KR20090023718A

KR20090023718A - 펀치리벳 및 다이

Info

Publication number: KR20090023718A
Application number: KR1020097001224A
Authority: KR
Inventors: 주만이트 징그; 볼프강 벤츨
Original assignee: 주만이트 징그
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2009-03-05
Also published as: CN101472690B; WO2007147551A1; CN103008523B; CN103008523A; BRPI0713581B1; DE102006028537B3; ATE446151T1; US20130294866A1; JP5660560B2; BRPI0713581A2; US9091290B2; EP2032282B1; RU2448285C2; WO2007147551A8; CN101472690A; RU2009101815A; JP2009541057A; KR101474477B1; ES2335247T3; US8506228B2

Abstract

펀치리벳과 펀치리벳 접합부를 형성하기 위한 다이를 설명한다. 이 펀치리벳은 특별한 리벳발과 헤드밑 형상을 특징으로 한다. 리벳발의 부위에는 생크 외측면과 생크 내측면이 작은 반경방향 외경 및 큰 반경방향 내경에 의해 연결되는데, 상기 반경들은 서로 접선방향으로 합쳐진다. 공통접선이 방사면에 대하여 형성하는 각도는 10°±20°의 범위에 있다. 이 다이는 바람직하게는 전술한 펀치리벳에 맞도록 되어있지만, 종래의 펀치리벳과 함께 사용할 수도 있다.

펀치리벳, 다이, 펀치리벳 접합, 리벳헤드, 리벳발

Description

펀치리벳 및 다이{PUNCH RIVET AND DIE}

본 발명은 간단한 리벳 그렇지 않으면 예를 들어 펀치볼트나 펀치너트 등의 기능요소로서 구현될 수 있는 펀치리벳에 관한 것이다. 특히 본 발명은 결합될 하나 이상의 판상 부품(플레이트)에 펀치리벳 접합부를 위한 반중공(semi-hollow) 펀치리벳 또는 중공 펀치리벳 형태의 펀치리벳에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 펀치리벳 접합부에 사용할 수 있는 다이에 관한 것이다. 이 다이는 바람직하게는 상기 펀치리벳의 형상과 특별한 방식으로 맞게 되어있지만, 종래의 펀치리벳과도 함께 사용할 수 있다.

접합방법으로서 펀치리벳팅이 최근에 그 중요성이 증대되고 있다. 펀치리벳접합부의 접합품질 뿐만 아니라 접합공정에서의 중요한 변수는 펀치리벳의 형상이다. 선행기술에는 많은 여러 가지 펀치리벳의 형상이 알려져 있는데, 이에 대해서는 특히 EP 0 720 695, EP 1 064 466, EP 1 229 254, EP 1 387 093, DE 44 31 769, DE 203 19 610 U1, DE 200 01 103 U1, US 2004/0068854 A1, JP 2001159409A, JP 09317730A를 참조하라.

전술한 EP 0 720 695에 따른 펀치리벳은 통상 C-리벳이라고 부르는데, 자동 차산업에 대규모로 사용되지만 그 외의 기술분야에서도 사용된다. C-리벳은 중앙 생크홀을 갖는 리벳생크 및 리벳헤드를 갖는 반중공 펀치리벳인데, 그 리벳헤드는 편평항 상측면 및 원통형 헤드 외측면을 가지며, 리벳생크는 원통형 생크 외측면 및 중앙 생크홀의 경계를 정하는 원통형 생크 내측면을 갖는다. 원통형 헤드 외측면 및 원통형 생크 외측면은 비교적 큰 반경으로 서로 연결된다. 펀치리벳의 발부위에서는 중앙 생크홀이 원추형으로서 구현되는데, 이 원추의 측면은 이 문헌의 상세에 따라서 약간 굽어지게 되어 있다. 생산기술의 가능성의 범위에서 이들 수단에 의해, 리벳생크의 외측엣지에서 외견상 "예리한 엣지"가 형성되는데, 실제로는 이 예리한 엣지는 일반적으로 약간 모따기되어 있다. 이 문헌의 상세에 따라서, 원추의 개방각은 25°내지 120°가 될 수 있다.

선행기술에서 펀치리벳을 만들기 위한 출발점은 보통 펀치리벳을 소위 "피어스 및 로울(pierce and roll)"하는 동작이었다. "피어스 및 로울"은 펀치리벳을 관통(피어스) 후에 가능한 빨리 하측 시이트 형상으로 펼쳐서(로울) 펀치리벳 접합부에서 가능한 최대의 전개작용 및 가능한 최대의 펀치리벳의 언더컷을 얻을 수 있게 하는 것을 의미한다. 이러한 고찰에 의해 예를 들어 C-리벳 및 맨드렐을 갖는 대응 다이의 형상 등의 리벳형상이 이루어졌다.

C-리벳은 실제로 성공적인 것으로 증명되었지만, 펀치리벳 접합부의 개량된 지지거동 및 접합방법의 개량된 비용 유효성 등의 또 다른 개량점들이 바람직하다.

본 발명의 목적은 하나 이상의 피접합부를 갖는 펀치리벳 접합부의 제조를 위한 펀치리벳을 제조하는 것으로서, 이 리벳은 특히 펀치리벳 재료의 강도 및 경도에 대한 요구조건을 낮추고 접합공정에 필요한 셋팅력을 줄여서 경제적인 접합공정 뿐만 아니라 펀치리벳 접합부의 지지거동을 최적화한다. 또한, 여기에 적합한 다이는 바람직하게는 본 발명에 따라서 구현된 펀치리벳의 형상에 맞으면서도 다른 리벳형상과 함께 사용할 수도 있도록 만들어져야 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 펀치리벳은 청구항 1 및 2에 정의되어있다.

본 발명에 따라서 구현된 펀치리벳은 특히 청구항 1 및 2에서 주어진 것처럼 특수한 리벳발 형상 및 특별한 머리밑 형상에 의해 특징지어진다.

청구항 1의 해결책에 따르면, 리벳헤드 단부에서의 생크 외측면 및 생크 내측면은 서로 접선방향으로 합쳐지는 반경방향 제 1 외경(R1) 및 반경방향 제 2 내경(R2)에 의해 연결된다. R₁ 및 R₂의 공통접선은 펀치리벳의 방사면에 대하여 10°±20°의 각도를 형성한다. 접선방향으로 생크 외측면에 합쳐지거나 또는 대응 길이의 모따기로 대체되는 제 1 반경(R₁)은 0.3±0.2mm이며 접선방향으로 생크 내측면에 합쳐지는 제 2 반경(R₂)은 (0.7 내지 1.2)(d_N-d_i)/2, 특히 (0.8 내지 1.0)(d_N-d_i)/2이다. 계수 (0.7 내지 1.2) 또는 (0.8 내지 1.0)는 바람직하게는 R₁이 커짐에 따라서 점차 커지도록 선택된다.

주어진 값 범위 내에서 선택된 반경 (R₁ 및 R₂)의 결과 제 1 반경(R₁) 및 생크 내측면에 접하는 제 2 반경(R₂)을 찾을 수 없다면, 청구항 2의 대체안에 따라서 제 2 반경(R₂)과 생크 내측면 사이에 제 3 반경(R₃)이 제공되는데, 이 반경은 제 2 반경(R₂) 및 생크 내측면에 접선방향으로 합쳐지며 0.8±0.4mm이다. 그리고 R₁, R₂의 공통접선 및 펀치리벳의 방사면 사이의 각도(α)는 5°±10°의 범위에서 선택되어야 한다.

리벳헤드의 헤드밑 부위의 형상은 양쪽 해결법에서 헤드 외측면과 생크 외측면이 원추형 또는 약간 굽어진 헤드밑 모따기와 헤드밑 반경을 통해 연결되는데, 상기 헤드밑 반경은 상기 헤드밑 모따기 및 생크 외측면에 접선방향으로 합쳐진다. 원추형 헤드밑 모따기의 경우, 헤드밑 모따기는 펀치리벳의 방사면에 대하여 25°±10°, 특히 25°±7°의 각도(β)를 형성한다. 약간 굽어진 헤드밑 모따기의 경우, 곡률반경은 R₇ ≥ 2.0mm이다.

본 발명에 따른 펀치리벳 형상은 전술한 펀치리벳의 "피어스 및 로울" 거동을 외면한다. 도면에 기초하여 보다 자세히 설명하는 바와 같이, 본 발명의 출발점은 전개된 펀치리벳부의 언더컷의 품질기준 및 리벳발에서의 피접합 다이측부(시이트)의 축방향 최소두께 이외에도 펀치리벳 접합부의 품질기준을 최적의 지지거동의 달성을 위해 맞추어야 하는 것이다. 이들 기준은 도면을 기초로 더욱 상세히 설명하는 바와 같이 소위 접합부 길이(L)(리벳발의 외측면과 피접합 다이측부 사이의 접합부), 소위 지지 깊이(T)(접합부 길이(L)의 축방향 성분), 및 리벳발을 둘러싸는 피접합 다이측부의 반경방향 두께(t_NF)이다.

리벳 형상은 펀치리벳 접합부의 접합부 길이(L), 기지깊이(T) 및 두께(t_NF)가 최대가 되도록 본 발명에 따라서 선택되었다. 이와 관련한 고려사항은 리벳생크와 피접합 다이측부(시이트) 사이의 개량된 "강력 폐쇄"를 위해 전개된 펀치리벳 접합부의 지지거동을 포기한다면 펀치리벳 접합부의 지지거동이 향상될 수 있다는 것이다. 이 개량된 "강력 폐쇄"는 접합상태의 펀치리벳과 피접합부의 단면적 및 외측면의 확장으로 얻어지는데, 이를 통해 힘전달부위의 특별한 부하가 최소화된다. 또한 이에 따라서 반경방향 압축응력이 감소되므로, 펀치리벳 접합부의 외부부하로 인해 중첩으로 생긴 총응력의 크기가 일정 범위내에서 유지된다. 본 발명을 통해 얻어진 접합부 길이(L), 지지깊이(T) 및 두께(t_NF)의 최대화 때문에, 전개된 펀치리벳부의 적절한 언더컷 및 피접합부의 최소축방향두께(t_min)에 의해 펀치리벳과 피접합부 사이의 표면압박이 감소되어 펀치리벳 접합부의 강성 및 피로강도를 더 향상시킨다. 또한 본 발명에 따른 리벳발 형상에 의해 접합공정 중에 펀치리벳이 기본적으로 절단공정에서 피접합 펀치측부를 침투하며, 피접합 다이측부 속으로의 침투까지 리벳생크는 전개되지 않는다. 그 결과 피접합부를 따리서의 리벳발의 슬라이딩저항이 감소된다. 이런 사실로 소요 셋팅력이 최소화되며, 그 결과 펀치리벳 재료의 경도 및 강도에 대한 요구조건이 뚜렷하게 감소되며 펀치리벳의 제조 및 처리가 보다 간단하고 저렴하게 된다.

본 발명의 또 다른 개발에서는, 본 발명에 따라서 구현된 펀치리벳에 대하여 특별한 치수설계된 다이가 제공된다. 본 발명에 따라서 구현된 다이는 청구항 19에 정의되어있다. 이에 따르면, 다음은 다이 직경에 대하여 적용되며,

변형성이 양호한 재료, 특히 단련용 합금(wrougth alloy)으로 만들어진 피접합부의 경우

D_M = d_N + (0.6 내지 1.5)2t_M, 특히 d_N + (0.7 내지 1.2)2t_M

그리고, 주물재료 및 작은 변형성을 갖는 그 밖의 재료로 만들어진 피접합부의 경우

D_M ≤ 2.2d_N

인데, 여기서 d_N은 리벳생크의 생크 외경이며, t_M은 피접합 다이측부의 두께이다. 변형성이 양호한 재료로 만들어진 피접합부에 대한 깊이(T_M)는 바람직하게는 T_M = (1.0 내지 2.5)t_M, 특히 T_M = (1.1 내지 2.2)t_M의 범위에 있다. 변형성이 양호한 재료로 만들어진 피접합부에 대한 깊이(T_M)는 바람직하게는 ≤ 0.15D_M 및/또는 ≤ t_M이다.

이들 식의 결과, 다이 직경은 선행기술보다 작다. 결국 다이 직경이 작아지면 리벳생크의 확장전개를 원하는대로 감소시키게 된다.

청구항 20에 따르면, 본 발명에 따라서 구현된 다이는 다이 바닥에 중심오목부를 가지므로 접합공정 중에 압력을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라서 구현된 펀치리벳은 고강도강, 특히 AHSS강 그리고 예를 들어 H400 등의 준안정 오스테나이트강으로 만들어진 피접합부의 접합에 특히 적합하다. 그러나 원칙적으로 펀치리벳은 플라스틱을 포함한 임의의 재료로 만들어진 피접합부의 접합에 적합하다. 이 펀치리벳은 종래의 재료로 구성될 수 있지만, 전술한 바와 같이 재료의 경도 및 강도는 선행기술에서보다 훨씬 낮아질 수 있다. 소요 셋팅력의 감소는 본 발명을 통해 가능해지며, 지지거동의 상당한 개량으로 인하여 예를 들어 청구된 리벳형상에 의해 예를 들어 AlMgSi1 T6/T7 등의 알루미늄 합금의 리벳이라도 알루미늄 반제품의 리벳팅에 적합하게 된다.

본 발명에 따라서 구현된 펀치리벳은 반중공형 펀치리벳(중심 생크홀이 블라인드 홀인 경우) 또는 중공형 펀치리벳(중심 생크홀이 관통구멍인경우)이 될 수 있다. 펀치리벳은 순수한 리벳 또는 기능요소, 특히 펀치볼트나 펀치너트가 될 수 있다.

리벳생크는 원통형 생크 외측면 또는 축방향으로 늑골이 형성된 생크 외측면을 가질 수 있다. 축방향 늑골재는 특히 펀치리벳이 기능요소로서 구현되는 경우에 접합공정 중에 회전방지요소로서 작용한다. 생크 외측면의 축방향 늑골재는 추가의 접합력을 전혀 필요로 하지 않는다. 이 것은 선행기술에 알려진 바와 같이 리벳헤드 아래의 별형상 늑골재와 비교하여 유리하다.

펀치리벳이 기능요소로서 구현된다면, 단일 피접합부(시이트)와 함께 사용할 수도 있다.

이 리벳헤드는 바람직하게는 카운터싱크 헤드로서 구현된다. 그러나 응용의 경우에 따라서 평헤드도 사용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 유리한 실시예 및 개발들은 종속청구항에 정의된다.

도면에 기초하여 본 발명의 또 다른 상세 및 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 이들 도면은 다음과 같다:

도 1은 본 발명에 따라서 구현된 펀치리벳의 축방향 단면도;

도 2는 펀치리벳 접합부의 특정 품질기준을 예시하는 완성된 펀치리벳 접합부의 반단면도;

도 3 내지 도 6은 다양한 작업단계에서의 펀치리벳공정의 개략도;

도 7은 변형 다이의 일부의 단면도;

도 8은 펀치리벳의 변형예의 축방향 단면도;

도 9는 도 8의 화살표 IX-IX의 방향으로 본 단면도.

도 1에 기초하여 본 발명에 따라서 구현된 반중공 펀치리벳의 특정 실시예를 설명한다.

펀치리벳(2)은 중심축선(X)에 대하여 회전대칭형으로 구현되며, 리벳헤드(4)와 블라인드홀로서 구현된 중심 생크홀(8)을 갖는 리벳생크(6)로 구성된다. 리벳헤드(4)는 편평한 상측면(10)과 원통형 헤드 외측면(12)을 갖는다. 헤드 외측면(12) 은 직경(d_k) 및 높이(H_K)를 갖는다.

리벳생크(6)는 원통형 생크 외측면(14)과 생크홀(8)을 규정하는 원통형 생크 내측면(16)을 갖는다. 원통형 생크 외측면(14)은 생크 외경((dN)을 가지며, 원통형 생크 내측면은 생크 내경(d_i)을 갖는다.

헤드 외측면(12)은 헤드밑 모따기(18) 및 반경(R₄)를 통해 생크 외측면(14)에 연결된다(본 발명의 범위에서 "반경"이라는 용어는 반경(R)을 갖는 원호 형상을 갖는 환형면을 의미하는 것으로 이해하여야 한다).

반경(R)은 헤드밑 모따기(18)와 생크 외측면(14)에 접선방향으로 이어지는 한편, 헤드밑 모따기(18)는 (예를 들어 반경 또는 예리한 엣지를 통해) 헤드 외측면(12)에 직접 인접한다. 헤드밑 모따기(18)는 펀치리벳(2)의 방사면에 대하여 각도(β)를 형성한다.

리벳발 단부에서는 생크 외측면(14)이 중심(M1)에 대한 제 1 반경(R₁) 및 중심(M2)에 대한 제 2 반경(R₂) 그리고 선택에 따라서 반경(R₃)을 통해 생크 내측면(16)에 연결된다. 반경(R₁)은 생크 외측면(14) 및 제 1 반경(R₂)에 접선방향으로 합쳐진다. 제 2 반경(R₂)은 생크 내측면(16) 또는 제 3 반경(R₃)에 접선방향으로 합쳐지고, 결국 생크 내측면(16)에 접선방향으로 합쳐진다.

도 1에서 명백하게 할 수 있듯이, 반경(R₁)은 반경(R₂)보다 훨씬 작다. 중 심(M1, M2)의 연결선에 수직하게 세워지는 반경(R₁, R₂)의 공통접선(Tan)은 펀치리벳(2)의 방사면(E)에 대하여 각도(α)를 형성한다.

리벳헤드 단부에서, 생크홀(8)은 원추각(γ)을 갖는 원추형 바닥면(24)을 갖는데, 이 원추형 바닥면은 외측 생크홀 반경(R₅)에 의해 생크 내측면(16)에 연결되며 중심축선(X)의 부위에서 반경(R₆)으로 끝난다. 생크홀(8)은 생크홀 깊이(t_B)를 갖는데, 이 깊이는 리벳발 단부로부터 원추형 바닥면(24) 및 생크 내측면(16)의 추상적인 연장선이 교차하는 지점까지 측정된 것이다. 중심축선(X)에서 리벳헤드(12)의 두께는 D_K로 지시한다.

본 발명에 따른 펀치리벳의 형상을 결정하는 양들의 특정 값 범위로 가기 전에, 본 발명에 이르는 기본적인 고려사항들을 도 2를 참조하여 개략적으로 설명할 것이다. 시작부에서 이미 설명한 바와 같이, 완성된 펀치리벳 접합부를 판단하는 경우 선행기술에서는 확장된 리벳생크부의 언더컷(H)과 한편으로는 피접합 다이측부(시이트)의 축방향 최소두께(t_min)를 품질기준으로서 취한다. 원칙적으로 목적은 가능한 큰 최소두께(t_min) 및 언더컷(H)을 만드는 것이었다.

이와 대조적으로, 본 발명은 언더컷(H) 및 최소두께(t_min) 이외에도 펀치리벳 접합부의 기본적인 품질기준은 접합부 길이(L), 지지깊이(T), 및 리벳발을 둘러싸는 접합될 부분(시이트)의 반경방향 두께(t_NF)라는 고찰로부터 시작한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 접합부 길이(L)는 리벳생크(6)의 외측면과 피접합 다이측부(26) 사이의 접합부의 길이이며, 지지깊이(T)는 접합부 길이(L)의 축방향 성분이다. 리벳발을 둘러싸는 피접합 다이측부(26)의 반경방향 두께(t_NF)는 리벳발의 반경방향 최외측 지점에서 측정된다.

본 발명의 교시에 따르면, 원칙적으로 목적은 접합부 길이(L), 지지 깊이(T) 및 반경방향 두께(t_NF)를 최소화하는 것이다. 광범위한 시험을 기초로 결정된 바와 같이, 이런 방식으로 펀치리벳 접합부의 지지거동이 향상될 수 있고 최적화될 수 있는데, 이에 대해서는 이하에서 더욱 자세하게 설명할 것이다.

본 발명이 근거로 하는 다른 고찰 사항들은 마찬가지로 이하에 더욱 자세하게 설명하는 바와 같이 이 리벳접합부를 형성하기 위해 사용되는 리벳헤드, 리벳생크 및 다이의 구조와 관련된다.

리벳발의 구조

도면에 도시한 본 발명의 실시예에 따른 리벳발의 형상은 다음의 값 범위에 의해 결정된다:

R₁ = 0.3±0.2mm

R₂ = (0.7 내지 1.2)(d_N-d_i)/2, 특히 R₂ = (0.8 내지 1.0)(d_N-d_i)/2

α = 10°±20°

반경(R₁)은 모따기의 길이가 반경(R₁)의 대응 할선보다 크지 않는 한은 예를 들어 45°의 모따기로 대체할 수 있다. 이들 값 범위는 반경(R₂)이 생크 내측면(16) 에 직접 접선방향으로 합쳐지는 경우에 적용된다. 주어진 값 범위내에서 반경(R₁) 및 생크 내측면(16)과 접하는 반경(R₂)을 찾을 수 없다면, 반경(R₂)은 다른 반경(R₃)을 통해 생크 내측면에 연결되어야 한다. 그리고 다음의 값 범위는 R₃ 및 각도(α)에 대하여 선택되어야 한다:

α = 5°±10°

R₃ = 0.8±0.4mm

반경(R₁)이 0.2mm 미만이라면, 각도(α)는 편의상 α = 5°±10°이다. 반경(R₁)이 더 커지면(0.4mm 이하), 각도(α)는 α = 10°±20°이 될 수 있다.

리벳발의 형상의 기본적인 변수는 반경(R₁) 및 (R₂)의 공통접선(Tan)이 펀치리벳의 방사면(E)에 대하여 형성하는 각도이다. 도시한 바와 같이 그리고 주어진 값 범위로부터 나오는 것 같이, 각도(α)는 매우 작으며 심지어 마이너스가 될 수 있다. 따라서 리벳발은 선행기술과는 대조적으로 어느 정도 뭉툭하게 되는데, 좀 더 좁은 의미로는 예리한 엣지의 절삭날을 갖는 않는다는 것이 분명해진다. 이런 사실들은 일 실시예로서 두 개의 피접합 부분(시이트) 사이의 펀치리벳 접합부를 사용하는 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하는 바와 같이 펀치리벳 공정 및 펀치리벳 접합부의 실시예에 상당한 영향을 준다:

알 수 있는 바와 같이, 펀치리벳팅에서는 피접합 부분(26, 28)이 다이(30)의 상측면과 가압장치(32)의 하측면 사이에 고정지지된다. 다이(30)는 바람직하게는 돌출부(맨드렐)의 형태의 바닥면(36)과 원통형 원주면(38)에 의해 규정되는 캐비티(34)를 갖는다. 접합공정중에 펀치리벳(2)은 펀치(도시하지 않음)에 의해 피접합 부분(26, 28) 속으로 가압되며 피접합 부분(26, 28)의 성형부는 이에 따라서 다이(30)의 캐비티(34) 속으로 변형된다. 펀치리벳은 피접합 펀치측 부(28)를 관통하여 피접합 부분(28)로부터 금속덩어리(28a)를 분리시키며 피접합 다이측부를 관통 없이 변형시킨다. 이런 수단에 의해 일 종의 "피동헤드"가 형성되므로, 두 개의 피접합 부분이 리벳헤드(4)와 "피동헤드" 사이에서 서로 확실하게 고정지지된다.

상기 정의한 리벳발의 형상은 접합공정과 펀치리벳 접합부의 실시예에서 다음과 같은 효과를 갖는다:

a) 접합공정의 제 1 부분에서, 리벳발은 피접합 부분(28)의 과도한 변형없이 피접합 펀치측 부(28)를 관통한다. 따라서 이 것은 주로 순수 펀칭 또는 절단 공정이다.

b) 이 펀칭 공정에서 리벳발은 절단 공정에서 피접합 펀치측 부(28)를 본질적으로 관통하기 때문에, 리벳발과 리벳생크는 큰 변형을 전혀 받지 않는다. 이 것은 도 4 및 도 5에 예시되어 있다. 그 결과 피접합 펀치측 부(28)를 관통하는데 필요한 셋팅력이 비교적 낮아진다.

c) 다음으로 피접합 하측부(26)가 다이(30)의 바닥면(36)에 기댈 때까지 리벳발은 관통된 금속덩어리(28a)를 피접합 다이측부(26)와 함께 다이(30)의 캐비티(34) 속으로 하방으로 가압한다.

d) 다이발이 피접합 펀치측부(28)를 관통하였을 때, 리벳발은 금속덩어 리(28a)의 표면상에서 반경방향 외측으로 그리고 축방향 하방으로 "슬라이드"하여 금속덩어리(28a)의 재료가 생크홀(8)의 내부로 반경방향 내측으로 압출되고 피접합 다이측부(26)는 다이 바닥쪽으로 반경방향 외측으로 그리고 축방향으로 변형된다(도 5, 6). 이에 따라서 언더컷(H)(도 2)이 형성된다. 피접합 다이측부(26)는 피접합 다이측부가 반경방향 및 축방향으로 너무 크게 얇아지거나 절단되는 일도 없이 리벳발을 둘러싸게 된다.

요약하자면, 이 접합공정은 피접합 펀치측부(28)가 리벳생크(6) 및 피접합 펀치측부(28)의 과도한 변형 없이 순수한 절단 공정으로 크게 관통되며, 피접합의 다이측부(26) 속으로 침투할 때까지 리벳생크(6)의 확장(전개)이 일어나지 않는다는 점에 특징이 있다. 그 결과 리벳을 둘러싸는 피접합 다이측부(26)의 접합부 길이(L),지지깊이(T) 및 반경방향 두께(t_NF)가 최대화된다.

그 결과 리벳생크(6)와 피접합부(26, 28) 사이의 강제폐쇄(마찰폐쇄)가 지지거동에 본질적으로 기여하게 된다. 특히, 펀치리벳(2)과 피접합부(26, 28) 사이의 힘전달부위의 특정 부하가 최소화된다. 또한 펀치리벳 접합부 내에서의 반경방향 압축응력이 감소되어 펀치리벳 접합부의 외측부하로 인해 외측 및 내측 응력의 합이 정당한 범위로 유지된다. 또한, 적절한 언더컷(H) 및 최소 두께(t_min)와 함께 L, T 및 t_min의 최대화에 의해 펀치리벳(2)과 피접합부(26, 28) 사이의 표면압축이 감소되고, 이에 따라서 펀치리벳 접합부의 강성 및 피로강도가 개선된다.

이런 펀치리벳 접합부의 구조의 또 다른 중요한 이점에는 이미 설명한 바와 같이 펀치리벳 접합부를 형성하는데 필요한 셋팅력이 상당히 감소되는 것이 있다. 이는 셋팅 공구의 구조 및 동작에 유리한 효과를 가질 뿐만 아니라 그 중에서도 펀치리벳의 경도 및 강도에 대한 필요조건이 분명하게 감소된다. 따라서 특정 재료로 만들어진 피접합부들 사이의 펀치리벳 접합부를 형성하기 위한 펀치리벳을 사용할 수 있으며 그 경도 및 강도가 선행기술보다 상당히 낮아진다. 예를 들어, 예를 들어 A1MgSi1 등의 종래의 알루미늄 합금의 리벳을 알루미늄 반제품의 리벳팅에 사용할 수 있다.

전술한 펀치리벳 접합부의 또 다른 이점은 한쪽으로는 펀치리벳과 한쪽으로는 피접합부 사이와 그리고 피접합부들 사이에 갭이 방지되거나 적어도 최소화되는 것이다. 이는 펀치리벳 접합부의 그 외의 특성과 더불어 지지거동, 특히 펀치리벳 접합부의 피로강도 거동에 유리한 영향을 갖는다.

리벳헤드의 구조

리벳발의 구조는 펀치리벳의 나머지부분, 특히 리벳헤드, 리벳생크 및 생크홀의 구조와 함께 보아야 한다.

도시한 실시예에서, 리벳헤드(4)는 반경(R₄)을 통해 생크 외측면(14)에 연결되며 원통형 헤드 외측면(12)과 교차하는 원추형 헤드밑 모따기(18)를 갖는 카운터싱크형 헤드로서 구현된다.

다음은 카운트싱크 헤드로서 구현된 리벳헤드(4)의 헤드 직경(d_K)에 적용된다:

d_K = (1.3 내지 1.8)d_N, 특히 d_K= (1.4 내지 1.65)d_N

다음은 헤드 외측면(12)의 축방향 길이(H_K)에 대하여 적용된다.

H_K = (0.025 내지 0.2)d_N, 특히 H_K = (0.025 내지 0.12)d_N

H_K는 헤드 직경(d_N)이 증가함에 따라서 커지도록 선택되어야 한다. 이 주어진 범위는 특히 생크 외경 d_N ≤6mm에 대하여 적용된다.

방사면에 대하여 헤드밑 모따기(18)가 형성하는 각도(β)는 25°±10°의 범위, 특히 25°±7°의 범위이다. 반경(R₄)은 0.6±0.4mm, 특히 0.5±0.2mm이다.

도 1의 우측에 점선으로 나타낸 바와 같이, 헤드밑 모따기는 또한 약간 굽도록 구현될 수도 있는데, 이 경우 곡률은 원추면으로부터 약간만 벗어나야 하며 곡률반경은 R₇ ≥ 2.0mm이어야 한다.

따라서 각도(β) 또는 반경(R₇) 및 반경(R₄)은 리벳헤드(4)와 피접합 펀치측부(28) (도 2 및 도 6) 사이의 틈새를 폐쇄하기 위한 힘 그리고 셋팅력이 가능한 작도록 선택된다. 셋팅력의 크기는 헤드밑 모따기(18)의 각도(β) 또는 반경(R₇)과 관통된 피접합 펀치측부(28)의 상측면의 대응 각도 사이의 차이와 반경(R₄)의 크기에 따라서 크게 영향을 받는다.

각도(β)가 너무 크거나 반경(R₇)이 너무 작으면, 헤드하측면과 피접합 펀치측부(28) 사이의 틈새를 폐쇄하는데 매우 큰 셋팅력이 필요하다. 각도(β)가 너무 작으면, 펀치리벳(2)과 반경(R₄)의 영역에서 피접합 펀치측부(28) 사이에 틈새가 형성된다. 그리고 그에 따른 큰 셋팅력으로 이 틈새를 폐쇄하려고 할 때 리벳헤드(4)가 굽힘 부하를 받아서 쉽게 꺽어질 수 있다.

반경(R₄)이 너무 크게 선택되면(예를 들어 소위 C-리벳을 갖는 선행기술의 경우처럼) 펀치리벳은 이에 따라서 반경(R₄)의 영역에서 관통된 피접합 펀치측부(28)의 인접 코너를 변형시켜야 하며, 따라서 피접합 펀치측부(28)의 재료를 반경방향 외측으로 부분적으로 변위시켜야 한다. 이를 위해서는 매우 큰 힘이 필요하며, 결국 소요 셋팅력의 사이즈를 증대시킨다. 반경(R₄)이 너무 작으면, 이에 따른 노치영향으로 리벳헤드(4)가 파괴될 수 있다.

카운터싱크 헤드로서 구현된 전술한 리벳헤드, 특히 앞서 정의한 헤드밑 형상은 모든 금속 재료 그리고 필요에 따라서는 다른 재료로 만들어진 피접합부의 리벳팅에 아주 적합하다. 플라스틱, 특히 섬유강화플라스틱의 접합에서, 리벳헤드에 대한 전이 반경이 작은 편평한 장착면을 갖는 리벳헤드, 소위 평헤드도 편리할 수 있다. 이 경우 일반적으로 헤드 직경(d_K)은 카운터싱크 헤드 리벳에서보다 크게 선택하여 리벳헤드 하측면과 피접합 펀치측부의 상측면 사이의 비표면적 부하를 줄일 수 있도록 한다. 이 때 리벳헤드 직경의 크기는 앞에서 정의한 범위외에 있게 된다.

생크홀을 갖는 리벳생크의 구조

선행기술에서 반중공형 펀치리벳의 생크외경(d_N)은 보통 3 내지 8mm이며, 리벳생크의 벽두께는 보통 0.5 내지 2.0mm이다. 펀치리벳의 총 길이는 거의 10mm보다 크지 않다. 차체 부품들을 연결하기 위해 자동차산업에서 사용되는 반중공 펀치리벳은 종종 생크 외경(d_N)이 5.3mm 또는 3.2mm이다.

또한 생크 외경(d_N)은 본 발명에 따른 펀치리벳에 대한 이들 범위에서 선택할 수 있다. 바람직하게는, 생크 외경(d_N)은 5.0 내지 6.0mm의 범위이다. 그러나, 앞으로 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 본 발명에 따른 펀치리벳에서는 본 발명에 따라서 구현된 펀치리벳들이 낮은 셋팅력을 필요로 하기 때문에 생크 외경(d_N)을 원칙적으로 선행기술에서보다 약간 크게 선택할 수 있다.

생크 내경(d)는 바람직하게는 (0.5 내지 08.)d_N이다. 다음의 값 범위는 바람직하게는 양 R₅, R₆, γ, T_B 및 D_K에 대하여 적용된다.

R₅ = 0.7±0.5mm, 특히 R₅ = 0.8±0.3mm

R₆ = 0.9±0.5mm, 특히 R₆ = 0.8±0.3mm

γ = 110° 내지 140°, 특히 γ = 110° 내지 130°

t_B ≥ 0.2d_N, 특히 t_B ≥ 0.3d_N

D_K ≥ 0.15d_N

생크 형상을 결정하는 양들에 대한 상기 주어진 범위들에 의해 상기 리벳생 크(6)는 적절한 압력안정성(접합공정 중에 지나친 압축 없음), 적절한 좌굴강도 및 팽출강도(bulging strength)(접합공정 중에 좌굴 및/또는 팽출 없음) 및 적절한 굴곡강도 및 압축강도(접합공정 중에 원하는 변형)를 갖는 모든 적용의 경우에 주어질 수 있다.

도시한 형상 특히 생크홀의 각도(γ)는 생크홀의 제조를 용이하게 하도록 선택하였다. 그러나 생크홀의 형상은 다르게도 선택할 수 있다는 것을 지적하여야 한다. 따라서, 예를 들어 생크홀의 바닥은 돔 형상으로, 즉 반경(R₅)을 통해 생크 내측면(16)에 이어지는 원호 형태로 구현될 수 있다. 그 외의 홀 형상들도 가능하다.

펀치리벳의 제조

이미 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 펀치리벳은 선행기술에 비하여 셋팅력을 현저하게 줄일 수 있다. 시험에 의하면 펀치리벳 접합부의 형성에 필요한 셋팅력은 20%의 크기만큼 낮아진다는 것을 보여주었다. 결국 펀치리벳의 압력안정성, 좌굴강도 및 팽출강도, 그리고 굴곡강도 및 압축강도의 손상 없이 생크 외경(d_N) 및 생크 내경(d_i)이 선행기술에서보다 크게 만들어질 수 있다.

펀치리벳의 생크 외경(d_N)이 확장되면 펀치리벳을 기술적으로 보다 쉽게 경제적으로 제조할 수 있게 된다.

냉간성형에 의해 펀치리벳을 제조하는 경우, 생크홀은 소위 핀에 의해 성형된다. 생크홀(16) 그리고 핀의 단면이 작을수록 펀치리벳의 제조가 더 어려워진다.

따라서 리벳 제조비용은 기본적으로 제조공구 비용에 따라서 달라지며 제조 공구의 수명이 결정적인 역할을 한다는 것을 고려하여야 한다. 생크홀의 단면이 확장되고 따라서 핀의 단면이 확장되면 제조하기가 상당히 용이해지며 또한 핀의 안내성이 향상되기 때문에 생크홀의 제조정밀도가 향상된다. 제조공구의 수명은 이에 따라서 불균형적으로 연장되므로, 리벳 제조비용이 이에 따라서 절감된다.

이러한 고찰의 결과로서, 생크 외경(d_N)이 조금 변하면 펀치리벳의 안정성을 손상시키지 않으면서 생크 내경(d_i)가 매우 크게 변화될 수 있다는 것도 고려하여야 한다. 예를 들어 생크 외경(d_N)이 0.3mm만큼 변하였다면 리벳생크의 압력 안정성이 손상되지 않으면서 생크 내경(d_i)이 0.4mm만큼 변화된다. 생크 내경(d_i) = 2.9가 0.3mm만큼 변하면 핀의 단면적이 33%만큼 확장되고 0.4mm만큼 변하면 핀의 단면적이 41%만큼 확장된다.

이런 수치예로부터 분명하듯이, 본 발명에 따라서 구현된 펀치리벳은 선행기술의 펀치리벳보다 상당히 경제적으로 제조할 수 있다.

다이의 구조

이 펀치리벳의 제조에 사용된 다이(30)는 접합공정과 펀치리벳 접합부의 형성, 특히 다이(30)의 캐비티(34)의 원통형 내주면(38)의 체적 또는 직경(D_M)에 상당한 영향을 주는데, 이에 대해서는 도 2 내지 도 6을 참조하라.

다음은 바람직하게는 직경(D_M)에 대하여 적용된다:

양호한 성형성을 갖는 재료로 만들어진 피접합부, 특히 단련용 합금의 경우 에

D_M = d_N + (0.6 내지 1.5)2t_M, 특히 D_M = d_N + (0.7 내지 1.2)2t_M

t_M은 피접합 다이측부(26)의 두께이다. 따라서, 다이(30)의 직경(D_M)은 피접합 다이측부(26)의 두께에 따라서 증가한다. 편의상 피접합 다이측부(26)의 두께에 비하여 다이(30)의 캐비티(34)의 깊이(T_M)도 크게 선택되어야 한다. 바람직하게는 다음이 적용된다:

T_M = (1.0 내지 2.5)t_M, 특히 T_M = (1.1 내지 2.2)t_M

주어진 값의 범위로 다이의 내주면(38)의 직경(D_M)이 되는데 이는 선행기술에 비하여 작은 것이다. 이렇게 다이의 캐비티, 특히 직경(D_M)이 감소되면 소위 "절단 틈새", 즉 생크 외경(d_N)과 다이 내경, 즉 직경(D_M) 사이의 틈새가 감소된다. 이에 따라서 결국 접합공정에서 리벳발의 구조와 관련하여 설명한 공정들을 개선시킨다. 특히 "절단 공정"에서 피접합 펀치측부(28)의 관통, 피접합 다이측부(26)의 변형, 및 그에 따른 리벳생크(6)의 이동 및 변형이 결과로서 향상된다.

다음은 바람직하게는 주물재료와 예를 들어 마그네슘처럼 파괴시에 변형성 또는 연신율이 낮은 그 밖의 재료로 만들어진 피접합부에 적용된다.

D_M ≤ 2.2d_N

T_M ≤ 0.15D_M

도 3 내지 도 6의 실시예에서, 다이(30)의 바닥면(36)에는 종래의 방식으로 t상부로 돌출하는 맨드렐이 마련되어 있다. 도 7은 본 발명에 따른 일 실시예인 다이(30')를 도시하는데, 바닥면(36')에는 중앙 오목부(40)가 마련되어있다. 도시한 실시예에서, 오목부(40)는 원통형으로 구현되며 직경이 D_EB ≤ 0.5D_M 이고 깊이가 T_EB ≥ 0.3d_N이다. 다음은 반경(R_EB)에 대하여 적용된다:

R_EB ≥ 0.3mm, 특히 0.4 내지 1.0mm

오목부(40)는 리벳접합부에서 과도한 반경방향 응력을 방지하고 크랙 형성의 위험을 감소시키는 접합공정 중의 압력제거를 보장한다. 편의상 그 치수 - 직경 및 깊이 - 는 생크홀의 직경 또는 피접합 다이측부의 두께에 맞추어질 수도 있으며, 그리고

D_EB ≥ d_i

T_EB ≥ 0.1t_M, 예를 들어 ≥ 0.1mm

도 8 및 도 9는 변형 실시예인 펀치리벳(2')을 보여준다. 도 1 내지 도 6의 실시예에서는 생크 외측면(14)이 원통형으로 구현되는 반면, 변형 펀치리벳(2')의 생크 외측면에는 축방향 늑골재(42)가 마련되어있다. 축방향 늑골재(42)는 접합공정 중에 회전방지요소를 구성하는데, 이는 특히 리벳헤드에 펀치리벳을 볼트형 또는 너트형 부착물이 있는 기능요소(도시하지 않음)로서 구현되는 경우에 유리하다. 또한 축방향으로 연장되는 늑골재(42)는 소요 접합력의 증가없이 펀치리벳(2')의 양호한 안내를 보장한다.

Claims

공통중심축선(X)을 갖는 리벳헤드(4)와 중심 생크홀(8)을 구비한 리벳생크(6)를 구비하는 펀치리벳에 있어서,

상기 리벳헤드(4)는 특정 헤드 직경(d_K)의 기본적으로 원통형인 헤드 외측면(12)을 가지며,

상기 리벳생크(6)는 특정의 생크 외경(d_N)을 갖는 생크 외측면(14) 및 특정의 생크 내경(d_i)을 가지며 상기 중심 생크홀(8)을 규정하는 생크 내측면(16)을 가지며,

상기 헤드 외측면(12)과 상기 생크 외측면(14)은 원추형 또는 약간 굽어진 헤드밑 모따기(18; 18') 및 헤드밑 반경(R₄)에 의해 연결되고, 상기 헤드밑 반경은 상기 헤드밑 모따기(18; 18')와 상기 생크 외측면(14)에 접선방향으로 합쳐지며,

상기 생크 외측면(14) 및 상기 생크 내측면(16)은 리벳발에서 서로 접선방향으로 합쳐지는 반경방향 제 1 외경(R₁) 및 반경방향 제 2 내경(R₂)을 통해 연결되며, 공통접선(Tan)이 펀치리벳의 방사면에 대하여 각도(α)를 형성하며,

상기 제 1 반경(R₁)은 상기 생크 외측면(14)에 접선방향으로 합쳐지거나 대응 길이의 모따기로 대체되며, 상기 제 2 반경(R₂)은 생크 내측면(16)에 접선방향으로 합쳐지며,

다음의 값 범위들이 상기 제 1 반경(R₁), 상기 제 2 반경(R₂) 및 상기 각도(α)에 적용되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.

R₁ = 0.3±0.2mm

R₂ = (0.7 내지 1.2)(d_N-d_i)/2

α = 10°±20°
공통중심축선(X)을 갖는 리벳헤드(4)와 중심 생크홀(8)을 구비한 리벳생크(6)를 구비하는 펀치리벳에 있어서,

상기 리벳헤드(4)는 특정 헤드 직경(d_K)의 기본적으로 원통형인 헤드 외측면(12)을 가지며,

상기 리벳생크(6)는 특정의 생크 외경(d_N)을 갖는 기본적으로 원통형인 생크 외측면(14) 및 특정의 생크 내경(d_i)을 가지며 상기 중심 생크홀(8)을 규정하는 기본적으로 원통형인 생크 내측면(16)을 가지며,

상기 헤드 외측면(12)과 상기 생크 외측면(14)은 원추형 또는 약간 굽어진 헤드밑 모따기(18; 18') 및 헤드밑 반경(R₄)에 의해 연결되고, 상기 헤드밑 반경은 상기 헤드밑 모따기(18; 18')와 상기 생크 외측면(14)에 접선방향으로 합쳐지며,

상기 생크 외측면(14) 및 상기 생크 내측면(16)은 리벳발에서 서로 접선방향 으로 합쳐지는 반경방향 제 1 외경(R₁) 및 반경방향 제 2 내경(R₂)을 통해 연결되며, 공통접선(Tan)이 펀치리벳의 방사면에 대하여 각도(α)를 형성하며,

상기 제 1 반경(R₁)은 상기 생크 외측면(14)에 접선방향으로 합쳐지거나 대응 길이의 모따기로 대체되며, 상기 제 2 반경(R₂)은 상기 제 2 반경(R₂) 및 상기 생크 내측면(16)에 접선방향으로 합쳐지는 제 3 반경(R₃)을 통해 생크 내측면(16)에 연결되며,

다음의 값 범위들이 상기 제 1 반경(R₁), 상기 제 2 반경(R₂), 상기 제 3 반경(R₃) 및 상기 각도(α)에 적용되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.

R₁ = 0.3±0.2mm

R₂ = (0.7 내지 1.2)(d_N-d_i)/2

R₃ = 0.8±0.4mm

α = 5°±10°
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다음은 상기 제 2 반경(R₂)에 적용되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.

R₂ = (0.8 내지 1.0)(d_N-d_i)/2
제 1 항 내지 제 3 항 중의 한 항에 있어서, 상기 원추형 헤드밑 모따기(18)는 펀치리벳의 방사면에 대하여 각도(β) = 25°±10°, 특히 25°±7°를 형성하는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 한 항에 있어서, 상기 약간 굽은 헤드밑 모따기(18')는 반경(R₇) ≥2.0mm을 갖는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.
제 1 항 내지 제 5 항 중의 한 항에 있어서, 다음은 상기 헤드밑 반경(R₄)에 적용되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.

R₄ = 0.6±0.4mm, 특히 R₄ = 0.5±0.2mm
제 1 항 내지 제 6 항 중의 한 항에 있어서, 다음은 상기 생크 내경(d_i)에 적용되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.

d_i = (0.5 내지 0.8)d_N
제 1 항 내지 제 7 항 중의 한 항에 있어서, 다음은 상기 리벳헤드(4)의 헤드직경(d_K)에 대하여 적용되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.

d_K = (1.3 내지 1.8)d_N, 특히 d_K = (1.4 내지 1.65)d_N
제 1 항 내지 제 8 항 중의 한 항에 있어서, 다음은 상기 헤드 외측면(12)의 축방향 길이(H_K)에 대하여 적용되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.

H_K = (0.025 내지 0.2)d_N, 특히 H_K = (0.025 내지 0.12)d_N
제 1 항 내지 제 9 항 중의 한 항에 있어서, 상기 생크홀(8)의 리벳헤드 단부는 폐쇄되어 구현되며, 상기 생크홀(8)의 폐쇄단부는 외측 생크홀 반경(R₅)을 통해 상기 생크 내측면(16)에 합쳐지며 중심축선(X) 부위에서 내측 생크홀 반경(R₆)으로 끝나는 원추형 바닥면(24)을 갖는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.
제 8 항에 있어서, 상기 원추형 바닥면(24)의 원추각(γ)은 110° 내지 140°, 특히 110° 내지 130°인 것을 특징으로 하는 펀치리벳.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 다음은 상기 외측 생크홀 반경(R₅)에 대하여 적용되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.

R₅ = 0.7±0.5mm, 특히 R₅ = 0.8±0.3mm
제 10 항 내지 제 12 항 중의 한 항에 있어서, 다음은 상기 내측 생크홀 반경(R₆)에 대하여 적용되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.

R₆ = 0.9±0.5mm, 특히 R₅ = 0.8±0.3mm
제 10 항 내지 제 13 항 중의 한 항에 있어서, 다음은 상기 리벳발로부터 상기 원추형 바닥면(24)의 가상연장선과 상기 생크 내측면(16)의 가상연장선이 교차하는 지점까지의 상기 생크홀(8)의 깊이(t_B)에 대하여 적용되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.

t_B ≥ 0.2d_N, 특히 t_B ≥ 0.3d_N
제 10 항 내지 제 14 항 중의 한 항에 있어서, 다음은 상기 중심축선(X) 상의 리벳헤드(4)의 두께(D_K)에 대하여 적용되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.

D_K ≥ 0.15d_N
제 1 항 내지 제 9 항 중의 한 항에 있어서, 상기 생크홀은 상기 리벳헤드 단부에서 개방되어 구현되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.
제 1 항 내지 제 16 항 중의 한 항에 있어서, 상기 펀치리벳은 기능요소, 특히 펀치볼트 또는 펀치너트로서 구현되는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.
제 1 항 내지 제 17 항 중의 한 항에 있어서, 상기 리벳생크(6; 6')는 기본적으로 원통형인 생크 외측면(14) 또는 축방향 늑골재(42)가 마련된 생크 외측면을 갖는 것을 특징으로 하는 펀치리벳.
펀치리벳, 특히 제 1 항 내지 제 18 항 중의 한 항에 따른 펀치리벳에 의해 펀치리벳 접합부를 형성하기 위한 것으로서, 다이바닥(36) 및 원통형 내주면(38)에 의해 규정되는 다이 캐비티(34)를 갖는 다이에 있어서,

다음은 다이 직경(D_M) 및 다이 캐비티(34)의 깊이(T_M)에 대하여 적용되며,

변형성이 양호한 재료, 특히 단련용 합금(wrougth alloy)으로 만들어진 피접합부의 경우

D_M = d_N + (0.6 내지 1.5)2t_M, 특히 D_M = d_N + (0.7 내지 1.2)2t_M

T_M = (1.0 내지 2.5)t_M, 특히 T_M = (1.1 내지 2.2)t_M

(여기서, d_N은 펀치리벳(2)의 리벳생크(6)의 생크 외경이고 t_M은 피접합 다이측부(26)의 두께이다)

주물재료 및 작은 변형성을 갖는 그 밖의 재료로 만들어진 피접합부의 경우

D_M ≤ 2.2d_N

T_M ≤ 0.15D_M
펀치리벳, 특히 제 1 항 내지 제 18 항 중의 한 항에 따른 펀치리벳에 의해 펀치리벳 접합부를 형성하기 위한 것으로서, 다이바닥(36) 및 원통형 내주면(38)에 의해 규정되는 다이 캐비티(34)를 갖는 다이에 있어서,

상기 다이(30')는 접합공정 중에 압력제거부로서 작용하는 다이바닥 상의 중심 오목부(40)를 갖는 것을 특징으로 하는 다이.
제 20 항에 있어서, 상기 중심 오목부(40)는 직경 D_EB ≤ 0.5D_M 및 깊이 T_EB ≥ 0.2d_N, 특히 T_EB ≥ 0.3d_N을 갖는 것을 특징으로 하는 다이.
제 20 항에 있어서, 상기 중심 오목부(40)는 직경 D_EB ≥ d_i 및 깊이 T_EB ≥ 0.1t_M을 갖는 것을 특징으로 하는 다이.