KR20210145725A

KR20210145725A - 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20210145725A
Application number: KR1020217025700A
Authority: KR
Inventors: 후아 팬; 청지 류; 밍 레이; 웨 우; 중취 선; 하오민 지앙
Original assignee: 바오샨 아이론 앤 스틸 유한공사
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: JP2022522761A; CN111215751A; ES2996872T3; SI3815837T1; CN111215751B; PL3815837T3; KR102818575B1; US20220168845A1; WO2020200110A1; EP3815837A1; EP3815837A4; EP4474514A3; FI3815837T3; HUE069437T2; EP4474514A2; JP7343603B2; EP3815837B1

Abstract

알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재에 있어서, 상기 강제 차등강도 용접부재는 고강도 강판과 저강도 강판을 맞대기 용접하여 형성되며, 고강도 강판과 저강도 강판은 기지체 및 그 표면에 적어도 하나의 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 포함하며; 고강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은: C 0.08~0.8%, Si 0.05~1.0%, Mn 0.1~5%, P<0.3%, S<0.1%, Al<0.3%, Ti<0.5%, B 0.0005~0.1%, Cr 0.01~3%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며; 저강도 강판 기지체의 성분 중량백분율은 C 0.03-0.1%, Si 0~0.3%, Mn 0.5~2.0%, P<0.1%, S<0.05%, Al<0.1%, Cr 0~0.1%, Ti 0~0.05%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이다. 상기 용접부재의 용접심은 핫스탬핑 후 인장강도가 저강도강인 모재의 인장강도보다 크고, 연신율은 4%를 초과하여, 용접부재의 자동차 핫스탬핑 영역에서의 응용 요구를 충족시킨다. 또한 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법, 상기 방법으로 제조되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재 및 상기 방법에 사용되는 용접와이어에 관한 것이다.

Description

알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재 및 그의 제조방법

본 발명은 용접 부재의 제조에 관한 것으로서, 구체적으로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제(steel) 차등강도(Different-strength) 용접부재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

오늘날 사회에 자동차가 갈수록 보편화되고, 보유량이 부단히 증가함에 따라, 자동차의 배기가스와 환경오염의 모순이 갈수록 주목을 받고 있다. 자동차의 중량을 경감시키면 연료 소모를 줄일 수 있고, 배기가스 배출을 감소시킬 수 있으며, 따라서 고강도 박화는 자동차 업계에서 사용되는 원자재의 발전 추세가 되었다. 그 중 핫스탬핑은 부품의 고강도화를 구현하는 상용 방식으로서, 이는 열처리와 고온 성형을 결합시킨 방식을 통해 제품의 고강도를 구현한다. 레이저 테일러 웰디드 블랭크(tailor welded blanks) 핫스탬핑은 중량을 경감시킬 수 있는 동시에 차체의 부품 수량을 감소시키고, 제조의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

일반적인 레이저 테일러 웰디드 블랭크 핫스탬핑 제품에는 주로 A-필러(Pillar), B-필러, 중간 통로 등 안전구조부재가 있으며, 이러한 핫스탬핑 제품은 강도가 높고, 형상이 복잡하며, 성형성이 우수하고, 치수 정밀도가 높으며, 탄발력이 작고, 차등 강도, 차등 두께 등의 특징을 지닌다. 그 중 차등 강도 B-필러 테일러 용접부재는 자동차용 재료의 발전 추세로서, 상용되는 조합은 핫스탬핑한 후의 인장강도가 1300MPa~1700MPa인 강판을 핫스탬핑한 후의 인장강도가 400MPa~700MPa인 강판과 테일러 용접하여 구성된다. 핫스탬핑용 강의 표면 상태에는 도금층이 없는 미도금 강판(bare sheet)과 도금층을 지닌 강판이 있으며, 도금층을 지닌 핫스탬핑 강판이 미도금 강판에 비해 상대적으로 내식성 및 내고온 산화성이 우수할 뿐만 아니라, 핫스탬핑 후의 샷피닝(shot peening) 또는 산세 처리를 생략할 수 있어 갈수록 중시되고 있다. 가장 상용되는 열성형강은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금 핫스탬핑 강판이나, 단 이러한 재료는 용접 시 도금층이 용접 열의 작용에 의해 용화되어 용융풀(molten pool)로 진입한 후, 철과 함께 부서지기 쉽고 단단한 금속간 화합물(Fe₃Al, Fe₂Al₅, FeAl₃)을 형성하게 되며, 용접 후 열처리 시, 이러한 금속간 화합물이 더욱 성장하게 되어, 용접 조인트의 강도와 연성을 대폭 저하시킴으로써, 자동차 공장의 사용 요구를 충족시키지 못한다.

중국 특허 CN101426612A는 알루미늄 실리콘 도금 강판을 원재료로 하고, 금속간 화합물만 예비 도금층으로 함유한 용접 블랭크의 제조방법을 공개하였다. 구체적으로는 도금층 중의 알루미늄 합금층을 제거하여, 과다한 알루미늄이 용융풀에 용입되는 것을 막고; 도금층 중의 금속간 화합물층은 남겨두며, 이후 상기 용접 블랭크에 대해 용접과 핫스탬핑을 실시하는 것이다. 상기 특허는 비록 도금층 중의 합금층을 제거하나, 단 금속간 화합물층은 남겨두기 때문에(보류 두께는 3 내지 10μm), 여전히 용접심에 도금층 원소가 유입될 수 있어, 제어가 부적절하면 용접심의 성능을 저하시키기가 쉽다. 또한, 이러한 수 마이크로미터의 도금층을 남길 경우, 안정적인 실시의 난도가 매우 높아 생산의 위험이 증가한다.

본 발명의 목적은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재 및 그의 제조방법을 제공하여, 고강도 강판+ 저강도 강판을 용접 시, 도금 원소가 용접심으로 진입함으로 인해, 핫스탬핑 후의 용접심의 인장강도가 저강도 강의 모재 강도보다 작아지고, 부품을 지지 시 용접심이 파단되는 문제를 해결하고자 하는데 있다. 본 발명으로 획득된 용접부재는 그 용접심의 인장강도가 저강도강 모재의 인장강도보다 크고, 연신율은 4%를 초과하며, 이에 따라 상기 차등강도 테일러 용접부재의 자동차 핫스탬핑 분야에서의 응용 요구를 충족시킬 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술방안은 다음과 같다:

알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법은 이하 단계를 포함한다:

1) 강판의 용접 전 준비

기지체(matrix) 및 그 표면에 적어도 하나의 도금층을 포함하고, 상기 도금층은 기지체와 접촉하는 금속간 화합물(intermetallic compound) 합금층 및 그 위의 금속 합금층을 포함하며; 용접할 영역의 도금층에 대해서는 제거 또는 박화(thinning) 처리를 하지 않고; 각각 핫스탬핑 후의 인장강도가 1300MPa~1700MPa인 고강도 강판과 상기 저강도 강판은 핫스탬핑 후의 인장강도가 400MPa~700MPa인 저강도 강판인 2장의 용접할 편평하고 곧은 강판을 취하는 단계;

2) 맞대기 간격(butt gap) 사전 설정

2장의 용접할 강판의 맞대기 간격을 0.2~0.5mm로 사전 설정하는 단계;

3) 용접(welding)

레이저 필러와이어 용접(wire filler welding) 또는 가스쉴드 아크 용접(gas shielded arc welding)을 이용하여, 2장의 용접할 강판을 일체형으로 용접하며; 그 중, 레이저 필러와이어 공정은 레이저 스팟(laser spot)의 직경이 1.2mm~2.0mm, 바람직하게는 1.4mm~2.0mm이고, 탈초점량(defocusing amount)은 -3~0mm이며, 바람직하게는 -3mm~-1mm이며, 레이저 출력 제어 범위는 4kW~6kW이고, 용접 속도는 40mm/s~120mm/s, 바람직하게는 60mm/s~120mm/s으로 제어하며; 용접와이어의 직경은 0.8mm~1.4mm, 바람직하게는 0.8mm~1.2mm이며, 와이어 급송 속도는 50mm/s~100mm/s이고; 99.99%의 고순도 아르곤가스를 보호가스로 채택하고, 유량은 10~25L/min이며, 송기관과 용접 방향이 60도~120도가 되도록 하여 보호가스를 균일하고 안정적으로 용접 영역에 공급하는 단계.

바람직하게는, 상기 고강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은: C: 0.08~0.8%, Si：0.05~1.0%, Mn：0.1~5%, P<0.3%, S<0.1%, Al<0.3%, 바람직하게는 0.01~0.2%, 더욱 바람직하게는 0.04~0.12%, Ti<0.5%, 바람직하게는 0.01~0.4%, B：0.0005~0.1%, Cr：0.01~3%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이다.

바람직하게는, 상기 저강도 강판 기지체의 성분 중량백분율은 C: 0.03-0.1%, 바람직하게는 0.05~0.1%, Si：0~0.3%, 바람직하게는 0.01~0.3%, 더욱 바람직하게는 0.05~0.2%, Mn：0.5~2.0%, 바람직하게는 0.5~1.5%, P<0.1%, S<0.05%, Al<0.1%, 바람직하게는 0.02~0.08%, Cr: 0~0.1%, 바람직하게는 0.01~0.1%, 더욱 바람직하게는 0.02~0.1%, Ti: 0~0.05%, 바람직하게는 0.001~0.045%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이다. 바람직하게는, 상기 저강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은: C: 0.06-0.1%, Si：0.06~0.2%, Mn：0.5~1.5%, P<0.1%, 바람직하게는 P<0.03%, S<0.05%, 바람직하게는 S<0.005%, Al<0.02~0.08%, Cr: 0.02~0.1%, Ti: 0.002~0.045%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이다.

바람직하게는, 상기 고강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은 C: 0.1~0.6%, Si：0.07~0.7%, Mn：0.3~4%, P<0.2%, S<0.08%, Al<0.2%, 바람직하게는 0.04~0.1%, Ti<0.4%, 바람직하게는 0.01~0.3%, B：0.0005-0.08%, Cr：0.01-2%, 바람직하게는 0.1~1.0%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이다.

바람직하게는, 상기 고강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은 C: 0.15~0.5%, Si：0.1~0.5%, Mn：0.5~3%, P<0.1%, S<0.05%, Al<0.1%, 바람직하게는 0.04~0.09%, Ti≤0.2%, 바람직하게는 0.02~0.2%, B：0.0005-0.08%, Cr：0.01-1%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다. 또한 바람직하게는, B: 0.003~0.08%이고, Cr: 0.1~0.8%이다.

바람직하게는, 상기 고강도 강판과 저강도 강판의 기지체의 두께는 0.5mm~3mm이다.

바람직하게는, 상기 도금층은 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금이며, 그 중, 알루미늄 합금의 성분 중량비는 Si: 5-11%, Fe: 0-4%이고, 나머지는 Al이다.

바람직하게는, 성분 중량백분율이 다음과 같은 용접 와이어를 사용하여 용접한다: C 0.1~0.25%, Si 0.2~0.4%, Mn 1.2~2%, P≤0.03%, S<0.006%, Al<0.06%, Ti 0.02~0.08%, Cr 0.05~0.2%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며; 용접 와이어의 직경은 0.8~1.4mm이다. 바람직하게는, 0.03≤Al<0.06%이다.

바람직하게는, 성분 중량백분율이 다음과 같은 용접 와이어를 사용하여 용접한다: C 0.1~0.15%, Si 0.2~0.4%, Mn 1.5~2%, P≤0.03%, S<0.006%, Al<0.06%, Ti 0.02~0.08%, Cr 0.05~0.2%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며; 용접 와이어의 직경은 0.8~1.4mm이다. 바람직하게는, 0.03≤Al<0.04%이다.

바람직하게는, 상기 방법은 용접 후의 핫스탬핑 단계를 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 핫스탬핑 단계는, 용접 후, 블랭크를 900~960℃, 바람직하게는 930~950℃에서 1~6분 동안 보온하고, 바람직하게는 2~4분 동안의 가열처리를 한 후 냉각시키며, 바람직하게는 5~20초 동안 수냉시키는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 가스쉴드 아크 용접은 가스메탈아크 용접(gas metal arc welding)이다. 바람직하게는, 가스메탈아크 용접의 용접 전류는 80~130A이고, 용접 전압은 17-25V이며, 용접 속도는 300-800mm/min이고, 용접 와이어의 직경은 0.8~1.4mm이며, 보호가스는 60~90%의 아르곤가스+10~40%의 이산화탄소가스이고, 유량은 10~25L/min이며, 급기 방향과 용접방향은 60도~120도의 각도를 이룬다.

본 발명의 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재는, 고강도 강판과 저강도 강판을 맞대기 용접하여 형성되며, 상기 고강도 강판은 핫스탬핑을 거친 후의 인장강도가 1300MPa~1700MPa이고, 상기 저강도 강판의 핫스탬핑을 거친 후의 인장강도는 400MPa~700MPa이며; 그 중,

상기 고강도 강판과 저강도 강판은 기지체(matrix) 및 그 표면에 적어도 하나의 도금층을 포함하며, 상기 도금층은 기지체와 접촉하는 금속간 화합물(intermetallic compound) 합금층 및 그 위의 금속 합금층을 포함한다.

바람직하게는, 상기 고강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은: C: 0.08~0.8%, Si：0.05~1.0%, Mn：0.1~5%, P<0.3%, S<0.1%, Al<0.3%, Ti<0.5%, B：0.0005~0.1%, Cr：0.01~3%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이다.

바람직하게는, 상기 저강도 강판 기지체의 성분 중량백분율은 C: 0.03-0.1%, 바람직하게는 0.05~0.1%, Si：0~0.3%, 바람직하게는 0.01~0.3%, 더욱 바람직하게는 0.05~0.2%, Mn：0.5~2.0%, 바람직하게는 0.5~1.5%, P<0.1%, S<0.05%, Al<0.1%, 바람직하게는 0.02~0.08%, Cr: 0~0.1%, 바람직하게는 0.01~0.1%, 더욱 바람직하게는 0.02~0.1%, Ti: 0~0.05%, 바람직하게는 0.001~0.045%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이다.

바람직하게는, 상기 고강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은 C: 0.1~0.6%, Si：0.07~0.7%, Mn：0.3~4%, P<0.2%, S<0.08%, Al<0.2%, Ti<0.4%, B：0.0005-0.08%, Cr：0.01-2%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이다.

바람직하게는, 상기 고강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은 C: 0.15~0.5%, Si：0.1~0.5%, Mn：0.5~3%, P<0.1%, S<0.05%, Al<0.1%, Ti≤0.2%, B：0.0005-0.08%, Cr：0.01-1%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다. 또한 바람직하게는, B: 0.003~0.08%이고, Cr: 0.1~0.8%이다.

바람직하게는, 상기 강제 차등강도 용접부재의 용접심의 인장강도는 저강도강 모재의 강도보다 크고, 용접 조인트가 인장 하중(tensile load)을 받는 파단 위치는 저강도강 모재이며, 용접 조인트의 연신율은 4% 이상이다.

바람직하게는, 상기 강제 차등강도 용접부는 자동차의 A-필러, B-필러 또는 중간 통로이다.

일부 실시방안에서, 본 발명은 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법은 이하 단계를 포함한다:

1) 강판의 용접 전 준비

용접 블랭크는 상기 성분의 냉간압연판 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금된 강판을 사용하며, 강판의 편평도와 표면의 청결을 보장하고, 기름때와 물얼룩이 없도록 하는 단계;

2) 용접 전 맞대기 간격 사전 설정

2장의 용접할 용접강판의 용접 맞대기 간격을 0.2~0.5mm로 유지시키는 단계;

3) 레이저 용접 공정

채택되는 용접 방법은 레이저 필러와이어 용접 또는 가스쉴드 아크 용접이고; 레이저 스팟(laser spot)의 직경이 1.2mm~2.0mm, 바람직하게는 1.4mm~2.0mm이고, 탈초점량은 -3~0mm, 바람직하게는 -3mm~-1mm이며, 레이저 출력 제어 범위는 4kW~6kW이고, 용접 속도는 40mm/s~120mm/s, 바람직하게는 60mm/s~120mm/s으로 제어하며; 용접와이어의 직경은 0.8mm~1.2mm이고, 와이어 급송 속도는 50mm/s~100mm/s이며; 99.99%의 고순도 아르곤가스를 보호가스로 하고, 유량은 10~25L/min이며, 송기관과 용접 방향은 60도~120도가 되도록 하여 보호가스를 균일하고 안정적으로 용접 영역으로 공급하며; 상기 가스쉴드 용접은 가스메탈아크 용접이고, 바람직하게는, 가스메탈아크 용접의 용접 전류는 80~130A이고, 용접 전압은 17-25V이며, 용접 속도는 300-800mm/min이고, 용접 와이어의 직경은 0.8~1.4mm이고, 보호가스는 60~90%의 아르곤가스 + 10~40%의 이산화탄소가스이고, 유량은 10~25L/min이며, 급기 방향과 용접 방향은 60도~120도의 각도를 이루도록 하는 단계.

또한, 본 발명의 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법에 사용되는 용접 와이어는, 그 성분 중량백분율이 C 0.1~0.25%, Si 0.2~0.4%, Mn 1.2-2%, P≤0.03%, S<0.006%, Al<0.06%, Ti 0.02~0.08%, Cr 0.05~0.2%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며; 용접 와이어의 직경은 0.8~1.4mm이다. 바람직하게는, 0.03≤Al<0.06%이다. 바람직하게는, 상기 용접 와이어의 성분 중량백분율은 C 0.1~0.15%, Si 0.2~0.4%, Mn 1.5-2%, P≤0.03%, S<0.006%, Al<0.06%, 바람직하게는 0.03≤Al<0.04%, Ti 0.02~0.08%, Cr 0.05~0.2%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며; 용접 와이어의 직경은 0.8~1.4mm이다.

본 발명의 용접용 와이어의 성분 설계 중:

규소는 용접와이어 중의 탈산소 원소로서, 이는 철과 산소의 결합을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 용융풀(molten pool)에서 산화철을 환원시킬 수 있다. 그러나 탈산(deoxidize)에 규소를 단독으로 사용하는 경우, 생성되는 이산화규소의 용융점이 높고(약 1710℃), 또한 상기 산화물 입자가 미세하여 용융풀로부터 부유하기 어려워 용접심에 슬래그가 낄 수 있으며, 따라서 본 발명의 상기 용접 와이어 중 규소의 중량백분율은 0.2-0.4% 범위 이내로 제어한다.

망간은 중요한 경화능(hardenability) 원소로서, 용접심의 인성에 매우 큰 영향을 미치며, 이는 탈산 원소이기도 하나, 단 탈산 능력이 규소보다 약간 떨어지며, 탈산에 단독으로 망간을 사용할 경우, 생성되는 산화망간의 밀도가 비교적 커서, 용융지로부터 떠올라 배출되기가 쉽지 않다. 따라서, 본 용접 와이어는 탈산에 규소 망간 결합을 사용하여, 탈산 생성물이 복합 규산염(MnO.SiO₂)이 되도록 하며, 이는 용융점이 낮고(약 1270℃) 밀도가 작으며, 용융풀에서 큰 덩어리의 용융 슬래그로 응집될 수 있어 위로 떠올라 배출되기에 유리하며 양호한 탈산 효과를 얻을 수 있다. 또한, 망간은 탈황 기능도 구비하여, 황과 화합하여 황화망간을 생성할 수 있으며, 황이 일으키는 열균열 경향을 감소시킬 수 있다. 각 측면의 요소를 종합하여, 본 발명의 용접 와이어 중 망간의 중량백분율은 1.2-2% 사이로 제어한다.

황은 용융지에서 황화철을 형성하기가 쉽고, 결정립계에 망상으로 분포되기 때문에, 용접심의 인성을 현저하게 저하시키며, 따라서 용접 와이어 중에서 황은 유해한 물질이므로 그 함량을 엄격하게 제어해야 한다. 통상적으로, S의 함량은 0.006% 미만으로 제어한다.

인은 강종에서의 강화 작용이 탄소 다음으로 강의 강도와 경도를 증가시키며, 인은 강의 내부식 성능을 높이고, 소성과 인성을 현저히 낮출 수 있으며, 특히 저온에서 영향이 더욱 심각하기 때문에, 용접 와이어 중의 인은 유해한 물질로서, 그 함량을 엄격하게 제어해야 한다. 바람직하게는, P의 함량은 0.03%보다 작거나 같도록 제어한다.

크롬은 강의 강도와 경도를 높일 수 있으나 소성과 인성 감소는 크지 않다. 크롬은 강의 경화능을 증가시킬 수 있고 2차 경화작용이 있어, 강을 취성화시키지 않고 탄소강의 경도와 내마모성을 높일 수 있다. 크롬 원소는 γ상 영역을 확대시켜 경화능과 열강도(thermal strength)를 높이고, δ상의 고온이 존재하는 온도구간을 감소시켜, δ→γ의 상전이의 진행을 촉진시키고, 고온의 δ 페라이트의 석출을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 용접 와이어 중의 크롬의 중량백분율은 0.05-0.2% 사이로 제어한다.

티타늄은 강렬한 탈산 원소로서, 질소와 함께 질화티타늄을 생성할 수 있으며, 양호한 질소 고정(Nitrogen fixation) 작용을 가져, 용접심 금속의 질소기공(nitrogen porosity) 저항 능력을 향상시킨다. 용접심 조직 중 티타늄의 함량이 적당할 경우, 용접심 조직을 미세화할 수 있다. 따라서, 본 용접 와이어 중 티타늄의 중량백분율은 각각 0.02~0.08% 사이로 제어한다.

사전 용접 간격을 갖는 도금판을 용접 시, 테일러 용접 영역으로 본 발명의 Mn, Cr, Ti 등 원소가 함유된 용접 와이어를 이송하여, 고온의 δ 페라이트 형성을 억제한다. 망간, 크롬 원소는 γ상 영역을 확대시켜 경화능의 각 열강도(thermal strength)를 높이고, δ상의 고온이 존재하는 온도구간을 감소시켜, δ→γ의 상전이의 진행을 촉진시키고, 고온의 δ 페라이트의 석출을 억제할 수 있으며, 이에 따라 용접심 조직의 고 마르텐사이트 변태율을 보장한다. 티타늄은 용접심 조직을 미세화시켜, 핫스탬핑 후 용접심의 강도가 향상되며, 용접 조인트의 역학 성능이 보장된다.

국제 용접학회가 추천하는 탄소 당량(Carbon Equivalent) 공식에 따르면,

CE＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%)이며,

용접 와이어의 도입은 용접 조인트의 탄소당량을 약간 상승시킬 수 있어, 조인트의 경화능이 보장되며; 또한, 용접 와이어의 충전은 용접심 중의 도금 성분을 추가적으로 희석시켜, 용접심에 철 알루미늄 금속간 화합물 및 고온의 페라이트상의 생성을 예방하기에 유리하며, 최종적으로 조인트 성능이 자동차 업계의 요구에 부합하도록 보장한다.

본 발명의 방법으로 용접하면, 열성형 후 부재의 용접심의 인장강도가 저강도 강인 모재의 인장강도보다 크고, 용접부재를 지지 시 파단부위가 저강도강인 모재 영역에서 발생한다.

본 발명은 Mn, Cr, Ti 등 원소를 함유한 용접 와이어와 고성능 레이저 용접 방법을 결합시킴으로써, 용접 공정의 최적화를 통해, 획득되는 용접부재의 핫스탬핑 후 용접심의 인장강도가 저강도강인 모재의 인장강도보다 크고, 연신율은 4% 이상이며, 따라서 상기 차등강도 용접부재의 자동차 핫스탬핑 분야에서의 응용 요구를 충족시킬 수 있다.

본 발명의 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법 중:

1. 본 발명의 상기 용접할 강판의 기지체 표면 중 적어도 한 면에 도금층이 설치되며, 상기 도금층은 기지체와 접촉하는 금속간 화합물 합금층 및 그 위의 금속 합금층을 포함하고; 특히, 본 발명은 용접 전, 용접 과정에서 용접할 부재의 피용접 영역의 도금층에 대해 제거 또는 박화 처리를 실시하지 않는다.

2. 용접 전 용접할 강판의 표면을 청결하게 한다. 기판 두께는 0.5mm-3mm이고, 접합 부위에 0.2mm-0.5mm의 간격을 사전 설정하며, 용접장치를 이용하여 도금층을 지닌 강판에 대해 테일러 용접을 실시하며, 도금층이 용접 열의 작용에 의해 용융풀로 진입하고 용접 과정에서 강렬하게 섞임으로써, 성분의 균질화가 용이해진다.

또한, 와이어 급송 속도를 40mm/s~120mm/s로 제어함을 통해, 용접심 중 용착금속(deposited metal)(용접 와이어가 용융화된 후 형성된 용접심 금속)의 비율을 변경함으로써, 용접심에 용입된 알루미늄 원소의 농도를 10% 미만으로 감소시키고; 이와 동시에, 용접 와이어 중의 망간, 크롬 등의 원소는 오스테나이트의 안정성을 증가시키고, 용접심의 경화능을 향상시켜, 핫스탬핑 과정에서 용접심에 철 알루미늄 금속간 화합물 및 괴상 페라이트상의 형성을 막아, 용접심의 상구조와 치수의 조절과 제어를 구현한다.

3. 본 발명의 상기 강제 차등강도 용접부재는 열처리를 거쳐 미세조직이 마르텐사이트인 조직 구조를 획득하나, 단 알루미늄 도금층이 존재하기 때문에, 용접 시 알루미늄 도금층이 용화된 후 용접심으로 진입하여 용접심의 상전이 및 조직 구성에 영향을 미치며; 용접 조인트의 품질의 우열은 용접심 조직 중 마르텐사이트 조직이 차지하는 비율 및 페라이트의 형태에 의해 결정되며, 이를 위해 용접심 조직 중 페라이트의 석출을 감소시켜야 하고, 특히 괴상 페라이트의 형성을 막을 필요가 있다.

본 발명은 Mn, Cr, Ti 등 원소를 함유한 용접 와이어의 사용을 통해, 고온 δ 페라이트의 형성을 억제하며, Mn, Cr 원소는 γ상 영역을 확대시켜 경화능과 열강도(thermal strength)를 높이는 특성을 갖는 원소로서, δ상의 고온이 존재하는 온도구간을 감소시켜, δ→γ의 상전이의 진행을 촉진시키고, 고온의 δ 페라이트의 석출을 억제할 수 있으며, 오스테나이트의 안정성을 증가시켜 용접심의 경화능을 향상시킬 수 있다. 티타늄은 용점심 조직을 미세화시켜, 핫스탬핑 후 용접심의 강도가 향상되며, 용접 조인트의 역학 성능을 보장할 수 있다.

4. 본 발명은 종래 기술이 용접 전 및/또는 용접 과정에서 용접부재의 도금층에 대해 실시해야 하는 제거 또는 박화 처리를 생략함으로써, 도금층의 전처리 생산라인의 배치가 필요 없어, 설비 투자가 절약된다.

또한 종래 기술이 어떤 방식으로든 도금층을 제거 또는 박화시키므로, 생산 속도가 모두 저하될 수 있는 반면, 본 발명의 도금층 전처리 방법은 생산효율이 적어도 20% 이상 향상될 수 있다.

본 발명의 필러와이어 용접 방법을 통해, 용접부재의 도금층에 대해 제거 또는 박화를 실시하지 않는 상황에서 직접 용접하므로, 핫스탬핑 후 용접 조인트의 인장강도와 연신율 및 내식성을 보장할 수 있으며, 용접 조인트의 핫스탬핑 후의 인장강도는 저강도강인 모재의 인장강도보다 크고, 용접조인트가 인장 하중을 받는 파단 위치는 모재이며, 조인트의 연신율은 4%를 초과한다.

도 1은 본 발명의 실시예의 용접 조인트의 인장곡선이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 용접 조인트의 인장 파단 후의 샘플이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 용접 조인트의 금속조직도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2의 용접 조인트의 금속조직도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3의 용접 조인트의 금속조직도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1의 용접 조인트의 경도 분포도이다.

이하 실시예와 첨부도면을 결합하여 본 발명에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

실시예 1

고강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.75mm)과 저강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.8mm)을 테일러 용접하며, 판재의 화학성분은 표 1과 표 2를 참조한다. 강판은 편평하고 곧으며, 표면은 청결하고, 기름때와 물얼룩 등의 오염물이 없도록 한다. 고강도, 저강도 2장의 블랭크의 용접변에 레이저 절단 방식으로 에지부를 준비한다. 용접 전 맞대기 간격을 0.3mm로 미리 설정한다. 본 발명에서 개발한 용접 와이어를 사용하며, 레이저 출력은 4.5kW이고, 스팟의 직경은 2mm이며, 탈초점량은 -2mm이고, 용접 속도는 80mm/s이며, 용접 와이어의 직경은 1.2mm이고, 와이어 급송 속도는 70mm/s이며, 용접 와이어의 성분은 표 3을 참조한다. 고순도 아르곤가스를 보호가스로 하고, 가스의 유량은 15L/min이며, 급기 방향과 용접 방향은 120도 각을 이루도록 한다. 상기 용접 공정을 이용하여 테일러 용접한 후, 블랭크를 다시 930도로 4분 동안 보온하는 가열처리를 거친 다음, 통수 금형에서 10초 동안 냉각시킨다. 용접 조인트의 역학성능은 표 4를 참조하며, 용접 조인트의 인장 곡선은 도 1을 참조하고, 파단부위는 도 2를 참조하며, 조인트의 금속조직은 도 3을 참조하고, 조인트의 경도는 도 6을 참조한다.

실시예 2

고강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.8mm)과 저강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.8mm)을 테일러 용접하며, 판재의 화학성분은 표 1과 표 2를 참조한다. 강판은 편평하고 곧으며, 표면은 청결하고, 기름때와 물얼룩 등의 오염물이 없도록 한다. 고강도, 저강도 2장의 블랭크의 용접변에 레이저 절단 방식으로 에지부를 준비한다. 용접 전 맞대기 간격을 0.4mm로 미리 설정한다. 본 발명에서 개발한 용접 와이어를 사용하며, 레이저 출력은 4.5kW이고, 스팟의 직경은 2mm이며, 탈초점량은 -3mm이고, 용접 속도는 80mm/s이며, 용접 와이어의 직경은 1.2mm이고, 와이어 급송 속도는 80mm/s이며, 용접 와이어의 성분은 표 3을 참조한다. 고순도 아르곤가스를 보호가스로 하고, 가스의 유량은 15L/min이며, 급기 방향과 용접 방향은 60도 각을 이루도록 한다. 상기 용접 공정을 이용하여 테일러 용접한 후, 블랭크를 다시 930도로 4분 동안 보온하는 가열처리를 거친 다음, 통수 금형에서 10초 동안 냉각시킨다. 용접 조인트의 역학성능은 표 4를 참조하며, 용접 조인트의 인장 곡선은 도 1을 참조하고, 파단부위는 도 2를 참조하며, 조인트의 금속조직은 도 4를 참조한다.

실시예 3

고강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.5mm)과 저강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.5mm)을 테일러 용접하며, 판재의 화학성분은 표 1과 표 2를 참조한다. 강판은 편평하고 곧으며, 표면은 청결하고, 기름때와 물얼룩 등의 오염물이 없도록 한다. 고강도, 저강도 2장의 블랭크의 용접변에 레이저 절단 방식으로 에지부를 준비한다. 용접 전 맞대기 간격을 0.25mm로 미리 설정한다. 본 발명에서 개발한 용접 와이어를 사용하며, 레이저 출력은 4kW이고, 스팟의 직경은 2mm이며, 탈초점량은 -1mm이고, 용접 속도는 60mm/s이며, 용접 와이어의 직경은 1.2mm이고, 와이어 급송 속도는 60mm/s이며, 용접 와이어의 성분은 표 3을 참조한다. 고순도 아르곤가스를 보호가스로 하고, 가스의 유량은 15L/min이며, 급기 방향과 용접 방향은 120도 각을 이루도록 한다. 상기 용접 공정을 이용하여 테일러 용접한 후, 블랭크를 다시 930도로 4분 동안 보온하는 가열처리를 거친 다음, 통수 금형에서 10초 동안 냉각시킨다. 용접 조인트의 역학성능은 표 4를 참조하며, 용접 조인트의 인장 곡선은 도 1을 참조하고, 파단부위는 도 2를 참조하며, 조인트의 금속조직은 도 5를 참조한다.

실시예 4

고강도 무도금 열성형강(t=1.4mm)과 저강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.8mm)을 테일러 용접하며, 판재의 화학성분은 표 1과 표 2를 참조한다. 강판은 편평하고 곧으며, 표면은 청결하고, 기름때와 물얼룩 등의 오염물이 없도록 한다. 고강도, 저강도 2장의 블랭크의 용접변에 레이저 절단 방식으로 에지부를 준비한다. 용접 전 맞대기 간격을 0.3mm로 미리 설정한다. 본 발명에서 개발한 용접 와이어를 사용하며, 레이저 출력은 4.5kW이고, 스팟의 직경은 2mm이며, 탈초점량은 -2mm이고, 용접 속도는 80mm/s이며, 용접 와이어의 직경은 1.2mm이고, 와이어 급송 속도는 70mm/s이며, 용접 와이어의 성분은 표 3을 참조한다. 고순도 아르곤가스를 보호가스로 하고, 가스의 유량은 15L/min이며, 급기 방향과 용접 방향은 90도 각을 이루도록 한다. 상기 용접 공정을 이용하여 테일러 용접한 후, 블랭크를 다시 950도로 3분 동안 보온하는 가열처리를 거친 다음, 통수 금형에서 10초 동안 냉각시킨다. 용접 조인트의 역학성능은 표 4를 참조한다.

실시예 5

고강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.2mm)과 저강도 무도금 열성형강(t=1.4mm)을 테일러 용접하며, 판재의 화학성분은 표 1과 표 2를 참조한다. 강판은 편평하고 곧으며, 표면은 청결하고, 기름때와 물얼룩 등의 오염물이 없도록 한다. 고강도, 저강도 2장의 블랭크의 용접변에 레이저 절단 방식으로 에지부를 준비한다. 용접 전 맞대기 간격을 0.3mm로 미리 설정한다. 본 발명에서 개발한 용접 와이어를 사용하며, 레이저 출력은 4.5kW이고, 스팟의 직경은 1.4mm이며, 탈초점량은 -1mm이고, 용접 속도는 75mm/s이며, 용접 와이어의 직경은 1.0mm이고, 와이어 급송 속도는 100mm/s이며, 용접 와이어의 성분은 표 3을 참조한다. 고순도 아르곤가스를 보호가스로 하고, 가스의 유량은 15L/min이며, 급기 방향과 용접 방향은 90도 각을 이루도록 한다. 상기 용접 공정을 이용하여 테일러 용접한 후, 블랭크를 다시 950도로 3분 동안 보온하는 가열처리를 거친 다음, 통수 금형에서 10초 동안 냉각시킨다. 용접 조인트의 역학성능은 표 4를 참조한다.

실시예 6

고강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.75mm)과 저강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.4mm)을 테일러 용접하며, 판재의 화학성분은 표 1과 표 2를 참조한다. 강판은 편평하고 곧으며, 표면은 청결하고, 기름때와 물얼룩 등의 오염물이 없도록 한다. 고강도, 저강도 2장의 블랭크의 용접변에 레이저 절단 방식으로 에지부를 준비한다. 용접 전 맞대기 간격을 0.3mm로 미리 설정한다. 본 발명에서 개발한 용접 와이어를 사용하며, 레이저 출력은 5.5kW이고, 스팟의 직경은 1.4mm이며, 탈초점량은 -2mm이고, 용접 속도는 120mm/s이며, 용접 와이어의 직경은 1.2mm이고, 와이어 급송 속도는 70mm/s이며, 용접 와이어의 성분은 표 3을 참조한다. 고순도 아르곤가스를 보호가스로 하고, 가스의 유량은 15L/min이며, 급기 방향과 용접 방향은 90도 각을 이루도록 한다. 상기 용접 공정을 이용하여 테일러 용접한 후, 블랭크를 다시 950도로 3분 동안 보온하는 가열처리를 거친 다음, 통수 금형에서 10초 동안 냉각시킨다. 용접 조인트의 역학성능은 표 4를 참조한다.

실시예 7

고강도 무도금 열성형강(t=1.8mm)과 저강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.4mm)을 테일러 용접하며, 판재의 화학성분은 표 1과 표 2를 참조한다. 강판은 편평하고 곧으며, 표면은 청결하고, 기름때와 물얼룩 등의 오염물이 없도록 한다. 고강도, 저강도 2장의 블랭크의 용접변에 레이저 절단 방식으로 에지부를 준비한다. 용접 전 맞대기 간격을 0.3mm로 미리 설정한다. 본 발명에서 개발한 용접 와이어를 사용하며, 레이저 출력은 4.5kW이고, 스팟의 직경은 2mm이며, 탈초점량은 -2mm이고, 용접 속도는 100mm/s이며, 용접 와이어의 직경은 1.2mm이고, 와이어 급송 속도는 50mm/s이며, 용접 와이어의 성분은 표 3을 참조한다. 고순도 아르곤가스를 보호가스로 하고, 가스의 유량은 15L/min이며, 급기 방향과 용접 방향은 90도 각을 이루도록 한다. 상기 용접 공정을 이용하여 테일러 용접한 후, 블랭크를 다시 950도로 3분 동안 보온하는 가열처리를 거친 다음, 통수 금형에서 10초 동안 냉각시킨다. 용접 조인트의 역학성능은 표 4를 참조한다.

실시예 8

고강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.5mm)과 저강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.4mm)을 테일러 용접하며, 판재의 화학성분은 표 1과 표 2를 참조한다. 강판은 편평하고 곧으며, 표면은 청결하고, 기름때와 물얼룩 등의 오염물이 없도록 한다. 고강도, 저강도 2장의 블랭크의 용접변에 레이저 절단 방식으로 에지부를 준비한다. 용접 전 맞대기 간격을 0.3mm로 미리 설정한다. 본 발명에서 개발한 용접 와이어를 사용하며, 레이저 출력은 4.5kW이고, 스팟의 직경은 2mm이며, 탈초점량은 -1mm이고, 용접 속도는 80mm/s이며, 용접 와이어의 직경은 1.2mm이고, 와이어 급송 속도는 80mm/s이며, 용접 와이어의 성분은 표 3을 참조한다. 고순도 아르곤가스를 보호가스로 하고, 가스의 유량은 15L/min이며, 급기 방향과 용접 방향은 90도 각을 이루도록 한다. 상기 용접 공정을 이용하여 테일러 용접한 후, 블랭크를 다시 950도로 3분 동안 보온하는 가열처리를 거친 다음, 통수 금형에서 10초 동안 냉각시킨다. 용접 조인트의 역학성능은 표 4를 참조한다.

실시예 9

고강도 무도금 열성형강(t=1.4mm)과 저강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.2mm)을 테일러 용접하며, 판재의 화학성분은 표 1과 표 2를 참조한다. 강판은 편평하고 곧으며, 표면은 청결하고, 기름때와 물얼룩 등의 오염물이 없도록 한다. 고강도, 저강도 2장의 블랭크의 용접변에 레이저 절단 방식으로 에지부를 준비한다. 용접 전 맞대기 간격을 0.3mm로 미리 설정한다. 본 발명에서 개발한 용접 와이어를 사용하며, 레이저 출력은 5kW이고, 스팟의 직경은 2.0mm이며, 탈초점량은 -1mm이고, 용접 속도는 120mm/s이며, 용접 와이어의 직경은 1.2mm이고, 와이어 급송 속도는 50mm/s이며, 용접 와이어의 성분은 표 3을 참조한다. 고순도 아르곤가스를 보호가스로 하고, 가스의 유량은 15L/min이며, 급기 방향과 용접 방향은 90도 각을 이루도록 한다. 상기 용접 공정을 이용하여 테일러 용접한 후, 블랭크를 다시 950도로 2.5분 동안 보온하는 가열처리를 거친 다음, 통수 금형에서 10초 동안 냉각시킨다. 용접 조인트의 역학성능은 표 4를 참조한다.

실시예 10

고강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.2mm)과 저강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.8mm)을 테일러 용접하며, 판재의 화학성분은 표 1과 표 2를 참조한다. 강판은 편평하고 곧으며, 표면은 청결하고, 기름때와 물얼룩 등의 오염물이 없도록 한다. 고강도, 저강도 2장의 블랭크의 용접변에 레이저 절단 방식으로 에지부를 준비한다. 용접 전 맞대기 간격을 0.3mm로 미리 설정한다. 본 발명에서 개발한 용접 와이어를 사용하며, 레이저 출력은 4.5kW이고, 스팟의 직경은 1.4mm이며, 탈초점량은 -1mm이고, 용접 속도는 80mm/s이며, 용접 와이어의 직경은 1.0mm이고, 와이어 급송 속도는 100mm/s이며, 용접 와이어의 성분은 표 3을 참조한다. 고순도 아르곤가스를 보호가스로 하고, 가스의 유량은 15L/min이며, 급기 방향과 용접 방향은 90도 각을 이루도록 한다. 상기 용접 공정을 이용하여 테일러 용접한 후, 블랭크를 다시 950도로 4분 동안 보온하는 가열처리를 거친 다음, 통수 금형에서 10초 동안 냉각시킨다. 용접 조인트의 역학성능은 표 4를 참조한다.

실시예 11

실시예 10과 동일한 고강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.2mm)과 저강도 알루미늄 규소 도금 열성형강(t=1.8mm)을 테일러 용접하며, 판재의 화학성분은 표 1과 표 2를 참조한다. 강판은 편평하고 곧으며, 표면은 청결하고, 기름때와 물얼룩 등의 오염물이 없도록 한다. 고강도, 저강도 2장의 블랭크의 용접변에 레이저 절단 방식으로 에지부를 준비한다. 용접 전 맞대기 간격을 0.3mm로 미리 설정한다. 실시예 10에서 사용한 용접 와이어를 채택하며, 용접 전류는 120A이고, 용접 전압은 22V이며, 용접 속도는 500mm/min이고, 용접 맞대기 간격은 0.5mm를 예비해 두며, 용접 와이어의 직경은 1.0mm이고, 보호가스는 80%의 아르곤가스+20%의 이산화탄소 가스이며, 가스의 유량은 15L/min이고, 급기 방향과 용접 방향은 90도 각을 이루도록 한다. 상기 용접 공정을 이용하여 테일러 용접한 후, 블랭크를 다시 950도로 4분 동안 보온하는 가열처리를 거친 다음, 통수 금형에서 10초 동안 냉각시킨다. 용접 조인트의 역학성능은 표 4를 참조한다.

표 1: 고강도 강판 성분 중량백분율(wt%)

표 2: 저강도 강판 성분 중량백분율(wt%)

표 3: 용접 와이어 성분 중량백분율(wt%)

표 4: 테일러 웰디드 블랭크 핫스탬핑 후의 역학 성능

* 표준 인장 샘플을 이용하였으며, 샘플의 공칭 폭은 12.5mm이고, 초기 게이지 길이(original gauge length)는 50mm로 하여 조인트의 인장강도 및 연신율을 시험하였다.

** 내부식성 시험은 DIN50021, DIN50017, DIN50014 표준에 따라 실시하였다.

Claims

알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법에 있어서,
1) 강판의 용접 전 준비
기지체(matrix) 및 그 표면에 적어도 하나의 도금층을 포함하고, 상기 도금층은 기지체와 접촉하는 금속간 화합물(intermetallic compound) 합금층 및 그 위의 금속 합금층을 포함하며; 용접할 영역의 도금층에 대해서는 제거 또는 박화(thinning) 처리를 하지 않고; 각각 핫스탬핑 후의 인장강도가 1300MPa~1700MPa인 고강도 강판과 상기 저강도 강판은 핫스탬핑 후의 인장강도가 400MPa~700MPa인 저강도 강판인 2장의 용접할 편평하고 곧은 강판을 취하는 단계;
2) 맞대기 간격(butt gap) 사전 설정
2장의 용접할 강판의 맞대기 간격을 0.2~0.5mm로 사전 설정하는 단계;
3) 용접(welding)
레이저 필러와이어 용접또는 가스쉴드 아크 용접을 이용하여, 2장의 용접할 강판을 일체형으로 용접하며; 그 중,
레이저 필러와이어 용접은 레이저 스팟(laser spot)의 직경이 1.2mm~2.0mm이고, 탈초점량(defocusing amount)은 -3mm~0mm이며, 레이저 출력 제어 범위는 4kW~6kW이고, 용접 속도는 40mm/s~120mm/s로 제어하며; 용접와이어의 직경은 0.8mm~1.4mm이고, 와이어 급송 속도는 50mm/s~100mm/s이며; 99.99%의 고순도 아르곤가스를 보호가스로 채택하고, 유량은 10~25L/min이며, 송기관과 용접 방향이 60도~120도가 되도록 하여 보호가스를 균일하고 안정적으로 용접 영역에 공급하고;
상기 가스쉴드 아크 용접은 가스메탈아크 용접인 것이 바람직하고; 바람직하게는, 가스메탈아크 용접의 용접 전류는 110~130A이고, 용접 전압은 18-25V이며, 용접 속도는 300-800mm/min이고, 용접 와이어의 직경은 0.8~1.4mm이며, 보호가스는 60~80%의 아르곤가스+20~40%의 이산화탄소가스이고, 유량은 10~25L/min이며, 급기 방향과 용접방향은 60도~120도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 고강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은: C: 0.08~0.8%, Si：0.05~1.0%, Mn：0.1~5%, P<0.3%, S<0.1%, Al<0.3%, Ti<0.5%, B：0.0005~0.1%, Cr：0.01~3%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물인 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 고강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은 C: 0.1~0.6%, Si：0.07~0.7%, Mn：0.3~4%, P<0.2%, S<0.08%, Al<0.2%, Ti<0.4%, B：0.0005-0.08%, Cr：0.01-2%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물인 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 고강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은 C: 0.15~0.5%, Si：0.1~0.5%, Mn：0.5~3%, P<0.1%, S<0.05%, Al<0.1%, Ti<0.2%, B：0.0005-0.08%, Cr：0.01-1%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물인 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 저강도 강판 기지체의 성분 중량백분율은 C: 0.03-0.1%, Si：0~0.3%, Mn：0.5~2.0%, P<0.03%, S<0.01%, Al<0.1%, Cr: 0~0.1%, Ti: 0~0.05%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물인 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 도금층은 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금이며, 그 중, 알루미늄 합금의 성분 중량비는 Si: 5-11%, Fe: 0-4%이고, 나머지는 Al인 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 고강도 강판과 저강도 강판의 기지체의 두께는 0.5mm~3mm인 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 용접와이어의 성분 중량백분율은 C 0.1~0.25%, Si 0.2~0.4%, Mn 1.2~2%, P<0.03%, S<0.006%, Al<0.06%, Ti 0.02~0.08%, Cr 0.05~0.2%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며; 용접와이어의 직경은 0.8~1.4mm인 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법.
제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따른 방법을 이용하여 제조되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재.
알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재에 있어서,
고강도 강판과 저강도 강판을 맞대기 용접하여 형성되며, 상기 고강도 강판은 핫스탬핑을 거친 후의 인장강도가 1300MPa~1700MPa이고, 상기 저강도 강판의 핫스탬핑을 거친 후의 인장강도는 400MPa~700MPa이며; 그 중, 상기 고강도 강판과 저강도 강판은 기지체(matrix) 및 그 표면에 적어도 하나의 도금층을 포함하며, 상기 도금층은 기지체와 접촉하는 금속간 화합물 합금층 및 그 위의 금속 합금층을 포함하며; 상기 고강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은: C: 0.08~0.8%, Si：0.05~1.0%, Mn：0.1~5%, P<0.3%, S<0.1%, Al<0.3%, Ti<0.5%, B：0.0005~0.1%, Cr：0.01~3%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이고; 상기 저강도 강판 기지체의 성분 중량백분율은 C: 0.03-0.1%, Si：0~0.3%, Mn：0.5~2.0%, P<0.03%, S<0.01%, Al<0.1%, Cr: 0~0.1%, Ti: 0~0.05%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며; 상기 고강도 강판과 상기 저강도 강판을 용접하기 위한 용접와이어의 성분 중량백분율은: C 0.1~0.25%, Si 0.2~0.4%, Mn 1.2~2%, P<0.03%, S<0.006%, Al<0.06%, Ti 0.02~0.08%, Cr 0.05~0.2%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며, 용접와이어의 직경은 0.8-1.4mm인 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재.
제10항에 있어서,
상기 강제 차등강도 용접부재의 용접심의 인장강도는 저강도강 모재의 강도보다 크고, 용접 조인트가 인장 하중(tensile load)을 받는 파단 위치는 저강도강 모재이며, 용접 조인트의 연신율은 4%를 초과하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재.
제10항에 있어서,
상기 고강도 강판의 기지체 성분 중량백분율은 C：0.1~0.6%, Si：0.07~0.7%, Mn：0.3~4%, P<0.2%, S<0.08%, Al<0.2%, 바람직하게는 0.04~0.1％, Ti<0.4%, 바람직하게는 0.01~0.3％, B：0.0005~0.08%, Cr：0.01~2%, 바람직하게는 0.1 ~1.0％이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며, 더욱 바람직하게는 C：0.15~0.5%, Si：0.1~0.5%, Mn：0.5~3%, P<0.1%, S<0.05%, Al<0.1%, 바람직하게는 0.04~0.09％, Ti≤0.2%, 바람직하게는 0.02~0.2％, B：0.0005~0.08%, 바람직하게는 0.003~0.08％, Cr：0.01~1%, 바람직하게는 0.1-0.8％이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물인 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재.
제10항에 있어서,
상기 저강도 강판의 기지체의 성분 중량백분율은 C: 0.06-0.1%, Si：0.06~0.2%, Mn：0.5~1.5%, P<0.1%, 바람직하게는 P<0.03%, S<0.05%, 바람직하게는 S<0.005%, Al<0.02~0.08%, Cr: 0.02~0.1%, Ti: 0.002~0.045%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물 인 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재.
제9항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 강제 차등강도 용접부는 자동차의 A-필러, B-필러 또는 중간 통로인 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재.
제1항에 따른 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 차등강도 용접부재의 제조방법에 사용되는 용접와이어에 있어서,
상기 용접와이어의 성분 중량백분율이 C 0.1~0.25%, Si 0.2~0.4%, Mn 1.2-2%, P<0.03%, S<0.006%, Al<0.06%, Ti 0.02~0.08%, Cr 0.05~0.2%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며; 용접 와이어의 직경은 0.8~1.4mm인 것을 특징으로 하는 용접와이어.