KR20220169288A - 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법 - Google Patents
핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220169288A KR20220169288A KR1020210079523A KR20210079523A KR20220169288A KR 20220169288 A KR20220169288 A KR 20220169288A KR 1020210079523 A KR1020210079523 A KR 1020210079523A KR 20210079523 A KR20210079523 A KR 20210079523A KR 20220169288 A KR20220169288 A KR 20220169288A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- welding
- hot stamping
- welding current
- stamping steel
- nugget
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 251
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 184
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 184
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000036278 prepulse Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003023 Mg-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009369 Zn Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007570 Zn-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007573 Zn-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007567 Zn-Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007614 Zn—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
- B23K11/11—Spot welding
- B23K11/115—Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
- B23K11/241—Electric supplies
- B23K11/245—Electric supplies using a stepping counter in synchronism with the welding pulses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
- B23K37/003—Cooling means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/18—Sheet panels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Resistance Welding (AREA)
Abstract
본 발명의 일 측면에 의하면, 핫 스탬핑 강판들의 적어도 일부가 서로 중첩하도록 배치하고 가압력을 제공하는 단계, 상기 핫 스탬핑 강판들이 중첩된 용접부위에 제1용접전류를 제1통전시간동안 인가하는, 프리펄스 단계, 상기 용접부위에 상기 제1용접전류보다 작은 제2용접전류를 제2통전시간동안 인가하여 너겟을 형성하되, 2회 이상 반복되는, 임펄스 단계 및 상기 용접부위에 상기 제2용접전류보다 큰 제3용접전류를 제3통전시간동안 인가하여 상기 너겟을 성장시키는, 메인펄스 단계를 포함하는, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법을 제공한다.
Description
본 발명의 실시예들은 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충분한 크기의 너겟경을 확보함과 동시에 스패터 발생을 방지할 수 있는 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법에 관한 것이다.
자동차용 부품에는 성형성이 우수한 고강도 강판으로서 핫 스탬핑 강판이 적용된다. 또한, 자동차 차체 등은 핫 스탬핑 가공된 강판을 점 용접 방법을 이용하여 접합함으로써 조립될 수 있다.
점 용접 방법은 피용접재들을 서로 중첩하도록 배치하고 전극으로 가압한 상태에서 전극 간에 순간적으로 대전류를 흐르게 하여 용접하는 방식이다. 전극에 전류를 인가하면 전극과 피용접재 사이의 접촉면 및 피용접재들 사이의 접촉면 사이에서 저항열이 발생한다. 이때, 전극과 피용접재 사이의 열은 전극 내부의 냉각수에 의해서 냉각되고, 피용접재들 사이의 접촉면은 용융 상태에 도달할 수 있다. 이에 따라 피용접재들의 계면에서 용융되어 너겟(nugget)이 형성되면서 서로 접합될 수 있다.
그러나 이러한 종래의 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법에는, 충분한 크기의 너겟경이 확보되지 못하거나 스패터가 발생하여 용접성이 저하되는 문제점이 존재하였다.
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 충분한 크기의 너겟경을 확보함과 동시에 스패터 발생을 방지할 수 있는 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법을 제공하고자 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 핫 스탬핑 강판들의 적어도 일부가 서로 중첩하도록 배치하고 가압력을 제공하는 단계, 상기 핫 스탬핑 강판들이 중첩된 용접부위에 제1용접전류를 제1통전시간동안 인가하는, 프리펄스 단계, 상기 용접부위에 상기 제1용접전류보다 작은 제2용접전류를 제2통전시간동안 인가하여 너겟을 형성하되, 2회 이상 반복되는, 임펄스 단계 및 상기 용접부위에 상기 제2용접전류보다 큰 제3용접전류를 제3통전시간동안 인가하여 상기 너겟을 성장시키는, 메인펄스 단계를 포함하는, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법이 제공된다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1용접전류는 6.0kA 이상 7.3kA 이하이고, 상기 제2용접전류는 5.5kA 이상 6.5kA 이하이고, 상기 제3용접전류는 6.0kA 이상 7.5kA 이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제2용접전류는 상기 제1용접전류의 80~90% 또는 상기 제3용접전류의 80~90%일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1통전시간은 상기 제2통전시간보다 짧고, 상기 제2통전시간은 상기 제3통전시간보다 짧을 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1통전시간은 30ms 이상 50ms 이하이고, 상기 제2통전시간은 100ms 이상 160ms 이하이고, 상기 제3통전시간은 150ms 이상 200ms 이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 핫 스탬핑 강판들 각각의 두께를 t라고 할 시, 상기 메인펄스 단계에서 상기 너겟은 직경이 4√t 이상을 만족하도록 성장할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 메인펄스 단계에서 상기 너겟은 직경이 5√t 이상을 만족하도록 성장할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 용접부위를 사전 설정된 냉각시간동안 냉각시키는 단계를 더 포함하고, 상기 용접부위를 사전 설정된 냉각시간동안 냉각시키는 단계는, 상기 프리펄스 단계와 상기 임펄스 단계 사이, 상기 임펄스 단계들 사이 및 상기 임펄스 단계와 상기 메인펄스 단계 사이에 각각 수행될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 사전 설정된 냉각시간은 20ms 이상 40ms 이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 용접부위에 상기 제3용접전류가 인가된 후에 상기 가압력을 유지한 상태에서 상기 핫 스탬핑 강판들을 사전 설정된 유지시간동안 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 사전 설정된 유지시간은 40ms 이상 100ms 이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 핫 스탬핑 강판들은 3개의 핫 스탬핑 강판들을 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면 충분한 크기의 너겟경을 확보함과 동시에 스패터 발생을 방지할 수 있는 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법의 일부를 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접장치에 핫 스탬핑 강판들이 배치된 모습의 일부를 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법의 일부를 시간 및 전류를 기반으로 도식화한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판들의 점 용접 방법에 의해 형성된 너겟의 일부를 나타내는 이미지이다.
도 5a 및 도 5b는 실시예 및 비교예 각각에 대하여 용접전류와 너겟경의 관계를 나타내는 그래프들이다.
도 6a 및 도 6b는 실시예 및 비교예 각각에 대하여 용접전류와 인장전단강도의 관계를 나타내는 그래프들이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접장치에 핫 스탬핑 강판들이 배치된 모습의 일부를 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법의 일부를 시간 및 전류를 기반으로 도식화한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판들의 점 용접 방법에 의해 형성된 너겟의 일부를 나타내는 이미지이다.
도 5a 및 도 5b는 실시예 및 비교예 각각에 대하여 용접전류와 너겟경의 관계를 나타내는 그래프들이다.
도 6a 및 도 6b는 실시예 및 비교예 각각에 대하여 용접전류와 인장전단강도의 관계를 나타내는 그래프들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"은 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 그리고, "A 및 B 중 적어도 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.
x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법의 일부를 개략적으로 도시하는 흐름도이고, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접장치에 핫 스탬핑 강판들이 배치된 모습의 일부를 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법은 복수개의 고강도 강판들을 점 용접하는 방법에 관한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법은 강판들을 배치하고 가압력을 제공하는 단계(S100), 프리펄스 단계(S200), 임펄스 단계(S300), 메인펄스 단계(S400) 및 유지 단계(S500)를 포함할 수 있다.
강판들을 배치하고 가압력을 제공하는 단계(S100)는 피용접재인 고강도 강판들을 용접 장치에 배치하는 단계이다. 용접 장치에 배치되는 고강도 강판들은 적어도 일부가 서로 중첩되며, 중첩된 부분은 용접부위(wp)를 포함할 수 있다.
여기서 피용접재인 고강도 강판의 종류에는 제한이 없다. 예컨대, 고강도 강판은 핫 스탬핑 가공된 핫 스탬핑(hot stamping) 강판, 석출 강화 강판, DP(dual phase) 강판, CP(complex phase) 강판, HPF(hot press forming) 강판, TRIP(transformation induced plasticity) 강판, TWIP(twin induced plasticity) 강판 등일 수 있다. 또한, 고강도 강판은 냉연 강판 또는 열연 강판일 수 있으며, 도금 처리된 강판 또는 도금 처리가 되지 않은 강판일 수 있다. 또한, 도금 처리의 종류에도 제한이 없다.
이하에서는 편의상 본 발명의 효과가 가장 크게 발휘되는 경우 중 하나인 고강도 강판이 핫 스탬핑 강판인 경우를 예시로 설명하지만 임의의 고강도 강판을 점 용접하는 방법에도 동일하게 적용될 수 있다.
핫 스탬핑 강판은 일반적으로 표면 처리가 되어 있는 바, 핫 스탬핑 강판의 표면에는 아연계(순Zn, Zn-Fe, Zn-Ni, Zn-Al, Zn-Mg, Zn-Mg-Al 등) 또는 알루미늄계(Al-Si 등)의 도금 피막과 강판과의 합금화 반응에 의해 금속간 화합물 및 철기의 고용체가 형성되어 있을 수 있다. 또한 핫 스탬핑 강판의 표면에는 아연 또는 알루미늄을 주성분으로 하는 산화물층이 형성되어 있을 수 있다. 또한, 핫 스탬핑 강판의 표면에는 철 및 알루미늄의 금속간 화합물을 주성분으로 하는 피막의 표면에 내식성을 더 향상시키기 위해 산화아연을 주성분으로 한 피막이 형성되어 있는 경우도 있다. 이와 같이 표면 처리된 핫 스탬핑 강판은 점 용접 시 스패터(spatter)가 쉽게 발생할 수 있으므로 적정한 용접전류범위가 상대적으로 협소하고 제한적이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법에 의하면, 점 용접 시 용접 조건을 조절하여 너겟경을 제어할 수 있고, 그를 통해 접합된 핫 스탬핑 강판들의 기계적 물성을 제어할 수 있다. 여기서 "너겟경"은 용접부위에 형성되는 너겟(nugget)의 직경을 의미한다. 이러한 너겟경의 측정 방법에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.
일 실시예로, 점 용접 시 용접 조건으로서 다단 펄스 적용 조건, 다단 펄스 단계별 용접전류의 범위 및/또는 통전시간 범위 등을 조절하여 용접부위에 형성되는 너겟경을 제어할 수 있다. 이를 통해 충분한 크기의 너겟경을 확보하여 용접성을 향상시키고, 접합된 후의 부품의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 접합된 후의 부품의 십자인장강도(cross tension strength, CTS), 인장전단강도(tension shear strength, TSS)가 향상될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 용접 장치는 복수개의 강판들을 점 용접하는 장치로서, 상하 또는 좌우로 배치된 전극들을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 용접 장치는 상부에 배치된 제1전극(e1) 및 하부에 배치된 제2전극(e2)을 구비할 수 있다. 이러한 용접 장치는 인버터 직류 방식의 점 용접 장치일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
피용접재인 핫 스탬핑 강판들은 용접 장치의 제1전극(e1) 및 제2전극(e2) 사이에 적어도 일부가 서로 중첩하도록 배치될 수 있다. 핫 스탬핑 강판들이 서로 중첩된 부분은 너겟이 형성되어 용접부를 구성하는 용접부위(wp)를 포함할 수 있다.
용접 장치에 배치된 핫 스탬핑 강판들 중 최상부 강판(예컨대, 제3강판(ST3))의 상면은 용접 장치의 제1전극(e1)과 접촉하고, 최하부 강판(예컨대, 제1강판(ST1))의 하면은 용접 장치의 제2전극(e2)과 접촉할 수 있다. 즉, 용접 장치에 배치된 핫 스탬핑 강판들 중 최상부 강판(예컨대, 제3강판(ST3))의 상면의 적어도 일부는 용접 장치의 제1전극(e1)과 접촉면을 이루고, 최하부 강판(예컨대, 제1강판(ST1))의 하면은 용접 장치의 제2전극(e2)과 접촉면을 이룰 수 있다.
용접 장치의 제1전극(e1) 및 제2전극(e2)은 각각 상하에서 핫 스탬핑 강판들에 가압력을 제공할 수 있다. 이때, 핫 스탬핑 강판들이 용접 장치의 제1전극(e1)과 제2전극(e2)과 중첩하는 영역 및 그와 인접한 영역이 용접부위(wp)로 정의될 수 있다.
한편, 핫 스탬핑 강판들에 제공되는 가압력은 강판들을 배치하고 가압력을 제공하는 단계(S100) 이후 단계들에서도 유지될 수 있다. 일 실시예로, 핫 스탬핑 강판들에 제공되는 가압력의 크기는 전 단계에 걸쳐서 동일하게 유지될 수 있다. 다른 실시예로, 핫 스탬핑 강판들에 제공되는 가압력은 단계별로 상이하게 조절될 수 있다.
용접 장치에 배치되는 핫 스탬핑 강판들의 개수에는 제한이 없다. 일 실시예로, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 용접 장치에는 피용접재로서 3개의 핫 스탬핑 강판들이 배치될 수 있다. 3개의 핫 스탬핑 강판들은 순차로 배치된 제1강판(ST1), 제2강판(ST2) 및 제3강판(ST3)을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 용접 장치에는 피용접재로서 2개 또는 4개 이상의 핫 스탬핑 강판들이 배치될 수 있다.
또한, 핫 스탬핑 강판들이 배치되는 형태에도 제한이 없다. 일 실시예로, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 용접 장치에 피용접재로서 제1강판(ST1), 제2강판(ST2) 및 제3강판(ST3)이 순차로 적층되도록 배치된 경우, 단면도 상에서 강판들 각각의 너비는 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 강판들의 너비 관계에 따라 접합된 부품의 십자인장강도(CTS), 인장전단강도(TSS) 등의 기계적 물성 및 용접전류범위 등이 달라질 수 있다. 여기서 "너비"는 제1축(예컨대, x축) 방향의 너비를 의미할 수 있다. 참고로 도 2a 내지 도 2c는 제1축(예컨대, x축)을 기준으로 작성된 경우를 예시적으로 나타낸 도면인 바, 제1축과 상이한 축에서의 단면도 상에서 강판들 각각의 너비 관계는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 것과 상이할 수 있다.
일 실시예로, 도 2a에 도시된 바와 같이, 단면도 상에서 제3강판(ST3)의 너비는 제1강판(ST1)의 너비 및 제2강판(ST2)의 너비보다 상대적으로 작을 수 있다. 또한, 단면도 상에서 제1강판(ST1)은 용접부위(wp)로부터 제1축 방향(예컨대, +x축 방향)으로 연장되고, 제2강판(ST2)은 용접부위(wp)
로부터 제1축의 반대방향(예컨대, -x축 방향)으로 연장될 수 있다. 이 경우, 접합된 후의 부품의 십자인장강도(CTS), 인장전단강도(TSS) 등의 기계적 물성은 최하부 층인 제1강판(ST1)과 중간층인 제2강판(ST2)에 외력을 가하여 측정될 수 있다.
다른 실시예로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 단면도 상에서 제2강판(ST2)의 너비는 제1강판(ST1)의 너비 및 제3강판(ST3)의 너비보다 상대적으로 작을 수 있다. 또한, 단면도 상에서 제1강판(ST1)은 용접부위(wp)로부터 제1축 방향(예컨대, +x축 방향)으로 연장되고, 제3강판(ST3)은 용접부위(wp)
로부터 제1축의 반대방향(예컨대, -x축 방향)으로 연장될 수 있다. 이 경우, 접합된 후의 부품의 십자인장강도(CTS), 인장전단강도(TSS) 등의 기계적 물성은 최하부 층인 제1강판(ST1)과 최상부 층인 제3강판(ST3)에 외력을 가하여 측정될 수 있다.
또 다른 실시예로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 단면도 상에서 제1강판(ST1) 및 제3강판(ST3)은 용접부위(wp)로부터 제1축 방향(예컨대, +x축 방향)으로 연장되고, 제2강판(ST2)은 용접부위(wp)로부터 제1축의 반대방향(예컨대, -x축 방향)으로 연장될 수 있다. 또한, 제1강판(ST1) 및 제3강판(ST3)은 용접부위(wp)에서 먼 끝단이 연결부(cp)에 의해 서로 연결될 수 있다. 연결부(cp)는 제2강판(ST2)의 일부일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다 .이 경우, 접합된 후의 부품의 십자인장강도(CTS), 인장전단강도(TSS) 등의 기계적 물성은 중간층인 제2강판(ST2)과 연결부(cp)에 외력을 가하여 측정될 수 있다.
프리펄스 단계(S200), 임펄스 단계(S300) 및 메인펄스 단계(S400)는 점 용접을 위한 용접전류가 핫 스탬핑 강판들에 인가되는 단계이다. 프리펄스 단계(S200), 임펄스 단계(S300) 및 메인펄스 단계(S400)에서는 전술한 용접 장치의 제1전극(e1)과 제2전극(e2)을 통해 핫 스탬핑 강판들에 전류가 인가될 수 있다. 즉, 용접 장치의 제1전극(e1)과 제2전극(e2) 사이에 배치된 핫 스탬핑 강판들에 가압력을 가한 상태에서 용접전류를 인가한다. 한편, 용접 시 핫 스탬핑 강판들의 용접부위(wp)에 공급되는 입열량(Q)은 줄의 법칙에 의해 하기 수학식을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
Q=I2*R*t
(Q: 입열량, I: 용접전류, R: 저항, t: 통전시간)
이에 따라 용접 장치의 제1전극(e1)과 핫 스탬핑 강판들 중 최상부 강판의 상면의 접촉면 및 따라 용접 장치의 제2전극(e2)과 핫 스탬핑 강판들 중 최하부 강판의 하면의 접촉면에는 접촉 저항과 금속 고유 저항에 의하여 열이 발생할 수 있고, 상기 열에 의해 가열되어 핫 스탬핑 강판들의 용접부위(wp)가 용융될 수 있다. 이후 용융된 용접부위(wp)가 냉각 및 응고되며 핫 스탬핑 강판들이 서로 접합될 수 있다.
이러한 프리펄스 단계(S200), 임펄스 단계(S300) 및 메인펄스 단계(S400) 각각에서는 용접품질을 향상시키고 접합된 후의 부품의 기계적 물성을 향상시키기 위하여 너겟경을 최대화할 수 있는 용접조건이 적용될 수 있다. 예컨대, 프리펄스 단계(S200), 임펄스 단계(S300) 및 메인펄스 단계(S400) 각각에서는 용접전류 및 통전시간이 사전 설정된 범위를 만족하도록 제어될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.
유지 단계(S500)는 핫 스탬핑 강판들에 용접전류를 인가하는 공정들이 완료된 후, 즉, 메인펄스 단계(S400)가 완료된 후 핫 스탬핑 강판들을 유지하며 냉각시키는 단계이다.
일 실시예로, 유지 단계(S500)에서는 핫 스탬핑 강판들에 제공되는 가압력이 유지될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 유지 단계(S500)에서 핫 스탬핑 강판들에 제공되는 가압력의 크기가 감소 또는 증가하거나 가압력이 제거되는 것도 가능하다.
유지 단계(S500)에서는 핫 스탬핑 강판들, 특히 용접부위가 냉각될 수 있다. 즉, 유지 단계(S500)에서는 용접부위 및 그에 형성된 너겟이 자연 냉각될 수 있다. 다른 실시예로, 유지 단계(S500)에는 자연 냉각 방식 이외의 냉각 방식이 적용될 수 있다. 예컨대, 유지 단계(S500)에는 공냉식 냉각, 수냉식 냉각, 유냉식 냉각 등 다양한 냉각 방식이 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법의 일부를 통전시간 및 용접전류를 기반으로 도식화한 모식도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법에 의하면, 다단 펄스를 적용하여 핫 스탬핑 강판들의 용접성 및 접합된 후의 부품의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법은, 핫 스탬핑 강판들이 중첩된 용접부위에 제1용접전류(I1)를 제1통전시간(t1)동안 인가하는 프리펄스 단계(S200), 용접부위에 상기 제1용접전류보다 작은 제2용접전류(I2)를 제2통전시간(t2)동안 인가하되 2회 이상 반복되는 임펄스 단계(S300) 및 용접부위에 제2용접전류(I2)보다 큰 제3용접전류(I3)를 제3통전시간(t3)동안 인가하는 메인펄스 단계(S400)를 포함할 수 있다.
핫 스탬핑 강판들이 중첩된 용접부위에 제1용접전류(I1)를 제1통전시간(t1)동안 인가하는 프리펄스 단계(S200)는 핫 스탬핑 강판들의 계면을 열화시키는 단계일 수 있다. 구체적으로, 프리펄스 단계(S200)에서는 너겟 생성없이 핫 스탬핑 강판들의 계면을 열화시키는 단계일 수 있다.
이와 같이 너겟을 생성하기 이전에 계면을 열화시키는 단계를 수행함으로써 핫 스탬핑 강판들 간의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 이때, 너겟이 생성되지 않도록 하기 위하여 상대적으로 높은 용접전류를 짧은 통전시간동안 인가할 필요가 있다.
일 실시예로, 프리펄스 단계(S200)에서 용접부위에 인가되는 제1용접전류(I1)는 6.0kA 이상 7.3kA 이하를 만족할 수 있다. 제1용접전류(I1)가 6.0kA에 미달하는 경우, 핫 스탬핑 강판들의 계면이 충분히 열화되지 않아 핫 스탬핑 강판들 간의 접촉 면적을 증가시키는 효과가 감소하여 용접성이 저하될 수 있다. 반면에, 제1용접전류(I1)가 7.3kA를 초과하는 경우, 스패터가 발생하여 용접품질이 저하되는 문제가 있다.
또한, 일 실시예로, 프리펄스 단계(S200)에서 용접부위에 제1용접전류(I1)가 인가되는 제1통전시간(t1)은 30ms 이상 50ms 이하를 만족할 수 있다. 제1통전시간(t1)이 30ms에 미달하는 경우, 핫 스탬핑 강판들의 계면이 충분히 열화되지 않아 핫 스탬핑 강판들 간의 접촉 면적을 증가시키는 효과가 감소하여 용접성이 저하될 수 있다. 반면에, 제1통전시간(t1)이 50ms를 초과하는 경우, 스패터가 발생하거나 너겟이 생성될 수 있는 문제가 있고, 더 나아가서 생성된 너겟이 상대적으로 높은 제1용접전류(I1)로 인하여 급격하게 성장하는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 프리펄스 단계(S200)가 완료된 후 임펄스 단계(S300)를 수행하기 전에 용접부위를 사전 설정된 냉각시간(tc)동안 냉각시키는 단계(S600)가 수행될 수 있다. 용접부위를 사전 설정된 냉각시간(tc)동안 냉각시키는 단계(S600)는 용접전류가 인가되는 구간들 사이에서 용접부위를 냉각하여 입열량을 제어하는 단계이다. 일 실시예로, 용접부위를 사전 설정된 냉각시간동안 냉각시키는 단계(S600)는 프리펄스 단계(S200)와 임펄스 단계(S300) 사이, 임펄스 단계(S300)들 사이 및/또는 임펄스 단계(S300)와 메인펄스 단계(S400) 사이에 수행될 수 있다.
일 실시예로, 각각의 용접부위를 사전 설정된 냉각시간(tc)동안 냉각시키는 단계(S600)가 수행되는 상기 사전 설정된 냉각시간(tc)은 20ms 이상 40ms 이하를 만족할 수 있다. 냉각시간(tc)이 20ms에 미달하는 경우, 용접부위가 충분히 냉각되지 못하여 후속되는 공정에서 스패터가 발생할 수 있다. 반면에, 냉각시간(tC)이 40ms를 초과하는 경우, 용접부위가 지나치게 냉각되어 후속 공정에서 너겟의 형성을 방해할 수 있다.
한편, 용접부위를 사전 설정된 냉각시간동안 냉각시키는 단계(S600)에서는 자연 냉각 방식이 적용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 용접부위를 사전 설정된 냉각시간동안 냉각시키는 단계(S600)에는 공냉식 냉각, 수냉식 냉각, 유냉식 냉각 등 다양한 냉각 방식이 적용될 수 있다. 또한, 용접부위를 사전 설정된 냉각시간동안 냉각시키는 단계(S600)에서는 핫 스탬핑 강판들에 제공되는 가압력이 유지될 수 있다.
용접부위에 제1용접전류(I1)보다 작은 제2용접전류(I2)를 제2통전시간(t2)동안 2회 이상 반복 인가하는 임펄스 단계(S300)는 용접부위에 너겟의 베이스를 형성하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 임펄스 단계(S300)에서는 너겟이 본격적으로 성장되는 것을 방지하면서 너겟의 베이스가 형성될 수 있다.
이와 같이 임펄스 단계(S300)에서 너겟을 성장시키기 이전에 너겟의 베이스를 형성시킨 이후, 메인펄스 단계(S400)에서 너겟을 성장시킴으로써, 비산(explusion)을 방지하고 너겟경을 증가시킬 수 있다. 여기서 "비산"은 점 용접 시 저항열에 의해 피용접재가 용융된 부분이 너겟 외부로 빠져나가는 현상을 의미하며 용접 품질을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있는 바, 용접 품질 향상을 위해서는 비산을 최소화할 필요가 있다.
일 실시예로, 너겟의 베이스 형성 효과를 향상시키기 위하여 임펄스 단계(S300)는 2회 이상 반복될 수 있다. 이와 관련하여 도 3에서는 임펄스 단계(S300)가 제1임펄스 단계(S310) 및 제2임펄스 단계(S320)를 포함하는 경우를 도시하고 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 임펄스 단계(S300)가 3회 이상 반복되는 것도 가능하다.
일 실시예로, 임펄스 단계(S300) 각각에서 용접부위에 인가되는 제2용접전류(I2)는 프리펄스 단계(S200)에서 용접부위에 인가되는 제1용접전류(I1)보다 작을 수 있다. 예컨대, 제2용접전류(I2)는 제1용접전류(I1)의 80~90%를 만족할 수 있다.
이러한 임펄스 단계(S300) 각각에서 용접부위에 인가되는 제2용접전류(I2)는 5.5kA 이상 6.5kA 이하를 만족할 수 있다. 제2용접전류(I2)가 5.5kA에 미달하는 경우, 너겟의 베이스 형성 효과가 감소하여 충분한 너겟경을 확보하지 못할 수 있다. 반면에, 제2용접전류(I2)가 6.5kA를 초과하는 경우, 스패터가 발생하여 용접품질이 저하되는 문제가 있다.
또한, 일 실시예로, 임펄스 단계(S300) 각각에서 용접부위에 제2용접전류(I2)가 인가되는 제2통전시간(t2)은 프리펄스 단계(S200)에서 용접부위에 제1용접전류(I1)가 인가되는 제1통전시간(t1)보다 길 수 있다. 즉, 제1통전시간(t1)은 제2통전시간(t2)보다 짧을 수 있다.
예컨대, 임펄스 단계(S300) 각각에서 용접부위에 제2용접전류(I2)가 인가되는 제2통전시간(t2)은 100ms 이상 160ms 이하를 만족할 수 있다. 제2통전시간(t2)이 100ms에 미달하는 경우, 너겟의 베이스 형성 효과가 감소하여 충분한 너겟경을 확보하지 못할 수 있다. 반면에, 제2통전시간(t2)이 160ms를 초과하는 경우, 스패터가 발생하거나 너겟이 성장할 수 있는 문제가 있다.
한편, 임펄스 단계(S300)들 사이에는 전술한 용접부위를 사전 설정된 냉각시간(tc)동안 냉각시키는 단계(S600)가 수행될 수 있다. 예컨대, 제1임펄스 단계(S310)와 제2임펄스 단계(S320) 사이에는 용접부위를 사전 설정된 냉각시간(tc)동안 냉각시키는 단계(S600)가 수행될 수 있다. 이때, 냉각시간(tc)은 20ms 이상 40ms 이하를 만족할 수 있다. 냉각시간(tc)이 20ms에 미달하는 경우, 용접부위가 충분히 냉각되지 못하여 후속되는 공정에서 스패터가 발생할 수 있다. 반면에, 냉각시간(tC)이 40ms를 초과하는 경우, 용접부위가 지나치게 냉각되어 너겟의 베이스가 충분히 형성되지 못하여 너겟경이 감소하는 문제가 있다.
용접부위에 제2용접전류(I2)보다 큰 제3용접전류(I3)를 제3통전시간(t3)동안 인가하는 메인펄스 단계(S400)는 임펄스 단계(S300)에서 형성된 너겟의 베이스를 성장시키는 단계일 수 있다. 구체적으로, 메인펄스 단계(S400)에서는 너겟경(너겟의 직경)이 사전 설정된 범위를 만족하도록 너겟을 성장시킬 수 있다.
일 실시예로, 핫 스탬핑 강판들 각각의 두께를 t라고 할 시, 메인펄스 단계(S400)에서 너겟은 직경이 4√t 이상, 보다 바람직하게는 5√t 이상을 만족하도록 성장할 수 있다. 너겟의 직경(너겟경)이 상술한 범위를 만족하는 경우, 용접부위의 강도가 향상될 수 있고, 더 나아가서 접합된 후의 부품의 기계적 물성, 예컨대, 십자인장강도(CTS), 인장전단강도(TSS) 등이 향상될 수 있다. 이와 같이 너겟의 직경(너겟경)이 상술헌 범위를 만족하도록 충분히 성장하기 위해서는 메인펄스 단계(S400)의 용접조건을 제어할 필요가 있다.
일 실시예로, 메인펄스 단계(S400)에서 용접부위에 인가되는 제3용접전류(I3)는 임펄스 단계(S300) 각각에서 용접부위에 인가되는 제2용접전류(I2)보다 클 수 있다. 예컨대, 제2용접전류(I2)는 제3용접전류(I3)의 80~90%를 만족할 수 있다. 한편, 도 3에서는 프리펄스 단계(S200)에서 용접부위에 인가되는 제1용접전류(I1)와 메인펄스 단계(S400)에서 용접부위에 인가되는 제3용접전류(I3)가 동일한 경우를 예시적으로 도시하고 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 제1용접전류(I1)가 제3용접전류(I3)보다 크거나, 제3용접전류(I3)가 제1용접전류(I1)보다 큰 것도 가능하다. 다만, 어떠한 경우이든 제1용접전류(I1) 및 제3용접전류(I3)는 제2용접전류(I2)보다 클 수 있다.
이러한 메인펄스 단계(S400)에서 용접부위에 인가되는 제3용접전류(I3)는 6.0kA 이상 7.5kA 이하를 만족할 수 있다. 제3용접전류(I3)가 6.0kA에 미달하는 경우, 너겟이 충분히 성장하지 못하여 너겟경이 감소하는 문제가 있다. 반면에, 제3용접전류(I3)가 7.5kA를 초과하는 경우, 스패터가 발생하여 용접품질이 저하되는 문제가 있다.
또한, 일 실시예로, 메인펄스 단계(S400)에서 용접부위에 제3용접전류(I3)가 인가되는 제3통전시간(t3)은 프리펄스 단계(S200)에서 용접부위에 제1용접전류(I1)가 인가되는 제1통전시간(t1) 및/또는 임펄스 단계(S300)에서 용접부위에 제2용접전류(I2)가 인가되는 제2통전시간(t2)보다 길 수 있다. 구체적인 예로, 제1통전시간(t1)은 제2통전시간(t2)보다 짧고, 제2통전시간(t2)은 제3통전시간(t3)보다 짧을 수 있다.
예컨대, 메인펄스 단계(S400)에서 용접부위에 제3용접전류(I3)가 인가되는 제3통전시간(t3)은 150ms 이상 200ms 이하를 만족할 수 있다. 제3통전시간(t3)이 150ms에 미달하는 경우, 너겟이 충분히 성장하지 못하여 너겟경이 감소하는 문제가 있다. 반면에, 제3통전시간(t3)이 200ms를 초과하는 경우, 스패터가 발생하여 용접품질이 저하되는 문제가 있다.
유지 단계(S500)는 메인펄스 단계(S400)에서 제3용접전류(I3)의 인가가 완료된 후에 핫 스탬핑 강판들을 사전 설정된 유지시간(ts)동안 유지하는 단계이다.
일 실시예로, 유지 단계(S500)가 수행되는 유지시간(ts)은 40ms 이상 100ms 이하일 수 있다. 다른 실시예로, 유지 단계(S500)가 생략되는 것도 가능하다.
이하에서는, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예 및 비교예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판들의 점 용접 방법에 의해 형성된 너겟의 일부를 나타내는 이미지이고, 도 5a 및 도 5b는 실시예 및 비교예 각각에 대하여 용접전류와 너겟경의 관계를 나타내는 그래프들이고, 도 6a 및 도 6b는 실시예 및 비교예 각각에 대하여 용접전류와 인장전단강도의 관계를 나타내는 그래프들이다.
구체적으로, 도 5a 및 도 6a는 본 발명의 일 실시예로서 상기 표 1의 용접 조건을 적용한 경우에 대하여 용접전류와 너겟경의 관계 및 용접전류와 인장전단강도(TSS)의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 5b 및 도 6b는 비교예로서 전술한 용접 조건과 적어도 일부가 상이한 용접 조건을 적용한 경우의 용접전류와 너겟경의 관계 및 용접전류와 인장전단강도(TSS)의 관계를 나타내는 그래프이다.
또한, 도 6a 및 도 6b에 도시된 타입 A는 도 2a와 같이 강판들이 배치된 경우에 대응하고, 타입 B는 도 2c와 같이 강판들이 배치된 경우에 대응하고, 타입 C는 도 2c와 같이 강판들이 배치된 경우에 대응한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 강판들의 점 용접 방법에 의하면, 핫 스탬핑 강판들이 중첩된 용접부위에 너겟(ng)이 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 순차로 배치된 제1강판(ST1), 제2강판(ST2) 및 제3강판(ST3)이 접한된 경우 너겟(ng)은 용접부위에서 제1강판(ST1), 제2강판(ST2) 및 제3강판(ST3) 각각과 적어도 일부가 중첩하도록 형성될 수 있다.
일 실시예로, 너겟(ng)의 직경은 너겟(ng)이 제1강판(ST1)과 제2강판(ST2) 사이의 접촉면인 제1접촉면과 중첩하는 부분의 제1너비(w1) 및/또는 너겟(ng)이 제2강판(ST2)과 제3강판(ST3) 사이의 접촉면인 제2접촉면과 중첩하는 부분의 제2너비(w2)로 측정될 수 있다. 즉, 너겟(ng)의 직경이 사전 설정된 범위를 만족한다는 것은 제1너비(w1) 및/또는 제2너비(w2)가 사전 설정된 범위를 만족하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 제1너비(w1)와 제2너비(w2)는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
이러한 너겟(ng)의 직경은 핫 스탬핑 강판들 각각의 두께를 t라고 할 시, 4√t 이상, 보다 바람직하게는 5√t 이상을 만족할 수 있다.
도 5a 내지 도 6b를 참조하면 용접전류범위가 도시되어 있다. 여기서 "용접전류범위"는 요구되는 너겟경 및 접합된 후의 인장전단강도(TSS)를 확보함과 동시에 스패터가 발생하지 않는 용접전류의 범위를 의미한다. 즉, 용접전류범위의 하한보다 작은 용접전류를 적용하는 경우, 충분한 크기의 너겟경을 확보하지 못하여 용접품질이 저하되거나 접합된 후의 부품의 인장전단강도(TSS)가 저하될 수 있다. 반면에, 용접전류범위의 상한보다 큰 용접전류를 적용하는 경우, 스패터가 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 의하면 상대적으로 넓은 용접전류범위를 확보할 수 있는 효과가 있다. 선택적 실시예에서 너겟(ng)의 직경은 6.4mm 이상을 만족하고, 인장전단강도(TSS)는 2,032kgf/spot 이상을 만족할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 용접전류범위는 너겟경 기준 Δ1.2kA 이상 또는 인장전단강도(TSS) 기준 Δ1.7kA이상을 만족할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예로, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 용접전류범위 내에서는 너겟(ng)이 제1강판(ST1)과 제2강판(ST2) 사이의 접촉면인 제1접촉면과 중첩하는 부분의 제1너비(w1) 및 너겟(ng)이 제2강판(ST2)과 제3강판(ST3) 사이의 접촉면인 제2접촉면과 중첩하는 부분의 제2너비(w2)가 전부 6.4 mm 이상을 만족할 수 있다.
이때, 도 5a에서는 용접전류가 6.5kA일 때부터 제1너비(w1) 및 제2너비(w2)가 6.4mm 이상을 만족한다. 이에 따라 용접전류범위는 약 Δ1.2kA를 만족하는 바, 상대적으로 넓은 용접전류범위가 확보되었음을 확인할 수 있다. 반면에, 도 5b에서는 용접전류가 6.5kA를 초과하고 스패터 발생이 시작되는 7.0kA 미만에서도 제1너비(w1) 또는 제2너비(w2)가 6.4mm 이상을 만족하지 못한다. 이에 따라 용접전류범위는 Δ0kA, 즉, 용접전류범위가 확보되지 않은 것을 확인할 수 있다. 이는 전술한 본 발명의 용접조건을 적용함에 따라 스패터 시작 구간이 상향되고 보다 넓은 용접전류범위를 확보한 것으로 이해될 수 있다.
일 실시예로, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 용접전류범위 내에서는 타입 A 내지 타입 C 전부가 2,032kgf/spot 이상을 만족할 수 있다. 즉, 용접전류범위는 타입의 종류에 관계없이 접합된 후의 부품의 인장전단강도(TSS)가 요구되는 조건을 만족함과 동시에 스패터가 발생하지 않는 용접전류의 범위일 수 있다. 이러한 용접전류범위는 도 6a의 실시예에서는 약 Δ1.7kA가 확보된 반면, 도 6b의 비교예에서는 약 Δ0.7kA에 불과한 것을 확인할 수 있다. 즉, 도 6a의 실시예의 용접전류범위가 도 6b의 비교예의 용접전류범위와 대비하여 상대적으로 넓을 수 있다. 이는 전술한 본 발명의 용접조건을 적용함에 따라 스패터 시작 구간이 상향되고 보다 넓은 용접전류범위를 확보한 것으로 이해될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
wp: 용접부위
ng: 너겟
ST1: 제1강판
ST2: 제2강판
ST3: 제3강판
e1: 제1전극
e2: 제2전극
I1: 제1용접전류
I2: 제2용접전류
I3: 제3용접전류
t1: 제1통전시간
t2: 제2통전시간
t3: 제3통전시간
tc: 냉각시간
ts: 유지시간
ng: 너겟
ST1: 제1강판
ST2: 제2강판
ST3: 제3강판
e1: 제1전극
e2: 제2전극
I1: 제1용접전류
I2: 제2용접전류
I3: 제3용접전류
t1: 제1통전시간
t2: 제2통전시간
t3: 제3통전시간
tc: 냉각시간
ts: 유지시간
Claims (12)
- 핫 스탬핑 강판들의 적어도 일부가 서로 중첩하도록 배치하고 가압력을 제공하는 단계;
상기 핫 스탬핑 강판들이 중첩된 용접부위에 제1용접전류를 제1통전시간동안 인가하는, 프리펄스 단계;
상기 용접부위에 상기 제1용접전류보다 작은 제2용접전류를 제2통전시간동안 인가하여 너겟을 형성하되, 2회 이상 반복되는, 임펄스 단계; 및
상기 용접부위에 상기 제2용접전류보다 큰 제3용접전류를 제3통전시간동안 인가하여 상기 너겟을 성장시키는, 메인펄스 단계;
를 포함하는, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1용접전류는 6.0kA 이상 7.3kA 이하이고,
상기 제2용접전류는 5.5kA 이상 6.5kA 이하이고,
상기 제3용접전류는 6.0kA 이상 7.5kA 이하인, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2용접전류는 상기 제1용접전류의 80~90% 또는 상기 제3용접전류의 80~90%인, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1통전시간은 상기 제2통전시간보다 짧고,
상기 제2통전시간은 상기 제3통전시간보다 짧은, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법. - 제4항에 있어서,
상기 제1통전시간은 30ms 이상 50ms 이하이고,
상기 제2통전시간은 100ms 이상 160ms 이하이고,
상기 제3통전시간은 150ms 이상 200ms 이하인, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법. - 제1항에 있어서,
상기 핫 스탬핑 강판들 각각의 두께를 t라고 할 시,
상기 메인펄스 단계에서 상기 너겟은 직경이 4√t 이상을 만족하도록 성장하는, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법. - 제6항에 있어서,
상기 메인펄스 단계에서 상기 너겟은 직경이 5√t 이상을 만족하도록 성장하는, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법. - 제1항에 있어서,
상기 용접부위를 사전 설정된 냉각시간동안 냉각시키는 단계;
를 더 포함하고,
상기 용접부위를 사전 설정된 냉각시간동안 냉각시키는 단계는, 상기 프리펄스 단계와 상기 임펄스 단계 사이, 상기 임펄스 단계들 사이 및 상기 임펄스 단계와 상기 메인펄스 단계 사이에 각각 수행되는, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법. - 제8항에 있어서,
상기 사전 설정된 냉각시간은 20ms 이상 40ms 이하인, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법. - 제1항에 있어서,
상기 용접부위에 상기 제3용접전류가 인가된 후에 상기 가압력을 유지한 상태에서 상기 핫 스탬핑 강판들을 사전 설정된 유지시간동안 유지하는 단계;
를 더 포함하는, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법. - 제10항에 있어서,
상기 사전 설정된 유지시간은 40ms 이상 100ms 이하인, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법. - 제1항에 있어서,
상기 핫 스탬핑 강판들은 3개의 핫 스탬핑 강판들을 포함하는, 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210079523A KR102490575B1 (ko) | 2021-06-18 | 2021-06-18 | 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210079523A KR102490575B1 (ko) | 2021-06-18 | 2021-06-18 | 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220169288A true KR20220169288A (ko) | 2022-12-27 |
| KR102490575B1 KR102490575B1 (ko) | 2023-01-20 |
Family
ID=84567875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210079523A KR102490575B1 (ko) | 2021-06-18 | 2021-06-18 | 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102490575B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101567652B1 (ko) * | 2013-12-20 | 2015-11-09 | 현대자동차주식회사 | 고강도강판 점용접방법 |
| KR101849488B1 (ko) * | 2014-05-07 | 2018-04-16 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 스폿 용접 방법 |
| KR101892828B1 (ko) * | 2013-07-11 | 2018-08-28 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 저항 스폿 용접 방법 |
| KR102250330B1 (ko) * | 2019-11-28 | 2021-05-10 | 현대제철 주식회사 | 강판의 저항 점용접 방법 |
-
2021
- 2021-06-18 KR KR1020210079523A patent/KR102490575B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101892828B1 (ko) * | 2013-07-11 | 2018-08-28 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 저항 스폿 용접 방법 |
| KR101567652B1 (ko) * | 2013-12-20 | 2015-11-09 | 현대자동차주식회사 | 고강도강판 점용접방법 |
| KR101849488B1 (ko) * | 2014-05-07 | 2018-04-16 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 스폿 용접 방법 |
| KR102250330B1 (ko) * | 2019-11-28 | 2021-05-10 | 현대제철 주식회사 | 강판의 저항 점용접 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102490575B1 (ko) | 2023-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20150231730A1 (en) | Resistance spot welding steel and aluminum workpieces with protuberance | |
| JP2015171731A (ja) | 重ね合せ部の溶接方法、重ね溶接部材の製造方法、重ね溶接部材及び自動車用部品 | |
| WO2017038981A1 (ja) | スポット溶接方法 | |
| US11772184B2 (en) | Welding method for the manufacture of an assembly of at least 2 metallic substrates | |
| RU2765968C1 (ru) | Сборочная единица, содержащая по меньшей мере две металлические подложки | |
| KR102061470B1 (ko) | Mig 브레이징 방법, 겹치기 이음 부재의 제조방법, 및 겹치기 이음 부재 | |
| KR102490575B1 (ko) | 핫 스탬핑 강판의 점 용접 방법 | |
| EP4070903A1 (en) | Method for manufacturing welded structure, and welded structure manufactured thereby | |
| US11919102B2 (en) | Assembly of at least 2 metallic substrates | |
| JP7522977B2 (ja) | 抵抗スポット溶接方法 | |
| JP7364113B2 (ja) | 抵抗スポット溶接部材およびその抵抗スポット溶接方法 | |
| JP7485242B1 (ja) | 溶接部材およびその製造方法 | |
| JP7355282B1 (ja) | 溶接継手、溶接部材およびその製造方法、ならびに、抵抗スポット溶接方法 | |
| WO2023233705A1 (ja) | 溶接継手、溶接部材およびその製造方法、ならびに、抵抗スポット溶接方法 | |
| WO2024063010A1 (ja) | 溶接部材およびその製造方法 | |
| WO2024014146A1 (ja) | 抵抗スポット溶接方法 | |
| JP2003200269A (ja) | 高張力亜鉛系めっき鋼板のスポット溶接方法 | |
| EP4373634A1 (en) | A welding method | |
| JP2023066438A (ja) | 金属接合体およびその製造方法 | |
| WO2024105432A1 (en) | A spot welding method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |