3 층 금속판 스폿 용접 기술

최근 10 년 동안 우리나라 자동차 공업이 급속히 발전하여 자동차 차체 방부 문제가 날로 두드러지고 있다. 관련 조사에 따르면 국산 신차 운행 첫해에 부식반이 생기고 3 ~ 4 년 동안 부식이 스며들면 전국 연간 수리비가 수십억 원 [1] 에 이를 것으로 나타났다. 따라서 차체의 수명을 높이기 위해 차체 재료의 방부 성능을 높이기 위해 코팅된 저탄소 강판이 널리 사용되고 있지만 현재 가장 널리 사용되는 것은 아연도금 강판이다. 유럽 ​​및 미국 자동차는 아연 도금 강판으로 전체 신체 재료의 약 60% 를 차지하며 일본은 더 많습니다 [2,3]. 우리나라는 일찍이 자동차 제조업이 국산 아연도금 강판 사용을 장려하고 아연도금판 용접을 국가기금 프로젝트에 포함하도록 관련 정책을 제정했다.

아연 도금 강판은 내식성이 좋지만 저항 스폿 용접은 국내외 자동차 본체 제조에 널리 사용됩니다. 코팅되지 않은 강판에 비해 아연 도금 강판 스폿 용접 과정에서 다음과 같은 문제가 발생합니다. 강판 용융 아연 층 이전에 아연 링이 형성되어 용접 전류 밀도가 낮아집니다. 아연층 표면 화상, 접착, 오염 전극, 전극 수명 감소 아연 층 저항률이 낮고 접촉 저항이 낮습니다. 용접 스플래시, 균열, 기공 또는 조직 연화 등의 결함이 발생하기 쉽다.

아연 도금 강판 스폿 용접에 이러한 문제가 있어 국내외 관련 분야의 광범위한 관심을 불러일으켰으며 많은 연구 작업을 진행했다. 현재 아연 도금 강판 스폿 용접에 대한 연구는 주로 네 가지 측면에서 시작됩니다. 하나는 아연 도금 강판의 스폿 용접성입니다. 둘째, 전극 재료와 모양을 올바르게 선택하십시오. 셋째, 스폿 용접의 품질에 대한 주요 공정 변수의 영향; 넷째, 스폿 용접 품질 관리 모드 및 방법.

아연 도금 방법 및 두께가 스폿 용접에 미치는 영향

아연 도금 공정에 따라 아연 도금 강판은 대략 아연 도금 강판과 용융 아연 도금 강판으로 나눌 수 있으며, 또 합금화 아연 도금 강판이 450 에 남아 있습니까? C 이상 합금화 처리. 세 가지에 비해 아연 도금판 코팅이 얇고 용접성이 좋지만 비용이 많이 듭니다. 용융 아연 도금 강판 코팅 두께, 내식성은 좋지만 납땜성이 떨어집니다. 용융 아연 도금 강판에 비해 합금화 아연 도금 강판의 용접성이 개선되었다. 아연 도금판은 동일한 아연 층 두께에서 아연 도금판보다 용접성이 더 좋습니다.

아연층 두께는 강판에 매우 작지만 용접성에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 아연층 두께가 증가함에 따라 용접 전류가 커지지만, 정선정 등 [4] 은 특정 코팅 두께 범위 내에서 아연층이 두꺼울수록 필요한 전류가 더 크다는 것을 발견했다. 그러나 아연층이 일정한 두께에 도달하면 필요한 전류가 낮아진다. 그러나 미국 금속학회가 편집한 관련 자료 [5] 에 따르면 아연 도금 강판의 용접성은 코팅 두께 증가 (아연 두께가 0.005~0.025mm 범위 내) 에 따라 감소하지만 아연 층 두께가 1.52 mm 이상인 경우 용접성은 코팅 두께의 영향을 받지 않습니다. 그러나 저자의 공장 관행은 아연층이 있지만 적절한 장비와 공예를 선택하기만 하면 아연도금 강판의 저항 스폿 용접 품질이 차체 제조의 기술적 요구 사항을 충족시킬 수 있다는 것을 증명했다. 따라서 아연도금 강판 자체의 아연도금 방식이나 아연층 두께는 차체 스폿 용접의 품질에 영향을 미치는 결정적인 요인이 아닙니다.

전극 재료 및 형상 선택 및 설계

아연 도금판 스폿 용접 연구에서 전극 재료는 기존 전극과 도금의 상호 작용 특성 분석과 새로운 전극 재료 개발에 초점을 맞춘 주목할만한 초점이다. 아연 도금 플레이트 스폿 용접에 사용되는 외국 전극 재료는 주로 Cu-Cr (0.8% Cr), Cu-Zr (0. 15% Zr), Cu-Cr-Zr, Al3O2 입자가 포함된 미국에서는 크롬 구리를 넣은 복합 전극을 텅스텐 전극 헤드로 실험한 결과 이 전극의 수명이 길다는 것이 밝혀졌다. 그러나, 텅스텐 전극의 열 전도성이 좋지 않아 차체 제조업에서 [6] 을 보급하기가 어렵다. 전극 표면에 코발트, 산화 티타늄, 로듐 등과 같은 고융점 물질을 분사한다는 주장도 있다. 또는 아연도금판 사이에 산화 알루미늄 분말을 미리 설치하여 접촉 저항을 증가시키고 용접 시간을 단축하여 전극 수명을 높일 수 있습니다. 국내 연구는 대부분 실험을 통해 상술한 재료로 만든 전극의 사용 성능을 연구한다. 대량의 실험에 따르면 용접 조건이 좋지 않은 경우, 가격이 낮은 Cu— Cr, Cu— Zr 합금 전극 또는 가격이 높은 DSC 전극의 사용 조건은 비슷하지만 공장 경험에 따르면 DSC 20 합금 전극을 사용하면 전극 부착력이 떨어지는 경우도 있습니다.

전극의 모양과 끝면의 크기에 관해서는 평평한 단면체 모양이 가장 좋은 것으로 여겨진다. 동시에 참고 문헌 [5] 에 따르면 모바일 용접 클램프를 사용할 때는 끝 반지름이 1 ~ 2in 인 구형 전극을 사용하는 것이 좋으며 참고 문헌 [7] 은 구형 전극을 사용하지 않는 것이 좋습니다.

외국 연구원들은 아연 도금 강판의 스폿 용접에 대한 전극 수명은 전극 끝과 용융 금속의 합금화 반응의 난이도에 달려 있다는 것을 오래전부터 깨달았다. 일부 합금 전극은 5 주기 (60Hz) 내에 합금화 과정을 완료할 수 있어 합금화 반응이 발생하기 쉬운 전극의 수명이 더 짧다. 또한 많은 스폿 용접 실험에 따르면 용접 시 전극 표면 온도가 일반 강판을 용접할 때의 온도보다 훨씬 높습니다 [8]. 따라서 전극의 냉각은 매우 중요하며, 냉각수 흐름은 전극이 실온에 근접할 수 있도록 충분하여 전극과 코팅 사이의 합금 반응을 최소화하고 전극' 드럼' 또는 전극 연화로 인한 전극 팽창을 방지해야 한다. 그러나 현재 냉각수의 유속이 얼마나 빠르고 높은지에 대해서는 전극이 과열되지 않을 것이라는 결론이 나지 않았다. 참고 문헌 [7] 은 수류 속도가 1 gal/min 이상이어야 하고, 최대 입구 온도는 32 여야 한다고 제안한다. 병씨

아연 도금 강판의 스폿 용접 공정 및 품질에 미치는 4 공정 변수의 영향

현재 신뢰할 수 있고 실용적인 감지 또는 어댑티브 제어 수단이 없는 경우 가장 일반적으로 사용되는 정전류 제어 스폿 용접기의 경우 아연 도금 플레이트 스폿 용접에 사용할 수 있는 용접 전류 조절 범위가 매우 작기 때문에 적절한 프로세스 매개변수를 수동으로 선택 (입력) 하기가 특히 어렵습니다. 또한 스폿 용접 품질에는 순 압력 변동, 장비 특성, 용접기 (용접 클램프) 회로, 다양한 션트, 전극 마모, 전극 압력 변동, 재질 상태 및 특성, 재질 두께 조합, 접합 형태, 냉각 조건, 작동 방식 등 20 개 이상의 영향 요소가 포함됩니다. , 이러한 요소들은 상호 작용합니다. 어떤 요소의 변동 또는 이상으로든 설정된 용접 사양 값이 실제로 얻은 땜납 접합 값과 다를 수 있으므로 프로세스 매개변수의 최적 일치에 영향을 줍니다. 기업 생산의 경우 공정 매개변수를 합리적으로 선택하는 것이 땜납 접합의 품질을 제어하는 가장 중요한 방법이므로 이 방면의 연구는 중요한 현실적 의의를 가지고 있다.

일부 학자들은 아연 도금 강판의 스폿 용접 공정을 연구했다. 상하이 교통대학의 왕징 등 [9] 일반 냉연강판, 아연도금 강판, 아연층 두께가 다른 아연 도금 강판의 스폿 용접 공정과 역학 성능을 비교한 결과, 용융 사이즈와 접합 강도가 전류에 따라 변하는 법칙에 따라 아연도금 강판은 일반 강판과 거의 동일하며 포물선형이며 아연도금 강판은 단조롭게 상승하는 대수 곡선이라고 분석했다. 아연도금 강판 스폿 용접을 할 때 전극 압력이 2.0kN 보다 크면 전극 압력의 증가는 스플래시를 줄이는 데 큰 영향을 주지 않습니다. 아연도금 강판의 접합 강도는 전기 시간에 따라 변하는 법칙이 일반 강판과 거의 동일하며, 먼저 눈에 띄게 증가한 후 평평해지거나 하강하는 경향이 있다. 이것은 Baosteel 연구원 엄기 [10] 가 용융 아연 도금판 스폿 용접 공정 실험에서 얻은 결론과 일치한다.

아연 도금 강판 스폿 용접 과정에서 용융 핵 형태를 분석해 미시적 특성상 아연 도금 강판 공정 매개변수가 스폿 용접 품질에 미치는 영향을 검토한 학자도 있다. 문헌 [1 1] 은 아연 도금 강판 스폿 용접 핵의 결정체 형태가 방향성이 강한 굵은 기둥 결정체라고 생각한다. 용접 전류를 늘리거나 줄이는 것은 아연 도금 플레이트 스폿 용접 핵의 결정체 형태를 개선하는 데 큰 영향을 주지 않지만 전류를 늘리면 기둥 모양의 결정체가 굵어집니다. 전기 시간과 용접 압력을 높이면 아연판 스폿 용접 핵의 결정 형태를 개선할 수 있습니다. 전자효과는 가장 뚜렷하며 기본적으로 아이소메트릭을 형성할 수 있습니다. 그러나 스폿 용접이 잘 용접되는 일반 강판에도 아이소메트리 조직 [12] 을 얻기가 어렵다고 생각하는 학자들도 있다. 파일 [13] 은 양질의 일반 강판의 스폿 용접 조인트에도 해당 용접이 "기둥+등거리" 로 구성되어 있다고 지적했다. 따라서 용접성이 좋지 않은 아연 도금 강판의 경우 프로세스 매개변수를 조정해야만 "등축+기둥" 결정 또는 대량의 등축 결정 조직을 얻을 수 있다는 것은 의심할 만하다. 또한 직교 실험을 통해 08Al 아연 도금 강판을 연구한 결과 용접 전류가 접합 강도의 첫 번째 영향 요인이고 그 다음은 전기 시간 [14] 이라는 결론을 내렸습니다.

이는 일반 강판의 스폿 용접 특성과 일치하지만 파일 [1 1] 과 모순됩니다.

또한 국내외 권위 있는 대부분의 용접 기관에서 아연 도금 강판 스폿 용접 사양표를 추천했지만 관련 데이터는 일정하지 않습니다. 필자는 동일한 재료로 동일한 스폿 용접 조건에서 IIW 와 JIW 가 권장하는 용접 사양을 검증했지만 스폿 용접 효과는 이상적이지 않았습니다. 또한, 위의 문헌 중 일부는 동일한 용접 조건 하에서 실험에서 얻은 최상의 사양도 일치하지 않습니다.

아마도 용접 공정이 복잡하고 영향 요인이 많은 아연 도금 강판 스폿 용접의 경우 이러한 모순이나 차이는 특정 실험 조건 하에서 합리적이며, 이는 프로세스 매개변수의 수동 최적화 선택의 어려움입니다. 현재 많은 연구자들은 모호한 시스템, 전문가 시스템 (ES) 및 인공 신경망 (ANN) 과 같은 통합 시스템을 통합하는 인공지능 시스템을 제시하여 스폿 용접 프로세스 매개변수 선택을 최적화했으며, 그 중 일부는 실험실에서 성공을 거두었습니다. 아연 도금 강판 스폿 용접 프로세스 매개변수 최적화에 대한 심층 연구를 촉진하고 기존 프로세스 매개변수 최적화 방법의 부족을 근본적으로 해결할 수 있습니다.

5 스폿 용접 품질 관리 방법 연구 현황

현재 자동차 본체 생산에서 스폿 용접의 품질은 기본적으로 공정 실험, 외관 검사 및 파괴 실험을 통해 검사되지만 편리하고 효과적이며 신뢰할 수 있는 품질 관리 수단이 없습니다. 그러나 저항 스폿 용접의 광범위한 응용과 품질 안정성의 절실한 요구로 인해 스폿 용접 품질 관리는 각국 학자와 장비 제조업체의 관심의 초점으로 가장 광범위한 연구를 진행했다.

현재 제시된 품질 관리 방법에는 전기 매개변수, 열팽창법, 적외선 복사법, 초음파법, 음향 방출법, 종합제어법이 있는데, 이 중 적외선 복사법, 초음파법, 음향 방출법은 조건 제한으로 인해 응용을 확대하기 어렵다. 전기 매개변수 방법에는 정전류법, 동적 저항법, 에너지 적분법, 극간 전압법 등이 포함됩니다. 이러한 제어 방법의 연구는 많은 만족스러운 진전을 이루었지만, 지금까지 실제 생산에서 다양한 요인의 영향을 보상할 수 있는 방법은 없었고, 각자의 한계로 인해 아직 생산에 보급되지 않았다. 그래서 10 여 년 전부터 학자들은 추가 연구가 다중 매개변수 통합 통제를 발전시키는 것이라고 지적했다.

AWS 국제용접박람회에서 외국의 한 회사는 여러 매개변수 (전류, 전압, 동적 저항, 전극 변위, 전극 압력 등) 를 감지할 수 있는 저항 용접 온도계를 선보였다. ), 적용 효과가 좋습니다 [15]. 노스웨스턴 공업대학용 STD 공업제어마이크로컴퓨터로 개발한 저항용접 다중 매개변수 모니터도 다중 매개변수 감지를 실현하여 실험실 조건 하에서 만족스러운 결과를 얻었다 [16]. 조표 등 [17] 은 IBM—80286 에서 만든 스폿 용접 프로세스의 동적 매개변수 테스트 시스템을 사용하여 스폿 용접 프로세스의 다양한 동적 매개변수를 안정적으로 얻을 수 있습니다. 이러한 제어 방법은 정확도가 높지만, 테스트 시스템이 복잡하기 때문에 저자는 생산에 널리 사용하기가 어렵다고 생각합니다.

역변화 저항 스폿 용접기는 이미 국내 자동차, 전기 등 제조업에 광범위하게 적용되었다는 점은 주목할 만하다. 작동 원리는 입력 3 상 AC 브리지 정류기를 DC 로 필터링한 다음 인버터로 중간 주파수 AC (f = 600 ~ 1000 Hz) 를 생성하고 용접 변압기로 저전압 AC 를 출력하고, 마지막으로 단상 정류를 거쳐 맥동이 작은 DC 를 출력하는 것입니다. 이 제어 방식은 처음에는 펄스 폭 변조 (PWM) 를 사용했지만, 90 년대에는 이미' 제로 스위치 -PWM' 또는' 제로 스위치 -PWM' 변환기를 채택하는 경향이 있었다. 이는 에너지 절약뿐만 아니라 용접 규격의 조정 범위를 3-4 배 확대했다 [1

일반적으로 스폿 용접 품질 관리의 발전 추세는 제어 모드와 제어 방법의 통합, 프로세스와 품질 제어 법칙에 설명된 수량화, 의사 결정의 지능화 제어입니다. 물론, 좋은 시장 전망을 가지기 위해서는 모든 통제 방법이 효과적이고, 믿을 만하고, 조작이 간단해야 한다.

비용이 합리적이다.