WO2014185574A1 - 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법 - Google Patents

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WO2014185574A1
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welding
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weldability
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남승만
박영철
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현대하이스코 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a method for improving the weldability of a hot stamping part, and more particularly, to a method for improving the weldability of a hot stamping part, which can improve the weldability of an Al-plated hot stamping part that has been degraded due to surface oxides.
  • Hot stamping technology is performed at high temperature, unlike conventional press forming in the cold state.
  • the hot stamping is mostly made at a high temperature of more than 900 °C, the high temperature safety of the material is very important, for this purpose is generally used plated steel sheet.
  • Al-Si-based galvanized steel sheet is currently used for most hot stamping materials. Recently, research for using cheaper GA-plated steel sheet has been actively conducted. However, the technology such as plating layer evaporation and oxide film generation at high temperature There are many limitations due to the limitations.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a center-pillar of a vehicle as a hot stamping part.
  • the illustrated center pillar 10 is an Al-Si plated hot stamping part, in which a plurality of nuts are welded at a predetermined position P in the center pillar 10.
  • the nut welding at this time is projection welding.
  • FIG. 2 is a view showing a state in which a nut is projected and welded through a center pillar of a vehicle as a hot stamping part.
  • a hot stamping part ie, a center pillar 10
  • a current is applied while the nut N is fitted. . This results in resistance welding between the hot stamping part and the nut.
  • the present invention provides a method for improving the weldability of a hot stamping part, which can improve the weldability of a hot stamping part whose nut weldability is degraded due to the surface oxide.
  • Hot stamping part weldability improvement method the welding site selection step of selecting a welding site in the hot stamping part; A surface oxide layer removing step of removing the surface oxide layer of the welding site; And a hot stamping part welding step of performing welding to the welding portion of the hot stamping part from which the surface oxide layer has been removed.
  • the hot stamping part weldability improvement method according to an embodiment of the present invention, the welding site selection step of selecting a welding site in the hot stamping part; A surface oxide layer removing step of removing the surface oxide layer of the welding site; Removing a portion of the oxide layer and the plating layer to remove the remainder of the oxide layer and a portion of the plating layer of the welding part; And a welding step of performing welding to a welding site of the hot stamping part from which the oxide layer and the plating layer are partially removed.
  • the hot stamping part weldability improvement method according to an embodiment of the present invention, the welding site selection step of selecting a welding site in the hot stamping part; A surface oxide layer removing step of removing the surface oxide layer of the welding site; Removing a portion of the oxide layer and the plating layer to remove the remainder of the oxide layer and a portion of the plating layer of the welding part; Removing all of the plating layers to remove all of the plating layers of the welding portion; And a welding step of performing welding to the welding portion of the hot stamping part from which the oxide layer and the plating layer are all removed.
  • the hot stamping part is made of Al-Si-based plated steel sheet.
  • the hot stamping part is made of Al-Si-based plated steel sheet, and the welding portion may be welded by projection welding.
  • the hot stamping part is made of Al-Si-based plated steel sheet, and the welding step is performed by the projection welding, the surface oxide layer removing step, removing the oxide layer and part of the plating layer, and removing all of the plating layer, Grinder or laser polishing may be used.
  • a local stamped layer and a plating layer may be removed on a portion to be welded in advance to perform the hot stamping part. Can improve the weldability.
  • a grinder device or a laser device may be used.
  • the weldability improvement effect is small, but the plating layer remains as it is, thereby ensuring high corrosion resistance.
  • the hot stamping part weldability improvement method can be utilized for the work of a hot stamping part (or a specific part of the part) that requires a relatively high corrosion resistance.
  • the weldability improvement effect can be maximized, but the corrosion resistance is relatively lowered.
  • the hot stamping part weldability improvement method may be utilized for the work of a hot stamping part (or a specific part of the part) requiring relatively low corrosion resistance.
  • FIG. 1 is an exemplary simplified illustration of a center-pillar of a vehicle as a hot stamping part
  • FIG. 2 is a view briefly illustrating a state in which a nut is projection welded to the center pillar of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a view briefly illustrating a state in which a nut is projection welded to the center pillar of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a hot stamping part in accordance with embodiments of the present invention.
  • Figure 4 is a flow chart of the method of improving the hot stamping part weldability according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing only the surface oxide layer is removed through the method of improving the weldability of the hot stamping part according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flow chart of a method for improving hot stamping part weldability according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a surface oxide layer and a portion of a plating layer removed through a method of improving weldability of a hot stamping part according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart of a method for improving hot stamping part weldability according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a surface oxide layer and all plating layers removed through a method of improving weldability of a hot stamping part according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • Hot stamping technology is performed at high temperature, unlike conventional press forming in the cold state. At high temperatures, the elongation of the material is greatly increased, so there is no particular limitation on the formability, and there is an advantage of achieving ultra high strength by the heat treatment effect. However, since the hot stamping is mostly made at a high temperature of more than 900 °C, the high temperature safety of the material is very important, for this purpose Al-Si-based plated steel sheet is mainly used.
  • Hot stamping parts using Al-Si plated steel sheets have a problem in that weldability is lowered due to surface oxides.
  • Hot stamping part weldability improvement method according to embodiments of the present invention corresponds to the invention devised to solve the above problems.
  • FIG. 3 is a simplified cross-sectional view of a hot stamping part before weldability is improved in accordance with embodiments of the present invention.
  • a hot stamping part made of an Al-Si-based plated steel sheet is formed by stacking Fe (martensite), FeAl, and Fe 3 Al, FeAl 2 , FeAl (Si), and Fe 2 Al 5 from bottom to top.
  • the Al surface oxide layer is formed to a thickness of approximately 5 to 100 nm. However, the surface oxide layer lowers the weldability of the hot stamping parts made of Al-Si plated steel sheet.
  • a center pillar (10 in FIG. 1) may be exemplified among hot stamping parts made of Al-Si-based plated steel sheet.
  • the center pillar is a part of a vehicle, and a plurality of nuts are joined by projection welding at each internally set position.
  • the surface oxide layer as described above is present on the surface of the center pillar provided by the Al-Si-based plated steel sheet through a hot stamping process, so that the welded nut easily falls.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for improving hot stamping part weldability according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the method for improving hot stamping part weldability according to the first embodiment of the present invention may be achieved through a welding site selection step S110, a surface oxide layer removing step S120, and a welding step S130.
  • the welding site selection step (S110) is a step of selecting a welding site on a hot stamping part formed by using an Al-Si-based plated steel sheet.
  • center pillar 10 of FIG. 1 is an example of the hot stamping part shown in FIG. 1.
  • a position P to which a plurality of nuts (not shown) are to be welded is determined, and a welding part may be selected by limiting the position to the periphery.
  • Such a welding part may vary slightly depending on the type, size, etc. of the hot stamping part, and may be selected in other forms according to the characteristics of the corresponding part.
  • an Al oxide layer (referred to as a 'surface oxide layer') is formed on the surface, which causes the weldability of the part. Therefore, it is removed in the surface oxide layer removing step (S120) to be described later.
  • Surface oxide layer removal step (S120) is a step of removing the surface oxide layer of the welded portion of the hot stamping parts.
  • the surface oxide layer may be mechanically removed using a grinder.
  • the surface oxide layer removing step (S120) Through the surface oxide layer removing step (S120), the Al oxide layer formed on the surface of the hot stamping part made of Al-Si-based plated steel sheet is effectively removed, and the thickness of the surface oxide layer is formed between about 5 to 100 nm.
  • a schematic cross-sectional shape of the hot stamping part from which the surface oxide layer is removed can be confirmed with reference to FIG. 5.
  • the surface oxide layer of the hot stamping part is removed, and only Fe (martensite), FeAl and Fe 3 Al, FeAl 2 , FeAl (Si), and Fe 2 Al 5 are shown through the cross section.
  • Welding step (S130) is a step in which the welding is performed to the welding portion of the hot stamping component from which the surface oxide layer was removed in the previous step.
  • the surface oxide layer is removed through the center P, where the plurality of nuts are to be welded, that is, the welding site. Once done, projection welding between the center pillar and the nut is performed.
  • the method of performing welding after removing only the surface oxide layer on the welded portion of the hot stamping part by the above-described method is relatively small compared to the embodiments to be described later, but it is possible to secure relatively high corrosion resistance. have.
  • the method of improving the hot stamping part weldability according to the first embodiment may be utilized for the work of the hot stamping part (or a specific portion of the part) requiring relatively high corrosion resistance.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method for improving hot stamping part weldability according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • Hot stamping parts weldability improvement method according to a second embodiment of the present invention, through the welding site selection step (S210), the surface oxide layer removal step (S220), the oxide layer and the partial plating layer removal step (S230) and the welding step (S240) Can be achieved.
  • Welding site selection step (S210) is a step of selecting the welding site on the hot-stamping parts molded from Al-Si-based plated steel sheet material.
  • center pillar 10 of FIG. 1 is an example of the hot stamping part shown in FIG. 1.
  • a position P to which a plurality of nuts (not shown) are to be welded is determined, and a welding part is selected by limiting the position to the periphery.
  • This welding site selection step (S210) is the same as the welding site selection step (S110 of FIG. 4) of the first embodiment of the present invention described above, duplicate description is omitted.
  • the surface oxide layer removing step (S220) is a step of removing the surface oxide layer of the welded portion of the hot stamping part.
  • the Al oxide layer formed on the surface of the hot stamping part made of Al-Si-based plated steel sheet is removed, wherein the thickness of the surface oxide layer to be removed is formed in the range of approximately 5 to 100 nm.
  • Part of removing the oxide layer and the plating layer (S230) is a step performed together with or sequentially with the surface oxide layer removing step (S220) described above.
  • the surface oxide layer removing step (S220) and the oxide layer and the plating layer part removing step (S230) may use a grinder or laser equipment.
  • the remaining oxide layers FeAl 2 , FeAl (Si) formed under the surface oxide layer and a portion of the plating layers of FeAl and Fe 3 Al under the surface oxide layer may be removed.
  • a schematic cross-sectional shape of a hot stamping part including a surface oxide layer, and a portion of an oxide layer and a plating layer may be removed with reference to FIG. 7. That is, only the plating layer of Fe (martensite) and FeAl and Fe 3 Al exist through the cross section of the illustrated hot stamping part.
  • Welding step (S240) is a step in which the welding is performed to the welding portion of the hot stamping part, including the surface oxide layer, all the remaining oxide layer and the plating layer is removed in the previous step.
  • FIG. 8 is a flowchart of a method for improving hot stamping part weldability according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • Hot stamping part weldability improvement method according to a third embodiment of the present invention, the welding site selection step (S310), surface oxide layer removal step (S320), the oxide layer and a portion of the plating layer removal step (S330), the entire plating layer removal step (S340) And it can be achieved through the welding step (S350).
  • Welding site selection step (S310) is a step of selecting the welding site on the hot stamping parts formed by using Al-Si-based plated steel sheet.
  • center pillar 10 of FIG. 1 is an example of the hot stamping part shown in FIG. 1.
  • a position P to which a plurality of nuts (not shown) are to be welded is determined, and a welding part is selected by limiting the position to the periphery.
  • welding site selection step (S310) is the same as the welding site selection step of the first and second embodiments of the present invention described above, redundant description is omitted.
  • the surface oxide layer removing step (S320) is a step of removing the surface oxide layer of the welded portion of the hot stamping part. In this step, the Al oxide layer formed on the surface of the hot stamping part made of Al-Si-based plated steel sheet is removed, wherein the thickness of the surface oxide layer to be removed is formed in the range of approximately 5 to 100 nm.
  • Part of removing the oxide layer and the plating layer (S330) may be performed together with or sequentially with the surface oxide layer removing step (S320).
  • the entire plating layer removing step (S340) is a step of removing all the plating layers remaining on the welded portions of the hot stamping parts. Through this step, not only the surface oxide layer (Al oxide layer) and the remaining oxide layers (FeAl 2 , FeAl (Si)) formed below, but also the plating layers (FeAl and Fe 3 Al) are removed.
  • FIG. 9 A schematic cross-sectional shape of the hot stamping part after the plating layer is completely removed may be confirmed through FIG. 9. 9, only Fe (martensite) remains.
  • the welding step S350 is a step in which welding is performed to a welding site of a hot stamping part in which only Fe (martensite) shown in FIG. 9 remains.
  • the weldability improvement effect can be maximized, but the corrosion resistance is relatively lowered.
  • the work of the hot stamping part (or a specific portion of the part) requiring relatively low corrosion resistance may be utilized.
  • a grinder device or a laser device may be used.
  • the weldability improvement effect is small, but the plating layer remains as it is, thereby ensuring high corrosion resistance.
  • the hot stamping part weldability improvement method can be utilized for the work of a hot stamping part (or a specific part of the part) that requires a relatively high corrosion resistance.
  • the weldability improvement effect can be maximized, but the corrosion resistance is relatively lowered.
  • the hot stamping part weldability improvement method may be utilized for the work of a hot stamping part (or a specific part of the part) requiring relatively low corrosion resistance.

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Abstract

표면산화물로 인하여 용접성이 저하되었던 핫 스탬핑 부품의 용접성을 향상시켜 줄 수 있는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법에 관하여 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은, 핫 스탬핑 부품 내의 용접부위를 선정하는 용접부위 선정단계와, 용접부위의 표면산화층을 제거하는 표면산화층 제거단계 및 표면산화층이 제거된 핫 스탬핑 부품의 용접부위로 용접을 실시하는 핫 스탬핑 부품 용접단계를 포함한다.

Description

핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법
본 발명은 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법으로서, 보다 상세하게는 표면산화물로 인하여 용접성이 저하되었던 Al 도금된 핫 스탬핑 부품의 용접성을 향상시켜 줄 수 있는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법에 관한 것이다.
핫 스탬핑 기술은 기존의 프레스 성형이 냉간 상태에서 이루어지는 것과 달리 고온에서 이뤄진다.
고온에서는 소재의 연신율이 대폭 증가하기 때문에 성형성에 특별한 제약을 받지 않으며 또한 열처리효과에 의해 초고강도를 달성할 수 있는 장점이 있다.
그런데, 핫 스탬핑은 대부분 900℃이상의 고온에서 이루어지므로, 소재의 고온안전성이 매우 중요하며, 이를 위해 일반적으로 도금강판을 사용한다.
현재 대부분의 핫 스탬핑용 소재로는 Al-Si계 도금강판이 이용되고 있으며, 최근 들어 이보다 저렴한 GA 도금강판을 사용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 고온에서의 도금층 증발, 산화피막 발생 등의 기술적 한계로 인해 많은 제약이 따른다.
그러나 Al-Si계 도금강판을 이용한 핫 스탬핑 부품의 경우, 표면산화물로 인해 표면 용접성이 저하되는 문제가 있다.
도 1은 핫 스탬핑 부품으로서 차량의 센터필러(center-pillar)를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도시된 센터필라((10)는 Al-Si 도금된 핫 스탬핑 부품으로서, 센터필러(10) 내의 설정된 위치(P)마다 다수의 너트가 용접된다. 그리고 이때의 너트 용접은 프로젝션 용접(projection welding) 방식에 따른다.
그리고 도 2는 핫 스탬핑 부품으로서 차량의 센터필러를 통해 너트가 프로젝션 용접되는 모습을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 프로젝션 용접장치(20) 내의 대면하는 한 쌍의 용접 전극(21, 23) 사이로 핫 스탬핑 부품, 즉 센터필러(10)를 두고, 너트(N)를 끼운 상태에서 전류를 인가한다. 이로써 핫 스탬핑 부품과 너트 간의 저항용접(resistance welding)이 실시된다.
그런데, 이와 같은 방식에 따라 용접된 너트(N)가 핫 스탬핑 부품으로부터 쉽게 떨어지는 현상이 빈번하게 발생되었다. 그리고 이러한 용접 불량의 원인으로서, Al-Si 도금된 핫 스탬핑 부품의 표면산화물이 표면 용접성을 저하시킨다는 사실을 확인할 수 있었다.
관련된 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제760152호(2007.09.18. 공고)가 있으며, 상기 선행문헌에는 핫 스탬핑을 이용하여 아연도금강판으로 고강도 자동차용부품을 제조하는 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
본 발명은 표면산화물로 인하여 너트 용접성이 저하된 핫 스탬핑 부품의 용접성을 개선해 줄 수 있는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은, 핫 스탬핑 부품 내의 용접부위를 선정하는 용접부위 선정단계; 상기 용접부위의 표면산화층을 제거하는 표면산화층 제거단계; 및 상기 표면산화층이 제거된 핫 스탬핑 부품의 용접부위로 용접을 실시하는 핫 스탬핑 부품 용접단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은, 핫 스탬핑 부품 내의 용접부위를 선정하는 용접부위 선정단계; 상기 용접부위의 표면산화층을 제거하는 표면산화층 제거단계; 상기 용접부위의 산화층 잔부와 도금층 일부를 제거하는 산화층 및 도금층 일부 제거단계; 및 상기 산화층 및 도금층 일부가 제거된 핫 스탬핑 부품의 용접부위로 용접을 실시하는 용접단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은, 핫 스탬핑 부품 내의 용접부위를 선정하는 용접부위 선정단계; 상기 용접부위의 표면산화층을 제거하는 표면산화층 제거단계; 상기 용접부위의 산화층 잔부와 도금층 일부를 제거하는 산화층 및 도금층 일부 제거단계; 상기 용접부위의 도금층을 전부 제거하는 도금층 전부 제거단계; 및 상기 산화층 및 도금층 전부가 제거된 핫 스탬핑 부품의 용접부위로 용접을 실시하는 용접단계;를 포함한다.
상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 한다.
상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 하며, 상기 용접부위는 프로젝션 용접에 의해 용접이 실시될 수 있다.
상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 하며, 상기 용접단계는 프로젝션 용접에 의해 용접이 실시되되, 상기 표면산화층 제거단계, 상기 산화층 및 도금층 일부 제거단계 및 상기 도금층 전부 제거단계는, 그라인더를 이용하거나 또는 레이저 연마를 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예 의하면, Al-Si계 도금강판을 이용한 핫 스탬핑 부품에 용접(예: 너트 용접)이 필요할 경우, 미리 용접될 부위에 대한 국부적인 산화층 및도금층 제거 작업을 실시하여 핫 스탬핑 부품의 용접성을 향상시켜 줄 수 있다.
그리고 핫 스탬핑 부품의 용접부위에 대한 국부적인 산화물 및 도금층 제거 작업을 실시함에 있어, 그라인더 장치를 이용하거나 또는 레이저 장치를 이용할 수 있다.
특히, 용접(예: 너트 용접) 전에 핫 스탬핑 부품의 용접부위에 대해 국부적으로 표면산화층만을 제거할 경우, 용접성 개선효과는 작지만 도금층이 그대로 잔존하여 높은 내식성을 확보할 수 있다.
이러한 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은 상대적으로 높은 내식성이 요구되는 핫 스탬핑 부품(또는 해당 부품의 특정부위)의 작업에 활용될 수 있다.
또한, 핫 스탬핑 부품의 용접부위에 대해 국부적으로 산화층과 도금층의 일부를 제거할 경우, 내식성을 어느 수준까지 확보하면서도 높은 용접성 개선효과가 나타날 수 있다.
또한, 핫 스탬핑 부품의 용접부위에 대해 국부적으로 산화층과 도금층 전부를 제거할 경우, 용접성 개선효과는 극대화될 수 있으나 내식성은 비교적 저하된다.
이러한 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은 상대적으로 낮은 내식성이 요구되는 핫 스탬핑 부품(또는 해당 부품의 특정부위)의 작업에 활용될 수 있다.
도 1은 핫 스탬핑 부품으로서 차량의 센터필러(center-pillar)를 예시적으로 간략히 도시한 도면.
도 2는 도 1의 센터필러에 너트가 프로젝션 용접되는 모습을 간략히 도시한도면.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 핫 스탬핑 부품의 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법의 순서도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법을 통해 표면산화층만 제거된 모습을 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법의 순서도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법을 통해 표면산화층과 도금층 일부가 제거된 모습을 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법의 순서도.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법을 통해 표면산화층과 도금층 전부가 제거된 모습을 나타낸 단면도.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
핫 스탬핑 기술은 기존의 프레스 성형이 냉간 상태에서 이루어지는 것과 달리 고온에서 이뤄진다. 고온에서는 소재의 연신율이 대폭 증가하기 때문에 성형성에 특별한 제약을 받지 않으며 또한 열처리효과에 의해 초고강도를 달성할 수 있는 장점이 있다. 그런데, 핫 스탬핑은 대부분 900℃이상의 고온에서 이루어지므로, 소재의 고온안전성이 매우 중요하며, 이를 위해 주로 Al-Si계 도금강판이 이용된다.
그런데 Al-Si계 도금강판을 이용한 핫 스탬핑 부품은 표면 산화물로 인해 용접성이 저하되는 문제가 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은 상기한 문제를 해결하고자 안출된 발명에 해당된다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따라 용접성이 개선되기 이전의 핫 스탬핑 부품의 단면도를 간략히 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, Al-Si계 도금강판을 소재로 한 핫 스탬핑 부품은, 아래에서 위로 갈수록 Fe(martensite), FeAl 및 Fe3Al, FeAl2, FeAl(Si), Fe2Al5가 적층 되며, 그 표면으로 대략 5 ~ 100nm의 두께로 Al 표면산화층이 형성되어 있다. 그런데, 상기 표면산화층은 Al-Si계 도금강판을 소재로 한 핫 스탬핑 부품의 용접성을 저하시킨다.
특히, Al-Si계 도금강판을 소재로 한 핫 스탬핑 부품 중 센터필러(도 1의 10)를 예로 들 수 있다.
센터필러는 차량의 부품으로, 내부 설정된 위치마다 다수의 너트가 프로젝션 용접을 통해 접합된다. 그런데, Al-Si계 도금강판을 핫 스탬핑 공정을 통해 제공된 센터필러의 표면에는 상기와 같은 표면산화층이 존재하여, 이에 용접된 너트가 쉽게 떨어지는 현상이 빈번하게 나타난다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
제1실시예
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법의 순서도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은, 용접부위 선정단계(S110), 표면산화층 제거단계(S120) 및 용접단계(S130)를 거쳐 달성될 수 있다.
용접부위 선정단계(S110)는 Al-Si계 도금강판을 소재로 하여 성형 제작된 핫 스탬핑 부품 상의 용접부위를 선정하는 단계이다.
구체적인 예로서, 도 1에 도시된 핫 스탬핑 부품의 예인 센터필러(도 1의 10)를 참조할 수 있다.
센터필러(도 1의 10)의 내부에는 다수의 너트(미도시)가 용접되어야 할 위치(P)가 정해지며, 이러한 위치를 주변으로 국한하여 용접부위가 선정될 수 있다.
다만, 이러한 용접부위는 핫 스탬핑 부품의 종류, 크기 등에 따라 조금씩 달라질 수 있으며, 해당 부품의 특징에 따라 다른 형태로 선정될 수 있다.
그런데, Al-Si계 도금강판을 소재로 한 핫 스탬핑 부품의 경우, 표면에 Al 산화층(이를 '표면산화층'이라 함)이 형성되며, 이 표면산화층은 부품의 용접성을 저해하는 원인이 된다. 따라서, 후술될 표면산화층 제거단계(S120)에서 이를 제거한다.
표면산화층 제거단계(S120)는 핫 스탬핑 부품의 용접부위 표면산화층을 제거하는 단계이다.
이 단계에서, 표면산화층은 그라인더를 이용하여 기계식으로 제거되는 방식이 이용될 수 있다.
또한, 레이저 장비를 이용하여 표면산화층을 제거할 수 있다.
그라인더를 이용한 연마 방식 및 레이저 장비를 이용한 연마 방식은 관용적으로 알려진 기술이므로 이에 대한 부연 설명은 생략하기로 한다.
표면산화층 제거단계(S120)를 통해, Al-Si계 도금강판을 소재로 하는 핫 스탬핑 부품의 표면에 형성된 Al 산화층은 효과적으로 제거되는데, 표면산화층의 두께는 대략 5 내지 100nm 사이로 형성된다.
상기 표면산화층이 제거된 핫 스탬핑 부품의 개략적인 단면 형상은 도 5를 참조하여 확인할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 핫 스탬핑 부품의 표면산화층은 제거되고, 단면을 통해서는 Fe(martensite), FeAl 및 Fe3Al, FeAl2, FeAl(Si), Fe2Al5만이 나타나 있다.
용접단계(S130)는 이전 단계에서 표면산화층이 제거된 핫 스탬핑 부품의 용접부위로 용접이 실시되는 단계이다.
핫 스탬핑 부품의 구체적인 예로서, 도 1에 도시된 센터필러(도 1의 10)을 참조하면, 센터필러 내부를 통해 다수의 너트가 용접될 위치(P), 즉 용접부위를 통해 표면산화층이 제거되고 나면, 센터필러와 너트 간의 프로젝션 용접이 실시된다.
이와 같이, 상술된 방법에 의해, 핫 스탬핑 부품의 용접부위에 대한 표면산화층만을 제거한 후, 용접을 수행하는 방법은 용접성 개선효과는 후술될 실시예에 비해 상대적으로 작지만, 상대적으로 높은 내식성을 확보할 수 있다.
따라서, 상기한 제1실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은 상대적으로 높은 내식성이 요구되는 핫 스탬핑 부품(또는 해당 부품의 특정부위)의 작업에 활용될 수 있다.
제2실시예
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법의 순서도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은, 용접부위 선정단계(S210), 표면산화층 제거단계(S220), 산화층 및 도금층 일부 제거단계(S230) 및 용접단계(S240)를 거쳐 달성될 수 있다.
용접부위 선정단계(S210)는 Al-Si계 도금강판을 소재로 하여 성형 제작된 핫 스탬핑 부품 상의 용접부위를 선정하는 단계이다.
구체적인 예로서, 도 1에 도시된 핫 스탬핑 부품의 예인 센터필러(도 1의 10)를 참조할 수 있다. 센터필러(도 1의 10)의 내부에는 다수의 너트(미도시)가 용접되어야 할 위치(P)가 정해지며, 이러한 위치를 주변으로 국한하여 용접부위가 선정된다.
이러한 용접부위 선정단계(S210)는 앞서 설명된 본 발명의 제1실시예의 용접부위 선정단계(도 4의 S110)와 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
표면산화층 제거단계(S220)는 핫 스탬핑 부품의 용접부위 표면산화층을 제거하는 단계이다.
이 단계에서, Al-Si계 도금강판을 소재로 하는 핫 스탬핑 부품의 표면에 형성된 Al 산화층은 제거되며, 이때 제거되는 표면산화층의 두께는 대략 5 내지 100nm 범위 내에 형성된다.
산화층 및 도금층 일부 제거단계(S230)는 전술된 표면산화층 제거단계(S220)와 함께 또는 이와 순차적으로 수행되는 단계이다.
이들 표면산화층 제거단계(S220) 및 산화층 및 도금층 일부 제거단계(S230)는 그라인더를 이용하거나 또는 레이저 장비를 이용할 수 있다.
그리고 이 단계를 거쳐 표면산화층 하부에 형성된 나머지 산화층(FeAl2, FeAl(Si))과, 그 하부의 FeAl 및 Fe3Al의 도금층 일부가 제거될 수 있다.
표면산화층을 비롯하여, 산화층 및 도금층 일부가 제거된 핫 스탬핑 부품의 개략적인 단면 형상은 도 7을 참조하여 확인할 수 있다. 즉, 도시된 핫 스탬핑 부품의 단면을 통해서는 Fe(martensite)와, FeAl 및 Fe3Al의 도금층 만이 존재한다.
용접단계(S240)는 이전 단계에서 표면산화층을 비롯하여, 나머지 산화층 전부와 도금층 일부가 제거된 핫 스탬핑 부품의 용접부위로 용접이 실시되는 단계이다.
상술된 단계를 통해 수행되는 용접성 개선방법에 의하면, 산화층 전부와 도금층의 일부가 제거됨으로써, 내식성을 확보하면서도 높은 용접성 개선효과를 가질 수 있다.
제3실시예
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법의 순서도이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은, 용접부위 선정단계(S310), 표면산화층 제거단계(S320), 산화층 및 도금층 일부 제거단계(S330), 도금층 전부 제거단계(S340) 및 용접단계(S350)을 거쳐 달성될 수 있다.
용접부위 선정단계(S310)는 Al-Si계 도금강판을 소재로 하여 성형 제작된 핫 스탬핑 부품 상의 용접부위를 선정하는 단계이다.
구체적인 예로서, 도 1에 도시된 핫 스탬핑 부품의 예인 센터필러(도 1의 10)를 참조할 수 있다. 센터필러(도 1의 10)의 내부에는 다수의 너트(미도시)가 용접되어야 할 위치(P)가 정해지며, 이러한 위치를 주변으로 국한하여 용접부위가 선정된다.
이러한 용접부위 선정단계(S310)는 앞서 설명된 본 발명의 제1, 2실시예의 용접부위 선정단계와 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
표면산화층 제거단계(S320)는 핫 스탬핑 부품의 용접부위 표면산화층을 제거하는 단계이다. 이 단계에서, Al-Si계 도금강판을 소재로 하는 핫 스탬핑 부품의 표면에 형성된 Al 산화층은 제거되며, 이때 제거되는 표면산화층의 두께는 대략 5 내지 100nm 범위 내에 형성된다.
산화층 및 도금층 일부 제거단계(S330)는 전술한 표면산화층 제거단계(S320)와 함께 또는 이와 순차적으로 실시될 수 있다.
도금층 전부 제거단계(S340)는 앞서 설명한 제2실시예와 달리, 핫 스탬핑 부품의 용접부위에 남아 있는 도금층을 전부 제거하는 단계이다. 이 단계를 통해, 표면산화층(Al 산화층)과 그 하부에 형성된 나머지 산화층(FeAl2, FeAl(Si))은 물론, 도금층(FeAl 및 Fe3Al)이 모두 제거된다.
도금층 전부 제거단계(S340)를 거친 후의 핫 스탬핑 부품의 개략적인 단면 형상은 도 9를 통해 확인할 수 있다. 도 9를 참조하면, Fe(martensite)만이 남아 있다.
용접단계(S350)는 도 9에 도시된 Fe(martensite)만이 남아 있는 핫 스탬핑 부품의 용접부위로 용접이 실시되는 단계이다.
이와 같이, 상술된 방법에 의해 핫 스탬핑 부품의 용접부위에 대해 국부적으로 산화층과 도금층 전부를 제거할 경우, 용접성 개선효과는 극대화될 수 있으나 내식성은 비교적 저하된다.
따라서, 상기한 제3실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법의 경우, 상대적으로 낮은 내식성이 요구되는 핫 스탬핑 부품(또는 해당 부품의 특정부위)의 작업이 활용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예 의하면, Al-Si계 도금강판을 이용한 핫 스탬핑 부품에 용접(예: 너트 용접)이 필요할 경우, 미리 용접될 부위에 대한 국부적인 산화층 및/또는 도금층 제거 작업을 실시하여 핫 스탬핑 부품의 용접성을 향상시켜 줄 수 있다.
그리고 핫 스탬핑 부품의 용접부위에 대한 국부적인 산화물 및/또는 도금층 제거 작업을 실시함에 있어, 그라인더 장치를 이용하거나 또는 레이저 장치를 이용할 수 있다.
특히, 용접(예: 너트 용접) 전에 핫 스탬핑 부품의 용접부위에 대해 국부적으로 표면산화층만을 제거할 경우, 용접성 개선효과는 작지만 도금층이 그대로 잔존하여 높은 내식성을 확보할 수 있다.
이러한 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은 상대적으로 높은 내식성이 요구되는 핫 스탬핑 부품(또는 해당 부품의 특정부위)의 작업에 활용될 수 있다.
또한, 핫 스탬핑 부품의 용접부위에 대해 국부적으로 산화층과 도금층의 일부를 제거할 경우, 내식성을 어느 수준까지 확보하면서도 높은 용접성 개선효과가 나타날 수 있다.
또한, 핫 스탬핑 부품의 용접부위에 대해 국부적으로 산화층과 도금층 전부를 제거할 경우, 용접성 개선효과는 극대화될 수 있으나 내식성은 비교적 저하된다.
이러한 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법은 상대적으로 낮은 내식성이 요구되는 핫 스탬핑 부품(또는 해당 부품의 특정부위)의 작업에 활용될 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법에 관하여 살펴보았다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 핫 스탬핑 부품 내의 용접부위를 선정하는 용접부위 선정단계;
    상기 용접부위의 표면산화층을 제거하는 표면산화층 제거단계; 및
    상기 표면산화층이 제거된 핫 스탬핑 부품의 용접부위로 용접을 실시하는 용접단계;를 포함하는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 하는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 하며, 상기 용접부위는 프로젝션 용접에 의해 용접이 실시되는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 하며, 상기 용접부위는 프로젝션 용접에 의해 용접이 실시되되,
    상기 표면산화층 제거단계는 그라인더를 이용하거나 또는 레이저 연마를 이용하는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
  5. 핫 스탬핑 부품 내의 용접부위를 선정하는 용접부위 선정단계;
    상기 용접부위의 표면산화층을 제거하는 표면산화층 제거단계;
    상기 용접부위의 산화층 잔부와 도금층 일부를 제거하는 산화층 및 도금층 일부 제거단계; 및
    상기 산화층 및 도금층 일부가 제거된 핫 스탬핑 부품의 용접부위로 용접을 실시하는 용접단계;를 포함하는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 하는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 하며, 상기 용접부위는 프로젝션 용접에 의해 용접이 실시되는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 하며, 상기 용접단계는 프로젝션 용접에 의해 용접이 실시되되,
    상기 표면산화층 제거단계 및 상기 산화층 및 도금층 일부 제거단계는, 그라인더를 이용하거나 또는 레이저 연마를 이용하는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
  9. 핫 스탬핑 부품 내의 용접부위를 선정하는 용접부위 선정단계;
    상기 용접부위의 표면산화층을 제거하는 표면산화층 제거단계;
    상기 용접부위의 산화층 잔부와 도금층 일부를 제거하는 산화층 및 도금층 일부 제거단계;
    상기 용접부위의 도금층을 전부 제거하는 도금층 전부 제거단계; 및
    상기 산화층 및 도금층 전부가 제거된 핫 스탬핑 부품의 용접부위로 용접을 실시하는 용접단계;를 포함하는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 하는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 하며, 상기 용접부위는 프로젝션 용접에 의해 용접이 실시되는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 핫 스탬핑 부품은 Al-Si계 도금강판을 소재로 하며, 상기 용접단계는 프로젝션 용접에 의해 용접이 실시되되,
    상기 표면산화층 제거단계, 상기 산화층 및 도금층 일부 제거단계 및 상기 도금층 전부 제거단계는, 그라인더를 이용하거나 또는 레이저 연마를 이용하는 핫 스탬핑 부품 용접성 개선방법.
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