KR20240059111A - 알루미늄 패치 부착 장치 및 방법 - Google Patents

알루미늄 패치 부착 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치는, 일측을 향해 이동되는 강판을 가열하는 강판 가열 수단과, 상기 가열된 강판 표면에 패턴을 형성하는 강판 패터닝 수단, 및 상기 패턴이 형성된 강판 표면에 알루미늄 패치(AL)를 부착하는 알루미늄 패치 부착 수단을 포함한다.

Description

알루미늄 패치 부착 장치 및 방법{APPARATUS FOR ATTACHING ALUMINUM PATCH AND METHOD THEREOF}
본 발명은 알루미늄 패치 부착 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강판 소재의 접합 플랜지 표면에 알루미늄 판재를 부착하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
CO2 규제 강화에 따른 내연기관 자동차의 연비 향상과 전기 및 수소 자동차의 항속거리 향상을 위해 자동차 산업에서 차체 부품 경량화 니즈가 지속적으로 증가하고 있다.
과거 스틸 기반 차체에서는 경량화를 위해 기존 대비 강도가 향상된 초고장력 강판 적용을 통한 두께 박육화로 대응하였지만, 차체 강성 등 성능 확보를 위해서는 초고장력 강판 적용을 통한 중량 감소에는 한계가 있다. 따라서, 이러한 한계를 극복하기 위해 경량 금속판재 사용이 증가하고 있으며, 이중 알루미늄 판재의 경우 강판 대비 비중이 1/3 이고 다른 경량 금속판재 대비 기계적 물성 및 가공성이 우수하여 자동차 차체 적용 비율이 증가하고 있다.
자동차 차체에 알루미늄 판재가 확대 사용되면서 강판 부품과 용접이 필요한 경우가 다수 발생하는데, 강판과 알루미늄 판재 간 용접은 녹는점, 전기전도도, 비저항 등 특성이 매우 달라 기존 강판 간 용접하던 용융 용접, 전기저항 용접이 불가하다. 따라서, SPR(Self Piercing Rivet), FDS(Flow Drill Screw), 블라이드 리벳 등의 기계적 결합 방식을 주로 사용하고 있다. 그러나, 이러한 기계적 결합 방식의 경우 별도의 하드웨어가 적용되는 방식이라 중량이 증가하고, 별도의 설비 및 공정이 필요하며, 소재 강도 및 접합부 크기 등에 공간의 제약이 있다는 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명에 따르면, 강판으로 제작된 부품의 접합 플랜지 표면에 얇은 알루미늄 판재를 별도의 공정을 통해 부착하여 알루미늄으로 구성된 타 부품과 기계적 결합이 아닌 레이저 용접으로 쉽게 접합할 수 있는 알루미늄 패치 부착 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치는, 일측을 향해 이동되는 강판을 가열하는 강판 가열 수단과, 상기 가열된 강판 표면에 패턴을 형성하는 강판 패터닝 수단, 및 상기 패턴이 형성된 강판 표면에 알루미늄 패치를 부착하는 알루미늄 패치 부착 수단을 포함한다.
상기 강판은 보론(boron)이 첨가된 스틸(steel) 재질로 이루어지는 것일 수 있다.
상기 강판 가열 수단은 제논빔(Xenon beam)을 이용하여 상기 강판을 920℃ 내지 940℃ 로 가열하는 것일 수 있다.
상기 강판 패터닝 수단은 상기 가열된 강판이 그 사이에서 이동하도록 마주하며 서로 반대 방향으로 회전하는 상부 패터닝 롤 및 하부 패터닝 롤로 이루어지는 것일 수 있다.
상기 상부 패터닝 롤의 표면에는 복수의 패터닝 돌기가 형성될 수 있다.
상기 상부 패터닝 롤 및 하부 패터닝 롤의 내부에는 냉매가 공급되는 냉매 유로가 구비되고, 상기 냉매의 양은 상기 냉매 유로에 연결된 냉매 가스 제어기에 의해 조절될 수 있다.
상기 알루미늄 패치 부착 수단은 상기 패턴이 형성된 강판이 사이에서 이동하도록 마주하며 회전하는 상부 부착 롤 및 하부 부착 롤로 이루어질 수 있다.
상기 알루미늄 패치 부착 수단은 상기 알루미늄 패치가 감긴 알루미늄 코일로부터 상기 상부 부착 롤 및 하부 부착 롤 사이로 상기 알루미늄 패치를 공급받을 수 있다.
상기 알루미늄 패치 부착 수단은 0.4mm 내지 0.9mm의 두께의 알루미늄 패치를 상기 강판 표면에 부착할 수 있다.
상기 강판 패터닝 수단의 후방에는, 상기 강판 패터닝 수단에 의해 상기 강판 표면에 형성된 패턴의 형상을 균일하게 교정하는 제1 강판 표면 형상 교정 수단이 더 구비될 수 있다.
상기 알루미늄 패치 부착 수단의 후방에는, 상기 강판 표면에 부착된 알루미늄 패치 표면을 균일하게 교정하는 제2 강판 표면 형상 교정 수단이 더 구비될 수 있다.
상기 제1 강판 표면 형상 교정 수단과 상기 제2 강판 표면 형상 교정 수단은 상기 강판이 사이에서 이동하도록 마주하며 서로 반대 방향으로 회전하는 복수의 상부 교정 롤 및 복수의 하부 교정 롤로 이루어지는 것일 수 있다.
상기 상부 교정 롤 및 하부 교정 롤의 내부에는 냉매가 공급되는 냉매 유로가 구비되고, 상기 냉매의 양은 상기 냉매 유로에 연결된 냉매 가스 제어기에 의해 조절될 수 있다.
상기 냉매는 염화플루오린화탄소(프레온)로 이루어질 수 있다.
상기 강판 패터닝 수단 및 알루미늄 패치 부착 수단에는 상기 강판의 표면 온도를 감지하는 온도 센서가 구비될 수 있다.
상기 알루미늄 패치 부착 수단의 후방에는, 상기 알루미늄 패치가 부착된 강판을 절단하는 커팅 수단이 더 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 방법은, 강판을 공급하는 단계와, 상기 공급된 강판을 가열하는 단계와, 상기 가열된 강판 표면에 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 패턴이 형성된 강판 표면에 알루미늄 패치를 부착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 방법은, 상기 가열된 강판 표면에 패턴을 형성하는 단계 후에, 상기 강판 표면에 형성된 패턴의 형상을 균일하게 교정하는 제1 강판 표면 형상 교정 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 방법은, 상기 알루미늄 패치를 부착하는 단계 후에, 상기 강판 표면에 부착된 알루미늄 패치 표면을 균일하게 교정하는 제2 강판 표면 형상 교정 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 방법은, 상기 제2 강판 표면 형상 교정 단계 후에, 상기 알루미늄 패치가 부착된 강판을 절단하는 커팅 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 강판으로 제작된 부품의 접합 플랜지 표면에 얇은 알루미늄 판재를 별도의 공정을 통해 부착하여 알루미늄으로 구성된 타 부품과 레이저 용접으로 쉽게 접합할 수 있다.
또한, 기존의 강판과 알루미늄의 기계적 결합을 위한 별도의 설비 및 공정이 필요없어 중량 증가 및 추가적인 비용 발생을 방지할 수 있다.
또한, 강판의 강도, 두께, 및 길이에 상관없이 동종 금속의 레이저 용접이 가능하므로 높은 접합 강도를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치의 각 구성별 강판 온도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치의 강판 패터닝 수단을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 5의 'A-A'선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치의 강판 패터닝 수단에 의한 강판 표면 패터닝 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치에 의한 강판 표면 패터닝 후 불균일한 강판 표면을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치의 알루미늄 패치 부착 수단에 의해 강판 표면에 알루미늄 패치를 부착하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 방법을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치 구조를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치(100)는, 도면상 좌측에서 우측 방향으로 차례로 배치된, 강판 가열 수단(10)과, 강판 패터닝 수단(20), 및 알루미늄 패치 부착 수단(30)을 포함한다. 강판 가열 수단(10)과, 강판 패터닝 수단(20), 및 알루미늄 패치 부착 수단(30)은 대략 일렬로 배치되어 강판(S)이 좌측에서 우측 방향으로 일렬로 이동하도록 가이드하는 역할을 할 수 있다.
강판 가열 수단(10)은 도면상 좌측에서 우측 방향을 향해 이동되는 강판(S)을 가열한다. 강판(S)은 보론(boron)이 첨가된 스틸(steel) 재질로 이루어질 수 있다. 강판(S)은 상온에서 인장강도 590MPa 수준이지만, 고온으로 가열 후 급랭하면 인장강도 1470MPa까지 확보가 가능한 열처리형 강판(S)을 이용할 수 있다.
강판 가열 수단(10)은 제논빔(Xenon beam)을 이용하는 것일 수 있다. 강판 가열 수단(10)은 강판(S)을 사이에 두고 상하부에 각각 조사부와 입사부를 구비한 것일 수 있다. 즉, 조사부에서 조사된 제논빔이 입사부에 입사되는 구조일 수 있다. 제논빔을 이용하여 강판(S)을 약 920℃ 내지 약 940℃ 로 가열할 수 있다. 또한, 제논빔을 이용하여 약 1초 이내에 강판(S)의 성형성이 극대화되는 온도로 가열할 수 있다.
일반 복사, 열풍 타입의 가열로는 1초 이내에 가열이 불가능하고, 유도 가열은 약 2초 내지 약 5초 동안의 가열은 가능하지만 방청성(부식 방지 효과) 확보를 위해 강판(S) 표면에 존재하는 도금층이 쏠리는 현상이 발생한다. 레이저 가열의 경우, 급속 가열은 가능하지만, 넓은 영역을 가열하는 것이 어려운 한계점이 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 제논빔을 이용하여 1초 이내의 급속 가열을 실시한다.
강판 패터닝 수단(20)은 강판 가열 수단(10)에서 가열된 강판(S) 표면에 패턴을 형성할 수 있다. 강판 패터닝 수단(20)은 상부 패터닝 롤(22) 및 하부 패터닝 롤(24)로 이루어지고, 그 사이에서 강판(S)이 이동할 수 있다. 이를 위해, 상부 패터닝 롤(22) 및 하부 패터닝 롤(24)은 마주하며 서로 반대 방향으로 회전된다. 상부 패터닝 롤(22)의 표면에는 복수의 패터닝 돌기(26)가 형성되어 있고, 상부 패터닝 롤(22)이 회전하면서 패터닝 돌기(26)가 강판(S) 상면을 가압하여 언더 컷 구조의 패턴을 형성할 수 있다.
알루미늄 패치 부착 수단(30)은 패턴이 형성된 강판(S) 표면에 알루미늄 패치(AL)를 부착할 수 있다. 알루미늄 패치 부착 수단(30)은 상부 부착 롤(32) 및 하부 부착 롤(34)로 이루어지고, 그 사이에서 강판(S)이 이동할 수 있다. 이를 위해, 상부 부착 롤(32) 및 하부 부착 롤(34)은 마주하며 서로 반대 방향으로 회전된다.
알루미늄 패치 부착 수단(30)은 알루미늄 패치(AL)가 감긴 알루미늄 코일(36)로부터 상부 부착 롤(32) 및 하부 부착 롤(34) 사이로 알루미늄 패치(AL)를 공급받을 수 있다.
알루미늄 패치 부착 수단(30)은 약 0.4mm 내지 약 0.9mm의 두께의 알루미늄 패치(AL)를 상기 강판(S) 표면에 부착하는 것일 수 있다.
한편, 강판 패터닝 수단(20)의 후방에는, 강판 패터닝 수단(20)에 의해 강판(S) 표면에 형성된 패턴의 형상을 균일하게 교정하는 제1 강판 표면 형상 교정 수단(40)이 더 구비될 수 있고, 알루미늄 패치 부착 수단(30)의 후방에는, 강판(S) 표면에 부착된 알루미늄 패치(AL) 표면을 균일하게 교정하는 제2 강판 표면 형상 교정 수단(50)이 더 구비될 수 있다.
제1 강판 표면 형상 교정 수단(40)과 제2 강판 표면 형상 교정 수단(50)은 복수의 상부 교정 롤(42, 52) 및 복수의 하부 교정 롤(44, 54)로 이루어질 수 있고, 상부 교정 롤(42, 52) 및 하부 교정 롤(44, 54) 사이에서 강판(S)이 이동할 수 있다. 이를 위해, 상부 교정 롤(42, 52) 및 하부 교정 롤(44, 54)은 마주하며 서로 반대 방향으로 회전된다.
한편, 상부 패터닝 롤(22) 및 하부 패터닝 롤(24)의 내부, 그리고 상부 교정 롤(42, 52) 및 하부 교정 롤(44, 54)의 내부에는 냉매가 공급되는 냉매 유로(28, 46, 56)가 구비될 수 있다. 냉매의 양은 냉매 유로에 연결된 냉매 가스 제어기(60)에 의해 조절될 수 있다. 이 때, 냉매는 염화플루오린화탄소(프레온) 등의 고성능 냉매일 수 있다.
또한, 강판 패터닝 수단(20) 및 알루미늄 패치 부착 수단(30)에는 강판(S)의 표면 온도를 감지하는 온도 센서(72, 74)가 구비되어, 각 공정에서 요구되는 강판(S)의 온도로 유지될 수 있도록 상부 패터닝 롤(22) 및 하부 패터닝 롤(24)의 내부, 그리고 상부 교정 롤(42, 52) 및 하부 교정 롤(44, 54) 내부에 흐르는 냉매 양을 실시간으로 제어할 수 있다.
한편, 알루미늄 패치 부착 수단(30)의 후방에는, 알루미늄 패치(AL)가 부착된 강판(S)을 절단하는 커팅 수단(80)이 구비될 수 있다. 강판(S) 부품의 용접이 이루어질 플랜지 영역에 패치가 완료되면 알루미늄 박판을 절단하여 완료하고, 알루미늄 부품 간 레이저 용접을 실시한다. 이때 용접은 통상의 알루미늄 간 용접과 동일한 방법으로 진행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치의 각 구성별 강판 온도를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 강판 가열 수단(10)에서, 제논빔을 이용하여 약 1초 이내에 상온에서 약 920℃ 내지 약 940℃ 로 가열한다. 강판 패터닝 수단(20)에서는, 고온으로 가열되어 성형성이 우수한 강판(S)을 별도 형상이 부여된 롤로 가압하여 언더 컷 형태의 패터닝을 부여한다. 이 때, 강판(S)의 온도는 약 0.5초 동안 약 930℃에서 약 830℃로 냉각된다.
그 후, 제1 강판 표면 형상 교정 수단(40)에서는 강판 패터닝 수단(20)에 의해 강판(S) 표면에 형성된 패턴의 형상을 균일하게 교정하며, 이 때 강판(S)의 온도는 약 0.5초 동안 약 830℃에서 약 450℃로 냉각된다.
그 후, 알루미늄 패치 부착 수단(30)에서는 패턴의 형상이 균일하게 교정된 강판(S) 표면에 알루미늄 패치(AL)를 부착하며, 이 때 강판(S)의 온도는 약 0.5초 동안 약 450℃에서 약 400℃로 냉각된다.
그 후, 제2 강판 표면 형상 교정 수단(50)은 강판(S) 표면에 부착된 알루미늄 패치(AL) 표면을 균일하게 교정하며, 이 때 강판(S)의 온도는 약 0.5초 동안 약 400℃에서 상온으로 냉각된다.
보론이 첨가된 열처리형 강판(S)을 패터닝과 동시에 급랭해야 인장강도 1470MPa를 확보할 수 있어 롤 금형 내부에는 냉매가 순환한다. 즉, 연질의 미세조직 오스테나이트(Austenite)에서 경질의 미세조직 마르텐사이트(Martensite)로 변태를 위해서는 10초 이내에 강판(S) 온도가 약 900℃에서 약 200℃까지 빠른 냉각이 필요하다. 또한, 알루미늄 판재는 약 500℃ 이상의 온도에서는 소재 재결정이 발생하여 물성이 크게 변하기 때문에 알루미늄 패치(AL) 부착 전에 강판(S)의 온도를 약 500℃ 이하로 조정이 필요하다.
이를 위해, 강판 패터닝 수단(20) 및 알루미늄 패치 부착 수단(30)에는 강판(S)의 표면 온도를 감지하는 온도 센서(72, 74)를 구비하여 실시간으로 강판(S)의 온도를 감지하고, 상부 패터닝 롤(22) 및 하부 패터닝 롤(24)의 내부, 그리고 상부 교정 롤 및 하부 교정 롤의 내부에 냉매가 공급되는 냉매 유로(28, 46, 56)가 구비되며, 냉매 유로에 연결된 냉매 가스 제어기(60)에 냉매의 양이 조절되어, 각 공정별 요구되는 온도를 유지할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치의 강판 패터닝 수단을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 5의 'A-A'선을 따라 자른 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치의 강판 패터닝 수단에 의한 강판 표면 패터닝 과정을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 강판(S) 표면의 평균 조도(Ra)는 약 0.6㎛ 내지 약 2.0㎛ 로 매우 낮아 별도의 접착제 없이 얇은 금속 판재를 부착하는 것 불가능하다. 따라서, 강판(S) 표면에 언더 컷 형상을 가지는 별도의 패터닝을 하고, 패터닝된 표면에 알루미늄 패치(AL)를 부착한 후 강한 압력을 가하면 패터닝된 언더 컷 형상 내부로 알루미늄 패치(AL)가 침투하여 접합력을 확보할 수 있다.
이를 위해, 상부 패터닝 롤(22)의 표면에는 복수의 패터닝 돌기(26)가 형성되고, 패터닝 돌기(26)는 2개의 삼각형 형태로 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 2개의 삼각형 패터닝 돌기(26)가 순차적으로 강판(S) 표면을 가압하여 언터 컷 구조의 패턴을 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치에 의한 강판 표면 패터닝 후 불균일한 강판 표면을 나타낸 도면이다.
강판 패터닝 수단(20)은 고온의 소재를 대형의 상부 패터닝 롤(22) 및 하부 패터닝 롤(24)롤로 가압하여 소재 소성 변형으로 특정 형상을 구현하는 것이므로, 패터닝된 부분의 끝단(B)은 표면이 불균일한 상태이다. 이러한 불균한 부분을 소형의 복수의 상부 교정 롤(42) 및 복수의 하부 교정 롤(44)을 이용하여 강판(S) 표면 형상을 균일하게 교정한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 장치의 알루미늄 패치 부착 수단에 의해 강판 표면에 알루미늄 패치를 부착하는 과정을 나타내는 도면이다.
알루미늄 판재의 경우 소재 온도가 증가할 수록 강도가 감소하고 신율이 증가하는 경향을 보이지만, 약 500℃ 이상의 온도에서는 재결정이 발생하여 냉각 후 어떤 방향으로 물성이 변할지 제어가 안되는 상태가 된다. 열전도도가 매우 높은 두께 약 0.4mm 내지 약 0.9mm의 얇은 알루미늄 패치(AL)가 약 450℃ 내지 약 500℃의 강판(S)에 접촉하여 열전도에 의해 약 400℃ 내지 약 500℃의 온도가 될 수 있게 하여 소성 변형이 용이한 상태로 만든다.
알루미늄 패치(AL)가 강판(S) 표면에 공급됨과 동시에 상부 부착 롤(32)로 가압하여 소성 변형에 의해 패터닝 사이에 알루미늄 패치(AL)가 침투하여 기계적 체결 효과(interlocking)를 부여한다.
알루미늄 패치(AL)의 경우 두께가 매우 얇아 소성 변형 중 냉각이 발생할 수 있어 상부 부착 롤(32) 및 하부 부착 롤(34) 내부에는 냉매 유로가 구비되지 않는다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 방법을 나타낸 도면이다.
도 1과 함께 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패치 부착 방법은, 알루미늄 패치 부착 장치(100)에 강판(S)을 공급하고(S101), 일측을 향해 이동되는 강판(S)을 강판 가열 수단(10)에 의해 가열한다(S102).
그 후, 가열된 강판(S) 표면에 강판 패터닝 수단(20)에 의해 패턴을 형성하고(S103), 강판(S) 표면에 형성된 패턴의 형상을 제1 강판 표면 형상 교정 수단(40)에 의해 균일하게 교정한다(S104).
그 후, 패턴이 형성된 강판(S) 표면에 알루미늄 패치 부착 수단(30)에 의해 알루미늄 패치(AL)를 부착하고(S105), 강판(S) 표면에 부착된 알루미늄 패치(AL) 표면을 제2 강판 표면 형상 교정 수단(50)에 의해 균일하게 교정한다(S106).
그 후, 알루미늄 패치(AL)가 부착된 강판(S)을 절단하여 완료한다(S107). 알루미늄 패치(AL)가 부착된 부위는 강판(S) 부품의 용접이 이루어질 플랜지 영역일 수 있으며, 알루미늄 박판 패치가 완료된 강판(S) 부품의 플랜지 영역과 알루미늄으로 구성된 타 부품 간 레이저 용접을 실시하여 접합할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 강판으로 제작된 부품의 접합 플랜지 표면에 얇은 알루미늄 판재를 별도의 공정을 통해 부착하여 알루미늄으로 구성된 타 부품과 레이저 용접으로 쉽게 접합할 수 있다.
또한, 기존의 강판과 알루미늄의 기계적 결합을 위한 별도의 설비 및 공정이 필요없어 중량 증가 및 추가적인 비용 발생을 방지할 수 있다.
또한, 강판의 강도, 두께, 및 길이에 상관없이 동종 금속의 레이저 용접이 가능하므로 높은 접합 강도를 얻을 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 강판 가열 수단 20: 강판 패터닝 수단
22: 상부 패터닝 롤 24: 하부 패터닝 롤
26: 패터닝 돌기 28, 46, 56: 냉매 유로
30: 알루미늄 패치 부착 수단 32: 상부 부착 롤
34: 하부 부착 롤 36: 알루미늄 코일
40: 제1 강판 표면 형상 교정 수단 42, 52: 상부 교정 롤
44, 54: 하부 교정 롤 50: 제2 강판 표면 형상 교정 수단
60: 냉매 가스 제어기 72, 74: 온도 센서
100: 알루미늄 패치 부착 장치
S: 강판 AL: 알루미늄 패치

Claims (20)

  1. 일측을 향해 이동되는 강판을 가열하는 강판 가열 수단;
    상기 가열된 강판 표면에 패턴을 형성하는 강판 패터닝 수단; 및
    상기 패턴이 형성된 강판 표면에 알루미늄 패치를 부착하는 알루미늄 패치 부착 수단을 포함하는 알루미늄 패치 부착 장치.
  2. 제 1 항에서,
    상기 강판은 보론(boron)이 첨가된 스틸(steel) 재질로 이루어지는 알루미늄 패치 부착 장치.
  3. 제 1 항에서,
    상기 강판 가열 수단은 제논빔(Xenon beam)을 이용하여 상기 강판을 920℃ 내지 940℃ 로 가열하는 알루미늄 패치 부착 장치.
  4. 제 1 항에서,
    상기 강판 패터닝 수단은 상기 가열된 강판이 그 사이에서 이동하도록 마주하며 서로 반대 방향으로 회전하는 상부 패터닝 롤 및 하부 패터닝 롤로 이루어지는 알루미늄 패치 부착 장치.
  5. 제 4 항에서,
    상기 상부 패터닝 롤의 표면에는 복수의 패터닝 돌기가 형성된 알루미늄 패치 부착 장치.
  6. 제 4 항에서,
    상기 상부 패터닝 롤 및 하부 패터닝 롤의 내부에는 냉매가 공급되는 냉매 유로가 구비되고, 상기 냉매의 양은 상기 냉매 유로에 연결된 냉매 가스 제어기에 의해 조절되는 알루미늄 패치 부착 장치.
  7. 제 1 항에서,
    상기 알루미늄 패치 부착 수단은 상기 패턴이 형성된 강판이 사이에서 이동하도록 마주하며 회전하는 상부 부착 롤 및 하부 부착 롤로 이루어지는 알루미늄 패치 부착 장치.
  8. 제 7 항에서,
    상기 알루미늄 패치 부착 수단은 상기 알루미늄 패치가 감긴 알루미늄 코일로부터 상기 상부 부착 롤 및 하부 부착 롤 사이로 상기 알루미늄 패치를 공급받는 알루미늄 패치 부착 장치.
  9. 제 7 항에서,
    상기 알루미늄 패치 부착 수단은 0.4mm 내지 0.9mm의 두께의 알루미늄 패치를 상기 강판 표면에 부착하는 알루미늄 패치 부착 장치.
  10. 제 1 항에서,
    상기 강판 패터닝 수단의 후방에는,
    상기 강판 패터닝 수단에 의해 상기 강판 표면에 형성된 패턴의 형상을 균일하게 교정하는 제1 강판 표면 형상 교정 수단이 더 구비되는 알루미늄 패치 부착 장치.
  11. 제 10 항에서,
    상기 알루미늄 패치 부착 수단의 후방에는,
    상기 강판 표면에 부착된 알루미늄 패치 표면을 균일하게 교정하는 제2 강판 표면 형상 교정 수단이 더 구비되는 알루미늄 패치 부착 장치.
  12. 제 11 항에서,
    상기 제1 강판 표면 형상 교정 수단과 상기 제2 강판 표면 형상 교정 수단은 상기 강판이 사이에서 이동하도록 마주하며 서로 반대 방향으로 회전하는 복수의 상부 교정 롤 및 복수의 하부 교정 롤로 이루어지는 알루미늄 패치 부착 장치.
  13. 제 12 항에서,
    상기 상부 교정 롤 및 하부 교정 롤의 내부에는 냉매가 공급되는 냉매 유로가 구비되고,
    상기 냉매의 양은 상기 냉매 유로에 연결된 냉매 가스 제어기에 의해 조절되는 알루미늄 패치 부착 장치.
  14. 제 6 항 또는 제 13 항에서,
    상기 냉매는 염화플루오린화탄소(프레온)로 이루어지는 알루미늄 패치 부착 장치.
  15. 제 1 항에서,
    상기 강판 패터닝 수단 및 알루미늄 패치 부착 수단에는 상기 강판의 표면 온도를 감지하는 온도 센서가 구비된 알루미늄 패치 부착 장치.
  16. 제 1 항에서,
    상기 알루미늄 패치 부착 수단의 후방에는,
    상기 알루미늄 패치가 부착된 강판을 절단하는 커팅 수단이 더 구비되는 알루미늄 패치 부착 장치.
  17. 강판을 공급하는 단계;
    상기 공급된 강판을 가열하는 단계;
    상기 가열된 강판 표면에 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 패턴이 형성된 강판 표면에 알루미늄 패치를 부착하는 단계를 포함하는 알루미늄 패치 부착 방법.
  18. 제 17 항에서,
    상기 가열된 강판 표면에 패턴을 형성하는 단계 후에,
    상기 강판 표면에 형성된 패턴의 형상을 균일하게 교정하는 제1 강판 표면 형상 교정 단계를 더 포함하는 알루미늄 패치 부착 방법.
  19. 제 17 항에서,
    상기 알루미늄 패치를 부착하는 단계 후에,
    상기 강판 표면에 부착된 알루미늄 패치 표면을 균일하게 교정하는 제2 강판 표면 형상 교정 단계를 더 포함하는 알루미늄 패치 부착 방법.
  20. 제 17 항에서,
    상기 제2 강판 표면 형상 교정 단계 후에,
    상기 알루미늄 패치가 부착된 강판을 절단하는 커팅 단계를 더 포함하는 알루미늄 패치 부착 방법.
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