인버터 DC 저항 점 용접에서 전류파형 변화를 통한 로브 영역 확대 및 용접 조건 최적화

Abstract

세계 각 국의 환경규제 강화 정책에 의해 엔진효율 개선, 주행저항 감소, 차체 경량화 등의 자동차 연비 향상을 위한 연구가 이루어지고 있다. 그 중에서도 자동차 연비 향상에 가장 큰 영향을 미치는 차체 경량화를 위해 자동차용 강판은 가볍고, 강도를 충족시키는 고장력강 (High Strength Steel) 이 개발되고 있다. 또한 자동차 수요자의 욕구가 고급화 되면서 안전성, 방청성 등의 욕구를 충족시키기 위해 강판의 표면에 GI, GA 도금을 하는 등의 방법을 사용하고 있다. 따라서 이러한 표면 처리나 고장력 강 자체의 성질 때문에 용접성과 용접품질이 저하되는 문제점이 발생한다. 이러한 용접 품질 저하 문제를 개선하기 위하여 pulsed current, 다단 가압, post annealing 등을 적용한 연구가 이루어졌지만 여전히 용접 문제가 발생하고 현장에서 적용하기에는 많은 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 일반 mild steel에 비하여 좁은 Lobe 영역을 가지는 고장력 강의 저전류와 고전류 Lobe 영역을 확장, 용접 품질을 확보하여 현장에서 적용 가능하도록 하였다. 개략적인 실험을 통해 적절한 개선 전류 파형을 제시하였고 동저항(Dynamic Resistance)과 누적 투입열량 등을 통해 변수들의 특징을 파악하였다. ANOVA 분석을 통해 주요변수를 도출하였고 회귀식을 도출하였다. 또한 실제 실험결과를 SORPAS simulation 프로그램 결과와 비교하여 다양한 조건에서의 너깃 크기를 예측해보았고, 개선 전류 파형의 우수성을 검증하였다. 마지막으로 현장에서 발생 가능한 Bad condition인 Gap, Flange, Multi-layer 조건에 대하여 개선전류 파형 실험과 시뮬레이션 해석 실험을 수행하고 결과를 비교해 보았다. 평가 척도는 인장강도, 너깃 크기, Indentation depth를 통해 평가하였다. 이상의 실험을 통해 개선 전류 파형의 우수성을 검증하였으며 고장력 강의 Lobe 영역을 확장하여 용접성을 확보할 수 있었다.; The HSS(High Strength Steel) is widely used in auto industry. But, the HSS's weldability is not better than Mild Steel because of the HSS's hardness. Moreover, HSS's surface is coated by GI or GA for preventing corrosion. As a result, the HSS's Lobe curves are very narrow. And Expulsion occurs easily when weld is performed at a little high current condition. This study investigates the optimization of welding parameters and Lobe curve expansion by changing weld current profile in resistance spot welding. It is made an experiment on spot welding for the Lobe curve expansion. And weld parameter's properties are analyzed by the dynamic resistance and input quantity. Also, Regression model is found by ANOVA analysis to find optimal weld parameters. The nugget size of real experiment is estimated by using SORPAS simulation program. And then, Improved current profile's superiority is verified. Finally, Improved current profile is estimated that weld quality is improved on Bad condition (Flange, Gap, Multi-layer) occurring in workplace. Tensile strength, Nugget size and Indentation depth are used the evaluation criteria. According to the study, HSS's weldability is better than before and Lobe curve is expanded.