KR20220007920A - vehicle body double joint welding method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차 차체의 이중 접합 및 산소용접 , 레이저 용접 방법에 관한 것으로서, 자동차 차체 조립라인에서 1차로 밀착 용접을, 2차로 고정 용접을 실시하는 차체의 CO₂시리즈 용접(series welding)방법과 자동차 차체용 이종 소재 접합방법에 관한 것으로, 자동차의 경량화에 따른 고강도강과 스틸강의 이종 소재를 접합시킬 수 있는 자동차 차체 용접방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of double bonding, oxygen welding, and laser welding of an automobile body, and a CO₂ series welding method of a vehicle body in which close welding is performed first and fixed welding is performed secondarily in an automobile body assembly line and an automobile body It relates to a method for joining different materials for use in automobiles, and to a welding method for a vehicle body capable of joining different materials of high-strength steel and steel steel according to the weight reduction of automobiles.
차량의 연비 향상을 위한 차량경량화 추세가 가속화됨에 따라 차체 및 차량 부품에 기존 냉연 강판대신 알루미늄 등의 저비중 합금을 사용하는 사례가 증가하고 있다.기존 스틸-스틸과 같은 동종 재료 결합에 의한 부품설계에서 스틸-알루미늄과 같은 이종 재료 결합에 의한 부품설계로 차량 구조물의 설계 전환이 이루어지고 있다.알루미늄은 스틸 합금에 비해 경량화 효과가 우수하지만 기존 스틸 합금의 보편적인 접합 공정인 저항점용접의 적용이 불가능하기 때문에 새로운 용접접합공정들이 개발되고 있다.As the trend of vehicle weight reduction for improving fuel efficiency of vehicles is accelerating, the use of low specific gravity alloys such as aluminum instead of cold-rolled steel sheets for body and vehicle parts is increasing. In Korea, the design of vehicle structures is being changed by designing parts by combining different materials such as steel-aluminum. Aluminum has an excellent weight reduction effect compared to steel alloys, but the application of resistance spot welding, a common joining process of existing steel alloys, is difficult. Because it is impossible, new welding joining processes are being developed.
또한, 자동차의 기본 골격을 형성하는 바디는 수많은 패널의 용접 및 조립으로 이루어지는In addition, the body forming the basic skeleton of an automobile is made of welding and assembly of numerous panels.
바, 제조과정에서는 프론트부분과 플로어부분, 그리고 리어부분으로 분리하여 1차적으로 용접하여 제조되고, 2차 공정에서 상기 3부분을 한데 모아 용접하고, 다시 각 부분에 필요한 외장패널을 용접 또는 조립하는 여러 공정을 거쳐 하나의 바디로 제조된다.In the manufacturing process, the front part, the floor part, and the rear part are separated and manufactured by first welding, and in the secondary process, the three parts are welded together, and the exterior panel required for each part is welded or assembled again. It is manufactured as a single body through several processes.
이러한 차체 용접 라인중에서, CO₂ 용접공정은 지상에 차체가 이동되는 하나의 레일이 배치되고, 그 레일의 일정 구간에 용접 작업을 위한 CO₂ 용접기가 배치되어 이루어진다.Among these car body welding lines, in the CO2 welding process, one rail on which the car body is moved is disposed on the ground, and a CO2 welder for welding is disposed in a certain section of the rail.
그러나, 종래의 기술은 알루미늄 소재끼리의 접합이나 또는 알루미늄 소재와 강도가 다소 약한 이종 소재 간에 사용되는 접합법으로, 초고강도 강판은 마찰에 의한 교반이 잘 이루어지지 않기 때문에 초고강도 강판인 스틸 소재와 이종 소재와의 접합에는 적합하지 않은 단점이 있다.However, the conventional technology is a bonding method used between aluminum materials or between an aluminum material and a different material with somewhat weak strength. There is a disadvantage that it is not suitable for bonding with materials.
본 발명의 목적은 기존 용접법의 문제점을 해결하기 위한 것으로 이종 소재의 접합을 용이하게 하고 차량 구조물의 경량화 및 용접 속도를 향상시킬 수 있는 자동차 차체용 이종 소재 접합방법을 제공하고, 차체 부품들의 밀착작업을 기계적으로 자동화하므로서, 작업 인원 및 공수를 절감하고, 작업 시간을 단축할 수 있도록 하는 자동차 차체의 CO2 용접방법과, 냉각된 성형체의 표면에 그리트 블라스팅 공정을 수행하여 부착력을 높일 수 있는 자동차 차체용 이종 소재 접합방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the existing welding method, and to provide a method for joining dissimilar materials for an automobile body that can facilitate bonding of dissimilar materials, reduce the weight of vehicle structures and improve welding speed, and close contact work of body parts A CO2 welding method for automobile body that can reduce the number of workers and man-hours and shorten working time by mechanically automating the An object of the present invention is to provide a method for bonding heterogeneous materials.
본 발명에서는 조립라인에서 레일을 타고 이송되는 차체 부품들을, 실린더에 의해 진퇴되며 각각 (+), (-)로 구분된 2개의 용접기로서 1차로 가접하고, 상기 차체 부품들이 레일을 타고 이송되는 거리만큼 2개의 용접기를 동시에 이동시켜, 2차로 고정 용접을 실시하는시리즈 용접방법과 자동차 차체용 이종 소재 접합방법은, 자동차 차체용 이종 소재를각각 준비하는 소재 준비단계 상기 이종 소재의 접합이 이루어지기 전에 소재의 치수 검사를 수행하는 치수 검사단계 상기 이종 소재를 서로 맞대기 정렬한 후, 레이저 용접으로 접합시키는 이종 접합단계 상기 치수 검사된 소재의 접합부를 성형온도로 가열하는 가열단계 상기 가열된 소재를 프레스 금형으로 열간 성형하여 성형체를 형성하는 프레스 성형단계 및 상기 프레스 금형을 냉각하여 성형체를 급냉하면서 발생된 산화층을 제거하는그리트 블라스팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the body parts transported on rails in the assembly line are primarily temporary welded as two welding machines separated by (+) and (-) respectively, moving forward and backward by a cylinder, and the distance at which the body parts are transported on the rail The series welding method and the vehicle body dissimilar material joining method in which two welding machines are moved at the same time to perform fixed welding in the second stage Dimension inspection step of performing dimensional inspection of the material After aligning the dissimilar materials to each other butt-aligning them, a heterogeneous bonding step of joining them by laser welding A heating step of heating the junction of the dimensionally inspected materials to a molding temperature Press the heated material into a mold It characterized in that it comprises a press molding step of forming a molded body by hot molding with a grit blasting step of cooling the press mold to remove an oxide layer generated while rapidly cooling the molded body.
또한, 상기 그리트 블라스팅단계에서는 상기 냉각된 성형체의 표면에 쇼트볼과 와이어 재질로 이루어진 쇼트 그리트를 혼합하여 제조된 표면연마제를 고압의 에어로 분사시켜 성형체에 남아있는 산화층을 제거하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the grit blasting step, a surface abrasive prepared by mixing shot grit made of a shot ball and a wire material on the surface of the cooled molded body is sprayed with high-pressure air to remove the oxide layer remaining on the molded body.
본 발명에 따른 자동차 차체용 이종 소재 접합방법에 의하면, 이종 소재의 접합을 용이하게하고 차량 구조물의 경량화에 도움을 주는 효과가 있고, 냉각된 성형체의 표면에 그리트 블라스팅 공정을 수행하여 부착력을 높임으로써 코팅층이 박리되지 않아도장 수명을 크게 늘리는 효과가 있다.According to the dissimilar material bonding method for a vehicle body according to the present invention, there is an effect of facilitating bonding of dissimilar materials and helping to reduce the weight of vehicle structures, and by performing a grit blasting process on the surface of a cooled molded body to increase adhesion Even if the coating layer is not peeled off, it has the effect of greatly increasing the longevity.
또한, 공정의 자동화로 작업 인원이 감소되며, 공수가 절감되고, 작업 시간이 단축되는 효과를 얻게 된다.In addition, due to the automation of the process, the number of working people is reduced, man-hours are reduced, and the working time is shortened.
레일의 일측에는 차체 부품들을 CO₂ 용접하기 위한 용접기가 설치된다. A welding machine for CO2 welding of body parts is installed on one side of the rail.
이 용접기들은 각각 (+), (-)로 대전되며, 실린더에 의해 앞뒤로 움직이도록 설치된다.These welding machines are charged with (+) and (-) respectively, and are installed to move back and forth by a cylinder.
이렇게 구성된 용접장치에 따라, 본 실시예에 의한 자동차 차체의 CO₂ 용접방법은 1차로 밀착 용접을실시하고, 다시 2차로 고정 용접을 실시하는 시리즈 용접이 자동화된다.According to the welding apparatus configured in this way, in the CO2 welding method of the automobile body according to the present embodiment, the series welding in which close welding is performed first and fixed welding is performed secondly is automated.
용접기는 상기 차체 부품들이 레일을 타고 이송되는 거리만큼 회전 실린더에 의해 동시에 이동된 다음, 상기 차체 부품들을 2차로 고정 용접한다.The welding machine is simultaneously moved by the rotating cylinder as much as the distance that the body parts are transported on the rail, and then fixedly welds the body parts to the second time.
본 발명에 따른 자동차 차체용 접합방법은 소재 준비단계, 치수 검사단계, 이종 접합단계), 가열단계, 프레스 성형단계 및 그리트 블라스팅단계를포함한다.The bonding method for an automobile body according to the present invention includes a material preparation step, a dimension inspection step, a heterogeneous bonding step), a heating step, a press forming step, and a grit blasting step.
상기 소재 준비단계에서는 자동차 차체용 이종 소재를 각각 준비하는 단계로서, 상기 이종 소재는 고강도강과 스틸강으로 이루어지는 것이 바람직하다.The material preparation step is a step of preparing different materials for an automobile body, respectively, and the different materials are preferably made of high-strength steel and steel steel.
고강도강은 전체적인 차량 무게를 줄여 경제성을 높이면서도 견고한 차체를 유지해 고속 안정성과 정숙성을 높여주는 장점이 있다. 고강도강 및 초고강도강은 기존 스틸 대비 높은 인장 강도 특성으로 인하여 자동차 부품두께를 감소시키면서 우수한 강성 특성을 확보할 수 있으므로 차체 경량화 소재로 널리 활용되고 있다.High-strength steel reduces the overall weight of the vehicle to increase economic efficiency, while maintaining a solid body to improve high-speed stability and quietness. High-strength steel and ultra-high-strength steel are widely used as car body lightweight materials because they can secure excellent rigidity while reducing the thickness of automobile parts due to their high tensile strength properties compared to conventional steel.
스틸강은 철에 다른 금속성분인 니켈, 크롬 등을 합금하여 만든 합금강으로서, 자동차 부품에 많이 쓰이고있다. 특히, 경량 금속소재로는 탁월한 중량 감소효과를 가지는 알루미늄, 마그네슘 등의 경량금속과 기존 스틸소재의 기계적 성질을 향상시켜 높은 강도를 가지는 고강도, 초고강도강 등이 있다.Steel is an alloy steel made by alloying iron with other metal components, such as nickel and chromium, and is widely used in automobile parts. In particular, the lightweight metal materials include lightweight metals such as aluminum and magnesium, which have excellent weight reduction effects, and high-strength and ultra-high-strength steels having high strength by improving the mechanical properties of existing steel materials.
한편, 이종 소재를 각각 정밀하게 블랭킹하여, 고강도강 소재와 스틸강 소재를 마련한다.On the other hand, each of the different materials is precisely blanked to prepare a high-strength steel material and a steel steel material.
이종 접합이 이루어지기 전에는, 용접결함 발생을 최소화하기 위하여 소우카 시스템(SOUKA system)을 이용하여 소재를 놀러 소재 사이의 갭을 최소화시킨다. 즉, 레이저 용접은 레이저 광선(Beam)의 품질에 문제가 없다면 용접 특성과 그 정밀도는 두 개의 피용접물의 갭에 따라 용접 특성과 정밀도가 결정되게 된다. 프레스 압연 방식의 TWB 제조에 있어서 중요한 기술적 과제는 두피용접물 사이의 갭을 최적화하는 것이 매우 중요하다. 특히 판재의 절단 상태, 강도, 두께에 따라 압연 시 가해야 하는 힘이 달라지기 때문에 피용접물의 갭을 최적화가 필요하다.Before heterojunction is made, the gap between the materials is minimized by using the SOUKA system to minimize the occurrence of welding defects. That is, in laser welding, if there is no problem in the quality of the laser beam, the welding characteristics and the precision are determined according to the gap between the two objects to be welded. It is very important to optimize the gap between the scalp welds, an important technical task in the press-rolling TWB manufacturing. In particular, since the force to be applied during rolling varies depending on the cutting state, strength, and thickness of the plate, it is necessary to optimize the gap of the object to be welded.
이에 프레스 가공재의 각 판 소재를 레이저 용접할 때 용접 허용 갭을 강판의 품종, 재질, 두께에 따라 일정 범위내에서 미리 작성된 프로그램 상에서 소우카(Souka) 롤의 압하력(P)을 자동 제어되도록 한다.Therefore, when laser welding each plate material of the press-worked material, the allowable welding gap is within a certain range according to the type, material, and thickness of the steel plate. .
그리고, 로봇장치에 의해 블랭크가 용접 위치로 이동되고, 소우카 시스템에 의해 블랭크가 고정된 상태에서 용접 작업이 완료되고, 그 후에 치수 검사가 수행된다.Then, the blank is moved to the welding position by the robot device, the welding operation is completed in a state in which the blank is fixed by the Souka system, and then the dimensional inspection is performed.
본 발명에서는 소재를 정밀하게 재단하여 레이저 용접으로 접합하는 공법을 TWB(Taylor Welded Blanking) 공법을 사용하는 것이 바람직하며, TWB 공법은 복수의 동종 또는 이종 강판을 성형하기 전에 사용 환경에 따라 강판을 조합한 후 강판의 대접부를 레이저 용접기로 용접하는 것이다.In the present invention, it is preferable to use the Taylor Welded Blanking (TWB) method for a method of precisely cutting a material and joining it by laser welding. After that, the flat part of the steel plate is welded with a laser welding machine.
Claims (1)
조립라인에서 레일을 타고 이송되는 차체 부품들을, 실린더에 의해 진퇴되며 각각 (+), (-)로 구분된 2개의 용접기로서 1차로 가접하는 단계와; 상기 용접기가 차체 부품들이 레일을 타고 이송되는 거리만큼 이동되는 단계와; 상기 용접기에 의해 차체 부품들이 2차로 고정 용접되는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 자동차 차체의 CO₂ 용접방법.
청구항 2
자동차 차체용 이종 소재를 각각 준비하는 소재 준비단계 이종 소재의 접합이 이루어지기 전에 소재의 치수 검사를 수행하는 치수 검사단계 이종소재를 서로 맞대기 정렬한 후, 레이저 용접으로 접합시키는 이종 접합단계,치수 검사된 소재의 접합부를 성형온도로 가열하는 가열단계, 가열된 소재를 프레스 금형으로 열간 성형하여 성형체를 형성하는 프레스 성형단계 및 상기 프레스 금형을 냉각하여 성형체를 급냉하면서 발생된 산화층을 제거하는 그리트 블라스팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 차체용 이종 소재 접합방법.
청구항 3
제2항에 있어서,
상기 이종 소재는 고강도강과 스틸강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 차체용 이종 소재 접합방법.
청구항 4
제2항에 있어서,
상기 이종 접합이 이루어지기 전에는, 용접결함 발생을 최소화하기 위하여 소우카 시스템(SOUKA system)을 이용하여 소재를 놀러 소재 사이의 갭을 최소화시키는 것을 특징으로 하는 자동차 차체용 이종 소재 접합방법.
청구항 5
제2항에 있어서,
상기 그리트 블라스팅단계에서는,상기 냉각된 성형체의 표면에 쇼트볼과 와이어 재질로 이루어진 쇼트 그리트를 혼합하여 제조된 표면연마제를 고압의 에어로 분사시켜 성형체에 남아있는 산화층을 제거하는 것을 특징으로 하는 자동차 차체용 이종 소재 접합방법.claim 1
A step of primary temporary welding of body parts transported on rails from an assembly line as two welding machines that are moved forward and backward by a cylinder and are respectively separated by (+) and (-); moving the welding machine by a distance through which body parts are transported on rails; CO2 welding method of an automobile body, characterized in that it includes the step of fixing and welding the body parts in a second manner by the welding machine.
claim 2
Material preparation step of preparing different materials for automobile body Dimension inspection step of performing dimensional inspection of materials before joining dissimilar materials A heating step of heating the joint of the material to a molding temperature, a press molding step of hot molding the heated material with a press mold to form a molded body, and a grit blasting step of cooling the press mold to remove the oxide layer generated while rapidly cooling the molded body A method of joining dissimilar materials for a vehicle body, comprising:
claim 3
3. The method of claim 2,
The dissimilar material is a dissimilar material bonding method for an automobile body, characterized in that consisting of high-strength steel and steel steel.
claim 4
3. The method of claim 2,
Before the heterogeneous bonding is made, the dissimilar material joining method for an automobile body, characterized in that the gap between the materials is minimized by using the SOUKA system to minimize the occurrence of welding defects.
claim 5
3. The method of claim 2,
In the grit blasting step, a surface abrasive prepared by mixing shot grit made of a shot ball and a wire material on the surface of the cooled molded body is sprayed with high-pressure air to remove the oxide layer remaining on the molded body. A method of joining different materials.
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