JP2004360746A - Rivet, and junction method using rivet - Google Patents

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rivet
joined
resin film
joining
heat treatment
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Kiyoshi Takagi
潔 高木
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00Riveting
    • B21J15/02Riveting procedures
    • B21J15/025Setting self-piercing rivets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00Riveting
    • B21J15/10Riveting machines
    • B21J15/36Rivet sets, i.e. tools for forming heads; Mandrels for expanding parts of hollow rivets

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rivet capable of securing favorable junction reliability. <P>SOLUTION: This rivet comprises an outer circumferential surface 35 on which a resin film 40 including thermosetting resin that foams to harden as a heating process is added is formed. Junction members combined with each other are jointed by the rivet, and the heating process is added to harden the resin film, so that a hardened foam layer is formed between the rivet and a junction part. Otherwise, after the junction members combined with each other are jointed by the rivet, a projection part is fitted into a boundary part between the junction members, and the heating process is added to harden the resin film, so that the hardened foam layer is formed between the rivet and the junction part. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リベットおよびリベットを用いる接合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の接合方法においては、重ね合わせた被接合材、例えば、鋼板やアルミニウム板に、リベットを打ち込む(押し付ける)ことで機械的に接合している(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−205213号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、リベットと被接合材との接合は、リベットおよび被接合部に引き起こされる塑性変形に基づいており、被接合材として高強度鋼板や厚板が適用される場合、十分な加圧力をリベット付与することが困難である。
【0005】
そのため、例えば、リベットと被接合部との間に隙間が生じたり、リベットおよび下板(下方に配置される被接合材)の塑性変形が不十分となったり、また、リベットあるいは下板に亀裂が生じる虞がある。したがって、接合強度や防錆性能などの接合信頼性を確保することが難しい問題を有している。
【0006】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、良好な接合信頼性を確保することができるリベットおよびリベットを用いる接合方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、
加熱処理を施すことで発泡して硬化する熱硬化型樹脂を含んでいる樹脂皮膜が形成された外周表面を有することを特徴とするリベットである。
【0008】
上記目的を達成するための請求項6に記載の発明は、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のリベットを用いる接合方法であって、
重ね合わせた被接合材を、前記リベットによって接合した後、加熱処理を施し、前記樹脂皮膜を発泡硬化させることで、前記リベットと被接合部との間に、発泡硬化層を形成する
ことを特徴とする接合方法である。
【0009】
上記目的を達成するための請求項7に記載の発明は、
請求項4又は請求項5に記載のリベットを用いる接合方法であって、
重ね合わせた被接合材を、前記リベットによって接合し、前記被接合材の境界部に前記突出部を圧入した後、加熱処理を施し、前記樹脂皮膜を発泡硬化させることで、前記リベットと被接合部との間および前記被接合材の境界部に、発泡硬化層を形成する
ことを特徴とする接合方法である。
【0010】
【発明の効果】
上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。
【0011】
請求項1に記載の発明によれば、重ね合わせた被接合材を接合した後、加熱処理を施す場合、リベットの外周表面に形成されている樹脂皮膜が発泡硬化することで、リベットと被接合部との間に、発泡硬化層を形成することが可能である。
【0012】
発泡硬化層は、リベットと被接合部との間の隙間を無くし、また、リベットと被接合部との接合強度を補強するため、良好な接合信頼性を確保することが可能である。つまり、良好な接合信頼性を確保することができるリベットを提供することができる。
【0013】
請求項6に記載の発明によれば、加熱処理を施すことでリベットと被接合部との間に形成される発泡硬化層は、リベットと被接合部との間の隙間を無くし、かつ、リベットと被接合部との接合強度を補強する。したがって、良好な接合信頼性が確保される。つまり、良好な接合信頼性を確保することができるリベットを用いる接合方法を提供することができる。
【0014】
請求項7に記載の発明によれば、加熱処理を施すことで形成されるリベットと被接合部との間に形成される発泡硬化層は、リベットと被接合部との間の隙間を無くし、かつ、リベットと被接合部との接合強度を補強する。そしてさらに、被接合材の境界部に形成される発泡硬化層は、被接合材間の接合強度を補強する。したがって、接合信頼性が向上する。つまり、さらに良好な接合信頼性を確保することができるリベットを用いる接合方法を提供することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【0016】
図1は、本発明の実施の形態1に係るリベットの断面図、図2は、図1のリベットの製造方法を説明するための断面図である。
【0017】
リベット10は、所謂セルフピアスリベットであり、頭部20と、頭部20から延長する円筒状の軸部30と、樹脂皮膜40とを有する。リベット10によって接合される被接合材は、例えば、車両のセンタピラーやフロントサイドメンバなどの構造用のパネル部材である。
【0018】
頭部20は、軸部30に向かって徐々に縮径する円盤状である。軸部30は、円筒状の穴部31を有する。穴部31の先端側(頭部20に対して遠位の側)は、先端に向けて拡径するテーパ面32を有する。テーパ面32は、リベット10の打ち込みの際における軸部11の拡がりを容易とする。
【0019】
軸部30の厚み(軸部30の外周面35と穴部31の表面との間の距離)Tは、リベット10の打ち込みの際における座屈を防止するための適当な寸法に設定されている。
【0020】
樹脂皮膜40は、リベット10の外周面35に形成されており、加熱処理を施すことで発泡して硬化する熱硬化型樹脂を含んでいる。熱硬化型樹脂は、例えば、エポキシ樹脂を含んでおり、加熱処理条件は、140〜200℃の温度で、5〜20分間である。
【0021】
そのため、リベット10によって、重ね合わせた被接合材を接合した後、加熱処理を施す場合、リベット10の外周表面35に形成されている樹脂皮膜40が発泡硬化することで、リベット10と被接合部との間に、発泡硬化層を形成することが可能である。
【0022】
発泡硬化層は、リベット10と被接合部との間の隙間を無くし、また、リベット10と被接合部との接合強度を補強するため、良好な接合信頼性を確保することが可能である。
【0023】
樹脂皮膜40の形成は、例えば、図2に示されるように、射出成形を適用することが可能である。この場合、リベット10は、その外周面形状に対応する内面形状を有する射出成形型45の内部に、位置決めされて固定される。
【0024】
そして、リベット10の外周面と射出成形型45の内面との間に形成される隙間空間46に、溶融している熱硬化型樹脂が、加圧注入される。隙間空間46に充填された熱硬化型樹脂は、固化し、樹脂皮膜40を形成する。したがって、隙間空間46の厚みは、樹脂皮膜40の厚みとなる。
【0025】
なお、射出成形によって形成される樹脂皮膜40は、リベット10の外周面との接着が良好であり、リベット10の打ち込みの際における脱落が抑制されるため、好ましい。
【0026】
以上のように実施の形態1においては、良好な接合信頼性を確保することができるリベットを提供することができる。
【0027】
なお、リベットによって接合される被接合材は、2枚重ねのものに限定されず、例えば、3枚重ねのものに適用することも可能である。
【0028】
次に、図3〜6を参照し、図1のリベット10を用いる接合方法を説明する。なお、図3は、リベットの打ち込み開始時の状態、図4は、リベットの打ち込み途中の状態、図5は、リベットの打ち込み終了時の状態、図6は、加熱処理を施した後の状態を示している。
【0029】
まず、重ね合わせた被接合材50(51,52)を、アップセットダイ60上にセットした後で、リベット打ち込み側に位置する被接合材51にリベット10を配置し、リベット10の頭部20の上方より、パンチ70を下降させる(図3参照)。なお、アップセットダイ60は、環状凹部61を有する。
【0030】
そして、パンチ70によって被接合材50に押し付けられたリベット10は、被接合材51に打ち込まれる。リベット10の先端は、被接合材51を切り込み、被接合材51を貫通し、アップセットダイ側に位置する被接合材52を切り込んでいく(図4参照)。
【0031】
そして、リベット10の打ち込みがさらに進行するに伴って、環状凹部61の形状に対応して、被接合材52およびリベット10の軸部30が変形する。その結果、リベット10の軸部30が十分に拡開され、被接合材51と被接合材52とが機械的に接合される(図5参照)。
【0032】
この場合は、リベット10が被接合材52を貫通しないため、接合部のシール性および外観性は、良好である。しかし、必要に応じて、貫通させることも可能である。
【0033】
その後、リベット10によって接合された被接合材50に対して、例えば、140〜200℃の温度で、5〜20分間の加熱処理を施す。これによって、リベット10の外周面35に形成されている樹脂皮膜40は、発泡硬化し、リベット10と被接合部との間に、発泡硬化層44を形成する(図6参照)。
【0034】
発泡硬化層44は、リベット10と被接合部との間の隙間を無くし、かつ、リベット10と被接合部との接合強度を補強する。したがって、良好な接合信頼性が確保される。
【0035】
以上のように、実施の形態1においては、良好な接合信頼性を確保することができるリベットを用いる接合方法を提供することができる。
【0036】
なお、発泡硬化層を形成するための加熱処理は、独立して施すことに限定されない。例えば、リベット10によって接合された被接合材や当該被接合材を有する組立品が、後工程において塗装される場合、塗膜を焼付けするための熱を、加熱処理に利用することができ、コストを削減することが可能である。
【0037】
この場合、発泡硬化層を形成するための加熱処理条件が、塗膜の焼付け条件と略一致するように、樹脂皮膜の熱硬化型樹脂を選定することが好ましい。
【0038】
例えば、被接合材が、車両のセンタピラーやフロントサイドメンバなどの構造用のパネル部材である場合、プレス成形後のアセンブリの際にリベット10によって接合された後、シャーシ等の組立ての前において、電着塗装が施される。そのため、電着塗装によって形成される塗膜を焼付け硬化するための熱を、加熱処理に利用することが可能である。
【0039】
また、例えば、電着塗装にカチオン型のエポキシ系塗料が使用される場合、樹脂皮膜の熱硬化型樹脂としてエポキシ樹脂を適用すると、塗膜の焼付け条件と、発泡硬化層を形成するための加熱処理条件とが略一致するため、好ましい。
【0040】
図7は、本発明の実施の形態2に係るリベットの断面図、図8は、図7のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、加熱処理を施した後の状態を示している。
【0041】
実施の形態2は、リベット110の樹脂皮膜140がリベット径方向に突出する突出部141を有する点で、実施の形態1と概して異なる。
【0042】
突出部141は、リベット打ち込み側に位置する被接合材151の板厚に略等しい距離Dだけ、リベット頭端部(リベット110の頭部120の端部)121から先端方向に向かって離れて位置する。
【0043】
そのため、突出部141は、リベット110によって重ね合わせた被接合材150(151,152)を接合すると、被接合材150の境界部に圧入される。そして、加熱処理を施す場合、リベット110と被接合部150との間および被接合材150の境界部に、発泡硬化層144が形成される。
【0044】
リベット110と被接合部150との間に形成される発泡硬化層144は、リベット110と被接合部150との間の隙間を無くし、かつ、リベット110と被接合部150との接合強度を補強する。被接合材150の境界部に形成される発泡硬化層144Aは、被接合材間の接合強度を補強する。つまり、リベット10を適用する場合に比べて、接合信頼性を向上させることが可能である。
【0045】
以上のように実施の形態2においては、実施の形態に比べて、さらに良好な接合信頼性を確保することができるリベットおよびリベットを用いる接合方法を提供することができる。
【0046】
なお、突出部141の突出高さは、0.5mm以上において接合強度の向上が顕著であり、また、打ち込み性を考慮すると、最大1.0mmである。つまり、突出部141は、0.5mm以上かつ1.0mm以下の突出高さを有することが好ましい。
【0047】
また、実施の形態2に係る加熱処理も、被接合材または被接合材を有する組立品に形成される塗膜を焼付けするための熱を利用することで、コストを削減することが可能である。
【0048】
図9は、本発明の実施の形態に係るリベットの評価結果を説明するための図表である。
【0049】
まず、試験片に適用したリベットの作成条件を説明する。
【0050】
供試された被接合材は、1.5mm厚の溶融亜鉛めっき鋼板(引張強度270MPa級)である。被接合材を接合するために用いられたリベットは、5mm径の頭部を有する長さ5mmの皿リベットである。
【0051】
樹脂皮膜は、オレフィン変性熱硬化エポキシ樹脂を使用した射出成形によって形成され、厚さを0.3〜2.5mmの範囲で変更している。また、発泡倍率は、1.2〜2.0の範囲で変更している。なお、突出部を有する試験片における突出高さは、0.5mmである。
【0052】
リベットを打ち込むためのアップセットダイ60における環状凹部61の内径は、9mmである。リベットを被接合材に押し付けるパンチの加圧力は、約5000Nである。発泡硬化層を形成するための加熱処理条件は、170℃で20分である。
【0053】
次に、評価項目および評価方法を説明する。
【0054】
評価項目は、樹脂皮膜の成形性、リベット打ち込み性、打ち込み後の外観、接合強度特性である。
【0055】
樹脂皮膜の成形性は、射出成形における樹脂皮膜の厚さの均一性で評価している。符号○は、十分な均一性を示した場合、符号△は、部分的に不均一な箇所が形成された場合を示している。
【0056】
リベット打ち込み性は、樹脂皮膜の脱落の有無で評価している。符号○は、脱落が生じなかった場合、符号△は、部分的に脱落した場合を示している。
【0057】
打ち込み後の外観は、リベットの亀裂の有無とリベットと被接合部との間の隙間の有無とを評価した。なお、リベットに亀裂が生じた場合や、隙間が生じた場合は、その長さも測定した。
【0058】
接合強度特性は、JIS−Z−3136に準じた試験によるせん断強度、JIS−Z−3137に準じた試験による十字引張強度、JIS−Z−3138に準じた引張せん断疲れ試験による疲労強度を評価した。
【0059】
次に、評価結果を説明する。なお、符号「−」は、評価を省略したことを示している。
【0060】
樹脂皮膜の成形性においては、樹脂皮膜の厚みが0.3mmである場合、部分的に不均一な箇所が形成されたが、0.5mm以上においては、良好な結果を示している。リベット打ち込み性においては、樹脂皮膜の厚みが2.0mmまでは良好な結果を示し、2.5mmである場合、樹脂皮膜が部分的に脱落した。したがって、成形性および打ち込み性を考慮し、樹脂皮膜の厚みは、0.5mm以上かつ2.0mm以下が好ましい。
【0061】
打ち込み後の外観においては、樹脂皮膜の厚さが0mmの試験片つまり樹脂皮膜が未形成であり、発泡硬化層を有しない比較例の場合、リベットの亀裂およびリベットと被接合部との間の隙間が生じた。
【0062】
また、樹脂皮膜の発泡倍率が1.5〜3.0である場合、良好な結果を示した。しかし、樹脂皮膜の発泡倍率が1.2である場合、比較例に比べれば改善されているが、リベットの亀裂およびリベットと被接合部との間の隙間が生じた。
【0063】
一般に、リベットと被接合部との間の隙間は、不均一に発生し、最大2mmに達する場合ある。また、発泡倍率を、3.0以上とする場合、性能を確保することは容易ではない。したがって、発泡倍率は、添加材の種類を適宜選択することによって、1.5以上かつ3.0以下とすることが好ましい。
【0064】
接合強度特性においては、発泡倍率が低い場合を除き、発泡硬化層を有しない比較例に比べて大幅に向上している。例えば、せん断強度は、約30〜100%、十字引張強度は、約30〜120%、疲労強度は、約30〜60%増加している。また、突出部の有無以外は同一条件である場合、突出部の存在によって接合強度特性が向上している。
【0065】
なお、接合強度は、発泡硬化層を含めたリベット径に比例して上昇している。これは、接合強度試験における試験片の破断が、リベット周辺の母材で発生しており、破断径が、発泡硬化層によって増加している影響である。
【0066】
次に、本発明の実施の形態に係るリベットの耐食性を評価した。なお、試験片は、JIS−Z−3136の引張せん断試験に準じて作成され、樹脂皮膜の厚さが1mmであり、発泡倍率は、2.0である。また、リベットによって接合された試験片は、化成処理などの前処理を施した後で、電着塗装されており、発泡硬化層は、電着塗装によって形成された塗膜を焼付け硬化するための熱(170℃で20分の焼付け条件)を利用して、形成している。
【0067】
評価項目は、塩水噴霧(35℃で4時間)、乾燥(25%RHにおいて60℃で2時間)、湿潤(95%RHにおいて50℃で2時間)からなる試験サイクルを、200回繰り返した後における錆発生状況である。
【0068】
外観および接合部を切断した断面を観察した結果、錆の発生は認められず、良好な防錆性能が有することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るリベットの断面図である。
【図2】図1のリベットの製造方法を説明するための断面図である。
【図3】図1のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、リベットの打ち込み開始時の状態を示している。
【図4】図1のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、リベットの打ち込み途中の状態を示している。
【図5】図1のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、リベットの打ち込み終了時の状態を示している。
【図6】図1のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、加熱処理を施した後の状態を示している。
【図7】本発明の実施の形態2に係るリベットの断面図である。
【図8】図7のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、加熱処理を施した後の状態を示している。
【図9】本発明の実施の形態に係るリベットの評価結果を説明するための図表である。
【符号の説明】
10…リベット、
20…頭部、
30…軸部、
31…穴部、
32…テーパ面、
35…外周面、
40…樹脂皮膜、
41…突出部、
44…発泡硬化層、
45…射出成形型、
46…隙間空間、
50(51,52)…被接合材、
60…アップセットダイ、
61…環状凹部、
70…パンチ、
110…リベット、
120…頭部、
121…リベット頭端部、
140…樹脂皮膜、
141…突出部、
144,144A…発泡硬化層、
150(151,152)…被接合材、
D…距離、
T…厚み。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rivet and a joining method using a rivet.
[0002]
[Prior art]
In a conventional joining method, a rivet is mechanically joined to a superposed work material, for example, a steel plate or an aluminum plate, by driving (pressing) the rivet (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-205213 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the joining between the rivet and the material to be joined is based on the plastic deformation caused in the rivet and the joint to be joined, and when a high-strength steel plate or a thick plate is applied as the material to be joined, sufficient pressure is applied to the rivet. Is difficult to do.
[0005]
For this reason, for example, a gap is formed between the rivet and the portion to be joined, plastic deformation of the rivet and the lower plate (material to be joined disposed below) becomes insufficient, and a crack is formed in the rivet or the lower plate. May occur. Therefore, there is a problem that it is difficult to secure the joining reliability such as the joining strength and the rust prevention performance.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the problems associated with the above-described conventional technology, and an object of the present invention is to provide a rivet and a joining method using the rivet that can ensure good joining reliability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 for achieving the above object,
A rivet having an outer peripheral surface on which a resin film containing a thermosetting resin that foams and hardens when subjected to a heat treatment is formed.
[0008]
The invention according to claim 6 for achieving the above object is as follows.
A joining method using the rivet according to any one of claims 1 to 3,
After joining the superposed workpieces with the rivet, a heat treatment is performed, and the resin film is foam-cured, thereby forming a foam hardened layer between the rivet and the workpiece. It is a joining method.
[0009]
The invention according to claim 7 for achieving the above object is as follows.
A joining method using the rivet according to claim 4 or claim 5,
The superimposed materials to be joined are joined by the rivet, and after the protrusion is pressed into the boundary portion of the material to be joined, a heating process is performed, and the resin film is foamed and hardened, thereby joining the rivet to the rivet. A foaming hardened layer is formed between a portion and a boundary portion of the material to be joined.
[0010]
【The invention's effect】
The present invention configured as described above has the following effects.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, when a heat treatment is performed after joining the superposed materials to be joined, the resin film formed on the outer peripheral surface of the rivet is foamed and hardened, so that the rivet is joined to the rivet. It is possible to form a foamed hardened layer between the portions.
[0012]
The foam hardened layer eliminates a gap between the rivet and the part to be joined, and reinforces the joining strength between the rivet and the part to be joined, so that good joining reliability can be secured. That is, it is possible to provide a rivet that can ensure good joining reliability.
[0013]
According to the invention as set forth in claim 6, the foamed hardened layer formed between the rivet and the part to be joined by performing the heat treatment eliminates the gap between the rivet and the part to be joined, and the rivet Strengthens the joint strength between the part and the part to be joined. Therefore, good joining reliability is ensured. That is, it is possible to provide a joining method using rivets that can ensure good joining reliability.
[0014]
According to the invention as set forth in claim 7, the foam hardened layer formed between the rivet and the portion to be joined formed by performing the heat treatment eliminates a gap between the rivet and the portion to be joined, In addition, the joining strength between the rivet and the portion to be joined is reinforced. Further, the foamed hardened layer formed at the boundary of the materials to be joined reinforces the bonding strength between the materials to be joined. Therefore, joining reliability is improved. In other words, it is possible to provide a joining method using rivets that can ensure better joining reliability.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a sectional view of a rivet according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view for explaining a method of manufacturing the rivet of FIG.
[0017]
The rivet 10 is a so-called self-piercing rivet, and has a head 20, a cylindrical shaft portion 30 extending from the head 20, and a resin film 40. The material to be joined by the rivet 10 is, for example, a structural panel member such as a center pillar or a front side member of a vehicle.
[0018]
The head 20 has a disk shape whose diameter gradually decreases toward the shaft portion 30. The shaft 30 has a cylindrical hole 31. The distal end side (the distal side with respect to the head 20) of the hole 31 has a tapered surface 32 whose diameter increases toward the distal end. The tapered surface 32 facilitates expansion of the shaft portion 11 when the rivet 10 is driven.
[0019]
The thickness T of the shaft portion 30 (the distance between the outer peripheral surface 35 of the shaft portion 30 and the surface of the hole portion 31) T is set to an appropriate size to prevent buckling when the rivet 10 is driven. .
[0020]
The resin film 40 is formed on the outer peripheral surface 35 of the rivet 10, and includes a thermosetting resin that foams and hardens when subjected to a heat treatment. The thermosetting resin contains, for example, an epoxy resin, and the heat treatment condition is a temperature of 140 to 200 ° C. for 5 to 20 minutes.
[0021]
Therefore, when a heat treatment is performed after joining the superposed materials with the rivet 10, the resin film 40 formed on the outer peripheral surface 35 of the rivet 10 is foamed and hardened, so that the rivet 10 and the portion to be joined are bonded. A foamed hardened layer can be formed between them.
[0022]
The foam hardened layer eliminates a gap between the rivet 10 and the portion to be joined, and reinforces the joining strength between the rivet 10 and the portion to be joined, so that good joining reliability can be secured.
[0023]
The resin film 40 can be formed by, for example, injection molding as shown in FIG. In this case, the rivet 10 is positioned and fixed inside the injection mold 45 having an inner surface shape corresponding to the outer peripheral surface shape.
[0024]
Then, a molten thermosetting resin is injected under pressure into a gap space 46 formed between the outer peripheral surface of the rivet 10 and the inner surface of the injection mold 45. The thermosetting resin filled in the interstitial space 46 solidifies to form the resin film 40. Therefore, the thickness of the gap space 46 is the thickness of the resin film 40.
[0025]
The resin film 40 formed by injection molding is preferable because it has good adhesion to the outer peripheral surface of the rivet 10 and is prevented from falling off when the rivet 10 is driven.
[0026]
As described above, in the first embodiment, it is possible to provide a rivet that can ensure good joining reliability.
[0027]
The material to be joined by the rivets is not limited to the two-ply material, but can be applied to, for example, three-ply material.
[0028]
Next, a joining method using the rivet 10 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 shows a state at the start of rivet driving, FIG. 4 shows a state during rivet driving, FIG. 5 shows a state at the time of rivet driving end, and FIG. 6 shows a state after heat treatment is performed. Is shown.
[0029]
First, after setting the superposed workpieces 50 (51, 52) on the upset die 60, the rivet 10 is placed on the workpiece 51 located on the rivet driving side, and the head 20 of the rivet 10 is placed. The punch 70 is lowered from above (see FIG. 3). The upset die 60 has an annular concave portion 61.
[0030]
The rivet 10 pressed against the workpiece 50 by the punch 70 is driven into the workpiece 51. The leading end of the rivet 10 cuts the workpiece 51, penetrates the workpiece 51, and cuts the workpiece 52 located on the upset die side (see FIG. 4).
[0031]
Then, as the driving of the rivet 10 further proceeds, the workpiece 52 and the shaft 30 of the rivet 10 are deformed in accordance with the shape of the annular concave portion 61. As a result, the shaft portion 30 of the rivet 10 is sufficiently expanded, and the material to be joined 51 and the material to be joined 52 are mechanically joined (see FIG. 5).
[0032]
In this case, since the rivet 10 does not penetrate the material 52 to be joined, the sealing properties and appearance of the joint are good. However, if necessary, it can be penetrated.
[0033]
Thereafter, the material to be joined 50 joined by the rivets 10 is subjected to a heat treatment at, for example, a temperature of 140 to 200 ° C. for 5 to 20 minutes. As a result, the resin film 40 formed on the outer peripheral surface 35 of the rivet 10 is foamed and hardened, and a foam hardened layer 44 is formed between the rivet 10 and the portion to be joined (see FIG. 6).
[0034]
The foam hardening layer 44 eliminates a gap between the rivet 10 and the part to be joined, and reinforces the bonding strength between the rivet 10 and the part to be joined. Therefore, good joining reliability is ensured.
[0035]
As described above, in the first embodiment, it is possible to provide a joining method using rivets that can ensure good joining reliability.
[0036]
Note that the heat treatment for forming the foamed hardened layer is not limited to being performed independently. For example, when a material to be joined and an assembly having the material to be joined joined by the rivet 10 are applied in a subsequent process, heat for baking the coating film can be used for heat treatment, and cost can be reduced. Can be reduced.
[0037]
In this case, it is preferable to select the thermosetting resin of the resin film so that the heat treatment conditions for forming the foamed hardened layer substantially match the baking conditions of the coating film.
[0038]
For example, when the material to be joined is a panel member for a structure such as a center pillar or a front side member of a vehicle, after being joined by rivets 10 at the time of assembly after press molding, before assembly of a chassis or the like, Electrodeposition is applied. Therefore, heat for baking and hardening a coating film formed by electrodeposition coating can be used for heat treatment.
[0039]
In addition, for example, when a cationic epoxy-based paint is used for electrodeposition coating, if an epoxy resin is applied as the thermosetting resin for the resin film, the baking conditions of the coating film and the heating for forming the foamed cured layer are performed. This is preferable because the processing conditions substantially match.
[0040]
FIG. 7 is a cross-sectional view of a rivet according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a joining method using the rivet of FIG. 7 and shows a state after heat treatment. ing.
[0041]
Embodiment 2 is generally different from Embodiment 1 in that the resin film 140 of the rivet 110 has a protrusion 141 that protrudes in the rivet radial direction.
[0042]
The protruding portion 141 is located away from the rivet head end (the end of the head 120 of the rivet 110) 121 in the distal direction by a distance D substantially equal to the plate thickness of the workpiece 151 positioned on the rivet driving side. I do.
[0043]
Therefore, when joining the joined workpieces 150 (151, 152) with the rivets 110, the protruding portions 141 are pressed into the boundaries of the joined workpieces 150. When the heat treatment is performed, the foam hardened layer 144 is formed between the rivet 110 and the part 150 to be joined and at the boundary part of the material 150 to be joined.
[0044]
The foam hardening layer 144 formed between the rivet 110 and the part 150 to be joined eliminates a gap between the rivet 110 and the part 150 to be joined and reinforces the bonding strength between the rivet 110 and the part 150 to be joined. I do. The foam hardened layer 144A formed at the boundary of the workpieces 150 reinforces the bonding strength between the workpieces. That is, the joining reliability can be improved as compared with the case where the rivet 10 is applied.
[0045]
As described above, in the second embodiment, it is possible to provide a rivet and a joining method using the rivet that can secure better joining reliability than the embodiment.
[0046]
When the protrusion height of the protrusion 141 is 0.5 mm or more, the improvement in bonding strength is remarkable, and when the driving property is considered, the protrusion height is 1.0 mm at the maximum. That is, the protrusion 141 preferably has a protrusion height of 0.5 mm or more and 1.0 mm or less.
[0047]
In addition, the heat treatment according to the second embodiment can also reduce costs by using heat for baking a coating film formed on a material to be joined or an assembly having the material to be joined. .
[0048]
FIG. 9 is a chart for explaining a rivet evaluation result according to the embodiment of the present invention.
[0049]
First, conditions for forming a rivet applied to a test piece will be described.
[0050]
The material to be joined was a hot-dip galvanized steel sheet (tensile strength: 270 MPa class) having a thickness of 1.5 mm. The rivets used for joining the materials to be joined are 5 mm long dish rivets having a 5 mm diameter head.
[0051]
The resin film is formed by injection molding using an olefin-modified thermosetting epoxy resin, and the thickness is changed in a range of 0.3 to 2.5 mm. The expansion ratio is changed in the range of 1.2 to 2.0. The protruding height of the test piece having a protruding portion is 0.5 mm.
[0052]
The inner diameter of the annular recess 61 in the upset die 60 for driving a rivet is 9 mm. The pressing force of the punch for pressing the rivet against the material to be joined is about 5000N. The heat treatment condition for forming the foamed hardened layer is 170 ° C. for 20 minutes.
[0053]
Next, evaluation items and evaluation methods will be described.
[0054]
The evaluation items are the moldability of the resin film, the rivet driving property, the appearance after driving, and the bonding strength characteristics.
[0055]
The moldability of the resin film is evaluated based on the uniformity of the thickness of the resin film in injection molding. The symbol ○ indicates a case where sufficient uniformity was shown, and the symbol △ indicates a case where a partially uneven portion was formed.
[0056]
The rivet driving performance was evaluated by the presence or absence of the resin film falling off. The symbol ○ indicates that no dropout occurred, and the symbol △ indicates that the dropout occurred partially.
[0057]
The appearance after the driving was evaluated for the presence or absence of cracks in the rivet and the presence or absence of a gap between the rivet and the portion to be joined. In addition, when the rivet had a crack or a gap, the length was also measured.
[0058]
The joint strength characteristics were evaluated by a shear strength according to a test according to JIS-Z-3136, a cross tensile strength according to a test according to JIS-Z-3137, and a fatigue strength according to a tensile shear fatigue test according to JIS-Z-3138. .
[0059]
Next, evaluation results will be described. Note that the sign "-" indicates that the evaluation was omitted.
[0060]
Regarding the moldability of the resin film, when the thickness of the resin film was 0.3 mm, partially uneven portions were formed, but when the thickness was 0.5 mm or more, good results were shown. In terms of rivet driving properties, good results were obtained up to a thickness of 2.0 mm of the resin film, and when the thickness was 2.5 mm, the resin film partially dropped off. Therefore, the thickness of the resin film is preferably 0.5 mm or more and 2.0 mm or less in consideration of moldability and driveability.
[0061]
In the appearance after the driving, the test piece having a resin film thickness of 0 mm, that is, the resin film is not formed, and in the case of the comparative example having no foam hardened layer, the crack of the rivet and the rivet between the rivet and the joined part A gap has occurred.
[0062]
When the expansion ratio of the resin film was 1.5 to 3.0, good results were obtained. However, when the expansion ratio of the resin film was 1.2, although improved compared to the comparative example, cracks in the rivet and a gap between the rivet and the joined portion occurred.
[0063]
In general, the gap between the rivet and the part to be joined occurs unevenly and may reach up to 2 mm. When the expansion ratio is 3.0 or more, it is not easy to secure the performance. Therefore, the expansion ratio is preferably set to 1.5 or more and 3.0 or less by appropriately selecting the type of the additive.
[0064]
Except for the case where the expansion ratio is low, the bonding strength characteristics are significantly improved as compared with the comparative example having no foam hardened layer. For example, the shear strength increases by about 30 to 100%, the cross tensile strength increases by about 30 to 120%, and the fatigue strength increases by about 30 to 60%. In addition, under the same conditions except for the presence of the protrusion, the bonding strength characteristics are improved by the presence of the protrusion.
[0065]
The bonding strength increases in proportion to the rivet diameter including the foam hardened layer. This is due to the fact that the fracture of the test piece in the joint strength test occurred in the base material around the rivet, and the fracture diameter was increased by the foam hardened layer.
[0066]
Next, the corrosion resistance of the rivet according to the embodiment of the present invention was evaluated. In addition, the test piece was created according to the tensile shear test of JIS-Z-3136, the thickness of the resin film was 1 mm, and the expansion ratio was 2.0. In addition, the test piece joined by rivets is subjected to electrodeposition coating after performing a pretreatment such as a chemical conversion treatment, and the foam hardening layer is for baking and curing the coating film formed by the electrodeposition coating. It is formed using heat (baking conditions at 170 ° C. for 20 minutes).
[0067]
Evaluation items were: 200 test cycles consisting of salt spray (4 hours at 35 ° C.), drying (2 hours at 60 ° C. at 25% RH), and wet (2 hours at 50 ° C. at 95% RH) It is a rust generation situation in.
[0068]
As a result of observing the appearance and the cross-section obtained by cutting the joint, no rust was observed, and it was confirmed that the rust-preventing performance was good.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a rivet according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the rivet of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a joining method using the rivet of FIG. 1, and shows a state at the time of starting driving of the rivet.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a joining method using the rivet of FIG. 1, showing a state in which the rivet is being driven.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a joining method using the rivet of FIG. 1, and shows a state at the time of completion of driving of the rivet.
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a bonding method using the rivet of FIG. 1 and shows a state after heat treatment is performed.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a rivet according to Embodiment 2 of the present invention.
8 is a cross-sectional view for explaining a bonding method using the rivet of FIG. 7, and shows a state after heat treatment is performed.
FIG. 9 is a chart for explaining rivet evaluation results according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... rivets,
20 ... Head,
30 ... Shaft,
31 ... hole,
32 ... tapered surface,
35 ... outer peripheral surface,
40 ... resin film,
41 ... projecting part,
44 ... foam hardened layer,
45… Injection mold,
46 ... clearance space,
50 (51, 52) ... material to be joined,
60 ... Upset die,
61 ... annular concave portion,
70 ... punch,
110 ... rivet,
120 ... head,
121 ... rivet head end,
140 ... resin film,
141 ... projecting part,
144, 144A: foamed hardened layer,
150 (151, 152) ... material to be joined,
D ... distance,
T: thickness.

Claims (8)

加熱処理を施すことで発泡して硬化する熱硬化型樹脂を含んでいる樹脂皮膜が形成された外周表面を有することを特徴とするリベット。A rivet having an outer peripheral surface on which a resin film containing a thermosetting resin that foams and hardens when subjected to a heat treatment is formed. 前記樹脂皮膜は、0.5mm以上かつ2.0mm以下の厚みを有することを特徴とする請求項1に記載のリベット。The rivet according to claim 1, wherein the resin film has a thickness of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less. 前記樹脂皮膜の発泡倍率は、1.5以上かつ3.0以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のリベット。The rivet according to claim 1, wherein a foaming ratio of the resin film is 1.5 or more and 3.0 or less. 前記樹脂皮膜は、リベット径方向に突出する突出部を有し、前記突出部は、リベット打ち込み側に位置する被接合材の板厚に略等しい距離だけ、リベット頭端部から先端方向に向かって離れて位置することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のリベット。The resin film has a protruding portion that protrudes in a rivet radial direction. The rivet according to any one of claims 1 to 3, wherein the rivet is located apart. 前記突出部は、0.5mm以上かつ1.0mm以下の突出高さを有することを特徴とする請求項4に記載のリベット。The rivet according to claim 4, wherein the protrusion has a protrusion height of 0.5 mm or more and 1.0 mm or less. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のリベットを用いる接合方法であって、
重ね合わせた被接合材を、前記リベットによって接合した後、加熱処理を施し、前記樹脂皮膜を発泡硬化させることで、前記リベットと被接合部との間に、発泡硬化層を形成する
ことを特徴とする接合方法。
A joining method using the rivet according to any one of claims 1 to 3,
After joining the superimposed joined materials with the rivet, a heat treatment is performed, and the resin film is foamed and cured, so that a foamed hardened layer is formed between the rivet and the joined portion. And joining method.
請求項4又は請求項5に記載のリベットを用いる接合方法であって、
重ね合わせた被接合材を、前記リベットによって接合し、前記被接合材の境界部に前記突出部を圧入した後、加熱処理を施し、前記樹脂皮膜を発泡硬化させることで、前記リベットと被接合部との間および前記被接合材の境界部に、発泡硬化層を形成する
ことを特徴とする接合方法。
A joining method using the rivet according to claim 4 or claim 5,
The superimposed materials to be joined are joined by the rivet, and after the protrusion is pressed into the boundary of the material to be joined, a heat treatment is performed, and the resin film is foamed and hardened, thereby joining the rivet to the rivet. A foaming hardened layer is formed between a portion and a boundary portion of the material to be joined.
前記加熱処理は、前記被接合材または前記被接合材を有する組立品に形成される塗膜を焼付けするための熱を利用することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の接合方法。8. The bonding method according to claim 6, wherein the heat treatment utilizes heat for baking a coating film formed on the material to be joined or an assembly having the material to be joined. .
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