KR101266256B1 - 레이저 접합방법 - Google Patents

Abstract

레이저 접합방법이 개시된다. 본 실시예에 따른 레이저 접합방법은 두 강판의 상호 맞대는 면을 톱니모양으로 결합단부로 형성하여 지그 상에 안착시키는 단계; 상기 지그 상에 안착된 두 강판의 상호 결합단부를 맞물려 결합하여 결합부를 형성하는 단계; 및 상기 두 강판의 결합부에 레이저빔을 조사하여 레이저 용접을 진행하는 단계를 포함한다.

Description

레이저 접합방법{A LASER WELDING METHOD}

본 발명은 레이저 접합방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입체형 강판의 맞대기 레이저 용접 시, 맞대는 면을 맞물림 형상으로 형성하여 용접부 인장강도를 향상시키는 레이저 접합방법에 관한 것이다.

일반적으로 두 강판을 상호 맞대기 접합하기 위해서는 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저빔을 이용한 레이저 용접이 주로 적용된다.

도 1에서는 일반적인 레이저 용접 시스템에 의한 레이저 용접 공정도로써, 상기한 레이저빔(LB)을 이용한 두 강판을 맞대기 용접하기 위해서는 로봇(1)의 아암(3) 선단에 레이저 헤드(5)를 설치하고, 이 레이저 헤드(5)는 레이저 발진기(7)와 연결되는 레이저 용접 시스템을 구비하여, 로봇 제어기(C)를 통하여 거동하는 로봇(1)에 의해 상기 레이저 헤드(5)가, 도 2에서 도시한 바와 같이, 지그(11) 상에 맞대어진 두 강판(9)의 용접선(L)을 따라 이동하면서 레이저빔(LB)을 조사하여 용접작업을 진행하게 된다.

그런데, 상기한 레이저 용접을 통하여 2장의 강판(9)을 용접하는 경우, 그 맞대어진 면이 일직선이고 소재가 평판인 경우에는 레이저 용접이 용이하나, 차체 패널과 같이 입체형상의 판재이거나 맞대어진 면이 곡선인 경우에는 두 강판(9)의 맞대어진 면의 갭(GAP) 제어가 어려워 용접불량 현상이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 입체형 강판의 맞대기 레이저 용접 시, 맞대는 면을 맞물림 형상으로 결합하고, 상기 결합부의 폭 이상으로 레이저 초점을 지그재그 패턴으로 조사하여 용접품질을 보장하고, 용접부의 인장강도를 향상시키는 레이저 접합방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 레이저 접합방법은 두 강판의 상호 맞대는 면을 톱니모양으로 결합단부로 형성하여 지그 상에 안착시키는 단계; 상기 지그 상에 안착된 두 강판의 상호 결합단부를 맞물려 결합하여 결합부를 형성하는 단계; 및 상기 두 강판의 결합부에 레이저빔을 조사하여 레이저 용접을 진행하는 단계를 포함한다.

상기 두 강판은 일정한 형상을 갖는 입체형 강판으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 두 강판은 서로 두께가 다른 강판이 적용될 수 있다.

또한, 상기 레이저 용접은 상기 결합부에 대하여 결합부의 폭 이상의 일정폭으로 지그재그 패턴을 그리며 레이저 초점이 조사되도록 하여 용접 진행될 수 있다.

또한, 상기 레이저 용접의 용접열원은 연속파 Nd:YAG 레이저빔을 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 접합방법에 의하면, 입체형 강판의 상호 맞대기 레이저 용접 시, 두 강판의 상호 맞대는 면을 톱니모양과 같이 맞물림 형상으로 결합하고, 상기 결합부의 맞물림 폭 이상으로 레이저 초점을 지그재그 패턴으로 조사하여 용접품질을 확보할 수 있다.

또한, 용접부를 넓게 형성함으로써 용접부의 인장강도를 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 레이저 용접 시스템에 의한 맞대기 레이저 용접 공정도이다.
도 2는 도 1의 맞대기 레이저 용접 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 접합방법에 따르는 대표 공정도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 접합방법에 의한 단계별 공정도이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 접합방법의 단계별 공정 확대도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 접합방법에 따르는 대표 공정도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 접합방법에 의한 단계별 공정도이다.

본 실시예에 따른 레이저 접합방법은 2장의 입체형 강판(20,30)의 상호 맞대기 레이저 용접을 위한 것으로, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 각 강판(20,30)의 상호 맞대는 면을 톱니모양으로 형성하여 맞물림 형상으로 결합하고, 상기 결합부(C)의 맞물림 폭 이상으로 레이저빔(LB)의 초점을 지그재그 패턴으로 조사하여 레이저 용접을 진행한다.

이때, 상기 두 강판(20,30)은 일정한 형상을 갖는 입체형 강판일 수 있으나, 평판인 경우에도 적용될 수 있으며, 상기 두 강판(20,30)의 두께는 같거나 서로 다른 경우에도 적용될 수 있다.

이하, 도 4를 참조하여, 상기한 레이저 접합방법을 보다 구체적으로 설명한다.

상기 레이저 접합방법은 먼저, 도 4의 S1에서와 같이, 두 강판(20,30)의 상호 맞대는 면을 톱니모양의 형상으로 절개된 결합단부(S)로 형성하여 지그(J) 상에 안착시킨다.

이어서, 도 4의 S2에서와 같이, 상기 지그(J) 상에 안착된 두 강판(20,30)의 결합단부(S)를 서로 결합하여 결합부(C)를 형성한다.

즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, 두 강판(20,30)의 결합단부(S)에 형성된 톱니모양의 형상을 서로 끼워서 맞물린 상태로 결합부(C)를 형성한다.

이때, 상기 결합단부(S)의 형상은 완전한 톱니모양일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 곡면으로 형성되는 돌출단과 홈의 연속적인 형상으로 형성될 수 있다.

이와 같이, 두 강판(20,30)의 결합단부(S)를 맞물려 결합부(C)를 형성한 상태로, 도 4의 S3에서와 같이, 상기 두 강판(20,30)의 결합부(C)에 대하여 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접을 진행한다.

이때, 상기 레이저 용접은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 결합부(C)에 대하여 결합부(C)의 폭(Wd1) 이상의 일정폭(Wd2)으로 지그재그 패턴을 그리며 레이저 초점이 조사되도록 하여 용접이 진행된다.

여기서, 상기 레이저 용접의 용접열원은 연속파 Nd:YAG 레이저빔을 적용할 수 있다.

따라서 상기한 바와 같은 레이저 접합방법을 통하여 입체형 강판(20,30)의 상호 맞대기 레이저 용접을 진행하게 되면, 두 강판(20,30)이 차체 패널과 같이 입체형상의 판재이거나 맞대어진 면이 곡선인 경우에도 맞대어진 면의 갭(GAP) 제어가 쉬워지며, 상호 결합부(C)의 폭(Wd1) 이상의 일정폭(Wd2)으로 레이저 초점을 지그재그 패턴으로 조사함으로써 용접품질을 보장할 수 있다.

또한, 용접부가 넓게 형성되어 용접부의 인장강도를 높일 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

20,30: 강판
C: 결합부
S: 결합단부
J: 지그

Claims (6)

1. 일정한 형상을 갖는 입체형상의 두께가 다른 두 강판의 상호 맞대는 면을 톱니모양으로 결합단부로 형성하여 지그 상에 안착시키는 단계;
   상기 지그 상에 안착된 두 강판의 상호 결합단부를 맞물려 결합하여 결합부를 형성하는 단계;
   상기 두 강판의 결합부에 대하여 결합부의 폭 이상의 일정폭으로 지그재그 패턴을 그리며 레이저 초점이 조사되도록 하여 레이저 용접을 진행하는 단계를 포함하는 레이저 접합방법.
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