JP7295488B2 - リベット継手の製造方法、リベット継手、及び自動車部品 - Google Patents
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Description
本願は、2020年3月30日に、日本に出願された特願2020-060160号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
(1)本発明の一態様に係るリベット継手の製造方法は、鋼製のリベットの軸部を、重ねられた複数の板材の貫通孔に通すこと、前記リベットを、前記リベットの軸方向に一対の電極の間に挟むこと、一対の前記電極で、前記リベットを加圧及び通電して、前記リベットの軸部の先端を潰すこと、及び、前記リベットを冷却し、冷却後の前記リベットの前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さを130HV以上300HV未満とすること、を備える。
(2)上記(1)に記載のリベット継手の製造方法は「スポット溶接、レーザ溶接、及びアーク溶接からなる群から選択される一種以上の溶接方法によって複数の前記板材を接合することをさらに有してもよい。
(3)上記(1)又は(2)に記載のリベット継手の製造方法は、複数の前記板材の間の、少なくとも前記貫通孔の周辺に接着剤を塗布して、次いで複数の前記板材を重ねることをさらに有してもよい。
(4)上記(1)~(3)のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法では、隣接する複数の前記板材における、前記貫通孔の直径の差が0.3mm~3mmの範囲内であってもよい。
(5)上記(1)~(4)のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法では、前記通電によって、前記リベットの前記軸部の最高到達温度を900℃超にしてもよい。
(6)上記(1)~(5)のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法では、前記リベットの、式1によって算出される炭素当量Ceqを0.025~0.215質量%としてもよい。
Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 <式1>
ここで、前記式1に含まれる元素記号には、前記リベットが含有する成分の質量%を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。
(7)本発明の別の態様に係るリベット継手は、それぞれに貫通孔を備える、重ねられた複数の板材と、軸部が前記貫通孔を貫通し、前記複数の板材をかしめるリベットと、を備え、前記リベットの前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さが130HV以上300HV未満である。
(8)上記(7)に記載のリベット継手は、スポット溶接部、レーザ溶接部、及びアーク溶接部からなる群から選択される一種以上の溶接部をさらに有してもよい。
(9)上記(7)又は(8)に記載のリベット継手は、複数の前記板材の間の、少なくとも前記貫通孔の周辺に配された接着剤をさらに有してもよい。
(10)上記(7)~(9)のいずれか一項に記載のリベット継手では、隣接する複数の前記板材における、前記貫通孔の直径の差が0.3mm~3mmの範囲内であってもよい。
(11)上記(7)~(10)のいずれか一項に記載のリベット継手では、前記リベットの、式1によって算出される炭素当量Ceqが0.025~0.215質量%であってもよい。
Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 <式1>
ここで、前記式1に含まれる元素記号には、前記リベットが含有する成分の質量%を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。
(12)本発明の別の態様に係る自動車部品は、上記(7)~(11)のいずれか一項に記載のリベット継手を備える。
板材の合計板厚+軸部の径×0.3≦軸部の長さ≦板材の合計板厚+軸部の径×2.0
板材の合計板厚+軸部の径×0.6≦軸部の長さ≦板材の合計板厚+軸部の径×4.0
頭部がないリベットを用いて接合する場合、リベットの両端を変形させる必要がある。そのため、頭部が無いリベットの軸部121の長さは、頭部があるリベットのそれより大きくすることが好ましい。
・リベット軸径 :4mm~10mm
・リベット軸長さ :5mm~12mm
・電流値 :4kA~16kA
・加圧力 :250kgf~600kgf
・通電時間 :0.2~1.0秒
・保持時間 :0.1~1.0秒
本発明者らの実験によれば、リベット12の軸部121のビッカース硬さを130HV以上とすることにより、継手構造1の十字引張強さ(CTS)を確保することができる。一方、リベット12の軸部121のビッカース硬さを300HV未満とすることにより、リベット12の軸力を確保することができる。リベット12の軸部121の硬さと、リベット12の軸力との間に相関がある理由は現時点で明らかではないが、本発明者らは、リベット12の軸部121の硬さを向上させる働きを有するマルテンサイトが、リベット12の軸部121の長さを増大させ、リベット12の軸力を低下させていると推定している。十字引張強さ、及び軸力の両方を確保するために、リベット12の軸部121のビッカース硬さは130HV以上300HV未満の範囲内とされる必要がある。リベット12の軸部121のビッカース硬さを150HV以上、180HV以上、又は200HV以上としてもよい。リベット12の軸部121のビッカース硬さを280HV以下、250HV以下、又は220HV以下としてもよい。
Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
<式1>
ここで、前記式1に含まれる元素記号には、前記リベットが含有する成分の質量%を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。Ceqは鋼の焼入れ性指標であり、これが大きいほど、焼入れ後の硬さが大きくなる。Ceqを0.025~0.215質量%の範囲内とすることにより、冷却の後のリベットの軸部の平均ビッカース硬さを130HV以上300HV未満とすることが容易となる。
図6および図8の例では、リベット12の変形部123の頂面が、リベット12の近傍の板材11の面112(外面)よりも、軸部121側にある。図7の例では、リベット12の頭部122および変形部123の双方の頂面が、リベット12の近傍の板材11それぞれに対して、これらの板材11の面112(外面)よりも軸部121側にある。なお、図6~図8では頭部122および/又は変形部123の頂面が、リベット12の近傍の板材の面112(外面)よりも軸部121側にあるが、頭部122および/又は変形部123の頂面が最大で0.6mmだけ外面からはみ出していてもよい。即ち、図6~図8において、頭部122および/又は変形部123の頂面が、破線から0.6mm突出したとしても、他の部品との干渉を抑制する効果が得られる。なお、図6~図8に記載の破線は、板材の面112に一致する面を示す。
Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
<式1>
ここで、式1に含まれる元素記号には、リベット12が含有する成分の質量%を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。Ceqは鋼の焼入れ性指標であり、これが大きいほど、焼入れ後の硬さが大きくなる。Ceqを0.025~0.215質量%の範囲内とすることにより、冷却の後のリベットの軸部のビッカース硬さを130HV以上300HV未満とすることが容易となる。ただし、Ceqが上述の範囲外であるリベット12であっても、熱処理条件を好適に選択することにより、その軸部のビッカース硬さを130HV以上300HV未満とすることが可能である。
板材に、5N・mのトルクを付加した。この際に板材が回転した試料を、軸力が不足した試料と判定した。
JIS Z 3137:1999に準じて測定した。CTSが10.0kN未満となった試料を、CTSが不足した試料と判定した。
リベットを、リベットの中心軸に沿って切断し、断面を適宜調製した。次いで、リベットの軸部の長手方向中央にあたる箇所において、3か所、ビッカース硬さを測定した。リベットの内部に引け巣が生じている場合は、引け巣が無い箇所においてビッカース硬さを測定した。硬さ測定における荷重は0.5kgfとした。硬さ測定値の平均値を、リベットの軸部のビッカース硬さとみなした。
試料K及びLでは、軸力が不足した。これは、リベットの軸部のビッカース硬さが過剰であり、リベット長さが増大したからであると推定される。また、試料LではCTSも不足した。これは、軸硬さが高すぎたために脆化が生じたからであると推定される。
11 板材
111 貫通孔
112 板材の面
12 リベット
121 軸部
122 頭部
123 変形部
13 接着剤
2 スポット溶接部
A 電極
Claims (10)
- 鋼製のリベットの軸部を、重ねられた複数の板材の貫通孔に通すこと、
前記リベットを、前記リベットの軸方向に一対の電極の間に挟むこと、
一対の前記電極で、前記リベットを加圧及び通電して、前記リベットの軸部の先端を潰すこと、及び、
前記リベットを冷却し、冷却後の前記リベットの前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さを130HV以上300HV未満とすること、
を備え、
前記リベットの、式1によって算出される炭素当量Ceqを0.025~0.215質量%とすることを特徴とする
リベット継手の製造方法。
Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
<式1>
ここで、前記式1に含まれる元素記号には、前記リベットが含有する成分の質量%を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。 - スポット溶接、レーザ溶接、及びアーク溶接からなる群から選択される一種以上の溶接方法によって複数の前記板材を接合することをさらに有することを特徴とする請求項1に記載のリベット継手の製造方法。
- 複数の前記板材の間の、少なくとも前記貫通孔の周辺に接着剤を塗布して、次いで複数の前記板材を重ねることをさらに有することを特徴とする請求項1又は2に記載のリベット継手の製造方法。
- 隣接する複数の前記板材における、前記貫通孔の直径の差が0.3mm~3mmの範囲内であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法。
- 前記通電によって、前記リベットの前記軸部の最高到達温度を900℃超にすることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法。
- それぞれに貫通孔を備える、重ねられた複数の板材と、
軸部が前記貫通孔を貫通し、前記複数の板材をかしめるリベットと、を備え、
前記リベットの前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さが130HV以上300HV未満であり、
前記リベットの、式1によって算出される炭素当量Ceqが0.025~0.215質量%であることを特徴とする
リベット継手。
Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
<式1>
ここで、前記式1に含まれる元素記号には、前記リベットが含有する成分の質量%を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。 - スポット溶接部、レーザ溶接部、及びアーク溶接部からなる群から選択される一種以上の溶接部をさらに有することを特徴とする請求項6に記載のリベット継手。
- 複数の前記板材の間の、少なくとも前記貫通孔の周辺に配された接着剤をさらに有することを特徴とする請求項6又は7に記載のリベット継手。
- 隣接する複数の前記板材における、前記貫通孔の直径の差が0.3mm~3mmの範囲内であることを特徴とする請求項6~8のいずれか一項に記載のリベット継手。
- 請求項6~9のいずれか一項に記載のリベット継手を備える自動車部品。
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