KR101558208B1 - 패널의 스폿 용접 방법 - Google Patents

Abstract

패널의 스폿 용접 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 패널의 스폿 용접 방법은 복합소재로 형성된 복합패널에 용접홀을 가공하는 용접홀 가공단계와, 복합패널의 하부에 금속소재의 금속패널을 위치시키는 패널 배치단계와, 용접홀의 주변에서 복합패널의 상면에 접합부재를 도포하는 접합부재 도포단계와, 용접홀의 상부에서 복합패널에 용접부재를 장착하는 용접부재 장착단계와, 용접부재와 금속패널을 스폿 용접하는 용접단계를 포함한다.

Description

패널의 스폿 용접 방법{SPOT WELDING METHOD OF PANEL}

본 발명은 패널의 스폿 용접 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복합소재로 형성된 복합패널과 금속소재로 형성된 금속패널을 스폿 용접하여 상호 결합하는 패널의 스폿 용접 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차체를 이루는 패널은 충돌시의 안전성을 강화할 목적으로, 두께를 늘리거나 또는 패널에 보강용 패널(소위, 보강재)을 설치하여 전체적인 강도 및 강성을 높이는 한편 충격 에너지 흡수성 향상시키고 있다.

이를 위하여 2 장의 패널을 상호 접합시켜 하나의 접합패널로 사용하고 있는 바, 이러한 차체 패널의 접합공법에는 레이저 용접, 스폿 용접, 셀프 피어싱 리벳이음, 본딩 접합 등이 주로 적용된다.

상기한 접합방법 중, 스폿 용접은 패널 표면에 압력을 가하면서 통전을 통하여 전기저항을 형성해서 용접열을 발생시켜 용접하는 전기 저항 용접으로 통상적으로 용접용 로봇에 장착된 스폿 용접건을 통해 실시되고 있다.

이러한 스폿 용접건은 상, 하부 용접건으로 구성되어 용접되어야 할 2장의 패널을 상부 용접건과 하부 용접건의 사이에 끼워서 용접을 실시하는 것으로, 금속소재로 이루어진 패널에 전기저항을 형성해 용접해야만 하여 복합소재로 이루어진 패널과 금속 패널의 접합에는 본딩 접합이 적용되고 있는 실정이다.

여기서, 복합소재의 패널은 2개 또는 그 이상의 물질이 결합되어 기존의 소재보다 더 강한 구조를 형성하는 소재로서, 무게에 비해 강도가 높고, 유연성이 크고 진동에 강해서 금속소재의 피로응력 문제를 해소하며, 부식이 되지 않는 장점이 있어 금속소재인 차체의 패널이나 구조물 등에 복합소재를 적용하여 강성을 증대키게 된다.

이러한 복합소재의 패널은 본딩 접합을 통해 금속소재의 패널에 접합되는데, 본딩 접합은 접착제를 이용해 각 패널을 상호 접합하여 강성 및 충돌성능 향상시키면서 구조적 강성을 보강하는 것으로서, 용접 또는 기계적 체결이 어려운 복합소재로 이루어진 패널과 알루미늄 또는 스틸 소재로 형성된 패널의 접합에 주로 이용되고 있다.

그러나, 상기와 같이 각기 다른 소재로 구성된 패널이 접착제를 통해 접합되어 형성된 접합패널은 접착제의 특성상, 계면 접착력이 약 30MPa ~ 50MPa 정도로 형성됨에 따라, 각 패널의 인장강도에 못 미치는 접합강도로 그 한계가 발생함으로써, 각 패널 사이의 접착력을 충분히 확보하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 접합패널의 각 패널이 접착력을 충분히 확보하지 못한 상태에서 충돌 부품으로 제작할 경우, 구조적 강성이 저하되고, 충돌 발생 시에는 순간적으로 높은 충격력에 의해 각 패널 사이에서 박리가 발생될 수 있어 접합패널의 충돌강성이 저하되는 문제점도 있다.

이러한 문제점들을 해소하기 위해, 종래에는 복합소재의 패널과 금속소재의 패널 접착제를 사용해 본딩으로 접합한 후, 볼트나 리벳 등을 이용한 기계적 체결을 적용해 체결하였으나, 볼트나 리벳 등을 이용한 기계적 체결은 충격력을 경화된 접착제에 진동으로 전달하게 되는 바, 본딩된 접착제에서 미세한 크랙이 발생되고, 이 미세 크랙을 중심으로 파단이 발생하여 시간이 흐르면서 볼트나 리벳의 체결력 저하로 인해 접합된 패널의 전체적인 강성이 저하되는 등의 단점이 있다.

본 발명의 실시예는 용접부재를 이용하여 복합소재로 형성된 복합패널과 금속소재로 형성된 금속패널을 스폿 용접함으로써, 복합패널과 금속패널 간의 결합성이 향상되는 패널의 스폿 용접 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 복합소재로 형성된 복합패널에 용접홀을 가공하는 용접홀 가공단계와, 상기 복합패널의 하부에 금속소재의 금속패널을 위치시키는 패널 배치단계와, 상기 용접홀의 주변에서 상기 복합패널의 상면에 접합부재를 도포하는 접합부재 도포단계와, 상기 용접홀의 상부에서 상기 복합패널에 용접부재를 장착하는 용접부재 장착단계와, 상기 용접부재와 상기 금속패널을 스폿 용접하는 용접단계를 포함하는 패널의 스폿 용접 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 접합부재는 상기 용접홀의 내주면 둘레를 따라 상기 복합패널의 상면 가장자리에 도포될 수 있다.

또한, 상기 용접부재는 상기 용접홀의 내부로 삽입되어 상기 금속패널에 접촉되는 삽입부와, 상기 삽입부로부터 상부를 향하여 절곡 형성되어 상기 용접홀의 상부에서 상기 복합패널에 접촉되는 접촉부로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 용접부재는 원판 형상으로 형성되되, 중앙이 상기 용접홀로 삽입되도록 하부를 향하여 단차지게 성형될 수 있다.

또한, 상기 용접부재는 그 재질이 금속소재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 접합부재는 상기 용접단계에서 스폿 용접건에 의한 스폿 용접 시, 발생하는 고온의 열에 의해 경화되어 상기 용접부재를 상기 복합패널에 접합할 수 있다.

또한, 상기 접합부재는 구조용 접착제로 이루어질 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 복합소재로 형성된 복합패널에 용접홀을 가공하고, 상기 용접홀이 가공된 상기 복합패널의 하부에 금속소재의 금속패널을 위치시킨 후, 상기 용접홀의 주변에서 외주면 둘레를 따라 상기 복합패널의 상면에 접합부재를 도포하고, 상기 접합부재가 도포된 상기 복합패널의 상부에서 원판으로 형성되되, 중앙이 단차지게 형성되어 상기 용접홀로 삽입되는 용접부재를 장착한 상태에서, 스폿 용접건을 이용해 상기 용접부재와 상기 금속패널을 스폿 용접하여 상기 복합패널과 상기 금속패널을 스폿 용접할 수 있다.

본 발명의 실시예는 용접부재를 이용하여 복합소재로 형성된 복합패널과 금속소재로 형성된 금속패널을 스폿 용접함으로써, 복합패널과 금속패널 간의 결합성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 용접부재를 이용하여 복합패널과 금속패널을 용이하게 스폿 용접함으로써, 제작공정 시, 사이클 타임이 축소되어 생산성이 향상되는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패널의 스폿 용접 방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패널의 스폿 용접 방법에 적용되는 용접부재의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 도면에 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.

또한, 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패널의 스폿 용접 방법의 공정도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패널의 스폿 용접 방법에 적용되는 용접부재의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 패널의 스폿 용접 방법은 용접홀 가공단계, 패널 배치단계, 접합부재 도포단계, 용접부재 장착단계, 및 용접단계를 포함한다.

먼저, 상기 용접홀 가공단계는 복합소재로 형성된 복합패널(10)에 용접홀(11)을 가공한다.(S1)

그리고 상기 패널 배치단계는 상기 복합패널(10)의 하부에 금속소재의 금속패널(20)을 위치시킨다.(S2)

그리고 상기 접합부재 도포단계는 상기 용접홀(11)의 주변에서 상기 복합패널(10)의 상면에 접합부재(30)를 도포한다.(S3)

여기서, 상기 접합부재(30)는 상기 용접홀(11)의 내주면 둘레를 따라 상기 복합패널(10)의 상면 가장자리에 도포되며, 스폿 용접건(미도시)에 의한 스폿 용접 시, 발생하는 고온의 열에 의해 경화된다.

이러한 접합부재(30)는 금속 등의 구조재료의 접합에서 고온에도 높은 강도를 나타내며, 장기간 큰 하중에 견디고 지속해서 사용할 수 있고, 자연환경에 노출되어도 자신의 접착력을 잃지 않은 매우 강력한 접착제인 구조용 접착제로 이루어질 수 있다.

상기 구조용 접착제는 그 성분에 따라 페놀수지계, 에폭시수지계가 주성분으로 구성된 열경화성 수지와, 페놀 - 니트릴고무계, 에폭시 - 페놀계가 주성분으로 구성된 혼합계로 구분될 수 있다.

이와 같은 구조용 접착제는 널리 알려진 공지기술에 해당하므로, 이하 그 구성 및 성능에 대한 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다음으로, 상기 용접부재 장착단계는 상기 용접홀(11)의 상부에서 상기 복합패널(10)에 용접부재(40)를 장착한다.(S4)

여기서, 상기 용접부재(40)는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 삽입부(41)와 접촉부(43)로 이루어진다.

상기 삽입부(41)는 상기 용접홀(11)의 내부로 삽입되어 상기 금속패널(20)에 접촉되며, 상기 접촉부(43)는 상기 삽입부(41)로부터 상부를 향하여 절곡 형성되어 상기 용접홀(11)의 상부에서 상기 복합패널(10)에 접촉된다.

즉, 상기 용접부재(40)는 원판 형상으로 형성되되, 중앙이 상기 용접홀(11)로 삽입되도록 하부를 향하여 단차지게 성형되며, 이러한 용접부재(40)는 상기 스폿 용접건을 이용한 스폿 용접 시, 상, 하부 용접건을 통전시키도록 그 재질이 금속소재로 이루어진다.

마지막으로, 상기 용접단계는 상기 용접부재(40)와 상기 금속패널(20)을 스폿 용접(W)한다.(S5)

한편, 상기 접합부재(30)는 상기 용접단계에서 스폿 용접건에 의한 스폿 용접 시, 발생하는 고온의 열에 의해 경화되어 상기 용접부재(40)를 상기 복합패널(10)에 접합한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 패널의 스폿 용접 방법은 복합소재로 형성된 복합패널(10)에 용접홀(11)을 가공하고, 상기 용접홀(11)이 가공된 상기 복합패널(10)의 하부에 금속소재의 금속패널(20)을 위치시킨 후, 상기 용접홀(11)의 주변에서 외주면 둘레를 따라 상기 복합패널(10)의 상면에 접합부재(30)를 도포하고, 상기 접합부재(30)가 도포된 상기 복합패널(10)의 상부에서 원판으로 형성되되, 중앙이 단차지게 형성되어 상기 용접홀(11)로 삽입되는 용접부재(40)를 장착한 상태에서, 스폿 용접건을 이용해 상기 용접부재(40)와 상기 금속패널(20)을 스폿 용접하여 상기 복합패널(10)과 상기 금속패널(20)을 스폿 용접한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 패널의 스폿 용접 방법은 용접부재(40)를 이용하여 복합소재로 형성된 복합패널(10)과 금속소재로 형성된 금속패널(20)을 스폿 용접함으로써, 복합패널(10)과 금속패널(20) 간의 결합성이 향상될 수 있다.

또한, 용접부재(40)를 이용하여 복합패널(10)과 금속패널(20)을 용이하게 스폿 용접함으로써, 제작공정 시, 사이클 타임이 축소되어 생산성이 향상될 수 있다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

10...복합패널 11...용접홀
20...금속패널 30...접합부재
40...용접부재 41...삽입부
43...접촉부

Claims (8)

1. 복합소재로 형성된 복합패널에 용접홀을 가공하는 용접홀 가공단계;
   상기 복합패널의 하부에 금속소재의 금속패널을 위치시키는 패널 배치단계;
   상기 용접홀의 내주면 둘레를 따라 상기 복합패널의 상면 가장자리에 구조용 접착제로 이루어지는 접합부재를 도포하는 접합부재 도포단계;
   상기 용접홀의 내부로 삽입되어 상기 금속패널에 접촉되는 삽입부와, 상기 삽입부로부터 상부를 향하여 단차지게 절곡 형성되어 상기 용접홀의 상부 둘레에 접촉되는 접촉부를 갖는 금속소재의 용접부재를 상기 용접홀의 상부에서 상기 복합패널에 장착하는 용접부재 장착단계; 및
   상기 용접부재와 상기 금속패널을 스폿 용접과 동시에, 스폿 용접 시에 발생하는 고온의 열에 의해 상기 접합부재가 경화되어 상기 용접부재를 상기 복합패널에 접합하는 용접단계;
   를 포함하는 패널의 스폿 용접 방법.
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