10에서 각각 제조된 용접편에 대하여, 에너지 분산 분광법(Energy Dispersive Spectometry, EDS)을 통해 용접부 표면의 원소 조성을 측정하였다. 구체적으로, 에너지 분산 분광법은 FESEM(히타치社 S-4800) 내에 설치된 EDS(Horiba-Energy XmaxN) 장비를 사용하여 알루미늄 박판에 형성된 용접부의 표면을 측정하였다. 원소 조성 측정 결과에 따른 구리 원소의 함량을 도 5에 도시하였다. 도 5에서 x축의 숫자는 제조예 1 내지 10을 의미한다.With respect to the welded pieces prepared in Preparation Examples 1 to 10, the elemental composition of the surface of the welded portion was measured through energy dispersive spectrometry (EDS). Specifically, energy dispersive spectroscopy measured the surface of a welded part formed on an aluminum thin plate using EDS (Horiba-Energy XmaxN) equipment installed in FESEM (Hitachi S-4800). The content of copper element according to the elemental composition measurement result is shown in FIG. 5 . Numbers on the x-axis in FIG. 5 mean Preparation Examples 1 to 10.
도 5에 도시한 바와 같이, EDS에 따라 측정한 구리 원소의 함량도 용접 출력에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과로부터, 실시예와 같이 XRF에 의해 측정한 구리 원소의 함량이, 용접부 표면을 이루는 원소의 조성을 측정하는 방법으로 XRF와는 다른 측정 방법인 EDS 등과 유사한 결과 값을 나타내어 신뢰성이 있음을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 5, it can be seen that the content of elemental copper measured according to EDS also increases according to the welding power. From these results, it was confirmed that the copper element content measured by XRF, as in the examples, is a method of measuring the composition of elements constituting the surface of the welded joint, and shows similar result values to EDS, which is a measurement method different from XRF, and is reliable. .
실험예 2Experimental Example 2
상기 제조예 1 내지 10에서 각각 제조된 용접편에 대하여, 상기 실시예에서 판정한 용접 불량 여부에 대한 판정의 정확성을 확인하기 위해, 상기 제조예 1 내지 10에서 각각 제조된 용접편에 대해 파괴 검사 방식인 인장강도를 아래와 같은 방법으로 측정하여, 실시예에서 판정한 용접 불량 여부와 함께 하기 표 3에 나타내었다.With respect to the welded pieces manufactured in Manufacturing Examples 1 to 10, in order to confirm the accuracy of the determination of whether or not the welding defect was determined in the above embodiment, the destructive test was performed on the welded pieces manufactured in Manufacturing Examples 1 to 10, respectively. The tensile strength, which is a method, was measured in the following way, and it is shown in Table 3 below, together with the presence or absence of welding defects determined in Examples.
* 인장강도(MPa): 상기 제조예 1 내지 10에서 각각 제조된 용접편에 대하여, 도 6에 도시한 바와 같이, 구리 버스바에 용접된 알루미늄 박판 중 바깥쪽의 한장을 젖히고, 안 쪽에 위치한 한 장을 그립퍼에 물린 뒤, 구리 버스바를 다른 편의 그립퍼에 물리고, 잡아당겨 인장시험을 진행하였다. 이 때, 속도는 100 mm/min, 표점 거리(gage length)는 10 mm로 진행하였고, 인장강도는 용접편이 파단될 때 최대 힘을 리드의 단면적으로 나눈 값으로 계산하였다.* Tensile strength (MPa): As shown in FIG. 6, with respect to the welded pieces manufactured in Preparation Examples 1 to 10, one of the outer sheets of the aluminum thin plate welded to the copper bus bar is bent, and one sheet located on the inside After being bitten by the gripper, the copper bus bar was bitten by the gripper on the other side, and pulled to conduct a tensile test. At this time, the speed was 100 mm/min, the gage length was 10 mm, and the tensile strength was calculated by dividing the maximum force when the weld piece was broken by the cross-sectional area of the lead.
상기 표 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 실시예에서 정상 용접으로 판정한 제조예 2 내지 4 및 7 내지 9의 용접편은 인장강도가 실시예에서 약용접으로 판정한 제조예 1 및 6과, 과용접으로 판정한 제조예 5 및 10 대비 높은 것을 확인할 수 있었다. 제조예 1 및 6의 경우 약용접으로 인해 인장강도가 저하되었음은 물론, 제조예 5 및 10의 경우 용접 시 용접 출력이 증가하였음에도 과용접으로 인해 인장강도가 저하되었기 때문에, 각각 용접 불량에 해당하므로, 상기 실시예에서 판정한 용접 불량 여부에 대한 판정은 파괴 검사에 준하는 정확성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 3 and FIG. 4, the welds of Production Examples 2 to 4 and 7 to 9, which were determined to be normal welding in Examples, have tensile strengths compared to those of Production Examples 1 and 6, which were determined to be weak welding in Examples, It was confirmed that it was higher than Production Examples 5 and 10 determined as over-welding. In the case of Manufacturing Examples 1 and 6, the tensile strength was lowered due to weak welding, and in the case of Manufacturing Examples 5 and 10, although the welding output increased during welding, the tensile strength was lowered due to excessive welding. , it was confirmed that the determination of whether or not there was a welding defect determined in the above embodiment had an accuracy equivalent to that of the destructive test.
또한, 제조예 1 내지 5와, 제조예 6 내지 10을 비교할 때, 용접의 대상이 되는 금속 부재에 따라 용접품의 인장강도의 절대값은 달라질 수 있으나, 동일한 경향성을 나타냄으로써, 본 발명에 따른 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법이 금속 부재에 제한 없이 적용 가능함을 확인할 수 있었다.In addition, when Manufacturing Examples 1 to 5 and Manufacturing Examples 6 to 10 are compared, the absolute value of the tensile strength of the welded product may vary depending on the metal member to be welded, but the same tendency is shown, thereby showing the different types according to the present invention. It was confirmed that the non-destructive evaluation method of metal welded products can be applied without limitation to metal members.
이와 같은 결과로부터, 본 발명에 따른 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법에 따르면 이종 금속 용접품에서, 용접부의 표면에 대한 원소의 조성 분석을 통해 용접 불량 여부를 판단할 수 있으므로, 비파괴적으로 검사가 가능하면서도 정확하고 빠르게 용접 불량 검사가 가능하며, 이러한 비파괴적인 검사 방식으로 인하여, 기존의 파괴 검사 방법과 달리 용접이 수행된 전체 용접품에 대한 전수 검사 및 인라인 검사가 가능함을 확인할 수 있었다.From these results, according to the non-destructive evaluation method of dissimilar metal welded products according to the present invention, it is possible to determine welding defects through elemental composition analysis on the surface of the welded joint in a dissimilar metal welded product, so that non-destructive inspection is possible. However, it is possible to inspect welding defects accurately and quickly, and due to this non-destructive inspection method, unlike the existing destructive inspection method, it was confirmed that total inspection and in-line inspection of the entire welded product were possible.
1: 용접품
2: 제1 금속 부재
3: 제2 금속 부재
4: 용접부
10: 양극 리드
11: 음극 리드
12: 버스바1: Welds
2: first metal member
3: second metal member
4: Weld
10: positive lead
11: negative lead
12: bus bar
Claims (10)
상기 용접품에 형성된 용접부 표면에 대하여, X선 형광 분석법(X-ray fluorescence)으로 용접부 표면을 이루는 원소의 조성을 측정하는 단계(S20); 및
측정된 원소의 조성으로부터 용접 불량 여부를 판별하는 단계(S30)를 포함하는 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법.Preparing a welded product in which welding is performed on a first metal member and a second metal member composed of different elements (S10);
With respect to the surface of the welded part formed on the welded product, measuring the composition of elements constituting the surface of the welded part by X-ray fluorescence (S20); and
A method for non-destructive evaluation of a dissimilar metal welded product comprising the step (S30) of determining whether or not there is a welding defect from the composition of the measured elements.
상기 제1 금속 부재는 알루미늄(Al)계 소재이고, 제2 금속 부재는 구리(Cu)계 소재인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법.According to claim 1,
Wherein the first metal member is an aluminum (Al)-based material and the second metal member is a copper (Cu)-based material.
상기 제1 금속 부재는 전지셀의 양극 리드이고, 제2 금속 부재는 전지셀을 전기적으로 연결하는 버스바인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법.According to claim 1,
Wherein the first metal member is a positive electrode lead of a battery cell, and the second metal member is a bus bar electrically connecting the battery cells.
상기 용접품에서,
상기 제1 금속 부재는, 제2 금속 부재 상에 2층 이상 용접된 것인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법.According to claim 1,
In the welded product,
The first metal member is a non-destructive evaluation method of a dissimilar metal welded product in which two or more layers are welded on the second metal member.
상기 X선 형광 분석법(X-ray fluorescence, XRF)은 상압에서 수행되는 것인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법.According to claim 1,
The X-ray fluorescence (XRF) method is a non-destructive evaluation method for dissimilar metal weldments performed at normal pressure.
상기 (S20) 단계는,
제1 금속 부재 측에 형성된 용접부 표면에 대하여 수행되는 것인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법.According to claim 1,
In the step (S20),
A non-destructive evaluation method of a dissimilar metal welded product that is performed on the surface of the welded portion formed on the side of the first metal member.
상기 (S30) 단계에서,
용접 불량 여부는 용접부 표면에서 검출된 제2 금속 부재의 금속 원소의 함량에 따라 결정되는 것인 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법.According to claim 1,
In the step (S30),
Non-destructive evaluation method of a dissimilar metal welded product in which welding defects are determined according to the content of the metal element of the second metal member detected on the surface of the welded part.
상기 (S30) 단계에서,
용접부 표면에서 제2 금속 부재의 금속 원소가 검출되지 않을 경우, 상기 용접품의 용접 상태를 약용접으로 판정하는 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법.According to claim 1,
In the step (S30),
A non-destructive evaluation method for a dissimilar metal welded product, wherein the welded product is judged to be weakly welded when the metal element of the second metal member is not detected on the surface of the welded product.
용접부 표면에서 검출된 제2 금속 부재의 금속 원소의 함량이 기준치 이상일 경우, 상기 용접품의 용접 상태를 과용접으로 판정하는 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법.According to claim 1,
A non-destructive evaluation method of a dissimilar metal welded product that determines the welding state of the welded product as over-welded when the content of the metal element of the second metal member detected on the surface of the welded product is equal to or greater than a reference value.
용접부 표면에서 검출된 제2 금속 부재의 금속 원소의 함량이 43 중량% 이상일 경우, 상기 용접품의 용접 상태를 과용접으로 판정하는 이종 금속 용접품의 비파괴 평가방법.According to claim 1,
A non-destructive evaluation method of a dissimilar metal welded product that determines the welding state of the welded product as over-welded when the content of the metal element of the second metal member detected on the surface of the welded product is 43% by weight or more.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001062567A (en) | 1999-07-13 | 2001-03-13 | General Electric Co <Ge> | Method for forming crack resistant welding part composed of different kind metals, and x-ray device including welding part |
-
2021
- 2021-09-10 KR KR1020210121044A patent/KR20230037911A/en active Search and Examination
Patent Citations (1)
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