KR102293500B1 - Hybrid friction stir welding device - Google Patents

Abstract

하이브리드 마찰 교반 용접장치가 개시된다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치는 로봇 아암의 선단에 장착 브라켓을 통해 고정되어 고주파 발진기와 연결된 상태로, 알루미늄 합금판재의 상호 맞대기 용접선을 따라 용접부 주위에 고주파를 이용한 유도 가열을 선행하여 상기 알루미늄 합금판재의 맞대기 용접선 주위의 용접부를 재결정 온도까지 가열하는 고주파 유도 가열유닛; 및 상기 고주파 유도 가열유닛의 후측에서 상기 장착 브라켓 상에 고정된 상태로, 상기 고주파 유도 가열유닛에 의해 재결정 온도까지 가열된 알루미늄 합금판재의 용접부에 회전핀을 갖는 로터를 회전 및 가압하면서 진행시켜 마찰열을 이용하여 상호 마찰 교반 용접하는 마찰 교반 유닛을 포함한다.A hybrid friction stir welding apparatus is disclosed. Hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention is fixed through a mounting bracket at the tip of a robot arm and connected to a high-frequency oscillator, and induction heating using high frequency around a welding part along a butt welding line of an aluminum alloy plate A high-frequency induction heating unit for heating the welding portion around the butt weld line of the aluminum alloy plate to a recrystallization temperature in advance; And in a state fixed on the mounting bracket from the rear side of the high frequency induction heating unit, the rotor having a rotating pin is rotated and pressed to the welding part of the aluminum alloy sheet heated to the recrystallization temperature by the high frequency induction heating unit, while rotating and pressurizing the friction heat. It includes a friction stir unit for mutual friction stir welding using.

Description

하이브리드 마찰 교반 용접장치{HYBRID FRICTION STIR WELDING DEVICE} Hybrid friction stir welding device {HYBRID FRICTION STIR WELDING DEVICE}

본 발명은 하이브리드 마찰 교반 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 합금판재의 용접부 주위를 고주파 유도 가열을 통해 재결정 온도까지 신속하게 가열한 상태로, 마찰 교반 용접을 진행하는 하이브리드 마찰 교반 용접장치에 관한 것이다. The present invention relates to a hybrid friction stir welding apparatus, and more particularly, to a hybrid friction stir welding apparatus that performs friction stir welding while rapidly heating the circumference of a welding part of an aluminum alloy plate to a recrystallization temperature through high frequency induction heating. it's about

최근 산업분야에서 금속 소재의 절단, 용접 및 열처리 등은 원가절감, 공장 자동화 및 품질향상의 측면에서 우수한 효과를 갖는 레이저빔이 적용되고 있는 추세이다. In recent industrial fields, cutting, welding, and heat treatment of metal materials is a trend in which laser beams having excellent effects in terms of cost reduction, factory automation, and quality improvement are being applied.

도 1은 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도로써, 상기한 레이저빔(LB)을 이용하여 스틸 또는 알루미늄합금 등의 금속판재 등의 소재를 레이저 용접하기 위한 레이저 용접 시스템은 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(RC)를 통하여 거동하는 로봇(1)에 의해 상기 레이저 헤드(5)가 각 금속소재(9)의 맞대기 용접선을 따라 이동하면서 레이저빔(LB)을 조사하여 용접작업을 진행하게 된다. 1 is a laser welding process diagram by a general laser welding system, the laser welding system for laser welding a material such as a metal plate such as steel or aluminum alloy using the above-described laser beam (LB) is the arm of the robot (1) (3) A laser head 5 is installed at the tip, and the laser head 5 is equipped with a laser welding system connected to a laser oscillator 7, and is provided to the robot 1 moving through the robot controller RC. As a result, the laser head 5 moves along the butt welding line of each metal material 9 and irradiates the laser beam LB to proceed with the welding operation.

그러나 상기한 바와 같은 레이저 용접은 알루미늄합금 같은 비철금속 판재를 상호 접합하기에는 어려움이 있으며, 용접이 되더라도, 그 용접부의 접합강도가 현저히 떨어지는 단점이 있다. However, laser welding as described above has a disadvantage in that it is difficult to mutually bond non-ferrous metal plates such as aluminum alloy, and even if welding is performed, the joint strength of the welded portion is significantly lowered.

한편, 상기 알루미늄 혹은 알루미늄합금의 판재의 경우, 항복응력이 낮아 소성유동성이 원활한 특성을 갖는 바, 일반적인 스틸판재와는 다르게 열전도도와 전기 전도도의 차이로 높은 전류를 이용하여 빠른 시간에 용접해야함으로 스폿 용접기술의 적용 또한 쉽지 않다. On the other hand, in the case of the aluminum or aluminum alloy plate, the yield stress is low and the plastic fluidity is smooth. Unlike general steel plates, the difference in thermal and electrical conductivity requires welding in a short time using a high current. The application of welding technology is also not easy.

이에, 상기 알루미늄 판재의 경우는 소재 특성상, 경량소재의 접합기술로 각광을 받고 있는 마찰 교반 용접기술을 이용하고 있는 추세이다. Accordingly, in the case of the aluminum plate, due to the characteristics of the material, friction stir welding technology, which is in the spotlight as a joining technology of lightweight materials, is being used.

즉, 상기한 마찰 교반 용접(Friction Stir Welding)은 회전하는 회전핀을 금속판재에 가압하여 금속판재와 회전핀의 마찰열과 기계적 힘에 의한 소성유동을 유발하여 용융점 이하의 온도에서 접합시키는 기술로, 이를 보다 구체적으로 살펴보면, 도 2에서 도시한 바와 같이, 미도시된 교반용 모터의 구동으로 로터(25)가 회전핀(23)과 함께 회전하면서,(S10) 상기 금속판재(10)의 접합부(P)에 대응하여 상기 회전핀(23)이 접촉 가압된다.(S20)That is, the friction stir welding described above is a technology that presses a rotating rotating pin to a metal plate to induce plastic flow by frictional heat and mechanical force between the metal plate and the rotating pin to join at a temperature below the melting point, Looking at this in more detail, as shown in FIG. 2 , the rotor 25 rotates together with the rotating pin 23 by the driving of a motor for agitation (not shown), (S10) the junction of the metal plate 10 ( Corresponding to P), the rotation pin 23 is pressed in contact. (S20)

그러면, 상기 회전핀(23)의 회전 및 접촉 가압작동으로 상기 금속판재(10)에는 회전핀(23)의 마찰열에 의하여 용접부(W)를 형성하며, 연화 및 교반에 의한 접합이 이루어지며,(S30) 교반용 모터가 정지한 이후, 상기 회전핀(23)은 로터(25)와 함께 최초 위치로 복원된다.(S40) Then, a welding portion W is formed on the metal plate 10 by the frictional heat of the rotating pin 23 by the rotation and contact pressure operation of the rotating pin 23, and bonding is made by softening and stirring, ( S30) After the stirring motor is stopped, the rotating pin 23 is restored to its initial position together with the rotor 25. (S40)

그러나 상기한 바와 같은 마찰 교반 용접 또한, 알루미늄 합금판재의 상호 맞대기 접합에는 마찰열에 의해 소재의 재결정 온도까지 도달하는데 걸리는 시간이 과다하여 작업속도가 늦고, 이로 인해 사이클 타임이 길어지는 단점이 있다.However, friction stir welding as described above also has a disadvantage in that the time it takes to reach the recrystallization temperature of the material by frictional heat is excessive in the butt joint of the aluminum alloy plate material, thereby slowing the operation speed, thereby increasing the cycle time.

본 발명의 실시 예는 2장의 알루미늄 합금판재의 맞대기 용접 시, 고주파 유도 가열유닛을 이용하여 소재의 재결정 온도까지 신속하게 가열한 후, 상호 맞대기 용접선을 따라 회전핀과 로터의 회전에 의한 마찰열을 이용하여 상호 교반 용접하여 접합부의 강성을 향상시키는 하이브리드 마찰 교반 용접장치를 제공하고자 한다. In an embodiment of the present invention, when butt welding of two aluminum alloy plates, using a high-frequency induction heating unit to quickly heat the material to the recrystallization temperature, and then use friction heat by the rotation of the rotating pin and the rotor along the butt welding line An object of the present invention is to provide a hybrid friction stir welding apparatus that improves the rigidity of the joint by mutual stir welding.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 로봇 아암의 선단에 장착 브라켓을 통해 고정되어 고주파 발진기와 연결된 상태로, 알루미늄 합금판재의 상호 맞대기 용접선을 따라 용접부 주위에 고주파를 이용한 유도 가열을 선행하여 상기 알루미늄 합금판재의 맞대기 용접선 주위의 용접부를 재결정 온도까지 가열하는 고주파 유도 가열유닛; 및 상기 고주파 유도 가열유닛의 후측에서 상기 장착 브라켓 상에 고정된 상태로, 상기 고주파 유도 가열유닛에 의해 재결정 온도까지 가열된 알루미늄 합금판재의 용접부에 회전핀을 갖는 로터를 회전 및 가압하면서 진행시켜 마찰열을 이용하여 상호 마찰 교반 용접하는 마찰 교반 유닛을 포함하는 하이브리드 마찰 교반 용접장치가 제공될 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, in a state of being fixed through a mounting bracket to the tip of the robot arm and connected to a high-frequency oscillator, induction heating using high frequency around the welded portion along the butt welding line of the aluminum alloy plate is preceded, and the aluminum a high-frequency induction heating unit for heating the welded portion around the butt weld line of the alloy plate to a recrystallization temperature; And in a state fixed on the mounting bracket from the rear side of the high frequency induction heating unit, the rotor having a rotating pin is rotated and pressed to the welding part of the aluminum alloy sheet heated to the recrystallization temperature by the high frequency induction heating unit, while rotating and pressurizing the friction heat. A hybrid friction stir welding device including a friction stir welding unit for mutual friction stir welding can be provided.

상기 마찰 교반 유닛은 상기 로봇 아암의 선단에 장착 브라켓을 통하여 장착된 상태로, 제어기의 제어신호에 따라 회전 구동하는 모터; 및 상기 모터의 회전력을 이용하여 회전하며, 선단 중심에 상기 회전핀을 일체로 형성하는 로터로 이루어질 수 있다.The friction stirring unit is mounted on the front end of the robot arm through a mounting bracket, and the motor rotates according to a control signal from a controller; and a rotor that rotates using the rotational force of the motor and integrally forms the rotation pin at the center of the tip.

상기 고주파 유도 가열유닛은 상기 장착 브라켓의 하부에 고정되는 절연블록; 및 상기 절연블록 내부에 구성되어 상기 고주파 발진기로부터 발진된 고주파를 출력하는 고주파 코일로 이루어질 수 있다.The high-frequency induction heating unit includes an insulating block fixed to the lower portion of the mounting bracket; and a high frequency coil configured inside the insulating block to output a high frequency oscillated from the high frequency oscillator.

상기 절연블록은 사각 블록 형상의 세라믹 블록으로 이루어질 수 있다.The insulating block may be formed of a ceramic block having a rectangular block shape.

본 발명의 실시 예는 2장의 알루미늄 합금판재의 맞대기 용접 시, 고주파 유도 가열유닛을 통한 고주파 유도 가열로 2장의 알루미늄 합금판재의 용접부를 재결정 온도까지 신속하게 가열한 후, 상호 맞대기 용접선을 따라 회전핀에 의한 마찰열을 이용하여 상호 교반 접합할 수 있다.In an embodiment of the present invention, during butt welding of two aluminum alloy sheets, after rapidly heating the welding parts of the two aluminum alloy sheets to the recrystallization temperature by a high-frequency induction heating unit through a high-frequency induction heating unit, a rotating pin along the butt weld line It is possible to stir-join each other by using frictional heat.

즉, 2장의 알루미늄 합금판재가 상호 맞대기 용접선을 따라 열적으로 연화되는 재결정 온도까지 신속하게 가열되어 마찰 교반 유닛의 회전핀을 갖는 로터의 회전에 의한 마찰열을 이용하여 상호 교반에 의한 접합을 이루어 접합부 결합강도가 향상되고, 재결정 온도 도달 시간이 신속하게 이루어져 용접시간을 단축하는 효과가 있다. That is, the two aluminum alloy plates are rapidly heated to the recrystallization temperature at which they are thermally softened along the butt weld line, and the frictional heat generated by the rotation of the rotor having the rotating pin of the friction stirring unit is used to form the joint by mutual stirring, and the joint is joined. The strength is improved, and the time to reach the recrystallization temperature is made quickly, thereby shortening the welding time.

도 1은 일반적인 레이저 용접 시스템의 공정도이다.
도 2는 일반적인 마찰교반 용접의 단계별 접합 상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치가 적용된 로봇 시스템도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치의 확대 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치에 의한 고주파 유도 가열 공정에서, 도 4의 A-A 선에 따른 공정 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치에 의한 마찰 교반 용접 공정에서, 도 4의 B-B 선에 따른 공정 단면도이다. 1 is a process diagram of a general laser welding system.
2 is a step-by-step bonding state diagram of general friction stir welding.
3 is a diagram of a robot system to which a hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
4 is an enlarged perspective view of a hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4 in a high-frequency induction heating process by a hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 4 in a friction stir welding process by a hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.However, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of explanation, the present invention is not necessarily limited to the bar shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions. It was.

또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.In addition, in order to clearly explain the embodiment of the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same or similar components are given the same reference numerals throughout the specification.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치가 적용된 로봇 시스템도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치의 확대 사시도이다.3 is a robot system diagram to which a hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 4 is an enlarged perspective view of a hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치는 비철금속 판재로 상호 접합하기에는 어려움이 있으며, 용접이 되더라도, 그 용접부의 접합강도가 현저히 떨어지는 2장의 알루미늄 합금판재를 상호 맞대기 용접을 통하여 접합하기 위한 것이다. Hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention is difficult to mutually join with non-ferrous metal plates, and even though welding is performed, two aluminum alloy plates with significantly lower joint strength of the welded part are joined through butt welding. .

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치는 로봇(31)의 아암(33) 선단에 장착되어 고주파 유도 가열을 통하여 재결정 온도까지 신속하게 가열되어 열적 연화된 2장의 알루미늄 합금판재(P1)(P2)의 상호 맞대기 용접선(L)을 따라 회전핀(51)을 갖는 로터(53)를 회전 및 가압하면서 진행시켜 마찰열을 이용하여 상호 마찰 교반 용접이 이루어지도록 구성된다. Referring to FIG. 3 , the hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention is mounted on the tip of the arm 33 of the robot 31 and rapidly heated to the recrystallization temperature through high-frequency induction heating to thermally soften two sheets of aluminum. The rotor 53 having the rotating pin 51 is rotated and pressed along the butt welding line L of the alloy plate materials P1 and P2, and the friction stir welding is performed using friction heat.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치는 고주파 유도 가열유닛(40)과 마찰 교반 유닛(50)과 으로 구성된다.Referring to FIG. 4 , the hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention is composed of a high frequency induction heating unit 40 and a friction stirring unit 50 .

상기 고주파 유도 가열유닛(40)은 상기 로봇(31)의 아암(33)의 선단에 장착 브라켓(35)을 통해 고정되어 고주파 발진기(41)와 연결된 상태로, 2장의 알루미늄 합금판재(P1)(P2)의 상호 맞대기 용접선(L)을 따라 용접부(W) 주위에 고주파를 이용한 유도 가열을 선행하여 상기 2장의 알루미늄 합금판재(P1)(P2)의 맞대기 용접선(L) 주위의 용접부(W)를 재결정 온도까지 가열하도록 구성된다. The high frequency induction heating unit 40 is fixed to the tip of the arm 33 of the robot 31 through a mounting bracket 35 and connected to the high frequency oscillator 41, two aluminum alloy plates (P1) ( Prior to induction heating using high frequency around the welded portion (W) along the butt welded line (L) of P2), the welding portion (W) around the butt welded line (L) of the two aluminum alloy plates (P1) and (P2) and heating to a recrystallization temperature.

이러한 상기 고주파 유도 가열유닛(40)은 상기 장착 브라켓(35)의 하부에 절연블록(43)이 고정되어 상기 용접부에 대향하도록 배치된다. 이때, 상기 절연블록(43)은 사각 블록 형상의 세라믹 블록으로 이루어질 수 있다.The high frequency induction heating unit 40 has an insulating block 43 fixed to a lower portion of the mounting bracket 35 and disposed to face the welding part. In this case, the insulating block 43 may be formed of a ceramic block having a rectangular block shape.

그리고 상기 절연블록(43) 내부에는 고주파 코일(45)이 구성되어 상기 고주파 발진기(41)와 연결된 상태로, 상기 고주파 발진기(41)로부터 발진된 고주파를 출력한다. And a high frequency coil 45 is configured inside the insulating block 43 to output the high frequency oscillated from the high frequency oscillator 41 while being connected to the high frequency oscillator 41 .

상기 마찰 교반 유닛(50)은 상기 고주파 유도 가열유닛(40)의 후측에서 상기 장착 브라켓(35) 상에 고정된 상태로, 상기 고주파 유도 가열유닛(40)에 의해 재결정 온도까지 가열된 알루미늄 합금판재(P1)(P2)의 용접부(W)에 회전핀(51)을 갖는 로터(53)를 회전 및 가압하면서 진행시켜 마찰열을 이용하여 상호 마찰 교반 용접하게 된다. The friction stirring unit 50 is fixed on the mounting bracket 35 on the rear side of the high frequency induction heating unit 40, and is heated to a recrystallization temperature by the high frequency induction heating unit 40. (P1) and (P2), the rotor 53 having the rotary pin 51 is rotated and pressed while rotating and pressing the welding portion W to perform friction stir welding with each other using frictional heat.

즉, 상기 마찰 교반 유닛(50)은 상기 로봇(31)의 아암(33) 선단에 장착 브라켓(35) 상의 일측에 모타(M) 장착된 상태로, 제어기(미도시)의 제어신호에 따라 전원을 공급받아 회전 구동하게 된다. That is, the friction stirring unit 50 is in a state in which the motor M is mounted on one side of the mounting bracket 35 at the tip of the arm 33 of the robot 31, and is powered according to a control signal from a controller (not shown). is supplied to drive rotation.

또한, 하우징(55)의 내부에서, 상기 모터(M)의 회전력을 벨트 풀리(미도시)를 통해 전달받는 로터(53)가 상기 하우징(55)에 회전 가능하게 설치되며, 상기 로터(53)의 선단 중심에는 회전핀(51)이 일체로 형성된다. In addition, inside the housing 55 , a rotor 53 receiving the rotational force of the motor M through a belt pulley (not shown) is rotatably installed in the housing 55 , and the rotor 53 . A rotating pin 51 is integrally formed at the center of the tip of the .

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치에 의한 고주파 유도 가열 공정에서, 도 4의 A-A 선에 따른 공정 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치에 의한 마찰 교반 용접 공정에서, 도 4의 B-B 선에 따른 공정 단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4 in a high frequency induction heating process by a hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention. In the friction stir welding process by the process, it is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.

도 5를 참조하면, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 하이브리드 마찰 교반 용접장치에 의한 2장의 알루미늄 합금판재(P1)(P2)의 상호 맞대기 용접은 상기 2장의 알루미늄 합금판재(P1)(P2)의 맞대기 용접선(L)을 따라 용접부(W) 주위에 고주파 유도 가열유닛(40)에 의해 고주파 유도 가열을 선행하여 용접부(W)를 재결정 온도까지 신속하게 가열하여 열적 연화가 이루어지는 용접부(W) 내부에 열영향부(HT)가 형성되도록 한다. Referring to FIG. 5 , the butt welding of two aluminum alloy plates P1 and P2 by a hybrid friction stir welding apparatus having the configuration as described above is a butt welding of the two aluminum alloy plates P1 and P2. Heat inside the weld (W) in which thermal softening is achieved by rapidly heating the weld (W) to the recrystallization temperature by preceding high-frequency induction heating by the high-frequency induction heating unit (40) around the weld (W) along the weld line (L) Affected zone HT is formed.

여기서, 상기 2장의 알루미늄 합금판재(P1)(P2)를 고주 유도 가열에 의한 재결정 온도까지 가열하면, 알루미늄 합금판재(P1)(P2)의 표면뿐만 아니라 내부까지 열적 영향을 주어 항복응력은 낮추어 주고, 소성유동성을 원활하게 하도록 열적 연화가 이루어지게 하기에 충분한 유도 가열량을 공급하게 된다. Here, when the two aluminum alloy sheet materials (P1) (P2) are heated to a recrystallization temperature by high-maintenance induction heating, the yield stress is lowered by thermal effects not only on the surface of the aluminum alloy sheet material (P1) (P2) but also on the inside , sufficient induction heating amount is supplied to achieve thermal softening to facilitate plastic fluidity.

도 6을 참조하면, 이어서, 재결정 온도까지 가열되어 열적 연화가 진행된 알루미늄 합금판재(P1)(P2)의 상호 맞대기 용접선(L)을 따라 상기 마찰 교반 유닛(50)의 로터(53)를 회전핀(51)과 함께 회전 및 가압하면서 진행시켜 마찰열을 이용하여 2장의 알루미늄 합금판재(P1)(P2)의 용접부(W) 내부에 용융부(WP)가 형성되도록 하여 용융부(WP)가 상호 교반되면서 용접이 이루어지도록 하여 맞대기 접합을 이루게 된다.Referring to FIG. 6, the rotor 53 of the friction stirring unit 50 is rotated along the butt weld line L of the aluminum alloy plate materials P1 and P2 heated to the recrystallization temperature and thermally softened. The molten part (WP) is mutually stirred by rotating and pressurizing with (51) so that the molten part (WP) is formed inside the welding part (W) of the two aluminum alloy plates (P1) and (P2) using frictional heat As the welding is made, a butt joint is formed.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 마찰 교반 용접장치는 2장의 알루미늄 합금판재(P1)(P2)의 맞대기 용접 시, 고주파 유도 가열유닛(40)을 통한 고주파 유도 가열로 2장의 알루미늄 합금판재(P1)(P2)의 용접부(W)를 내부를 재결정 온도까지 신속하게 가열하여 열영향부(HT)가 형성되도록 하고, 이후, 상호 맞대기 용접선(L)을 따라 회전핀(51)과 로터(53)의 회전에 의한 마찰열로 내부에 용융부(WP)를 형성하면서 상호 교반에 의한 용접을 가능하게 한다. Therefore, in the hybrid friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention, when butt welding two aluminum alloy plates (P1) and (P2), two aluminum alloy plates (P1) through a high-frequency induction heating unit (40) ) (P2), the inside of the welded portion (W) is rapidly heated to the recrystallization temperature to form a heat affected zone (HT), and then, the rotating pin 51 and the rotor 53 along the butt weld line L It enables welding by mutual stirring while forming a molten part (WP) inside with frictional heat caused by the rotation of

즉, 2장의 알루미늄 합금판재(P1)(P2)가 상호 맞대기 용접선(L)을 따라 열적으로 연화되는 재결정 온도까지 신속하게 가열되어 마찰 교반 유닛(50)의 회전핀(51)을 갖는 로터(53)의 회전에 의한 마찰열을 이용하여 상호 교반에 의한 접합을 이루게 됨으로 접합부 결합강도가 향상된다. That is, the two aluminum alloy plate materials (P1) and (P2) are rapidly heated to a recrystallization temperature at which they are thermally softened along the butt weld line (L), and the rotor 53 having the rotation pins 51 of the friction stirring unit 50 ) by using frictional heat generated by the rotation to achieve bonding by mutual stirring, the bonding strength of the joint is improved.

또한, 고주파 유도 가열을 통해 알루미늄 합금 판재(P1)(P2)의 재결정 온도 도달 시간이 신속하게 이루어져 용접시간을 단축시키며, 이에 따라 전체적인 용접공정의 사이클 타임을 줄이는 효과가 있다. In addition, through high-frequency induction heating, the time to reach the recrystallization temperature of the aluminum alloy plates P1 and P2 is quickly achieved, thereby shortening the welding time, thereby reducing the cycle time of the overall welding process.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and it can be easily changed by a person skilled in the art from the embodiment of the present invention to equivalent It includes all changes to the extent recognized as such.

31: 로봇
33: 아암
35: 장착 브라켓
40: 고주파 유도 가열유닛
41: 고주파 발진기
43: 절연블록
45: 고주파 코일
50: 마찰 교반 유닛
51: 회전핀
53: 로터
P1,P2: 알루미늄 합금판재
M: 모터
W: 용접부
WP: 용융부
HT: 열영향부31: robot
33: arm
35: mounting bracket
40: high frequency induction heating unit
41: high frequency oscillator
43: insulating block
45: high frequency coil
50: friction stirring unit
51: rotation pin
53: rotor
P1, P2: Aluminum alloy plate
M: motor
W: Weld
WP: melt
HT: heat affected zone

Claims (4)

사각 블록 형상의 세라믹 블록으로 이루어져, 로봇 아암의 선단에 장착 브라켓의 하부에 고정되는 절연블록과, 상기 절연블록 내부에 구성되어 고주파 발진기로부터 발진된 고주파를 출력하는 고주파 코일이 고주파 발진기와 연결된 상태로, 알루미늄 합금판재의 상호 맞대기 용접선을 따라 용접부 주위에 고주파를 이용한 유도 가열을 선행하여 상기 알루미늄 합금판재의 맞대기 용접선 주위의 용접부를 재결정 온도까지 가열하는 고주파 유도 가열유닛;
상기 고주파 유도 가열유닛의 후측에서 상기 로봇 아암의 선단에 장착 브라켓을 통하여 장착된 상태로, 제어기의 제어신호에 따라 회전 구동하는 모터와, 상기 모터의 회전력을 이용하여 회전하며, 선단 중심에 회전핀을 일체로 형성하는 로터로 이루어져 상기 고주파 유도 가열유닛에 의해 재결정 온도까지 가열된 알루미늄 합금판재의 용접부에 상기 회전핀을 갖는 로터를 회전 및 가압하면서 진행시켜 마찰열을 이용하여 상호 마찰 교반 용접하는 마찰 교반 유닛;
을 포함하는 하이브리드 마찰 교반 용접장치.An insulating block made of a rectangular block-shaped ceramic block and fixed to the lower part of the mounting bracket at the tip of the robot arm, and a high-frequency coil configured inside the insulating block and outputting the high frequency oscillated from the high-frequency oscillator are connected to the high-frequency oscillator. , A high-frequency induction heating unit for heating the weld around the butt weld line of the aluminum alloy plate material to a recrystallization temperature prior to induction heating using a high frequency around the weld line along the butt weld line of the aluminum alloy plate material;
A motor that rotates according to a control signal from a controller while being mounted through a mounting bracket on the front end of the robot arm from the rear side of the high-frequency induction heating unit, and rotates using the rotational force of the motor, and a rotating pin at the center of the tip Friction stirring for mutual friction stir welding using friction heat by rotating and pressurizing the rotor having the rotary pin to the welding part of the aluminum alloy plate material heated to the recrystallization temperature by the high frequency induction heating unit unit;
A hybrid friction stir welding device comprising a. 삭제delete 삭제delete 삭제delete

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