KR101384408B1 - 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법 - Google Patents

마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법 Download PDF

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Abstract

마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법은, 제1 알루미늄 부재와 제2 알루미늄 부재를 서로 접합하는 접합방법으로서, (a) 상기 제1 알루미늄 부재와 상기 제2 알루미늄 부재를 준비하는 단계; (b) 상기 제1 알루미늄 부재와 상기 제2 알루미늄 부재를 서로 접합하기 위한 접합매개부재를 준비하는 단계; (c) 상기 접합매개부재에 형성된 제1 삽입홈 및 제2 삽입홈에 각각 상기 제1 알루미늄 부재와 상기 제2 알루미늄 부재가 서로 마주보는 상태가 되게 삽입하는 단계; 및 (d) 상기 접합매개부재의 일측면 및 타측면에 마찰교반용접장치를 이용하여 각각 마찰열을 가함으로써 상기 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재를 서로 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 실시예에 의하면, 제1 알루미늄 부재, 제2 알루미늄 부재 및 접합매개부재가 서로 동일한 전기전도도를 갖는 재질로 이루어짐에 따라, 부스바 전체 영역에 걸쳐 일정한 전기 전도도가 발생 가능하도록 하여 전체적인 전기전도성을 안정화시킬 수 있으며, 접합매개부재 및 수평부가 알루미늄 부재의 단부를 상하 방향으로 덮도록 이루어짐으로써, 외곽에 위치하는 알루미늄 쉬트의 박리 현상이 발생하는 것을 방지하여 부스바 제조시 불량이 발생하는 것을 최대한 방지할 수 있다.

Description

마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법{METHOD FOR WELDING ALUMINUM MEMBER USING FRICTION STIR WELDING TECHNOLOGY}
본 발명은, 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전체 영역에 걸쳐 일정한 전기 전도도가 발생 가능하도록 하여 전체적인 전기전도성을 안정화시키며, 외곽에 위치하는 알루미늄 쉬트의 박리 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고압전기를 수전하여 전압강하를 시킨 후 배전을 행하게 되는 배전반에서는 여러 개의 전기패널을 연결하여 사용하고 있으며, 전기패널 사이의 전기적인 연결은 부스바를 이용하여 연결하고 있다.
도 1에는 이러한 종래의 부스바 접합 구조에 대해 도시되어 있다.
종래 부스바(10)는, 하나의 알루미늄 블록체 형상으로 이루어지는 제1 알루미늄 부재(11)와 복수의 알루미늄 쉬트(14)가 서로 겹쳐진 상태로 이루어지는 제2 알루미늄 부재(12)가 MIG 용접(metal inert gas welding)방식을 통해 서로 접합되었다. 이러한 MIG 용접은 제1 알루미늄 부재(11) 또는 제2 알루미늄 부재(12)에 갭을 가공한 후 필러 와이어(13, filler wire)를 채워 넣는 방식으로 진행된다.
그러나, MIG 용접을 통해 하나의 알루미늄 블록체와 복수의 알루미늄 쉬트(14)를 서로 접합하는 경우, 용접 품질에 이상이 발생하여 외곽에 위치하는 알루미늄 쉬트(14)가 박리되는 현상이 종종 발생하였다.
또한, 종래에는, 제1 알루미늄 부재(11), 제2 알루미늄 부재(12) 및 필러 와이어(13)의 전기 전도도가 서로 상이하여 전체 부스바의 전체 영역에 걸쳐 일정한 전기 전도도가 구현되지 못하는 문제가 발생하였다.
구체적으로, 일 예로 제1 알루미늄 부재(11)가 대략 60%의 전도도(conductivity)를 갖는 재질로 이루어지고, 제2 알루미늄 부재(12)가 대략 60%의 전도도를 갖는 재질로 이루어지며, 필러 와이어(13)는 대략 30%의 전도도를 갖는 재질로 적용된다. 이 경우 부스바는 순차적으로 60% -> 30% -> 60%의 전기 전도도를 갖는 영역으로 구분되므로 30%의 전도도를 갖는 영역에서는 전도 효율이 월등히 떨어지게 되며, 전체적인 부스바의 전도 효율 및 전도 품질에 악역향을 미치게 되었다.
본 발명의 목적은, 부스바 전체 영역에 걸쳐 일정한 전기 전도도가 발생 가능하도록 하여 전체적인 전기전도성을 안정화시킬 수 있는 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 외곽에 위치하는 알루미늄 쉬트의 박리 현상이 발생하는 것을 방지하여 부스바 제조시 불량이 발생하는 것을 최대한 방지할 수 있는 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법에 관한 것이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기 목적은, 제1 알루미늄 부재와 제2 알루미늄을 서로 접합하는 접합방법으로서, (a) 상기 제1 알루미늄 부재와 상기 제2 알루미늄 부재를 준비하는 단계; (b) 상기 제1 알루미늄 부재와 상기 제2 알루미늄 부재를 서로 접합하기 위한 접합매개부재를 준비하는 단계; (c) 상기 접합매개부재에 형성된 제1 삽입홈 및 제2 삽입홈에 각각 상기 제1 알루미늄 부재와 상기 제2 알루미늄 부재가 서로 마주보는 상태가 되게 삽입하는 단계; 및 (d) 상기 접합매개부재의 일측면 및 타측면에 마찰교반용접장치를 이용하여 각각 마찰열을 가함으로써 상기 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재를 서로 접합하는 단계를 포함하는 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법에 의해서 달성된다.
상기 접합매개부재는 아이(I)자의 단면 형상을 가지며, 양측에 각각 상기 제1 삽입홈 및 상기 제2 삽입홈이 마련될 수 있다.
상기 (d)단계에서는, 상기 접합매개부재의 일측면에 먼저 마찰열을 가하여 상기 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재의 일측부를 먼저 접합한 후, 상기 제1 알루미늄 부재, 상기 제2 알루미늄 부재 및 상기 접합매개부재를 180도 회전시켜 상기 접합매개부재의 타측면에 마찰열을 가하여 상기 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재의 타측부를 접합할 수 있다.
상기 제1 알루미늄 부재는 하나의 알루미늄 블록이며, 상기 제2 알루미늄 부재는 박판의 알루미늄 쉬트가 복수 개수로 서로 겹쳐져서 이루어질 수 있다.
상기 제1 알루미늄 부재, 상기 제2 알루미늄 부재 및 상기 접합매개부재는 서로 동일한 전기전도도를 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 접합매개부재는 적어도 하나 이상 마련되며, 상기 접합매개부재가 2개로 마련되는 경우, 제1 알루미늄 부재, 제1 접합매개부재, 상기 제2 알루미늄 부재, 제2 접합매개부재, 상기 제1 알루미늄 부재의 순서로 배치될 수 있다.
상기 제1 알루미늄 부재, 상기 제2 알루미늄 부재 및 상기 접합매개부재의 접합체는 전기 부스바일 수 있다.
상기 목적은, 한 쌍의 제1 알루미늄 부재와 제2 알루미늄을 서로 접합하는 접합방법으로서, (a) 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재와 상기 제2 알루미늄 부재를 준비하고, 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재가 서로 마주보는 상태가 되도록 배치하는 단계; (b) 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재에 각각 형성된 삽입홈에 상기 제2 알루미늄 부재의 양단부를 각각 삽입하는 단계; (c) 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재를 각각 외측 방향으로 회전하여 상기 제2 알루미늄 부재를 벤딩하는 단계 (d) 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재와 상기 제2 알루미늄 부재 간의 접촉 영역에 마찰교반용접장치를 이용하여 각각 마찰열을 가함으로써 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재를 서로 접합하는 단계;를 포함하는 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법에 의해서 달성된다.
상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재는 각각, 수직부와 상기 수직부의 단부에 절곡되게 일체로 마련되는 수평부를 포함하며, 상기 수평부의 단부에 상기 제2 알루미늄 부재가 삽입 가능하도록 상기 삽입홈이 마련될 수 있다.
상기 (d)단계에서는, 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재의 각각 수평부의 일측면에 먼저 마찰열을 가하여 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재의 일측부를 먼저 접합한 후, 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재를 180도 회전시켜 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재의 각각 수평부의 타측면에 마찰열을 가하여 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재의 타측부를 접합할 수 있다.
상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재는 각각 하나의 알루미늄 블록이며, 상기 제2 알루미늄 부재는 박판의 알루미늄 쉬트가 복수 개수로 서로 겹쳐져서 이루어질 수 있다.
상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재는 서로 동일한 전기전도도를 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재의 접합체는 전기 부스바일 수 있다.
상기 (c) 단계에서는, 상기 제2 알루미늄 부재가 U자 형상이 되도록 벤딩할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 제1 알루미늄 부재, 제2 알루미늄 부재 및 접합매개부재가 서로 동일한 전기전도도를 갖는 재질로 이루어짐에 따라, 부스바 전체 영역에 걸쳐 일정한 전기 전도도가 발생 가능하도록 하여 전체적인 전기전도성을 안정화시킬 수 있다.
둘째, 접합매개부재 및 수평부가 알루미늄 부재의 단부를 상하 방향으로 덮도록 이루어짐으로써, 외곽에 위치하는 알루미늄 쉬트의 박리 현상이 발생하는 것을 방지하여 부스바 제조시 불량이 발생하는 것을 최대한 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 부스바 접합 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법을 나타내는 순서도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법에서 접합매개부재가 2개로 마련된 경우를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법을 나타내는 순서도이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법을 순차적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법을 나타내는 순서도이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법을 순차적으로 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법에서 접합매개부재가 2개로 마련된 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법(이하, '연결방법'이라 함)은, 복수의 알루미늄 부재를 마찰교반용접 방식을 이용하여 서로 접합하는 것으로서, 종래보다 전체 영역에서 전기 전도도를 실질적으로 일정하게 유지하여 전기 전도 효율을 증대시킬 수 있다. 본 실시예에서, 알루미늄 부재들의 접합체는 전기 부스바(bus bar)로 적용 가능하지만, 이에 한정되지 않으며 전기 전도를 위한 모든 부분에 적용 가능하다. 이하에서는 전기 부스바로 적용되는 경우를 기준으로 설명한다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연결방법을 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연결방법은, 제1 알루미늄 부재(100)와 제2 알루미늄 부재(110)를 서로 접합하는 접합방법으로서, (a) 제1 알루미늄 부재(100)와 제2 알루미늄 부재(110)를 준비하는 단계(S100); (b) 제1 알루미늄 부재(100)와 제2 알루미늄 부재(110)를 서로 접합하기 위한 접합매개부재(120)를 준비하는 단계(S101); (c) 접합매개부재(120)에 형성된 제1 삽입홈(121) 및 제2 삽입홈(122)에 각각 제1 알루미늄 부재(100)와 제2 알루미늄 부재(110)가 서로 마주보는 상태가 되게 삽입하는 단계(S102); 및 (d) 접합매개부재(120)의 일측면 및 타측면에 마찰교반용접장치(130)를 이용하여 각각 마찰열을 가함으로써 제1 알루미늄 부재(100) 및 제2 알루미늄 부재(110)를 서로 접합하는 단계(S103)를 포함한다.
여기서, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 알루미늄 부재(100)는 하나의 알루미늄 블록 형태로 이루어지며, 제2 알루미늄 부재(110)는 박판의 알루미늄 쉬트(111)가 복수 개수로 서로 겹쳐져서 이루어진다. 부연하자면, 부스바가 설치되는 공간의 제약 조건에 따라 부스바의 일부분을 벤딩해야 하는 경우, 제1 알루미늄 부재(100)와 제2 알루미늄 부재(110)의 연결 부위가 벤딩되거나, 제2 알루미늄 부재(110)가 벤딩된다. 따라서, 이러한 벤딩 작업의 용이성을 위해 제2 알루미늄 부재(110)는 복수의 알루미늄 쉬트(111)가 서로 겹쳐진 상태로 이루어지는 것이 바람직하다.
먼저, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 알루미늄 부재(100)와 제2 알루미늄 부재(110)를 준비한다(S100). 제1 알루미늄 부재(100)는 일 예로 25mm 정도의 두께를 가질 수 있으며, 제2 알루미늄 부재(110)는 각각 0.5mm 정도의 두께를 가지는 알루미늄 쉬트(111)가 50장 겹쳐진 상태로 마련된다. 또한, 제1 및 제2 알루미늄 부재(100,110)의 폭은 대략 수십 cm 내지 수 m로 적용 가능하다. 본 실시예에서, 제1 알루미늄 부재(100) 및 제2 알루미늄 부재(110)는 알루미늄 합금으로서, 일 예로 1050-O, 1060-O 계열의 소재로 적용 가능하며, 후술하는 접합매개부재(120) 또한 동일한 소재로 적용된다.
다음, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 알루미늄 부재(100)와 제2 알루미늄 부재(110)를 서로 접합하기 위한 접합매개부재(120)를 준비한다(S101). 이러한 접합매개부재(120)는 아이(I)자의 단면 형상을 가지며, 양측에 각각 제1 삽입홈(121) 및 제2 삽입홈(122)이 마련된다.
본 실시예에서, 제1 알루미늄 부재(100), 제2 알루미늄 부재(110) 및 접합매개부재(120)는 서로 동일한 전기전도도를 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서, 전술한 부재들의 결합체인 부스바 전체 영역에 걸쳐서 대략 동일한 전기 전도 효율이 발생하여 전기의 공급을 원활하게 할 수 있는 이점이 발생한다.
다음, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 접합매개부재(120)에 형성된 제1 삽입홈(121) 및 제2 삽입홈(122)에 각각 제1 알루미늄 부재(100)와 제2 알루미늄 부재(110)를 삽입한다(S102). S102 단계에서, 제1 알루미늄 부재(100)와 제2 알루미늄 부재(110)는 접합매개부재(120)를 사이에 두고 각각의 단부가 서로 마주보는 상태로 배치된다.
이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 접합매개부재(120)의 일측면 및 타측면에 마찰교반용접장치(130)를 이용하여 각각 마찰열을 가함으로써 제1 알루미늄 부재(100) 및 제2 알루미늄 부재(110)를 서로 접합한다(S103). 여기서, 일측면이라 함은 접합매개부재(120)의 상면을 의미하며, 타측면이라 함은 반대인 저면을 의미한다.
구체적으로, S103 단계에서는, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 접합매개부재(120)의 일측면에 먼저 마찰열을 가하여 제1 알루미늄 부재(100) 및 제2 알루미늄 부재(110)의 일측부를 먼저 접합한다. 이후, 별도의 회전장치를 이용하여 제1 알루미늄 부재(100), 제2 알루미늄 부재(110) 및 접합매개부재(120)를 180도 회전시켜 상하 반전시킨다. 이때, 제1 알루미늄 부재(100), 제2 알루미늄 부재(110) 및 접합매개부재(120)가 안치되는 워킹 테이블(미도시) 등을 상하 반전시킴으로서 전술한 바와 같이 180도 회전시킨다. 이후, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 접합매개부재(120)의 타측면에 마찰열을 가하여 제1 알루미늄 부재(100) 및 제2 알루미늄 부재(110)의 타측부를 접합한다.
한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 이러한 마찰교반용접을 가능하게 하는 마찰교반용접장치(130)는 별도의 구동수단에 의해 회전 가능한 회전체(131) 및 회전체(131)의 단부에 돌출되되 회전체(131)와 동시에 회전 가능한 회전팁(132)을 포함한다. 마찰교반용접은 회전체(131) 및 회전팁(132)을 일정 이상의 고속으로 회전시켜 회전팁(132)이 접합 대상 부재 내측으로 일정 깊이 이상 삽입되도록 한 후, 이때 발생하는 마찰열에 의해 접합 대상 부재의 접합 영역이 일부 용융되어 접합하는 기술로서, 회전팁(132)이 일정 이상 삽입한 상태에서 회전체(131)를 일측 또는 타측 방향으로 이동시킴으로써 서로 접합할 수 있게 된다. 본 실시예에서도 마찬가지로 이러한 회전팁(132)이 제1 알루미늄 부재(100), 제2 알루미늄 부재(110) 및 접합매개부재(120)의 내측으로 삽입되어 전술한 부재들의 일부를 용융시킴으로써 서로 간에 접합된다. 본 실시예에서, 회전팁(132)의 직경은 'I'자 형상의 접합매개부재(120)의 중간 연결부의 폭보다 일정 이상 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 회전팁(132)이 제1 알루미늄 부재(100), 제2 알루미늄 부재(110) 및 접합매개부재(120) 모두를 적어도 부분적으로 용융시킬 수 있게 된다.
한편, 도 7에 도시한 바와 같이, 접합매개부재(120)는 2개로 마련될 수도 있으며, 이경우 제1 알루미늄 부재(100), 제1 접합매개부재(123), 제2 알루미늄 부재(110), 제2 접합매개부재(124), 제1 알루미늄 부재(100)의 순서로 배치되며, 이러한 부재들간의 접합 과정은 전술한 바와 동일하게 적용된다.
본 실시예에서, 제2 알루미늄 부재(110)는 부스바가 조립되는 장소의 조건에 따라 필요시 벤딩기를 통해 적절하게 벤딩한 후 사용 가능하다. 또한, 제1 알루미늄 부재(100), 제2 알루미늄 부재(110) 및 접합매개부재(120)가 서로 접합된 상태에서, 폭방향을 따라 원하는 폭으로 다수개로 절단하여 다수의 부스바를 생성 가능하다. 여기서, 제1 알루미늄 부재(100) 및 제2 알루미늄 부재(110)는 전기 전도를 위한 별도의 부재에 볼트 등을 이용하여 마운팅될 수 있다.
정리하자면, 본 실시예는 동일한 재질의 제1 알루미늄 부재(100), 제2 알루미늄 부재(110) 및 접합매개부재(120)를 마찰교반용접 방식을 통해 서로 접함함으로써 부스바 전체 영역에 걸쳐 동일한 전기전도도를 유지하여 전기 전도 효율을 증대시킬 수 있게 된다.
또한, 접합매개부재(120)가 제2 알루미늄 부재(110)의 단부 영역을 상하 방향에서 덮도록 이루어짐으로써, 외곽에 위치하는 알루미늄 쉬트(111)가 박리되는 현상이 발생하는 것을 최대한 방지할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법을 나타내는 순서도이고, 도 9 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 접합방법을 순차적으로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연결방법을 설명하며, 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 반복 설명은 생략하며 동일 구성에 대해서는 200번대로 시작하는 도면 번호를 사용하기로 한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연결방법은, 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)와 제2 알루미늄 부재(210)를 서로 접합하는 접합방법으로서, (a) 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)와 제2 알루미늄 부재(210)를 준비하고, 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)가 서로 마주보는 상태가 되도록 배치하는 단계(S200); (b) 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)에 각각 형성된 삽입홈(201)에 제2 알루미늄 부재(210)의 양단부를 각각 삽입하는 단계(S201); (c) 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)와 제2 알루미늄 부재(210) 간의 접촉 영역에 마찰교반용접장치(230)를 이용하여 각각 마찰열을 가함으로써 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200) 및 제2 알루미늄 부재(210)를 서로 접합하는 단계(S202); 및 (d) 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)를 각각 외측 방향으로 회전하여 제2 알루미늄 부재(210)를 벤딩하는 단계(S203)를 포함한다.
여기서, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 알루미늄 부재(200)는 하나의 알루미늄 블록 형태로 이루어지며, 제2 알루미늄 부재(210)는 박판의 알루미늄 쉬트(211)가 복수 개수로 서로 겹쳐져서 이루어진다. 부연하자면, 부스바가 설치되는 공간의 제약 조건에 따라 부스바의 일부분을 벤딩해야 하는 경우, 제1 알루미늄 부재(200)와 제2 알루미늄 부재(210)의 연결 부위 및 제2 알루미늄 부재(210)가 벤딩된다. 따라서, 이러한 벤딩 작업의 용이성을 위해 제2 알루미늄 부재(210)는 복수의 알루미늄 쉬트(211)가 서로 겹쳐진 상태로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 제1 알루미늄 부재(200) 및 제2 알루미늄 부재(210) 서로 동일한 전기전도도를 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서, 부재들의 결합체인 부스바 전체 영역에 걸쳐서 대략 동일한 전기 전도 효율이 발생하여 전기의 공급을 원활하게 할 수 있는 이점이 발생한다.
먼저, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)와 제2 알루미늄 부재(210)를 준비하되 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)가 서로 마주보는 상태가 되도록 배치한다(S200). 제1 알루미늄 부재(200)는 일 예로 25mm 정도의 두께를 가질 수 있으며, 제2 알루미늄 부재(210)는 각각 0.5mm 정도의 두께를 가지는 알루미늄 쉬트(211)가 50장 겹쳐진 상태로 마련된다.
본 실시예에서, 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)는 각각, 수직부(202)와 수직부(202)의 단부에 절곡되게 일체로 마련되는 수평부(203)를 포함한다. 또한, 수평부(203)의 단부에는 제2 알루미늄 부재(210)가 삽입 가능하도록 삽입홈(201)이 마련된다.
다음, 도 8 및 도 10에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)에 각각 형성된 삽입홈(201)에 제2 알루미늄 부재(210)의 양단부를 각각 삽입한다(S201).
이어서, 도 8 및 도 11에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)와 제2 알루미늄 부재(210) 간의 접촉 영역에 마찰교반용접장치(230)를 이용하여 각각 마찰열을 가함으로써 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200) 및 제2 알루미늄 부재(210)를 서로 접합한다(S202).
구체적으로, S202 단계에서는, 도 11(a)에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)의 각각 수평부(203)의 일측면에 먼저 마찰열을 가하여 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200) 및 제2 알루미늄 부재(210)의 일측부를 먼저 접합한다. 이후, 별도의 회전장치를 이용하여 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200) 및 제2 알루미늄 부재(210)를 180도 회전시켜 상하 반전시킨다. 이후, 도 11(b)에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)의 각각 수평부(203)의 타측면에 마찰열을 가하여 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200) 및 제2 알루미늄 부재(210)의 타측부를 접합한다. 여기서, 일측면과 타측면은 각각 수평부(203)의 상면 및 저면을 의미한다.
이어서, 도 12에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)를 각각 외측 방향으로 회전하여 제2 알루미늄 부재(210)를 벤딩한다(S203). 구체적으로, 한 쌍의 제1 알루미늄 부재(200)의 수평부(203)의 저면이 별도의 워킹 테이블 등에 의해 지지된 상태에서 수직부(202)의 단부 영역을 외측으로 회전하여 제2 알루미늄 부재(210)를 벤딩하게 된다. 이때, 제2 알루미늄 부재(210)는 대략 U자 또는 N자 형상으로 벤딩된다. 여기서 상기 제2 알루미늄 부재(210)는 대략 U자 또는 N자 형상으로 벤딩하는 것은 마찰교반용접에 의해 알루미늄 부재가 서로 용접되기 전 또는 용접된 후에 실시될 수 있다.
여기서, 제1 알루미늄 부재(200) 및 제2 알루미늄 부재(210)는 전기 전도를 위한 별도의 부재에 볼트 등을 이용하여 마운팅될 수 있다.
정리하자면, 본 실시예는 제1 실시예와 마찬가지로 동일한 재질의 제1 알루미늄 부재(200) 및 제2 알루미늄 부재(210)를 마찰교반용접 방식을 통해 서로 접함함으로써 부스바 전체 영역에 걸쳐 동일한 전기전도도를 유지하여 전기 전도 효율을 증대시킬 수 있게 된다.
또한, 제1 알루미늄 부재(200)의 수평부(203)가 제2 알루미늄 부재(210)의 단부 영역을 상하 방향에서 덮도록 이루어짐으로써, 외곽에 위치하는 알루미늄 쉬트(211)가 박리되는 현상이 발생하는 것을 최대한 방지할 수 있게 된다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
예를 들면, 전술한 상하 반전 작업 없이 마찰교반용접장치를 상하측에 동시에 마련하여 상측 용접과 하측 용접 작업을 동시에 수행할 수도 있다.
100,200: 제1 알루미늄 부재 110,210: 제2 알루미늄 부재
111,211: 알루미늄 쉬트 120: 접합매개부재
130: 마찰교반용접장치 202: 수직부
203: 수평부 230: 마찰교반용접장치

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  8. 한 쌍의 제1 알루미늄 부재와 제2 알루미늄 부재를 서로 접합하는 접합방법으로서,
    (a) 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재와 상기 제2 알루미늄 부재를 준비하고, 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재가 서로 마주보는 상태가 되도록 배치하는 단계;
    (b) 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재에 각각 형성된 삽입홈에 상기 제2 알루미늄 부재의 양단부를 각각 삽입하는 단계;
    (c) 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재를 각각 외측 방향으로 회전하여 상기 제2 알루미늄 부재를 벤딩하는 단계; 및
    (d) 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재와 상기 제2 알루미늄 부재 간의 접촉 영역에 마찰교반용접장치를 이용하여 각각 마찰열을 가함으로써 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재를 서로 접합하는 단계;를 포함하는 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재는 각각, 수직부와 상기 수직부의 단부에 절곡되게 일체로 마련되는 수평부를 포함하며,
    상기 수평부의 단부에 상기 제2 알루미늄 부재가 삽입 가능하도록 상기 삽입홈이 마련되는 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (d)단계에서는, 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재의 각각 수평부의 일측면에 먼저 마찰열을 가하여 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재의 일측부를 먼저 접합한 후, 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재를 180도 회전시켜 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재의 각각 수평부의 타측면에 마찰열을 가하여 상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재의 타측부를 접합하는 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재는 각각 하나의 알루미늄 블록이며, 상기 제2 알루미늄 부재는 박판의 알루미늄 쉬트가 복수 개수로 서로 겹쳐져서 이루어지는 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재는 서로 동일한 전기전도도를 갖는 재질로 이루어지는 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 알루미늄 부재 및 상기 제2 알루미늄 부재의 접합체는 전기 부스바인 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서는, 상기 제2 알루미늄 부재가 U자 형상이 되도록 벤딩하는 마찰교반용접 기술을 이용한 알루미늄 부재의 연결방법.
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