KR102104891B1

KR102104891B1 - 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛 및 이를 이용한 이종판재의 접합 방법

Info

Publication number: KR102104891B1
Application number: KR1020190012765A
Authority: KR
Inventors: 정윤성; 박병학; 박상언
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-04-27

Abstract

본 발명은 이종판재의 접합 방법에 관한 것으로, 구체적으로 제1 판재에 리벳 유닛을 결합한 후 리벳 유닛을 통해 제1 판재와 제2 판재를 접합하는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛 및 이를 이용한 이종판재의 접합 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛은 복수의 판재를 상호 접합하기 위한 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛에 있어서, 중앙에 관통홀을 형성하면서 원형을 따라 일정간격 이격되어 배치되는 3개의 섕크가 각각 브릿지를 통해 연결되며, 상기 3개의 섕크와 이를 연결하는 각 브릿지의 일단부의 외측으로 돌출되어 형성되는 플랜지를 갖는 하부 리벳, 및 상기 3개의 섕크 사이로 삽입되도록, 원형봉 형상의 선단 둘레와 선단 중앙에 각각 날부와 용접면을 형성하는 몸체와, 상기 몸체의 후단 일체로 형성되는 헤드를 갖는 상부 리벳을 포함한다.

Description

프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛 및 이를 이용한 이종판재의 접합 방법{RIVET UNIT FOR PRE PIERCING RESISTANCE ELEMENT WELDING AND BONDING METHOD OF DIFFERENT PLATES WITH THE SAME}

본 발명은 이종판재의 접합 방법에 관한 것으로, 구체적으로 제1 판재에 리벳 유닛을 결합한 후, 리벳 유닛을 통해 제1 판재와 제2 판재를 접합하는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛 및 이를 이용한 이종판재의 접합 방법에 관한 것이다.

최근 자동차 산업에서는 연비 향상과 환경 오염 저감에 대한 요구가 증가하여 차체 부품 적용에 있어 경량화와 고강성의 목적으로 강판소재와 함께 알루미늄 합금소재 또는 복합 플라스틱 소재가 널리 적용되고 있다.

또한 최근에는 접합 품질의 개선을 위해 강판 등의 두 소재에 리벳을 압입하여 소재와 리벳을 소성변형시키면서 접합하는 셀프 피어싱 리벳 접합을 대체할 수 있는 다양한 접합 방법에 대한 연구가 이루어지고 있는 추세이다.

이와 같은 추세에 따라 이종판재의 접합 방법으로서, 저항 요소 용접(REW: Resistance Element Welding)을 이용한 접합이 한 예이다.

이러한 저항 요소 용접은 이종판재의 접합 시 리벳을 이용하여 스폿 용접을 가능하게 하는 기술로, 리벳이 상부 판재를 관통한 후, 하부 판재와 저항 용접에 의해 접합되도록 하는 접합법이다.

그러나 종래의 저항 요소 용접은 알루미늄 소재의 판재에 홀을 피어싱하여 리벳을 먼저 체결한 후, 조립을 위해 공정을 이동하는 동안, 리벳이 이탈하는 등의 문제점이 있다.

또한, 종래의 경우, 리벳과 판재 사이에 스폿 용접을 진행하는 과정에 용접점의 티칭 오류로 인해 용접 품질이 저하되는 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 제1 판재의 일측에 리벳 유닛의 하부 리벳과 상부 리벳을 피어싱에 의해 먼저 결합한 후, 용접하여 고정하고, 상부 리벳을 통해 제2 판재와 용융 접합하여 제1 판재와 제2 판재를 상호 접합하는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛 및 이를 이용한 이종판재의 접합 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서는 복수의 판재를 상호 접합하기 위한 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛에 있어서, 중앙에 관통홀을 형성하면서 원형을 따라 일정간격 이격되어 배치되는 3개의 섕크가 각각 브릿지를 통해 연결되며, 상기 3개의 섕크와 이를 연결하는 각 브릿지의 일단부의 외측으로 돌출되어 형성되는 플랜지를 갖는 하부 리벳; 및 상기 3개의 섕크 사이로 삽입되도록, 원형봉 형상의 선단 둘레와 선단 중앙에 각각 날부와 용접면을 형성하는 몸체와, 상기 몸체의 후단 일체로 형성되는 헤드를 갖는 상부 리벳을 포함하는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛을 제공할 수 있다.

또한, 상기 섕크는 상기 상부 리벳의 헤드의 하면에 용융 접합되도록, 선단이 뾰족하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 플랜지는 상기 판재의 일면에 압입되도록, 선단 둘레를 따라 압입단이 형성될 수 있다.

또한, 상기 플랜지는 상기 판재에 대응하는 면이 상기 압입단으로부터 오목한 라운드 형상의 곡면으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 상부 리벳은 상기 몸체가 상기 하부 리벳의 각 섕크를 통하여 관통홀을 통과하도록 외경이 설정될 수 있다.

또한, 상기 상부 리벳은 상기 몸체의 선단 중앙의 용접면이 원형단면으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 상부 리벳은 상기 날부와 용접면 사이에 연결홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 연결홈은 일측면이 상기 날부에서 일측까지 오목한 라운드 형상의 곡면으로 형성되는 제1 부분과, 타측면이 상기 일측에서 상기 용접면의 일단까지 경사진 형상의 경사면으로 형성되는 제2 부분으로 이루어질 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 상기 제1항 내지 제8항 중, 하나의 항의 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛을 통해 서로 소재가 상이한 제1 판재와 제2 판재를 접합하는 방법에 있어서, 상기 제1 판재의 일면과 타면 상의 접합부에 각각 상기 리벳 유닛의 하부 리벳과 상부 리벳을 위치시키는 리벳 준비 단계; 상기 하부 리벳과 상부 리벳을 가압하여 상기 제1 판재의 접합부를 피어싱하면서 상기 하부 리벳의 내측으로 상기 상부 리벳이 삽입되어 상호 결합되는 결합 단계; 상기 제1 판재의 접합부에 상호 결합된 상기 하부 리벳과 상부 리벳에 전극을 이용하여 통전하여 상기 하부 리벳과 상부 리벳을 저항 용접하여 접합하는 제1 접합 단계; 상기 하부 리벳에 접촉되도록 상기 제1 판재의 일면에 상기 제2 판재를 배치한 후 전극 사이에 위치시키는 판재 준비 단계; 및 상기 상부 리벳과 제2 판재 사이에 전극을 이용하여 통전하여 상기 상부 리벳과 제2 판재를 저항 용접하여 접합하는 제2 접합 단계를 포함하는 이종판재의 접합 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 판재는 알루미늄 합금 판재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제2 판재는 알루미늄 합금 판재 보다 용융점이 높은 스틸재질의 판재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 결합 단계는 상기 제1 판재의 일면으로부터 상기 하부 리벳의 3개의 섕크가 입입되고, 상기 3개의 섕크 내측으로 상기 상부 리벳의 원형봉 형상의 몸체가 삽입되면서 상기 몸체의 날부가 상기 제1 판재의 접합부를 타면으로부터 피어싱하여 상기 하부 리벳에 상기 상부 리벳이 결합될 수 있다.

또한, 상기 제1 접합 단계는 상기 하부 리벳 상의 3개의 섕크의 선단이 상기 상부 리벳의 헤드의 하면에 저항 용접되어 접합될 수 있다.

또한, 상기 판재 준비 단계는 상기 하부 리벳의 플랜지에 접촉되도록 상기 제1 판재의 일면에 상기 제2 판재를 겹쳐서 전극 사이에 위치시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예는 별도의 장치를 이용하지 않고도 제1 판재 상의 일측에 리벳 유닛의 하부 리벳과 상부 리벳을 상호 결합하면서 피어싱 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 제1 판재에 리벳 유닛의 하부 리벳과 상부 리벳을 먼저 결합한 상태로, 리벳 유닛을 통하여 제2 판재와 접합하므로 제1 판재와 제2 판재의 접합성을 유지시키며, 리벳 용접의 신뢰성을 높일 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛을 나타낸 결합 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 A-A의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛의 하부 리벳을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛의 상부 리벳을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛의 상부 리벳을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종판재의 접합 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종판재의 접합 방법을 나타낸 공정도이다.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 이종판재의 접합 방법에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.

또한, 하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛을 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛을 나타낸 결합 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛의 하부 리벳을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 A-A의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛의 상부 리벳을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛의 상부 리벳을 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛(이하,'리벳 유닛'으로 통칭하기로 함, 50)은 서로 겹쳐진 판재, 예를 들면 차체 패널을 일체로 접합하는 차체 조립 공정에 적용될 수 있다. 그러나, 상기 판재는 차체 패널을 포함하는 것에 반드시 한정되지 않고, 차체용 멤버 및 프레임 등과 같은 각종 차체 구조물을 포함할 수도 있다.

더 나이가, 본 발명의 보호 범위가 반드시 차체를 조립하기 위한 것에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 소정의 부품들을 조립하여 이루어지는 다양한 종류 및 용도의 구조물이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

리벳 유닛(50)은 이종소재로 이루어진 두 매의 판재를 접합하기 위한 것으로, 하부 리벳(100) 및 상부 리벳(200)을 포함한다.

하부 리벳(100)은 섕크(150), 브릿지(170) 및 플랜지(110)를 포함한다.

즉, 하부 리벳(100)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157)가 형성된다.

제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157)는 일측이 플린지와 일체로 형성된다.

제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157)는 하부 리벳(100)의 중앙에 형성된 관통홀(105)을 따라 일정 간격으로 이격되어 형성된다. 이때, 제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157)는 원형의 관통홀(105)을 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157)는 관통홀(105)을 따라 120°간격으로 이격되어 형성될 수 있다.

제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157)는 내측으로 상부 리벳(200)이 삽입되도록 관통홀(105)과 연결된 공간이 형성된다.

제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157)는 선단이 돌출되어 형성된다. 즉, 제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157)는 상부 리벳(200)의 헤드(250)에 용융 접합되도록 선단이 뾰족하게 형성된다. 이때, 제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157) 각각의 선단은 상부 리벳(200)의 헤드(250)를 향하여 상향 돌출되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157) 각각의 선단은 삼각 단면 형상으로 예리하게 돌출 형성될 수 있다.

한편, 제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157)는 특별하게 분리해서 설명하지 않으면 섕크(150)로 통칭하여 설명하기로 한다.

브릿지(170)는 일측이 플랜지(110)와 일체로 형성되며, 내측으로 상부 리벳(200)이 삽입되도록 관통홀(105)과 연결된 공간이 형성된다.

3개의 브릿지(170) 각각은 3개의 섕크(150)를 연결하며 형성된다. 즉, 브릿지(170)는 양측면이 섕크(150)의 측면과 일체로 형성될 수 있다.

다시 말하면, 제1 브릿지(173)는 제1 섕크(153)와 제2 섕크(155) 사이에 위치하여 제1 섕크(153)와 제2 섕크(155)를 연결한다. 제2 브릿지(175)는 제2 섕크(155)와 제3 섕크(157) 사이에 위치하여 제2 섕크(155)와 제3 섕크(157)를 연결한다. 제3 브릿지(177)는 제3 섕크(157)와 제1 섕크(153) 사이에 위치하여 제3 섕크(157)와 제1 섕크(153)를 연결한다.

제1 브릿지(173) 내지 제3 브릿지(177)는 제1 섕크(153) 내지 제3 섕크(157)의 높이 보다 낮게 형성되어 3개의 슬릿(180)이 형성될 수 있다.

3개의 슬릿(180)은 하부 리벳(100)의 중앙에 형성된 관통홀(105)을 따라 일정 간격으로 이격되어 형성된다.

3개의 슬릿(180)은 하부 리벳(100)의 중앙에 형성된 관통홀(105)과 상호 연결된다.

한편, 제1 브릿지(173) 내지 제3 브릿지(177)는 특별하게 분리해서 설명하지 않으면 브릿지(170)로 통칭하여 설명하기로 한다.

플랜지(110)는 섕크(150) 및 브릿지(170)와 일측과 접촉되며 일체로 형성된다. 이러한 플랜지(110)는 섕크(150) 및 섕크(150)를 연결하는 브릿지(170)의 하단에 형성되어 섕크(150) 및 섕크(150)를 연결하는 브릿지(170)를 지지한다.

플랜지(110)는 직경이 섕크(150) 및 브릿지(170)가 내측으로 형성된 원형의 직경 보다 크게 형성될 수 있다.

플랜지(110)는 선단 둘레를 따라 판재의 일면에 압입되도록 압입단(120)이 형성된다.

플랜지(110)는 섕크(150)와 이를 연결하는 브릿지(170)와 접촉하는 일측에 오목면(125)이 형성된다. 이러한 오목면(125)은 섕크(150) 및 섕크(150) 사이에 위치하는 브릿지(170)의 연결단에서 압입단(120)으로 이어지는 라운드 형상의 곡면으로 형성된다.

상부 리벳(200)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 몸체(210) 및 헤드(250)를 포함한다.

몸체(210)는 원형봉 형상으로 형성된다. 이러한 몸체(210)는 하부 리벳(100)의 섕크(150) 사이로 삽입될 수 있다.

몸체(210)는 하부 리벳(100)의 섕크(150)를 통하여 관통홀(105)을 통과하도록 외경이 설정된다. 즉, 몸체(210)는 관통홀(105)을 통과하도록 외경이 관통홀(105)의 직경 보다 작거나 동일하게 설정될 수 있다.

몸체(210)는 선단에 날부(220)와 용접면(240)이 형성된다.

날부(220)는 상부 리벳(200)으로 삽입되며 몸체(210)의 선단에 형성된다. 즉, 날부(220)는 선단 둘레를 따라 형성된다. 이러한 날부(220)는 상부 리벳(200)의 내측으로 삽입되어 판재를 피어싱하여 홀을 형성할 수 있다.

용접면(240)은 판재와 소재가 상이한 판재를 접합하기 위해 몸체(210)의 선단에 형성된다. 용접면(240)은 선단 중앙에 형성된다.

용접면(240)은 원형 단면으로 형성된다.

한편, 여기서는 원형 단면을 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 판재를 저항 용접할 수 있으면 단면의 형상은 무관하다. 예를 들어, 용접면(240)은 사각형, 다각형, 타원형 중 적어도 하나의 형상으로 형성될 수 있다.

몸체(210)는 날부(220)와 용접면(240) 사이에 연결홈(230)이 형성된다.

연결홈(230)은 몸체(210)의 선단 둘레를 따라 형성되며, 몸체(210)의 선단에서 날부(220)로부터 용접면(240)의 일단까지 형성된다.

연결홈(230)은 몸체의 둘레를 따라 형성된다. 이러한 연결홈(230)은 형상에 따라 제1 부분(233)과 제2 부분(235)으로 형성된다.

제1 부분(233)은 라운드 형상으로 형성되고, 제2 부분(235)은 경사지게 형성된다.

즉, 제1 부분(233)은 연결홈(230)의 일측면이 날부(220)에서 일측(237)까지 오목한 라운드 형상의 곡면으로 형성된다.

제2 부분(235)은 연결홈(230)의 타측면이 일측(237)서 용접면(240)의 일단까지 경사진 형상의 경사면으로 형성된다.

헤드(250)는 몸체(210)의 후단 일체로 형성된다.

헤드(250)는 몸체(210)의 직경 보다 직경이 크게 형성된다.

하부 리벳(100)과 상부 리벳(200)이 결합하기 되면 헤드(250)의 하면은 하부 리벳(100)의 섕크(150)와 접촉된다.

이하에서는 도 1 내지 도 6에서 설명한 리벳 유닛(50)을 이용하여 이종판재를 접합하는 방법에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종판재의 접합 방법을 나타낸 순서도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종판재의 접합 방법을 나타낸 공정도이다.

도 7을 참조하면, 리벳 준비 단계는 제1 판재(800)의 일면과 타면 상에 리벳 유닛(50)의 하부 리벳(100)과 상부 리벳(200)을 위치시킨다(S710).

다시 말하면, 우선, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 판재(800)를 준비한다. 이때, 제1 판재(800)는 알루미늄 합금 판재로 이루어진다.

제1 판재(800)의 하면 상의 접합부에 하부 리벳(100)을 위치시킨다. 이때, 하부 리벳(100)의 섕크(150)는 제1 판재(800)의 접합부에 접촉하도록 위치시킬 수 있다.

제1 판재(800)의 상면 상의 접합부에 상부 리벳(200)을 위치시킨다. 이때, 상부 리벳(200)의 날부(220) 및 용접면(240)이 제1 판재(800)의 접합부에 접촉하도록 위치시킬 수 있다.

결합 단계는 제1 판재(800)의 접합부에 하부 리벳(100)과 상부 리벳(200)을 결합한다(S720).

즉, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 하부 리벳(100)과 상부 리벳(200)을 가압하여 제1 판재(800)의 접합부를 피어싱하면서 하부 리벳(100)의 내측으로 상부 리벳(200)이 삽입되어 상호 결합된다.

다시 말하면, 하부 리벳(100)의 플래지와 상부 리벳(200)의 헤드(250)를 가압하여 제1 판재(800)의 하면으로부터 하부 리벳(100)의 섕크(150)가 압입된 후 하부 리벳(100)의 플랜지(110)에 형성된 압입단(120)에 의해 하부 리벳(100)의 섕크(150) 및 압입단(120)이 압입된다.

하부 리벳(100)이 제1 판재(800)의 접합부에 압입되는 동시에 하부 리벳(100)의 섕크(150)에 의해 형성된 내측공간으로 상부 리벳(200)의 원형봉의 몸체(210)가 삽입되면서 몸체(210)의 날부(220)가 제1 판재(800)의 접합부를 상면으로부터 피어싱하여 하부 리벳(100)에 상부 리벳(200)이 결합된다. 하부 리벳(100)과 상부 리벳(200)은 섕크(150)의 선단이 헤드(250)의 하면과 접촉되면서 상호 결합될 수 있다.

이때, 제1 판재(800)의 접합부는 하부 리벳(100)과 상부 리벳(200)에 의해 하부 리벳(100)의 관통홀(105)과 동일한 홀이 형성될 수 있다.

제1 접합 단계는 전극(850)을 통해 제1 판재(800)에 하부 리벳(100)과 하부 리벳(100)을 접합한다(S730).

구체적으로, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 제1 판재(800)의 접합부에 결합된 하부 리벳(100)과 상부 리벳(200)을 전극(850) 사이에 위치시킨다. 전극(850)을 이용하여 하부 리벳(100)과 상부 리벳(200)에 용접하기 위한 전류를 인가하고, 전류를 통해 통전하여 하부 리벳(100)과 상부 리벳(200)을 저항 용접되어 접합된다.

이에, 하부 리벳(100) 상의 섕크(150)의 선단이 상부 리벳(200)의 헤드(250) 하면에 저항 용접되어 제1 용접부(860)가 형성된다. 제1 용접부(860)는 생크의 선단과 헤드(250) 하면의 따라 형성되어 하부 리벳(100)과 상부 리벳(200)을 결합시킬 수 있다.

판재 준비 단계는 하부 리벳(100)과 접촉되도록 제2 판재(880)를 준비시킨다(S740).

다시 말하면, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이 하부 리벳(100)의 플랜지(110)에 접촉되도록 제1 판재(800)의 하면에 제2 판재(880)를 겹쳐서 위치시킨다. 이때, 제2 판재(880)는 제1 판재(800)의 소재와 상이한 소재로 이루어진다. 즉, 제2 판재(880)는 제1 판재(800)의 알루미늄 합금 판재 보다 용융점이 높은 스틸 재질의 판재로 이루어질 수 있다.

그리고 겹쳐진 제1 판재(800)와 제2 판재(880)를 전극(850) 사이에 위치시킨다.

제2 접합 단계는 전극(850)을 이용하여 상부 리벳(200)과 제2 판재(880)를 접합한다(S750).

구체적으로, 도 8의(e)에 도시된 바와 같이 전극(850)을 이용하여 제1 판재(800)의 접합부 상에 체결된 상부 리벳(200)과 제2 판재(880)에 용접하기 위한 전류를 인가한다. 전류를 통해 상부 리벳(200)과 제2 판재(880)가 통전하여 상부 리벳(200)과 제2 판재(880)를 저항 용접되어 접합된다.

이에, 상부 리벳(200)의 몸체(210)에 형성된 용접면(240)과 제2 판재(880)의 일면에 저항 용접되어 제2 용접부(890)가 형성된다.

이에 따라, 본 발명은 제1 판재(800)의 접합부 상에 상부 리벳(200)과 하부 리벳(100)을 피어싱에 의해 먼저 결한한 후, 용접 고정하고, 리벳 유닛(50)의 상부 리벳(200)을 통해 제1 판재(800)와 제2 판재(880)가 상호 접합되어 제1 판재(800) 및 제2 판재(880)의 접합성을 유지시킬 수 있으며, 리벳 용접의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

50: 리벳 유닛
100: 하부 리벳
105: 관통홀
110: 플랜지
120: 날부
150: 섕크
170: 브릿지
180: 슬릿
200: 상부 리벳
210: 몸체
220: 압입단
240: 용접면
250: 헤드
800: 제1 판재
880: 제2 판재

Claims

복수의 판재를 상호 접합하기 위한 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛에 있어서,
중앙에 관통홀을 형성하면서 원형을 따라 일정간격 이격되어 배치되는 3개의 섕크가 각각 브릿지를 통해 연결되며, 상기 3개의 섕크와 이를 연결하는 각 브릿지의 일단부의 외측으로 돌출되어 형성되는 플랜지를 갖는 하부 리벳; 및
상기 3개의 섕크 사이로 삽입되도록, 원형봉 형상의 선단 둘레와 선단 중앙에 각각 날부와 용접면을 형성하는 몸체와, 상기 몸체의 후단 일체로 형성되는 헤드를 갖는 상부 리벳;
을 포함하는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛.
제1항에 있어서,
상기 섕크는
상기 상부 리벳의 헤드의 하면에 용융 접합되도록, 선단이 뾰족하게 형성되는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛.
제2항에 있어서,
상기 플랜지는
상기 판재의 일면에 압입되도록, 선단 둘레를 따라 압입단이 형성되는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛.
제3항에 있어서,
상기 플랜지는
상기 판재에 대응하는 면이 상기 압입단으로부터 오목한 라운드 형상의 곡면으로 형성되는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛.
제1항에 있어서,
상기 상부 리벳은
상기 몸체가 상기 하부 리벳의 각 섕크를 통하여 관통홀을 통과하도록 외경이 설정되는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛.
제1항에 있어서,
상기 상부 리벳은
상기 몸체의 선단 중앙의 용접면이 원형단면으로 형성되는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛.
제1항에 있어서,
상기 상부 리벳은
상기 날부와 용접면 사이에 연결홈이 형성되는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛.
제7항에 있어서,
상기 연결홈은
일측면이 상기 날부에서 일측까지 오목한 라운드 형상의 곡면으로 형성되는 제1 부분과, 타측면이 상기 일측에서 상기 용접면의 일단까지 경사진 형상의 경사면으로 형성되는 제2 부분으로 이루어지는 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛.
상기 제1항 내지 제8항 중, 하나의 항의 프리 피어싱 저항용접용 리벳 유닛을 통해 서로 소재가 상이한 제1 판재와 제2 판재를 접합하는 방법에 있어서,
상기 제1 판재의 일면과 타면 상의 접합부에 각각 상기 리벳 유닛의 하부 리벳과 상부 리벳을 위치시키는 리벳 준비 단계;
상기 하부 리벳과 상부 리벳을 가압하여 상기 제1 판재의 접합부를 피어싱하면서 상기 하부 리벳의 내측으로 상기 상부 리벳이 삽입되어 상호 결합되는 결합 단계;
상기 제1 판재의 접합부에 상호 결합된 상기 하부 리벳과 상부 리벳에 전극을 이용하여 통전하여 상기 하부 리벳과 상부 리벳을 저항 용접하여 접합하는 제1 접합 단계;
상기 하부 리벳에 접촉되도록 상기 제1 판재의 일면에 상기 제2 판재를 배치한 후 전극 사이에 위치시키는 판재 준비 단계; 및
상기 상부 리벳과 제2 판재 사이에 전극을 이용하여 통전하여 상기 상부 리벳과 제2 판재를 저항 용접하여 접합하는 제2 접합 단계;
를 포함하는 이종판재의 접합 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 판재는
알루미늄 합금 판재로 이루어지는 이종판재의 접합 방법.
제10항에 있어서,
상기 제2 판재는
알루미늄 합금 판재 보다 용융점이 높은 스틸재질의 판재로 이루어지는 이종판재의 접합 방법.
제9항에 있어서,
상기 결합 단계는
상기 제1 판재의 일면으로부터 상기 하부 리벳의 3개의 섕크가 입입되고, 상기 3개의 섕크 내측으로 상기 상부 리벳의 원형봉 형상의 몸체가 삽입되면서 상기 몸체의 날부가 상기 제1 판재의 접합부를 타면으로부터 피어싱하여 상기 하부 리벳에 상기 상부 리벳이 결합되는 이종판재의 접합 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 접합 단계는
상기 하부 리벳 상의 3개의 섕크의 선단이 상기 상부 리벳의 헤드의 하면에 저항 용접되어 접합되는 이종판재의 접합 방법.
제9항에 있어서,
상기 판재 준비 단계는
상기 하부 리벳의 플랜지에 접촉되도록 상기 제1 판재의 일면에 상기 제2 판재를 겹쳐서 전극 사이에 위치시키는 이종판재의 접합 방법.