KR102300341B1

KR102300341B1 - 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법

Info

Publication number: KR102300341B1
Application number: KR1020140188136A
Authority: KR
Inventors: 김민호; 이문용
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2034-12-24
Also published as: KR20160077795A

Abstract

알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법은 CFRP 복합판재와 알루미늄 판재를 상호 겹친 상태로 지그 상의 전자 마그네틱 상에 상기 알루미늄 판재를 상부로 하여 로딩하고, 상기 알루미늄 판재의 상면에는 중앙에 관통홀을 갖는 금속블록을 안착시키는 로딩단계; 상기 지그 상의 전자 마그네틱을 작동하여 자력으로 상기 금속블록을 끌어당겨 상기 CFRP 복합판재와 알루미늄 판재를 상호 압착하는 압착단계; 상기 압착단계의 상태에서, 레이저빔을 열원으로 상기 알루미늄 판재를 가열하면서 열전달에 의해 상기 CFRP 복합판재를 비점까지 가열하여 용융수지 내에 발생되는 고압버블이 접합 경계면에서 터지면서 상기 알루미늄 판재의 접합부 표면을 거칠게 하여 상기 CFRP 복합판재의 용융수지가 상기 접합부 표면에 침투 및 고화시켜 접합하는 가열접합단계를 포함한다.

Description

알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법{WELDING METHOD FOR ALUMINIUM SHEET AND CARBON FIBER REINFORCED PLASTICS SHEET}

본 발명은 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 본딩이나 체결부품 없이 강판과 CFRP 복합판재를 레이저 열원만으로 접합하는 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업분야에서 두 금속판재를 상호 겹치기 접합하기 위해서는 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저빔을 이용한 레이저 용접이나, 스폿 용접기를 이용한 전기저항 용접이 주로 적용된다.

도 1에서는 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도이다。

도 1을 참조하면, 레이저빔(LB)을 이용하여 강판 소재를 용접하기 위한 일반적인 레이저 용접 시스템은 로봇(1)의 아암(3) 선단에 레이저 헤드(5)가 설치되고, 이 레이저 헤드(5)는 레이저 발진기(7)와 연결된다.

상기 로봇(1)은 로봇 제어기(C)에 의해 거동 제어되어 상기 레이저 헤드(5)를 소재(9)의 용접패턴을 따라 이동시키면서 레이저빔(LB)이 조사되도록 하여 용접작업을 진행하게 된다.

한편, 최근에는 차체의 고강도 경량화의 추세에 따라 차체 소재로 금속판재 또는 비철금속판재뿐만 아니라 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: CARBON FIBER REINFORCED PLASTICS, 이하, CFRP라 칭함)으로 이루어지는 복합판재를 적용하는 사례가 빈번해 졌다.

탄소섬유를 이용한 CFRP는 강도, 탄성률, 경량성, 안정성이 우수하기 때문에, 높은 성능이 요구되는 항공이나 자동차 분야에서는 주요한 재료 중 하나로 각광받고 있으며, 경제적인 조건만 해결되면 향후 사용이 더욱 확대되고, CFRP의 제조량이 비약적으로 증가될 것으로 기대된다.

특히, 자동차 산업에서의 CFRP는 탄소섬유를 주로 에폭시나 플라스틱 등의 수지의 심으로 제조하여 많이 사용하는 추세이다. 즉, CFRP는 탄소섬유를 와인딩 모양이나 직물 모양으로 제조한 후, 수지류에 함침하여 경화시킨 것으로서, 고강도, 고탄성의 경량소재로 주목받고 있는 첨단 복합 재료이며, 비금속재이다.

이러한 CFRP에서 수지류는 경도가 우수한 반면, 인장강도가 약해 쉽게 끊어지고, 탄소섬유는 인장강도가 높지만 굽힘 반발력이 없기 때문에 이 둘을 결합하는 것이다.

또한, 탄소섬유는 같은 부피의 스틸에 비해 1/4의 무게로 경량화가 가능하고, 인장강도는 10배나 강하여 강성 확보에 유리하며, 성형성 역시 좋다는 이점이 있다.

그러나 상기한 바와 같은 CFRP를 차체에 적용하기 위해서는 이를 대체하기 어려운 부분에 적용되는 강판 또는 알루미늄 판재 등과의 접합이 가능해야 하는데, 두 소재의 물성적 특성에 의해 종래와 같이 레이저 용접이나 스폿 용접은 불가능한 단점이 있어, 주로 본딩이나 체결부품을 이용한 기계적 접합이 이루어지고 있다.

특히, 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 종래의 접합방법에 따른 본딩이나 기계적 접합을 위해서는 설계치수를 벗어나지 않도록 설계단계에서부터 치수가 고려되어야 하며, 이에 따른 레이아웃 상의 자유도가 낮은 단점이 있어 새로운 접합방법의 연구개발이 시급한 문제이다.

상기와 같은 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.

본 발명의 실시 예는 별도의 본딩이나 체결부품 없이 알루미늄 판재와 CFRP 복합판재를 겹쳐서 전자 마그네틱의 자력을 이용하여 상호 압착한 상태로, 비초점구간의 레이저빔을 열원으로 알루미늄 판재와 CFRP 복합판재의 비점(boiling point) 차이를 이용하여 접합하는 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 있어서, CFRP 복합판재와 알루미늄 판재를 상호 겹친 상태로 지그 상의 전자 마그네틱 상에 상기 알루미늄 판재를 상부로 하여 로딩하고, 상기 알루미늄 판재의 상면에는 중앙에 관통홀을 갖는 금속블록을 안착시키는 로딩단계; 상기 지그 상의 전자 마그네틱을 작동하여 자력으로 상기 금속블록을 끌어당겨 상기 CFRP 복합판재와 알루미늄 판재를 상호 압착하는 압착단계; 상기 압착단계의 상태에서, 레이저빔을 열원으로 상기 알루미늄 판재를 가열하면서 열전달에 의해 상기 CFRP 복합판재를 비점까지 가열하여 용융수지 내에 발생되는 고압버블이 접합 경계면에서 터지면서 상기 알루미늄 판재의 접합부 표면을 거칠게 하여 상기 CFRP 복합판재의 용융수지가 상기 접합부 표면에 침투 및 고화시켜 접합하는 가열접합단계를 포함하는 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 가열접합단계는 상기 관통홀을 통하여, 상기 알루미늄 판재의 상면에 대하여 비초점 구간의 레이저빔을 조사하여 가열되는 알루미늄 판재로부터의 열전달에 의해 상기 CFRP 복합판재의 접합부 일정영역을 가열함과 동시에, 상기 알루미늄 판재의 접합부 표면이 상기 CFRP 복합판재의 접합부 일정영역에 부분 용입되도록 하는 단계; 상기 CFRP 복합판재의 접합부 일정영역이 비점에 도달하면, CFRP 복합판재의 접합부 일정영역의 용융수지 내부에 발생되는 고압버블이 급격하게 팽창하여 접합 경계면에서 터지면서 상기 부분 용입 상태인 알루미늄 판재의 접합부 표면을 거칠게 하는 단계; 상기 알루미늄 판재의 거칠어진 표면에 상기 CFRP 복합판재의 용융수지가 침투되는 단계; 상기 열원을 제거하고, 자연냉각을 통해 상기 CFRP 복합판재와 알루미늄 판재가 냉각되도록 하여 상기 알루미늄 판재의 거칠어진 표면에 침투된 상기 CFRP 복합판재의 용융수지가 고화되도록 하여 접합하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가열접합단계에서, 상기 열원에 의한 입열량은 2kJ/min ~ 2.4kJ/min 범위내에서 설정될 수 있다.

또한, 상기 가열접합단계에서, 상기 레이저빔의 가열조건은 용접속도가 10mm/sec이고, 출력이 1200W이고, 입사각도가 15°로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 비초점 구간의 레이저빔은 초점으로부터의 거리가 80mm 이상의 구간에서 설정될 수 있다.

또한, 상기 CFRP 복합판재의 비점은 상기 알루미늄 판재의 융점보다 낮은 온도에서 설정될 수 있다.

또한, 상기 CFRP 복합판재의 비점은 240℃ ~ 260℃ 온도범위 내에서 설정될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 CFRP 복합판재에 대해 상기 알루미늄 판재를 겹쳐서 전자 마그네틱의 자력을 이용하여 상기 금속판재와 CFRP 복합판재를 상호 압착한 상태로, 상기 알루미늄 판재를 비초점 구간의 레이저빔으로 가열하여 열전달에 의해 상기 CFRP 복합판재를 비점까지 가열함으로써, CFRP 복합판재의 용융수지 내부에서 발생하는 고압버블이 터지면서 상기 알루미늄 판재의 접합부 표면을 거칠게 하고, 거칠어진 접합부 표면에 상기 CFRP 복합판재의 용융수지가 침투 및 고화되도록 하여 접합하는 것으로, 본딩이나 접착제 테이핑 또는 기계적 접합에 비하여 자동화 라인의 구현이 쉽고, 체결부품 등, 접합 부재료를 배제할 수 있어 설계치수를 고려할 필요가 없다는 이점이 있다.

또한, 본딩 접합은 접착제 정적온도를 유지 관리해야 하는 반면, 주변 온도에 따른 접합강도의 편차가 없다는 이점도 있다.

또한, 레이저 스캐너를 활용함에 따라 제품형상이나 접합면에 제약 없이 적용할 수 있다.

도 1은 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 따른 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 따른 가열접합단계의 세부 공정도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 따라 접합된 시편의 접합부 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 따른 공정도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 따른 가열접합단계의 세부 공정도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법은 알루미늄 판재(13)와 CFRP 복합판재(11)를 겹친 상태로 자력에 의해 상호 압착하여 비초점구간의 레이저빔(LB)을 열원으로 알루미늄 판재(13)와 CFRP 복합판재(11)의 비점(boiling point) 차이를 이용하여 접합하는 것으로, 크게 로딩단계(S1), 압착단계(S2), 가열접합단계(S3)를 포함한다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법은 상기 CFRP 복합판재(11)의 비점이 상기 알루미늄 판재(13)의 융점보다 훨씬 낮은 온도에서 설정되는 조건에서 진행될 수 있으며, 통상의 알루미늄 판재(13)의 융점이 약 660℃ 라면, 상기 CFRP 복합판재(11)의 비점은 240℃ ~ 260℃ 온도범위 내에서 설정된다.

먼저, 상기 로딩단계(S1)는 CFRP 복합판재(11)와 알루미늄 판재(13)를 상호 겹친 상태로 지그(17) 상의 전자 마그네틱(19) 상면에 상기 알루미늄 판재(13)를 상부로 하여 로딩하고, 상기 알루미늄 판재(13)의 상면에는 중앙에 관통홀(H)을 갖는 금속블록(21)을 안착시킨다.

이때, 상기 알루미늄 판재(13)는 상기 CFRP 복합판재(11)의 상부에 겹쳐진 상태로, 상기 CFRP 복합판재(11)와 함께 상기 지그(17) 상의 전자 마그네틱(19)의 상면에 로딩되고, 상기 CFRP 복합판재(11)와 알루미늄 판재(13)는 상호 접합부에 아무런 선처리 없이 상호 겹쳐진다.

이어서, 금속판재(13)와 CFRP 복합판재(11)는 상기 지그(17) 상의 전자 마그네틱(19)에 의해 상기 압착단계(S3)를 진행한다.

상기 압착단계(S3)는 상기 제어기(C)의 공급되는 전원에 의해 상기 전자 마그네틱(19)이 자화하여 강한 자력을 발생시키게 되고, 이에, 상기 전자 마그네틱(19)이 자력을 이용하여 상기 금속블럭(21)를 끌어당기면, 상기 금속블록(21)과 전자 마그네틱(19) 사이에 배치된 상기 알루미늄 판재(13)와 CFRP 복합판재(11)는 상호 압착상태가 된다.

그리고 도 3을 참조하면, 상기 가열접합단계(S3)는 상기 전자 마그네틱(19)의 자력에 의해 끌어당겨지는 상기 금속블럭(21)이 상기 CFRP 복합판재(11)와 알루미늄 판재(13)를 상호 일정압으로 압착한 상태에서, 레이저 스캐너(15)로부터 조사되는 레이저빔(LB)을 열원으로 하여 상기 알루미늄 판재(13)를 가열하고, 가열된 알루미늄 판재(13)의 열전달에 의해 상기 CFRP 복합판재(11)를 비점까지 가열되면, 이때 CFRP 복합판재(11)의 용융수지(R) 내부에서 발생되는 고압버블(B)이 접합 경계면에서 터지면서 상기 알루미늄 판재(13)의 접합부 표면(F)을 거칠게 하여 이 거칠어진 접합부 표면(F)에 상기 CFRP 복합판재(11)의 용융수지(R)가 침투되어 고화됨으로써, 접합이 이루어지도록 한다.

이러한 가열접합단계(S3)는 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

즉, 상기 가열접합단계(S3)는 가열단계(S31), 표면처리단계(S32), 수지침투단계(S33), 및 냉각단계(S34)로 구분된다.

먼저, 상기 가열단계(S31)는 상기 지그(17) 상에서 전자 마그네틱(19)의 자력에 의해 상기 CFRP 복합판재(11)와 알루미늄 판재(13)가 상호 압착된 상태로, 상기 금속블럭(21)의 관통홀(H)을 통하여 상기 알루미늄 판재(13)의 상면에 대하여 비초점 구간의 레이저빔(LB)을 조사하여 가열되는 알루미늄 판재(13)로부터의 열전달에 의해 상기 CFRP 복합판재(11)의 접합부 일정영역(Z)을 가열하며, 상기 알루미늄 판재(13)의 접합부 표면(F)은 상기 CFRP 복합판재(11)의 접합부 일정영역(Z)에 부분 용입(PP; Partial Penetration)된다.

이때, 열원인 레이저빔(LB)에 의해 알루미늄 판재(13)와 CFRP 복합판재(11)에 입열되는 입열량은 2kJ/min ~ 2.4kJ/min 범위내에서 설정되고, 상기 레이저빔(LB)의 가열조건은 용접속도가 10mm/sec이고, 출력이 1200W이고, 입사각도가 15°로 진행된다.

또한, 상기 비초점 구간의 레이저빔(LB)은 초점으로부터의 거리가 80mm 이상의 구간에서 설정되어 접합부에 대해 한번에 가열할 수 있는 초점 폭을 충분히 확보한다.

이때, 상기 레이저빔(LB)은 비초점 구간을 이용하여 상기 알루미늄 판재(13)를 가열하되, 상기와 같이, 초점거리, 용접속도, 출력 및 입사각 등의 제어 등을 통하여 가열온도를 제어할 수 있다.

그리고 상기 표면처리단계(S32)는 상기와 같이, 가열단계(S31)에서, 알루미늄 판재(13)로부터의 열전달에 의해 상기 CFRP 복합판재(11)의 접합부 일정영역(Z)이 비점(약 250℃)에 도달하면, 이 비점에서 상기 CFRP 복합판재(11)의 접합부 일정영역(Z)의 용융수지(R) 내부에 고압버블(B)이 발생하여 급격하게 팽창하면서 상기 알루미늄 판재(13)와 CFRP 복합판재(11)의 접합 경계면으로 이동하여 터지면서 상기 알루미늄 판재(13)의 부분 용입(PP; Partial Penetration) 상태인 접합부 표면(F)에 데미지를 주어 접합부 표면(F)을 거칠게 한다.

여기서, 상기 접합부 표면(F)이 거칠다함은 상기 고압버블(B)이 상기 알루미늄 판재(13)와 CFRP 복합판재(11)의 접합 경계면 근처에서 급격한 압력 상승에 따라 팽창하여 터지면서 입열량에 의해 연화되어 CFRP 복합판재(11)의 용융부에 부분적으로 용입된 상기 알루미늄 판재(13)의 접합부 표면(F)에 데미지를 입혀 불규칙적인 미세 홈(G)을 형성한다는 의미이다.

그리고 상기 수지침투단계(S33)는 상기와 같이 표면처리단계(S32)가 진행됨과 동시에, 상기 알루미늄 판재(13)의 거칠어진 접합부 표면(F)에 용융상태의 상기 CFRP 복합판재(11)의 용융수지(R)가 침투된다.

즉, 상기 표면처리단계(S32)와 상기 수지침투단계(S33)는 열원인 레이저빔(LB)에 의한 가열이 종료될 때까지는 고압버블(B)이 계속 터지면서 알루미늄 판재(13)의 접합부 표면(F)을 거칠게 하고, 상기 거칠어진 접합부 표면(F)에 용융상태의 상기 CFRP 복합판재(11)의 용융수지(R)가 침투되는 과정이 반복적으로 진행된다.

이어서, 상기 냉각단계(S34)가 진행되는데, 상기 냉각단계(S34)에서는 상기 열원인 레이저빔(LB)을 통한 가열을 중지하고, 자연냉각을 통해 상기 CFRP 복합판재(11)와 알루미늄 판재(13)가 서서히 냉각되도록 하여 상기 알루미늄 판재(13)의 거칠어진 접합부 표면(F)에 침투된 상기 CFRP 복합판재(11)의 용융수지(R)가 자연 고화되도록 하여 접합이 완료되도록 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 따라 접합된 시편의 접합부 단면도이다.

도 4를 참조하면, 상기한 바와 같은 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 의해 접합된 시편의 단면을 확대하여 살펴보면, CFRP 복합판재(11)와 알루미늄 판재(13)의 절단면의 A, B, C 영역의 각 접합 경계부에서, 상기 고압버블(B)이 터지면서 상기 알루미늄 판재(13)의 접합부 표면(F)에 형성된 불규칙적인 미세 홈(G) 내부로 상기 CFRP 복합판재(11)의 용융수지(R)가 침투하여 고화된 앵커 효과(AE; anchor effect)의 흔적을 확인할 수 있다.

이러한 앵커 효과(즉, 투묘 효과)에 의해 상기한 CFRP 복합판재와 알루미늄 판재는 기계적 결합력을 가지며 접합이 이루어진다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법은 비초점구간의 레이저빔(LB)을 열원으로 알루미늄 판재(13)와 CFRP 복합판재(11)의 비점 차이를 이용하여 접합한 것과 같이, CFRP 복합판재(11)에 접합되는 소재로 알루미늄 판재(13)에 초점을 맞춘 접합방법이기는 하나, 스틸판재나, 마그네슘 합금강판 등도 상기 CFRP 복합판재(11)와의 비점 차이를 이용하여 접합에 응용할 수 있으며, 열원 제어를 통하여 동일한 접합강도도 확보할 수 있다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 의하면, CFRP 복합판재(11)의 비점에서 CFRP 복합판재(11)의 용융수지(R) 내부에서 발생하는 고압버블(B)이 터지는 현상을 이용하여 알루미늄 판재(13)의 접합부 표면(F)을 거칠게 하고, 거칠어진 접합부 표면(F)에 상기 CFRP 복합판재(11)의 용융수지(R)가 침투 및 고화되도록 하여 앵커 효과(anchor effect)에 의해 접합하는 것으로, 기존의 본딩이나 접착제 테이핑 또는 기계적 접합에 비하여 자동화 라인의 구현이 쉽다.

또한, 소재가 되는 알루미늄 판재(13)와 CFRP 복합판재(11)에 대하여 별도의 선처리가 필요 없으며, 소재마다 상이한 열전도도와, 비점에서 발생되는 고압버블(B)의 불규칙한 유동궤적을 제어한다면, 건전한 접합영역(Z)을 확보할 수 있다.

또한, 체결부품 등, 접합 부재료를 배제할 수 있어 설계치수를 고려할 필요가 없다.

또한, 본딩 접합은 접착제 정적온도를 유지 관리해야 하는 반면, 주변 온도에 따른 접합강도의 편차가 없다.

또한, 레이저 스캐너(15)를 활용함에 따라 제품형상이나 접합면에 제약 없이 적용할 수 있다.

또한, CFRP 복합판재(11)와 접합되는 판재를 알루미늄 판재(13)와 같은 비철금속판재 외에 스틸판재, 마그네슘 합금강판 등의 철금속판재에 적용할 수 있다.

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

11: CFRP 복합판재
13: 알루미늄 판재
15: 레이저 스캐너
17: 지그
19: 전자 마그네틱
21: 금속블럭
C: 제어기
LB: 레이저빔
F: 접합부 표면
G: 미세홈
PP: 부분 용입
R: 용융수지
B: 고압버블
Z: CFRP 복합판재의 접합부 일정영역
AE: 앵커 효과

Claims

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알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법에 있어서,
CFRP 복합판재의 비점이 알루미늄 판재의 융점보다 낮게 설정된 상기 CFRP 복합판재와 알루미늄 판재를 상호 겹친 상태로, 지그 상의 전자 마그네틱 상에 상기 알루미늄 판재를 상부로 하여 로딩하고, 상기 알루미늄 판재의 상면에는 중앙에 관통홀을 갖는 금속블록을 안착시키는 로딩단계;
상기 지그 상의 전자 마그네틱을 작동하여 자력으로 상기 금속블록을 끌어당겨 상기 CFRP 복합판재와 알루미늄 판재를 상호 압착하는 압착단계;
상기 압착단계의 상태에서, 상기 알루미늄 판재의 상면에 대하여 비초점 구간의 레이저빔을 열원으로 2kJ/min ~ 2.4kJ/min 범위내에서 입열 가열하여 알루미늄 판재로부터의 열전달에 의해 상기 CFRP 복합판재의 접합부 일정영역을 가열함과 동시에, 상기 알루미늄 판재의 접합부 표면이 상기 CFRP 복합판재의 접합부 일정영역에 부분 용입되도록 하는 가열단계;
상기 CFRP 복합판재의 접합부 일정영역이 비점에 도달하면, CFRP 복합판재의 접합부 일정영역의 용융수지 내부에 발생되는 고압버블이 급격하게 팽창하여 접합 경계면에서 터지면서 상기 부분 용입 상태인 알루미늄 판재의 접합부 표면을 거칠게 하는 표면처리단계;
상기 알루미늄 판재의 거칠어진 표면에 상기 CFRP 복합판재의 용융수지가 침투되는 수지침투단계;
상기 열원을 제거하고, 자연냉각을 통해 상기 CFRP 복합판재와 알루미늄 판재가 냉각되도록 하여 상기 알루미늄 판재의 거칠어진 표면에 침투된 상기 CFRP 복합판재의 용융수지가 고화되도록 하여 접합하는 냉각단계;
를 포함하는 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법.
제8항에 있어서,
상기 가열단계에서, 상기 레이저빔의 가열조건은 용접속도가 10mm/sec이고, 출력이 1200W이고, 입사각도가 15°로 이루어지는 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법.
제8항에 있어서,
상기 비초점 구간의 레이저빔은
초점으로부터의 거리가 80mm 이상의 구간에서 설정되는 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법.
제8항에 있어서,
상기 CFRP 복합판재의 비점은
240℃ ~ 260℃ 온도범위 내에서 설정되는 알루미늄 판재와 탄소 섬유 강화 플라스틱 복합판재의 접합방법.