Inner Structured and Bonded(ISB) panel, a kind of metallic sandwich panel, consists of two thin skin plates bonded to a micro pattern inner structure. It gives an overall thickness 1~3mm and has attractive properties such as ultra-lightweight, height efficiency in stiffness-to-weight and strength-to-weight. Also it has additional properties such as thermal insulation and acoustic insulation. The applications of this panel can be found in aircraft, spacecraft, car, boat, building construction and sporting equipment.
In many previous studies, resistance welding, brazing and adhesive bonding are studied for joining the panel. However these methods did not consider productivity, but focus on structural characteristics of joined panel so the joining process is very complicated and expensive.
In this paper, the new joining process with resistance welding is developed. Curvature electrodes are used to consider productivity and stopper is used between electrodes during welding time to maintain inner structure shape. Welding current, welding time, gap of electrodes and distance between welding points are selected as new process parameters.
By measuring tensile load with respect to variation of welding time and gap of electrodes, proper welding conditions are studied. The variation of contact area with respect to gap of electrodes is studied through experiment and FE analysis. Also it is tried to figure out welding nugget formation and proper distance between welding points.
일반적인 금속 샌드위치 패널의 한 종류인 ISB 패널은 Inner Structured and Bonded 패널의 약자로써 미세 패턴의 구조물이 얇은 두 판재 사이에 접합된 전체 두께가 1~3mm정도의 패널을 말한다. 이 판재는 높은 비강성, 비강도의 장점을 갖고 또 방열, 방음의 효과도 있는 것으로 알려져 있어 비행기나 우주선, 자동차, 배, 건축자재나 스포츠 용품등에 쓰일 수 있다.
유사 연구 사례에서는 이런 패널을 만들기 위해 저항 용접이나 브레이징, 접착제 접합등 을 이용 하였으나 판재의 생산성을 고려하지 않았고 단순히 접착된 이후의 판재 특성에 관한 연구가 주로 이루어 졌기에 접합 방법이 매우 복잡하고 비용이 비싸다는 단점이 있었다.
본 논문에서는 저항 용접을 이용한 새로운 접합 방법을 계발 하였다. 생산성을 고려하기 위하여 곡률형 전극을 이용 하였으며 용접시간동안 내부구조물 형상을 유지하기 위해 스토퍼(stopper)를 이용 하여 공정 변수로 용접 전류와 용접 시간 그리고 타점간 간격을 선정 하였다.
전극 간격과 용접 시간의 변화에 따른 접합 강도를 측정함으로써 적절한 용접 조건을 알아 보았으며 FEM과 실험을 통해 스토퍼 높이에 따른 접촉 면적 변화와 용융부 형성 그리고 적절한 타점 간격을 알아보았다.
