KR20240112531A

KR20240112531A - Adhering structure and method of different kinds materials

Info

Publication number: KR20240112531A
Application number: KR1020230004618A
Authority: KR
Inventors: 박병학; 박상언; 권혁용
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2023-01-12
Filing date: 2023-01-12
Publication date: 2024-07-19

Abstract

이종소재 접합 구조체가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체는, 서로 다른 소재의 제1 판재와 제2 판재가 일체로 접합된 것으로서, 제1 판재의 표면을 지지하도록 제1 판재에 형성된 접합 홀을 관통하여 제2 판재와 아크 용접으로 접합되며, 제2 판재와 동일한 소재로 이루어지는 스터드 멤버를 포함할 수 있다.A heterogeneous material bonding structure is disclosed. The heterogeneous material bonding structure according to an exemplary embodiment of the present invention is one in which first and second plates of different materials are integrally joined, and a joining hole is formed in the first plate to support the surface of the first plate. It is joined to the second plate by arc welding and may include a stud member made of the same material as the second plate.

Description

Heterogeneous material bonding structure and bonding method {ADHERING STRUCTURE AND METHOD OF DIFFERENT KINDS MATERIALS}

본 발명의 실시 예는 이종소재 접합 구조체 및 접합 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 소재로 이루어진 판재들이 일체로 접합된 이종소재 접합 구조체 및 접합 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a heterogeneous material joint structure and a joining method, and more specifically, to a heterogeneous material joint structure and a joining method in which plates made of different materials are integrally joined.

최근 자동차 차체의 구성은 연비 향상을 위해 경량재료의 적용이 증가하고 있다. 이러한 경량재료의 증가에 따라서 서로 다른 소재의 조합이 많아지고 있다.Recently, the use of lightweight materials has been increasing in the construction of automobile bodies to improve fuel efficiency. As the number of lightweight materials increases, the combination of different materials is increasing.

차체의 고강도 경량화 추세에 따라 차체 소재로서, 알루미늄 또는 마그네슘 등과 같은 비철 금속판재, 이 뿐만 아니라 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic), 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: CARBON FIBER REINFORCED PLASTICS) 등과 같은 플라스틱 복합소재의 판재를 적용하는 사례가 빈번해졌다.In accordance with the trend toward high strength and lightweight car bodies, non-ferrous metal sheets such as aluminum or magnesium are used as car body materials, as well as plastic composites such as fiber reinforced plastic (FRP) and carbon fiber reinforced plastic (CFRP: CARBON FIBER REINFORCED PLASTICS). Cases of applying plate materials have become more frequent.

여기서, 플라스틱 복합소재는 강도, 탄성률, 경량성, 안정성이 우수하기 때문에, 항공 분야나 자동차 분야에서 주요한 재료 중 하나로 각광받고 있으며, 당 업계에서는 플라스틱 복합소재의 향후 사용이 더욱 확대되고, 제조량 또한 비약적으로 증가될 것으로 기대하고 있다.Here, because plastic composite materials have excellent strength, elastic modulus, lightness, and stability, they are in the spotlight as one of the major materials in the aviation and automobile fields. In this industry, the use of plastic composite materials will further expand in the future, and the production volume will also increase dramatically. It is expected to increase.

즉, 플라스틱 수지류는 경도가 우수한 반면 인장강도가 약해 쉽게 끊어지고, 섬유소재는 인장강도가 높지만 굽힘 반발력이 없기 때문에, 플라스틱 복합소재는 이들 플라스틱 수지류와 탄소섬유를 결합하여 제조될 수 있다.In other words, plastic resins have excellent hardness but weak tensile strength and break easily, and fiber materials have high tensile strength but no bending repulsion, so plastic composite materials can be manufactured by combining these plastic resins and carbon fiber.

한편, 상기한 바와 같은 플라스틱 복합소재를 판재로서 제조하고 그 플라스틱 복합판재를 차체에 적용하기 위해서는 플라스틱 복합판재와 스틸판재의 접합이 가능해야 하는데, 두 소재의 물성적 특성에 의해 레이저 용접이나 스폿 용접은 불가능하다.Meanwhile, in order to manufacture the plastic composite material as described above as a plate and apply the plastic composite plate to the car body, it is necessary to be able to join the plastic composite plate and the steel plate. However, due to the physical properties of the two materials, laser welding or spot welding is required. is impossible.

이에 당 업계에서는 구조용 접착제를 이용한 본딩 방식이나 체결부품을 이용한 기계적인 접합 방식의 매우 제한적인 접합 방식으로서 이종소재의 플라스틱 복합판재와 스틸판재를 접합하고 있는 실정이다.Accordingly, in the industry, plastic composite plates and steel plates of different materials are joined using very limited joining methods such as bonding using structural adhesives or mechanical joining using fasteners.

그러나, 구조용 접착제를 이용한 본딩 방식에서는 열 경화성 접착제를 사용하는 경우를 예로 들 수 있는데, 이 경우는 접착제 경화 시의 열 변형으로 인해 플라스틱 복합판재의 뒤틀림 변형이 발생할 수 있다. 또한, 구조용 접착제를 이용한 본딩 방식에서 상온 경화 접착제를 사용하기도 하나 이 경우는 최소 1일 이상의 접착제 경화 시간을 필요로 하기 때문에, 공정 상의 사이클 타임 면에서 불리하다.However, in the bonding method using a structural adhesive, an example is the use of a thermosetting adhesive. In this case, distortion of the plastic composite plate may occur due to thermal deformation during curing of the adhesive. In addition, in the bonding method using structural adhesives, room temperature curing adhesives are sometimes used, but in this case, the adhesive curing time of at least one day is required, which is disadvantageous in terms of cycle time in the process.

한편, 리벳 등과 같은 체결부품을 이용한 기계적인 접합 방식에서는 수밀이나 부식에 취약하고, 플라스틱 복합판재의 접합 부위 크랙으로 국부적인 취성이 발생할 수 있다.On the other hand, mechanical joining methods using fastening parts such as rivets are vulnerable to watertightness or corrosion, and local embrittlement may occur due to cracks in the joint area of the plastic composite plate.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in this background art section are written to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not prior art already known to those skilled in the art in the field to which this technology belongs.

본 발명의 실시 예들은 별도의 엘리먼트를 활용하여 이종소재의 판재를 아크 용접의 용융 방식으로 접합할 수 있도록 한 이종소재 접합 구조체 및 접합 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention seek to provide a dissimilar material joining structure and joining method that enables joining plates of dissimilar materials using a separate element using a melting method of arc welding.

본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체는, 서로 다른 소재의 제1 판재와 제2 판재가 일체로 접합된 것으로서, 상기 제1 판재의 표면을 지지하도록 상기 제1 판재에 형성된 접합 홀을 관통하여 상기 제2 판재와 아크 용접으로 접합되며, 상기 제2 판재와 동일한 소재로 이루어지는 스터드 멤버를 포함할 수 있다.The heterogeneous material joint structure according to an embodiment of the present invention is one in which first and second plates of different materials are integrally joined, and passes through a joint hole formed in the first plate to support the surface of the first plate. Thus, it is joined to the second plate by arc welding, and may include a stud member made of the same material as the second plate.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 스터드 멤버는 상기 제1 판재의 접합 홀을 상측에서 하측으로 관통하여 하단을 통해 상기 제2 판재와 편 방향으로 아크 용접될 수 있다.In addition, in the dissimilar material bonding structure according to an embodiment of the present invention, the stud member penetrates the bonding hole of the first plate from top to bottom and can be arc welded with the second plate through the bottom in one direction. there is.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 스터드 멤버는 상기 제1 판재의 상부 면을 지지하는 헤드부와, 상단이 상기 헤드부와 연결되고, 하단이 상기 제2 판재와 아크 용접으로 접합되는 섕크부를 포함할 수 있다.In addition, in the heterogeneous material bonding structure according to an embodiment of the present invention, the stud member has a head portion supporting the upper surface of the first plate, an upper end connected to the head portion, and a lower end connected to the second plate. It may include a shank portion joined by arc welding.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 섕크부의 하단부는 삼각 단면 형상의 첨예부로 형성될 수 있다.Additionally, in the dissimilar material bonding structure according to an embodiment of the present invention, the lower end of the shank portion may be formed as a pointed portion with a triangular cross-sectional shape.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 제1 판재는 상기 스터드 멤버와 상기 제2 판재의 용접 용융부를 수용하도록 상기 접합 홀의 하단에서 연장 형성된 수용 홈을 포함할 수 있다.In addition, in the dissimilar material bonding structure according to an embodiment of the present invention, the first plate may include a receiving groove extending from the bottom of the bonding hole to accommodate the welded fusion portion of the stud member and the second plate. .

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 제1 판재는 플라스틱 복합소재, 알루미늄 소재, 및 마그네슘 소재 중 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있다.Additionally, in the heterogeneous material bonding structure according to an embodiment of the present invention, the first plate may be made of any one of a plastic composite material, an aluminum material, and a magnesium material.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 제2 판재는 스틸 소재로 이루어질 수 있다.Additionally, in the heterogeneous material bonding structure according to an embodiment of the present invention, the second plate may be made of a steel material.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 방법은, 서로 다른 소재의 제1 판재와 제2 판재를 접합하는 것으로서, (a) 상기 제1 판재에 접합 홀을 가공하는 과정과, (b) 상기 제2 판재의 상부 면에 상기 제1 판재를 겹쳐지게 셋팅하는 과정과, (c) 스터드 용접 장치를 통해 상기 제1 판재의 접합 홀에 스터드 멤버를 삽입하는 과정과, (d) 상기 스터드 멤버와 상기 제2 판재를 스터드 용접 장치를 통해 아크 용접으로 접합하는 과정을 포함할 수 있다.In addition, the method of joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention involves joining first and second plates of different materials, including (a) a process of machining a joining hole in the first plate, and (b) A process of setting the first plate to overlap the upper surface of the second plate, (c) a process of inserting a stud member into a joining hole of the first plate through a stud welding device, and (d) the stud member It may include a process of joining the second plate with arc welding through a stud welding device.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 방법에 있어서, 상기 (a) 과정에서는 상기 제1 판재에 상기 접합 홀의 하단과 연결되는 수용 홈을 가공할 수 있다.Additionally, in the method for joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention, in process (a), a receiving groove connected to the lower end of the joining hole may be machined in the first sheet.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 상기 스터드 멤버의 섕크부가 상기 접합 홀을 관통하여 상기 제2 판재의 상부 면과 접촉할 수 있다.Additionally, in the method of joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention, in the process (c), the shank portion of the stud member may pass through the joining hole and contact the upper surface of the second plate.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 방법에 있어서, 상기 (d) 과정에서는 상기 스터드 용접 장치에 의하여 상기 스터드 멤버를 하측 방향으로 가압하며, 상기 스터드 멤버와 상기 제2 판재를 편방향으로 아크 용접할 수 있다.In addition, in the method of joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention, in the process (d), the stud member is pressed in a downward direction by the stud welding device, and the stud member and the second plate are connected in one direction. Arc welding is possible.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 방법에 있어서, 상기 (d) 과정에서는 상기 스터드 멤버와 상기 제2 판재의 사이에 아크를 발생시켜 상기 스터드 멤버의 하단부와 상기 제2 판재를 용융시킬 수 있다.In addition, in the method of joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention, in the process (d), an arc is generated between the stud member and the second plate to melt the lower end of the stud member and the second plate. You can do it.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 방법에 있어서, 상기 (d) 과정에서는 상기 스터드 멤버의 헤드부가 상기 제1 판재의 상부 면을 지지하며, 상기 스터드 멤버의 하단부와 상기 제2 판재의 용접 용융부를 상기 수용 홈에 채울 수 있다.In addition, in the method of joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention, in the process (d), the head portion of the stud member supports the upper surface of the first plate, and the lower end of the stud member and the second plate The welded molten part can be filled in the receiving groove.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 방법에 있어서, 상기 스터드 멤버는 상기 제2 판재와 동일 소재로 이루어질 수 있다.Additionally, in the method for joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention, the stud member may be made of the same material as the second plate.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 방법에 있어서, 상기 제1 판재는 플라스틱 복합소재, 알루미늄 소재, 및 마그네슘 소재 중 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있다.Additionally, in the method for joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention, the first plate may be made of any one of a plastic composite material, an aluminum material, and a magnesium material.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이종소재 접합 방법에 있어서, 상기 제2 판재는 스틸 소재로 이루어질 수 있다.Additionally, in the method for joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention, the second plate may be made of a steel material.

본 발명의 실시 예들은 제1 판재, 제2 판재, 그리고 스터드 멤버 간의 수밀성을 확보할 수 있고, 제1 판재와 제2 판재의 접합 강도를 향상시킬 수 있으며, 설비 투자비를 절감할 수 있다.Embodiments of the present invention can ensure watertightness between the first plate, the second plate, and the stud member, improve the joint strength of the first plate and the second plate, and reduce facility investment costs.

그 외에 본 발명의 실시예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, effects that can be obtained or expected by the embodiments of the present invention will be disclosed directly or implicitly in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects predicted according to embodiments of the present invention will be disclosed in the detailed description to be described later.

본 명세서의 실시예들은 유사한 참조 부호들이 동일하거나 또는 기능적으로 유사한 요소를 지칭하는 첨부한 도면들과 연계한 이하의 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체에 적용되는 스터드 멤버를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체에 적용되는 스터드 멤버를 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 방법을 설명하기 위한 도면이다.
위에서 참조된 도면들은 반드시 축적에 맞추어 도시된 것은 아니고, 본 발명의 기본 원리를 예시하는 다양한 선호되는 특징들의 다소 간략한 표현을 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 특정 치수, 방향, 위치, 및 형상을 포함하는 본 발명의 특정 설계 특징들이 특정 의도된 응용과 사용 환경에 의해 일부 결정될 것이다.Embodiments of the present specification may be better understood by referring to the following description in conjunction with the accompanying drawings, where like reference numerals refer to identical or functionally similar elements.
Figure 1 is a perspective view showing a heterogeneous material bonding structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing a heterogeneous material bonding structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view showing a stud member applied to a dissimilar material bonding structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a stud member applied to a dissimilar material bonding structure according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 are diagrams for explaining a method of joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention.
The drawings referenced above are not necessarily drawn to scale and should be understood as presenting a rather simplified representation of various preferred features illustrating the basic principles of the invention. The specific design features of the invention, including, for example, specific dimensions, orientation, location, and shape, will be determined in part by the particular intended application and usage environment.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예들을 기술하기 위한 목적이고, 본 발명을 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 분명하게 달리 나타내지 않는 한, 또한 복수 형태들을 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 '포함하는' 이라는 용어는 명시된 특징들, 정수, 단계들, 작동, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계들, 작동, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니라는 것이 또한 이해되어야 할 것이다.The terminology used herein is for the purpose of describing specific embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms are intended to also include the plural forms, unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, the terms 'comprise' and/or 'comprising' indicate the presence of specified features, integers, steps, operations, elements and/or components, but may also include one or more other features, integers or steps. It should also be understood that this does not exclude the presence or addition of elements, operations, components, and/or groups thereof.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, '및/또는' 이라는 용어는 연관되어 나열된 하나 이상의 항목들 중 임의의 하나 또는 모든 조합들을 포함한다.As used herein, the term 'and/or' includes any one or all combinations of one or more items listed in association.

본 명세서에서 '결합된' 이라는 용어는 상호 간에 직접 연결되거나 또는 하나 이상의 매개 컴포넌트들을 통해 간접적으로 연결되는 두 개의 컴포넌트들 간의 물리적 관계를 표시한다.In this specification, the term 'coupled' indicates a physical relationship between two components that are directly connected to each other or indirectly connected through one or more intermediate components.

'차량', '차량의', '자동차' 또는 본 명세서에서 사용되는 다른 유사 용어는 일반적으로, 스포츠카를 포함하는 승용 차량, 스포츠 유틸리티 차량(SUV), 버스, 트럭, 다양한 상용 차량을 포함하는 자동차(passenger automobiles)를 포함하고, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 수소 동력 차량, 목적 기반 모빌리티(Purpose Built Vehicle: PBV) 차량, 그리고 다른 대체 연료 차량(예를 들어, 석유가 아닌 다른 리소스로부터 유도된 연료)을 포함할 수 있다.As used herein, “vehicle,” “vehicle of,” “automobile,” or other similar terms generally refer to passenger vehicles, including sports cars, sport utility vehicles (SUVs), buses, trucks, and various commercial vehicles. (passenger automobiles), including hybrid vehicles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, hydrogen-powered vehicles, Purpose Built Vehicle (PBV) vehicles, and other alternative fuel vehicles (e.g., vehicles powered by sources other than oil). derived fuel).

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체를 도시한 단면도이다.Figure 1 is a perspective view showing a dissimilar material bonding structure according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a cross-sectional view showing a dissimilar material bonding structure according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체(100)는 차체의 경량화를 도모하기 위해 서로 다른 소재의 제1 판재(1)와 제2 판재(2)가 일체로 접합된 접합체로서, 예를 들면 차체 패널과 같은 차체 조립용 부품으로 구성될 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the heterogeneous material bonding structure 100 according to an embodiment of the present invention includes a first plate 1 and a second plate 2 made of different materials integrated into one body in order to reduce the weight of the vehicle body. As a joined body, for example, it may be composed of parts for car body assembly, such as car body panels.

본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체(100)는 상기한 바와 같이 차체용 패널에 적용되는 것으로 한정되지 않고, 차체용 멤버 및 차체 프레임 등과 같은 각종 차체 구조물에 적용될 수도 있다.The heterogeneous material bonding structure 100 according to an embodiment of the present invention is not limited to being applied to vehicle body panels as described above, and may be applied to various vehicle body structures such as vehicle body members and vehicle body frames.

더 나아가, 본 발명의 보호범위가 차체 조립용 부품의 이종소재 접합체에 반드시 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 구조물에 채용되는 이종소재의 접합체라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.Furthermore, the scope of protection of the present invention should not be understood as necessarily limited to the joint body of dissimilar materials of vehicle body assembly parts, and the technical idea of the present invention can be applied to the joint body of dissimilar materials used in structures of various types and purposes. there is.

여기서, 상기 제1 판재(1)는 경량 소재 예를 들면, 플라스틱 복합소재, 알루미늄 소재, 및 마그네슘 소재 중 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제1 판재(1)는 제1 판재(1)와 다른 소재 예를 들면, 스틸 소재로 이루어질 수 있다.Here, the first plate 1 may be made of a lightweight material, for example, a plastic composite material, an aluminum material, or a magnesium material. In addition, the first plate 1 may be made of a material different from the first plate 1, for example, a steel material.

이하에서는 상기 제1 판재(1)를 제2 판재(2)의 위에 겹쳐 놓은 상태에서, 상하 방향을 기준으로 제1 판재(1)와 제2 판재(2)를 일체로 접합하여 이종소재의 접합체를 제조하는 예를 설명하기로 한다.Hereinafter, with the first plate (1) overlaid on the second plate (2), the first plate (1) and the second plate (2) are integrally joined based on the vertical direction to form a joint of dissimilar materials. An example of manufacturing will be described.

그러나, 상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 제1 판재(1)와 제2 판재(2)의 기준 위치 및 접합장치의 접합 방향 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 방향이 본 실시 예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.However, the definition of the above direction is a relative meaning, and the direction may vary depending on the reference position of the first plate 1 and the second plate 2 and the joining direction of the joining device, etc., so the above-mentioned direction is used in this embodiment. It is not necessarily limited to the reference direction of the example.

본 명세서에서, 구성요소의 '상단부', '상부', '상단' 또는 '상부 면'은 도면에서 상대적으로 상측에 있는 구성요소의 단부, 부, 단, 또는 면을 나타내고, 구성요소의 '하단부', '하부', '하단' 또는 '하부 면'은 도면에서 상대적으로 하측에 있는 구성요소의 단부, 부, 단, 또는 면을 나타낸다.In this specification, the 'top', 'top', 'top' or 'top surface' of a component refers to the end, portion, edge, or face of the component that is relatively on the upper side in the drawing, and the 'bottom' of the component ', 'bottom', 'bottom' or 'lower surface' refers to the end, portion, stage, or face of a component that is relatively lower in the drawing.

또한, 본 명세서에서 구성요소의 단(예를 들어, 일측 단, 다른 일측 단 또는 양단 등)은 임의의 한 방향으로 구성요소의 끝을 나타내며, 구성요소의 단부(예를 들어, 일측 단부, 다른 일측 단부, 양단부, 전방 단부, 또는 후방 단부 등)는 그 끝을 포함하는 구성요소의 일정 부분을 나타낸다.Additionally, in this specification, the end of the component (e.g., one end, the other end, or both ends, etc.) refers to the end of the component in any one direction, and the end of the component (e.g., one end, the other end, etc.) refers to the end of the component in any one direction. one end, both ends, front end, or rear end, etc.) represents a portion of the component containing that end.

본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체(100)는 별도의 엘리먼트를 활용하여 이종 소재의 제1 판재(1)와 제2 판재(2)를 아크 용접의 용융 방식으로 접합한 구조로 이루어진다.The heterogeneous material bonding structure 100 according to an embodiment of the present invention is composed of a structure in which a first plate 1 and a second plate 2 of heterogeneous materials are joined by a melting method of arc welding using separate elements.

이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체(100)는 스터드 멤버(10)를 포함하고 있다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 스터드 멤버(10)는 별도의 엘리먼트로서, 제1 판재(1)를 지지(또는 고정)하면서 제2 판재(2)와 아크 용접으로 접합될 수 있다.The heterogeneous material bonding structure 100 according to an embodiment of the present invention includes a stud member 10. In an embodiment of the present invention, the stud member 10 is a separate element and can be joined to the second plate 2 by arc welding while supporting (or fixing) the first plate 1.

상기 스터드 멤버(10)는 제1 판재(1)의 표면(예, 상부 면)을 지지하도록 제1 판재(1)에 형성된 접합 홀(3)(당 업계에서는 통상적으로 '프리 홀' 이라고도 한다)을 관통하여 제2 판재(2)의 표면(예, 상부 면)과 아크 용접으로 접합될 수 있다.The stud member 10 has a joining hole 3 formed in the first plate 1 to support the surface (e.g., upper surface) of the first plate 1 (commonly referred to as a 'free hole' in the art). It can be joined to the surface (eg, upper surface) of the second plate 2 by arc welding.

여기서, 상기 스터드 멤버(10)는 제2 판재(2)와 동일한 소재, 즉 스틸 소재의 엘리먼트로 구비될 수 있다. 상기 스터드 멤버(10)는 제1 판재(1)의 접합 홀(3)을 상측에서 하측으로 관통하여 하단을 통해 제2 판재(2)와 편 방향으로 아크 용접될 수 있다.Here, the stud member 10 may be made of the same material as the second plate 2, that is, an element made of steel. The stud member 10 may penetrate the joining hole 3 of the first plate 1 from the top to the bottom and be arc welded to the second plate 2 through the bottom in one direction.

더 나아가, 상기한 바와 같은 제1 판재(1)는 스터드 멤버(10)와 제2 판재(2)의 용접 용융부(20)를 수용하도록 접합 홀(3)의 하단에서 연장 형성된 수용 홈(21)을 포함하고 있다. 상기 수용 홈(21)은 접합 홀(3)의 내경보다 큰 내경의 홈으로 형성되며, 그 접합 홀(3)에서 스탭 형태로 연장될 수 있다.Furthermore, the first plate 1 as described above has a receiving groove 21 extending from the bottom of the joining hole 3 to accommodate the welded fusion portion 20 of the stud member 10 and the second plate 2. ) is included. The receiving groove 21 is formed as a groove with an inner diameter larger than that of the joining hole 3, and may extend from the joining hole 3 in the form of a step.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체에 적용되는 스터드 멤버를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체에 적용되는 스터드 멤버를 도시한 단면도이다.Figure 3 is a perspective view showing a stud member applied to a dissimilar material bonding structure according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a cross-sectional view showing a stud member applied to a dissimilar material bonding structure according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 스터드 멤버(10)는 헤드부(11)와 섕크부(13)를 포함하고 있다. Referring to Figures 1 to 4, the stud member 10 according to an embodiment of the present invention includes a head part 11 and a shank part 13.

상기 헤드부(11)는 제1 판재(1)의 상면을 지지하도록 접합 홀(3)의 내경보다 큰 외경을 지닌 원판 형상으로 구비될 수 있다. 그리고, 상기 섕크부(13)는 헤드부(11)의 하면에서 하측 방향으로 연장된다.The head portion 11 may be provided in a disk shape with an outer diameter larger than the inner diameter of the joining hole 3 to support the upper surface of the first plate 1. And, the shank portion 13 extends downward from the lower surface of the head portion 11.

상기 섕크부(13)는 상단이 헤드부(11)의 하부 면에 연결되며, 하단이 제2 판재(2)의 상부 면과 아크 용접으로 접합될 수 있다. 여기서, 상기 섕크부(13)의 하단부는 하나의 예에서, 삼각 단면 형상의 첨예부(15)로 형성될 수 있다.The upper end of the shank portion 13 is connected to the lower surface of the head portion 11, and the lower end may be joined to the upper surface of the second plate 2 by arc welding. Here, in one example, the lower end of the shank portion 13 may be formed as a pointed portion 15 with a triangular cross-sectional shape.

이하, 상기와 같이 구성되는 이종소재 접합 구조체(100)를 제조하기 위한 이종소재 접합 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a dissimilar material bonding method for manufacturing the dissimilar material bonded structure 100 configured as described above will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 to 7 are diagrams for explaining a method of joining dissimilar materials according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서, 플라스틱 복합소재, 알루미늄 소재, 및 마그네슘 소재 중 어느 하나의 소재로 이루어진 제1 판재(1)가 제공된다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서, 스틸 소재로 이루어진 제2 판재(2)가 제공된다.Referring to FIG. 5, in an embodiment of the present invention, a first plate 1 made of any one of a plastic composite material, an aluminum material, and a magnesium material is provided. And, in an embodiment of the present invention, a second plate 2 made of steel material is provided.

본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 판재(1)에 접합 홀(3)을 가공하고, 그 접합 홀(3)의 하단과 연결되는 수용 홈(21)을 가공한다. 여기서, 상기 접합 홀(3)은 당업자에게 잘 알려진 피어싱 툴에 의해 형성될 수 있으며, 제1 판재(1)의 강도, 크기 등에 따라 복수 개로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a joining hole 3 is processed in the first plate 1, and a receiving groove 21 connected to the lower end of the joining hole 3 is processed. Here, the joining holes 3 may be formed by a piercing tool well known to those skilled in the art, and may be formed in plural numbers depending on the strength, size, etc. of the first plate 1.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 판재(1)의 상부 면에 제2 판재(2)의 하부 면이 겹쳐지게 셋팅한다.Then, in an embodiment of the present invention, the lower surface of the second plate 2 is set to overlap the upper surface of the first plate 1.

다음으로, 본 발명의 실시 예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 판재(2)와 동일한 소재로 이루어지며, 헤드부(11)와 섕크부(13)를 포함하고 있는 스터드 멤버(10)가 제공된다.Next, in an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, a stud member is made of the same material as the second plate 2 and includes a head portion 11 and a shank portion 13 ( 10) is provided.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 스터드 용접 장치(30)를 통해 제1 판재(1)의 접합 홀(3)에 스터드 멤버(10)를 삽입한다. 이때, 상기 스터드 멤버(10)는 접합 홀(3)에 상측에서 하측 방향으로 삽입된다.In this state, in the embodiment of the present invention, the stud member 10 is inserted into the joining hole 3 of the first plate 1 through the stud welding device 30. At this time, the stud member 10 is inserted into the joining hole 3 from top to bottom.

여기서, 상기 스터드 용접 장치(30)는 스터드 공급 유닛(도시하지 않음)을 통해 스터드 멤버(10)를 공급하고, 그 스터드 멤버(10)의 헤드부(11)를 설정된 압력으로 가압하며, 스터드 멤버(10)의 섕크부(13)를 제1 판재(1)의 접합 홀(3)에 상하 방향을 따라 삽입할 수 있다.Here, the stud welding device 30 supplies the stud member 10 through a stud supply unit (not shown), pressurizes the head portion 11 of the stud member 10 to a set pressure, and The shank portion 13 of (10) can be inserted into the joining hole 3 of the first plate 1 along the vertical direction.

그러면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 섕크부(13)는 제1 판재(1)의 접합 홀(3)을 관통하여 제2 판재(2)의 상부 면에 접촉되는데, 그 섕크부(13)의 첨예부(15)가 제2 판재(2)의 상부 면에 접촉된다.Then, as shown in FIG. 7, the shank portion 13 penetrates the joining hole 3 of the first plate 1 and comes into contact with the upper surface of the second plate 2. The shank portion 13 ) is in contact with the upper surface of the second plate 2.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 스터드 용접 장치(30)에 의하여 스터드 멤버(10)를 하측 방향으로 가압하면서 순간적으로 전기를 인가하게 되면, 섕크부(13)의 첨예부(15)와 제2 판재(2)의 상부 면 사이에 강한 아크가 발생하게 되고, 그 아크에 의하여 섕크부(13)의 첨예부(15)와 제2 판재(2)의 상부 면이 용융된다.In this state, in the embodiment of the present invention, when electricity is momentarily applied while pressing the stud member 10 in the downward direction by the stud welding device 30, the pointed portion 15 of the shank portion 13 and A strong arc is generated between the upper surface of the second plate 2, and the pointed portion 15 of the shank portion 13 and the upper surface of the second plate 2 are melted by the arc.

따라서, 상기한 스터드 멤버(10)는 섕크부(13)의 첨예부(15)를 통해 제2 판재(2)의 상부 면에 편방향으로 아크 용접된다.Accordingly, the stud member 10 is unidirectionally arc welded to the upper surface of the second plate 2 through the pointed portion 15 of the shank portion 13.

여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스터드 멤버(10)의 헤드부(11)는 제1 판재(1)의 상부 면을 지지하고, 섕크부(13)의 첨예부(15)와 제2 판재(2)의 상부 면의 용접 용융부(20)는 제1 판재(1)의 수용 홈(21)에 채워진다.Here, as shown in FIG. 2, the head portion 11 of the stud member 10 supports the upper surface of the first plate 1, and the pointed portion 15 of the shank portion 13 and the second The welded fusion portion 20 of the upper surface of the plate 2 is filled in the receiving groove 21 of the first plate 1.

이에, 상기 용접 용융부(20)가 수용 홈(21)에서 응고되며, 제1 판재(1)와 제2 판재(2)의 사이에 융착됨으로써, 제1 판재(1)와 제2 판재(2)는 스터드 멤버(10)에 의하여 일체로 접합될 수 있다.Accordingly, the weld fusion portion 20 is solidified in the receiving groove 21 and is fused between the first plate 1 and the second plate 2, thereby forming the first plate 1 and the second plate 2. ) can be integrally joined by the stud member 10.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체(100) 및 접합 방법에 의하면, 스터드 멤버(10)를 활용하여 이종소재의 제1 판재(1)와 제2 판재(2)를 아크 용접의 용융 방식으로 접합할 수 있다.According to the heterogeneous material bonding structure 100 and the bonding method according to the embodiment of the present invention as described so far, the first plate 1 and the second plate 2 of the heterogeneous material are connected using the stud member 10. It can be joined using the melting method of arc welding.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 스터드 멤버(10)를 제2 판재(2)와 아크 용접으로 용접하며, 스터드 멤버(10)를 통해 제1 판재(1)와 제2 판재(2)를 접합함에 따라, 인장전단 강도가 높은 고품질의 이종소재 접합 제품을 확보할 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the stud member 10 is welded to the second plate 2 by arc welding, and the first plate 1 and the second plate 2 are joined through the stud member 10. Accordingly, high-quality dissimilar material bonding products with high tensile shear strength can be secured.

나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 이종소재 접합 구조체(100)는 스터드 용접 장치(30)에 의하여 스터드 멤버(10)를 가압하며, 스터드 멤버(10)와 제2 판재(2)와 아크 용접으로 용접하고, 스터드 멤버(10)와 제2 판재(2)의 용접 용융부(20)를 제1 판재(1)의 수용 홈(21)에 채움으로써, 제1 판재(1), 제2 판재(2), 그리고 스터드 멤버(10) 간의 유격을 제거할 수 있다.Furthermore, the heterogeneous material bonding structure 100 according to an embodiment of the present invention pressurizes the stud member 10 by the stud welding device 30, and arc welds the stud member 10 and the second plate 2. By welding and filling the welded fusion portion 20 of the stud member 10 and the second plate 2 into the receiving groove 21 of the first plate 1, the first plate 1 and the second plate ( 2), and the gap between the stud members 10 can be eliminated.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 제1 판재(1), 제2 판재(2), 그리고 스터드 멤버(10) 간의 수밀성을 확보할 수 있으며, 제1 판재(1)와 제2 판재(2)의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, watertightness can be secured between the first plate (1), the second plate (2), and the stud member (10), and the first plate (1) and the second plate (2) are Joint strength can be improved.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 비교적 고가인 REW 장치, FDS 장치 및 블라인드 리벳 장치 및 이들 장치를 운용하기 위한 주변 설비를 사용하지 않고, 기존의 스터드 용접 장치(30)를 사용하여 이종소재의 제1 판재(1)와 제2 판재(2)를 접합하므로, 공정이 단순하고, 설비 투자비용이 절감되는 효과가 있다.Furthermore, in the embodiment of the present invention, the relatively expensive REW device, FDS device, blind rivet device, and peripheral equipment for operating these devices are not used, but the existing stud welding device 30 is used to manufacture dissimilar materials. Since the first plate (1) and the second plate (2) are joined, the process is simple and equipment investment costs are reduced.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be easily modified by a person skilled in the art from the embodiments of the present invention to provide equivalent equivalents. Includes all changes within the scope deemed acceptable.

1: 제1 판재
2: 제2 판재
3: 접합 홀
10: 스터드 멤버
11: 헤드부
13: 섕크부
15: 첨예부
20: 용접 용융부
21: 수용 홈
30: 스터드 용접 장치
100: 이종소재 접합 구조체1: First plate
2: Second plate
3: Junction hole
10: Stud member
11: Head part
13: Shank part
15: Sharp section
20: weld fusion zone
21: Acceptance groove
30: Stud welding device
100: Heterogeneous material joint structure

Claims

A heterogeneous material joint structure in which first and second plates of different materials are integrally joined,
a stud member that passes through a joint hole formed in the first plate to support the surface of the first plate and is joined to the second plate by arc welding, and is made of the same material as the second plate;
A heterogeneous material bonding structure containing a.

According to claim 1,
The stud member is,
A heterogeneous material joint structure that passes through the joint hole of the first plate from the top to the bottom and is arc welded to the second plate in one direction through the bottom.

According to clause 2,
The stud member is,
A head portion supporting the upper surface of the first plate,
A shank portion whose upper end is connected to the head portion and whose lower end is joined to the second plate by arc welding.
A heterogeneous material bonding structure containing a.

According to clause 3,
A heterogeneous material bonding structure in which the lower end of the shank portion is formed as a pointed portion of a triangular cross-sectional shape.

According to clause 2,
The first plate is,
A receiving groove extending from the bottom of the joining hole to accommodate the welded portion of the stud member and the second plate.
A heterogeneous material bonding structure containing a.

According to claim 1,
The first plate is made of any one of plastic composite material, aluminum material, and magnesium material,
The second plate is a heterogeneous material bonding structure made of steel.

A heterogeneous material joining method for joining first and second sheets of different materials, comprising:
(a) Process of machining a joining hole in the first plate;
(b) the process of setting the first plate to overlap the upper surface of the second plate;
(c) a process of inserting a stud member into the joining hole of the first plate through a stud welding device; and
(d) a process of joining the stud member and the second plate by arc welding through a stud welding device;
A method of joining different materials including.

According to clause 7,
In process (a) above,
A method of joining different materials by processing a receiving groove connected to the lower end of the joining hole in the first plate.

According to clause 7,
In process (c) above,
A dissimilar material joining method in which the shank portion of the stud member penetrates the joining hole and contacts the upper surface of the second plate.

According to clause 8,
In process (d) above,
A dissimilar material joining method in which the stud member is pressed in a downward direction by the stud welding device, and the stud member and the second plate are arc welded in one direction.

According to claim 10,
In process (d) above,
A dissimilar material joining method in which an arc is generated between the stud member and the second plate to melt the lower end of the stud member and the second plate.

According to claim 11,
In process (d) above,
The head portion of the stud member supports the upper surface of the first plate,
A dissimilar material joining method in which the lower end of the stud member and the welded fusion portion of the second plate are filled in the receiving groove.

According to clause 7,
A dissimilar material joining method wherein the stud member is made of the same material as the second plate.

According to claim 13,
The first plate is made of any one of plastic composite material, aluminum material, and magnesium material,
A method of joining different materials wherein the second plate is made of steel.