JP2001159409A - 自己穿孔型リベット及びその接合方法 - Google Patents

自己穿孔型リベット及びその接合方法

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JP2001159409A
JP2001159409A JP34151099A JP34151099A JP2001159409A JP 2001159409 A JP2001159409 A JP 2001159409A JP 34151099 A JP34151099 A JP 34151099A JP 34151099 A JP34151099 A JP 34151099A JP 2001159409 A JP2001159409 A JP 2001159409A
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rivet
joined
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self
aluminum alloy
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Satoru Iwase
哲 岩瀬
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼製リベットと同程度の接合強度を有すると
共に、リサイクルが容易な自己穿孔型リベット及びその
接合方法を提供する。 【解決手段】 被接合材の総板厚tとアルミニウム合金
製のリベット1の全長(リベット長)Lとの比t/Lは
0.3乃至0.6であり、リベット1の軸部10の肉厚
Dとリベット1の全長Lとの比D/Lは0.2乃至0.
28であり、リベット1の硬度は被接合部材の硬度の
1.7倍以上である。また、リベット1の頭部11の直
径をリベット1を上板2に打ち込むパンチの先端径以下
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム又は
アルミニウム合金材を接合するアルミニウム合金製の自
己穿孔型リベット及びその接合方法に関し、特に、鋼製
のリベットを使用した場合と同程度の接合強度を得るこ
とができるアルミニウム合金製の自己穿孔型リベット及
びその接合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、リベットで接合したアルミニウム
合金材の接合部の動的強度を高め、その寿命を延長する
ことを目的として、JIS 6000系アルミニウム合
金材を重ね、両者を軟鋼製の自己穿孔型リベットにより
接合して構成されたアルミニウム合金接合体において、
リベット打込み後に、アルミニウム合金材を熱処理した
ものが提案されている(特開平11−33664号公
報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平11−
33664号公報に記載された自己穿孔型リベットは、
軟鋼製であるため、アルミニウム合金材を接合した場
合、リベットとアルミニウム合金材との間で電食が発生
する虞がある。また、接合された接合材には、アルミニ
ウム合金材と鋼材とが存在することになり、両者を容易
に分離することができないため、リサイクルできないと
いう問題点がある。
【0004】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、鋼製リベットと同程度の接合強度を有する
と共に、リサイクルが容易な自己穿孔型リベット及びそ
の接合方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る自己穿孔型
リベットは、アルミニウム又はアルミニウム合金からな
る被接合材を重ね、両者を接合する自己穿孔型リベット
において、被接合材に打ち込まれる軸部と、前記軸部の
端部に形成された頭部とを有し、前記軸部及び前記頭部
はアルミニウム合金からなり、前記軸部の中心部は下端
面から円柱状にくり抜かれており、前記被接合材の総板
厚tと、前記リベットの全長Lとの比t/Lは0.3乃
至0.6であり、前記軸部の肉厚Dとリベットの全長L
との比D/Lが0.2乃至0.28であり、前記軸部の
硬度は前記被接合材の硬度の1.7倍以上であることを
特徴とする。
【0006】本発明においては、被接合材の総板厚tと
リベットの全長Lとの比及び軸部の肉厚Dとリベットの
全長Lとの比を所定範囲に規定すると共に、被接合材の
硬度に対してリベットの軸部の硬度を規定することによ
り、被接合材の接合強度を従来の鋼製リベットと同程度
にすることができる。また、リベット及び被接合材はア
ルミニウム又はアルミニウム合金からなるため、分別作
業等が不要になるので、リサイクルが容易になる。
【0007】この場合、前記軸部は、例えばパンチによ
り前記被接合材に打ち込まれる。このとき、前記頭部の
直径は前記パンチの先端の直径以下とし、頭部の縁が割
れることを防止する。
【0008】本発明に係る自己穿孔型リベットの接合方
法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる被接
合材を重ねる工程と、請求項1に記載のリベットを前記
被接合材に打ち込む工程とを有することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る自己
穿孔型リベット及びその接合方法について添付の図面を
参照して詳細に説明する。図1は本発明の実施例に係る
自己穿孔型リベットを示す断面図、図2はこのリベット
を使用して接合された接合部を示す断面図である。
【0010】本実施例のリベットはアルミニウム合金製
であり、軸部10とこの軸部10の一端部に形成された
頭部11とを有する。軸部10の中心部は下端面から円
柱状にくり抜かれている。頭部11には若干の広がりが
あり、その直径は軸部10の直径よりも大きい。また、
軸部10と頭部11との合計の長さをリベット1の全長
(リベット長)をLとし、上板2及び下板3からなる被
接合材の総板厚をtとするとき、被接合材の総板厚tと
リベット1の全長Lとの比t/Lは0.3乃至0.6で
ある。更に、軸部10の肉厚Dとリベット1の全長Lと
の比D/Lは0.2乃至0.28である。更にまた、リ
ベット1の硬度は被接合部材の硬度の1.7倍以上であ
る。ここでいう被接合部材の硬度の1.7倍以上とは、
上板2の硬度の1.7倍以上であると共に、下板3の硬
度の1.7倍以上であることである。
【0011】本実施例においては、接合すべき上板2と
下板3とを重ね、下板3の下面に型(図示せず)を配置
し、上板2の上方からリベット1を例えばパンチにより
打ち込むと、軸部10が上板2を貫通し、型により軸部
10の下半部が押し広げられ、リベット1が上板2及び
下板3に係止される。このとき、リベット1の下半部
(裾)が拡張して流動し下板3にリベット1が穿たれ、
接合材(継手)が形成される。
【0012】本実施例においては、リベット1の材質と
しては、例えばJIS 5000系アルミニウム合金又
はJIS 7000系アルミニウム合金がある。また、
被接合材は、例えばJIS 1000系純アルミニウム
材があり、アルミニウム合金材としては、例えばJIS
3000系アルミニウム合金材、JIS 5000系
アルミニウム合金材又はJIS 6000系アルミニウ
ム合金材がある。本発明のリベット1は、いずれの合金
材も接合対象である。
【0013】また、本発明においては、リベット1の頭
部11の直径をリベット1を上板2に打ち込むパンチの
先端の直径以下とすることが好ましい。これにより、リ
ベット1の頭部11の縁が割れることを防止できる。
【0014】以下、本発明の自己穿孔型リベットの数値
限定理由について説明する。
【0015】被接合材の総板厚tとリベットの全長Lと
の比t/L:0.3乃至0.6 被接合材の総板厚tとリベットの全長Lとの比t/Lが
0.3未満であると、リベットが打ち込み時に被接合材
の下板を貫通してしまう虞がある。一方、t/Lが0.
6を超えると、接合材の接合強度が不足する。このた
め、被接合材を接合することができなくなる(接合不
可)。従って、被接合材の総板厚tとリベットの全長L
との比t/Lを0.3乃至0.6とする。
【0016】軸部の肉厚Dとリベットの全長Lとの比D
/L:0.2乃至0.28 軸部の肉厚Dとリベットの全長Lとの比D/Lが0.2
未満であると、リベットが座屈してしまい、上板を貫通
することができない。一方、D/Lが0.28を超える
と、リベットの頭部が被接合部材に完全に打ち込まれず
に被接合材の表面から頭部が出てしまい、被接合部材を
接合することができない。
【0017】軸部の硬度:被接合材の硬度の1.7倍以
軸部の硬度が被接合材の硬度の1.7倍未満では、リベ
ットが上板を貫通することができず、上板上でリベット
が座屈してしまう。また、軸部の硬度が下板の硬度の
1.7倍未満では、上板を貫通してきたリベットが座屈
してしまう。従って、軸部の硬度は被接合材の硬度の
1.7倍以上とする。特に好ましくは、軸部の硬度は被
接合材の硬度の2.0倍以上である。
【0018】
【実施例】以下、本発明の範囲に入るアルミニウム合金
製自己穿孔型の実施例について、その特性を比較例と比
較してその効果について具体的に説明する。
【0019】第1実施例 上板と下板とを重ね、上板の上面側からリベットを下記
に示す接合条件で打ち込んで両者を接合した。そして、
接合が完成したか否か(接合可否)を観察した。なお、
リベットの打ち込み装置は、HEROB社製のSelf Pi
erce rivetingsystem(自己穿孔型リベット装置)を使
用し、カシメ圧を17MPaとした。この結果を表1及
び表2に示す。接合可否の基準としては、接合が良好な
ものを「○」とし、強度不足又は接合不可であったもの
を「×」とし、リベットが下板を貫通したものを「−」
とした。また、本実施例においては、被接合材は上板及
び下板共に同一のAA5023−T4材とした。この被
接合材の硬度はHv=80である。リベットは7075
−T651材からなり、このリベットの硬度はHv=2
00である。なお、被接合材及びリベットの硬度は、荷
重を300gとしてビッカース(Vickers)硬度計によ
り測定した硬度である。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】上記表1に示すように、実施例No.1乃至
20は、上板及び下板を接合することができ、その接合
状態は良好であった。
【0023】一方、上記表2に示すように、比較例No.
28、36及び37並びに44及び45は、t/Lの値
が本発明の下限値未満であるので、リベットが下板を貫
通してしまった。
【0024】比較例No.32乃至35、40乃至43並
びに48及び49は、t/Lの値が本発明の上限値を超
えているため、接合強度不足であるか、又は、接合する
ことができなかった。
【0025】比較例No.29及び30、38及び39並
びに46及び47は、D/Lの値が本発明の下限値未満
であるので、リベットが座屈してしまい、上板を貫通す
ることができなかった。
【0026】比較例No.31は、D/Lの値が本発明の
上限値を超えているので、頭部が被接合材から出てしま
い、接合することができなかった。
【0027】第2実施例 上板と下板とを重ね、上板の上面側からリベットを下記
に示す接合条件で打ち込んで両者を接合した。そして、
リベットによるカシメができたか否か(カシメ可否)を
観察した。カシメ可否については、カシメができたもの
を○とし、カシメができなかったものを×とした。な
お、リベットの打ち込み装置は、HEROB社製のSelf
Pierce rivetingsystem(自己穿孔型リベット装置)
を使用し、カシメ圧を17MPaとした。この結果を表
3に示す。また、本実施例においては、被接合材は、上
板及び下板共に同一の材質からなる。被接合材の総板厚
は2mmであり、リベット長は5mmである。なお、表
3に示す(硬度)は、荷重を300gとしてビッカース
(Vickers)硬度計により測定した硬度である。
【0028】
【表3】
【0029】上記表3に示すように、実施例No.21乃
至27はリベットの硬度が被接合材の硬度の1.7倍以
上であるので、上板及び下板をカシメができた。
【0030】一方、比較例No.50及び51はリベット
の硬度が被接合材の硬度の0.875倍と、本発明の下
限値未満であるので、上板及び下板をカシメができなか
った。
【0031】第3実施例 上板と下板とを重ね、上板の上面側からリベットを打ち
込み、両者を接合し、その後、接合材の引張せん断強度
を測定した。なお、リベットとしては、軟鋼製のリベッ
ト及びアルミニウム合金製のリベット(JIS 707
5−T651材、硬度はHv=200)を使用した。こ
のリベットの直径は5mm、リベット長は5mm、、軸
部の厚さが1mmである。また、リベットの打ち込み装
置は、HEROB社製のSelf Pierce riveting syst
em(自己穿孔型リベット装置)を使用し、カシメ圧を1
7MPaとした。また、本実施例においては、被接合材
は上板及び下板共に同一のAA5023−T4材とし
た。この被接合材の硬度はHv=80である。なお、被
接合材及びリベットの硬度は、荷重を300gとしてビ
ッカース(Vickers)硬度計により測定した硬度であ
る。
【0032】図3は縦軸に引張せん断強度、横軸に被接
合材の総板厚をとり、リベット長と総板厚との強度の変
化を示すグラフ図である。図3中、○は軟鋼製のリベッ
トを示し、●はアルミニウム合金製のリベットを示す。
本実施例においては、D/Lは0.20に固定されてお
り、t/Lの値は0.4、0.48及び0.56であ
る。
【0033】図3に示すように、t/Lの値及びD/L
の値が本発明の範囲内では、軟鋼製のリベットとほぼ同
じ引張せん断応力を得ることができた。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、被
接合材の総板厚に対してリベットの全長を所定範囲に規
定し、軸部の肉厚に対してリベットの全長を所定範囲に
規定すると共に、被接合材の硬度に対して軸部の硬度を
所定範囲に規定することにより、被接合材の接合強度を
従来の鋼製リベットと同程度にすることができる。ま
た、リベット及び被接合材はいずれもアルミニウム又は
アルミニウム合金からなるので、分別作業等が不要にな
るので、リサイクルが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る自己穿孔型リベットを示
す断面図である。
【図2】このリベットを使用して接合された接合部を示
す断面図である。
【図3】縦軸に引張せん断強度、横軸に被接合材の総板
厚をとり、リベット長と総板厚との強度の変化を示すグ
ラフ図である。
【符号の説明】
1;リベット 2;上板 3;下板 10;軸部 11;頭部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
    なる被接合材を重ね、両者を接合する自己穿孔型リベッ
    トにおいて、被接合材に打ち込まれる軸部と、前記軸部
    の端部に形成された頭部とを有し、前記軸部及び前記頭
    部はアルミニウム合金からなり、前記軸部の中心部は下
    端面から円柱状にくり抜かれており、前記被接合材の総
    板厚tと、前記リベットの全長Lとの比t/Lは0.3
    乃至0.6であり、前記軸部の肉厚Dとリベットの全長
    Lとの比D/Lが0.2乃至0.28であり、前記軸部
    の硬度は前記被接合材の硬度の1.7倍以上であること
    を特徴とする自己穿孔型リベット。
  2. 【請求項2】 前記軸部はパンチにより前記被接合材に
    打ち込まれ、前記頭部の直径は前記パンチの先端の直径
    以下であることを特徴とする請求項1に記載の自己穿孔
    型リベット。
  3. 【請求項3】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
    なる被接合材を重ねる工程と、自己穿孔型リベットを前
    記被接合材に打ち込む工程とを有し、前記リベットは軸
    部及び前記軸部の端部に形成された頭部を有し、前記軸
    部及び前記頭部はアルミニウム合金からなり、前記軸部
    の中心部は下端面から円筒状にくり抜かれており、前記
    被接合材の総板厚tと、前記リベットの全長Lとの比t
    /Lは0.3乃至0.6であり、前記軸部の肉厚Dとリ
    ベットの全長Lとの比D/Lが0.2乃至0.28であ
    り、前記軸部の硬度は前記被接合材の硬度の1.7倍以
    上であることを特徴とする自己穿孔型リベットの接合方
    法。
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