KR20180076183A - Self piercing rivet and bonding method using thereof - Google Patents

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KR20180076183A
KR20180076183A KR1020160180360A KR20160180360A KR20180076183A KR 20180076183 A KR20180076183 A KR 20180076183A KR 1020160180360 A KR1020160180360 A KR 1020160180360A KR 20160180360 A KR20160180360 A KR 20160180360A KR 20180076183 A KR20180076183 A KR 20180076183A
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김태환
이문용
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주식회사 성우하이텍
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Abstract

Disclosed are a self-piercing rivet and a bonding method using the same. According to an embodiment of the present invention, the self-piercing rivet is composed of a head portion and a shank portion to penetrate into a base material to be bonded with each other. In the shank portion of the self-piercing rivet, a plurality of penetrated holes are formed along a circumference, and an adhesive for a structure is filled therein.

Description

셀프 피어싱 리벳 및 이를 이용한 접합방법{SELF PIERCING RIVET AND BONDING METHOD USING THEREOF}[0001] SELF-PIERCING RIVET AND BONDING METHOD USING THEREOF [0002]

본 발명은 셀프 피어싱 리벳 및 이를 이용한 접합방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 판재에 홀을 가공함과 동시에, 접착부재에 의해 접합함으로써, 접합성능을 향상시키는 셀프 피어싱 리벳 및 이를 이용한 접합방법에 관한 것이다.The present invention relates to a self-piercing rivet and a bonding method using the self-piercing rivet, and more particularly, to a self-piercing rivet which improves the bonding performance by joining a plate with a bonding member will be.

최근 자동차 산업에서는 환경문제에 따른 연비의 향상을 위해 알루미늄 합금과 플라스틱 재료의 사용을 통하여 경량화를 추진중이며, 작업환경과 제품검사의 개선을 위해 점용접을 교체할 수 있는 접합방법에 대한 고찰이 이루어지고 있으며, 이와 같은 기대에 맞는 접합방식으로서 셀프 피어싱 리벳(self-piercing rivet)을 이용한 접합이 한 예이다.Recently, in the automobile industry, the use of aluminum alloys and plastic materials has been used to reduce fuel consumption due to environmental problems. In order to improve the working environment and product inspection, a bonding method that can replace spot welding has been studied And joining using a self-piercing rivet is an example of a bonding method that meets this expectation.

상기 셀프 피어싱 리벳 접합은 종래의 리벳팅이 강판 등의 모재에 리벳 접합용 구멍을 가공하여 모재들을 접합하는데 반해, 유압으로 리벳을 압입하여 모재와 리벳을 소성변형에 의해 접합되도록 하는 리벳팅이며, 최근의 자동차업계에서 많이 채택을 하고 있는 접합방식이다.The self-piercing rivet joining is a riveting method in which a conventional riveting joins base materials by machining a hole for rivet joining to a base material such as a steel plate, and presses the rivet by hydraulic pressure to join the base material and the rivet by plastic deformation, It is a bonding method that has been widely adopted in the automobile industry in recent years.

도 1은 일반적인 셀프 피어싱 리벳장치의 구성 단면도이고, 도 2는 일반적인 셀프 피어싱 리벳장치의 단계별 작동 상태도이다.FIG. 1 is a structural cross-sectional view of a general self-piercing rivet device, and FIG. 2 is a step-by-step operational state view of a general self-piercing rivet device.

이러한 셀프 피어싱 리벳 접합은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 로봇(미도시)의 아암 선단에 장착되는 C형 프레임(1)이 구비되고, 이 프레임(1)의 상측에는 펀치유닛(3)이 구성되며, 상기 펀치유닛(3)에 대응하여 상기 프레임(1)의 하측에 엔빌 다이(5)가 구성된다.1, a self-piercing rivet joint is provided with a C-shaped frame 1 mounted on the arm tip of a robot (not shown), and a punch unit 3 And an anvil die 5 is formed on the lower side of the frame 1 in correspondence with the punch unit 3.

즉, 상기 펀치유닛(3)은 유압에 의해 구동하는 펀치 실린더(11)가 펀치 하우징(13)을 통하여 상기 프레임(1)에 장착되며, 상기 펀치 하우징(13)의 내부에는 펀치 실린더(11)의 작동로드(15)에 의해 상기 앤빌 다이(5)에 대응하여 작동하는 펀치(17)와 클램퍼(19)가 구성된다. That is, the punch unit 3 is mounted on the frame 1 through a punch housing 13 driven by hydraulic pressure, and a punch cylinder 11 is installed inside the punch housing 13. [ A punch 17 and a clamper 19 which operate in correspondence with the anvil die 5 are constituted by the operating rod 15 of the anvil die 5.

그리고 상기 앤빌 다이(5)는 상면에 성형골(21)을 형성하여 상기 프레임(1)의 하측에 장착된다. The anvil die 5 is formed on the lower surface of the frame 1 by forming a molding trough 21 on the upper surface thereof.

따라서 이러한 구성을 갖는 셀프 피어싱 리벳장치는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 펀치유닛(3)에 리벳(10)이 공급되고, 접합할 2장의 강판(20)이 상기 펀치유닛(3)과 앤빌 다이(5) 사이로 위치되면,(S1) 상기 펀치 실린더(11)가 유압에 의해 전진 구동하여 클램퍼(19)가 앤빌 다이(5)와 함께, 2장의 강판(20)을 먼저 클램핑한다.(S2)2, the rivet 10 is supplied to the punch unit 3, and the two steel plates 20 to be joined are connected to the punch unit 3 and the anvil 3, (S1), the punch cylinder 11 is driven forward by hydraulic pressure so that the clamper 19 first clamps the two steel plates 20 together with the anvil die 5 (S2 )

이러한 상태로, 상기 펀치 실린더(11)가 계속해서 전진 구동하면, 상기 펀치(17)가 리벳(10)을 접합할 상판(20a)에 압입하며,(S3) 이러한 상태로 계속해서 리벳(10)의 선단을 상판(20a)의 내부로 전단 관통시켜 하판(20b)이 앤빌 다이(5)의 성형골(21)을 따라 리벳(10)의 선단과 함께 침투되도록 함으로써, 상기 2장의 강판(20)은 앤빌 다이(5)의 성형골(21)의 형상을 따라 변형되면서, 리벳(10)의 선단이 반지름 방향으로 확장 변형되어 접합을 이룬 후,(S4) 상기 펀치 실린더(11)가 다시 후진 구동하여 원위치로 복귀 진행된다.(S5)In this state, when the punch cylinder 11 is continuously driven forward, the punch 17 presses the rivet 10 into the upper plate 20a to which the rivet 10 is to be joined. (S3) So that the lower plate 20b is penetrated along the forming trough 21 of the anvil die 5 together with the tip of the rivet 10 so that the two steel plates 20 can be prevented from being deformed, The tip of the rivet 10 is expanded and deformed in the radial direction so as to form a joint and then the punch cylinder 11 is moved backward And returns to the home position. (S5)

이러한 셀프 피어싱 리벳 접합은 점용접과 다른 리벳팅에 비해 다음과 같은 특징을 갖는다.This self-piercing rivet joint has the following characteristics compared to spot welding and other riveting.

첫째, 리벳 자체가 상판을 관통하여 그 선단이 하판과 함께 확장되면서 상판과 하판의 접합이 이루어짐으로 종전의 리벳팅 작업 시, 상판에 설치하는 구멍이 셀프 피어싱 리벳 접합에서는 불필요하다.First, since the rivet itself passes through the upper plate and its tip extends together with the lower plate, the upper plate and the lower plate are joined to each other, so that the holes provided in the upper plate are unnecessary in the previous riveting operation.

둘째, 이종재료와의 접합이 가능하다. 즉, 플라스틱, 고무, 알루미늄과 강판을 접합할 수 있으며, 알루미늄과 고장력 강판과의 접합도 가능하다.Second, bonding with dissimilar materials is possible. That is, plastic, rubber, aluminum and steel sheet can be joined together, and aluminum and high tensile steel sheet can be joined together.

셋째, 작업환경이 깨끗하다. 즉, 점용접 시, 발생하는 소음과 불꽃, 연기 등이 발생하지 않아 쾌적한 작업환경을 만들 수 있다.Third, the working environment is clean. That is, noise, flame, and smoke generated during spot welding are not generated, and a comfortable working environment can be created.

넷째, 접합 사이클이 단시간 내에 진행된다. 즉, 상판의 리벳팅용 구멍에 리벳을 정위치시키는 작업이 생략되고, 리벳의 체결시간이 1초 정도로 매우 짧아서 단시간 내에 리벳팅 접합 사이클을 끝낼 수 있다. Fourth, the bonding cycle proceeds within a short time. That is, the operation of positioning the rivet in the riveting hole of the upper plate is omitted, and the fastening time of the rivet is very short as about 1 second, so that the riveting joint cycle can be completed within a short time.

도 3은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 셀프 피어싱 리벳 접합부의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a self-piercing rivet joint to illustrate the problems of the prior art.

도 3을 참조하면, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 셀프 피어싱 리벳 접합은 최근 차체의 고강도 경량화의 추세에 따라 적용되는 초고장력 강판(인장강도가 1,500 MPa 이상의 강판)으로 이루어진 상판(20a)의 접합에는 적용이 어려운 단점이 있다.Referring to FIG. 3, the self-piercing rivet joint according to the related art as described above is used for joining the upper plate 20a made of an ultra high tensile strength steel sheet (a steel sheet having a tensile strength of 1,500 MPa or more), which is applied according to the trend of high- Which is difficult to apply.

즉, 초고장력 강판으로 이루어진 상판(20a)의 접합을 위하여 종래와 같은 리벳(10)을 적용하게 되면, 상기 리벳(10)의 섕크부에 의해 절개된 상판(20a)의 높은 강성에 의해 섕크부 내부로 압입되지 못하여 섕크부 내부에 중공(S)을 형성하는 단점이 있다. That is, when a conventional rivet 10 is used for joining the upper plate 20a made of a very high strength steel plate, due to the high rigidity of the upper plate 20a cut by the shank portion of the rivet 10, So that the hollow S is formed inside the shank portion.

이러한 섕크부 내부의 중공(S)은 하판(20b), 즉, 모재(20)의 접합력을 저하시키거나 접합 불량을 초래하는 원인이 된다. The hollow S in the shank portion causes a lowering of the joining force of the lower plate 20b, that is, the base material 20, or a cause of defective joining.

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.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.

본 발명의 실시 예는 섕크부 내부에 구조용 접착제가 충진된 셀프 피어싱 리벳을 통하여 초고장력 강판을 포함하는 모재를 기계적으로 접합함으로써, 접합부의 체결력을 향상시키는 셀프 피어싱 리벳 및 이를 이용한 접합방법을 제공하고자 한다. The embodiment of the present invention provides a self-piercing rivet which improves the fastening force of a joint by mechanically joining a base material including an ultra-high strength steel sheet through a self-piercing rivet having a structural adhesive filled therein, and a joining method using the same do.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 헤드부와 섕크부로 구성되어 모재를 파고들어 접합하는 셀프 피어싱 리벳에 있어서, 상기 섕크부는 둘레를 따라 복수개의 관통된 홀이 형성되고, 내부에 구조용 접착제가 충진되는 셀프 피어싱 리벳을 제공할 수 있다. In one or more embodiments of the present invention, in a self-piercing rivet comprising a head portion and a shank portion, the shank portion is formed by perforating a plurality of perforated holes, To provide self-piercing rivets.

또한, 상기 섕크부는 둘레를 따라 경사진 복수개의 홀이 형성될 수 있다. In addition, the shank portion may be formed with a plurality of holes inclined along the circumference thereof.

또한, 상기 홀은 상기 섕크부의 선단부 측으로 경사지게 형성될 수 있다. Further, the hole may be inclined toward the distal end side of the shank portion.

또한, 상기 구조용 접착제는 고점도 폴리머 접착제로 이루어질 수 있다. In addition, the structural adhesive may be composed of a high viscosity polymer adhesive.

또한, 상기 구조용 접착제는 상기 모재에 리벳팅 시, 상기 섕크부의 내면, 외면 및 관통홀의 내부에 도포되도록 형성될 수 있다. In addition, the structural adhesive may be formed to be applied to the inner surface, the outer surface, and the through hole of the shank portion when riveting the base material.

또한, 상기 모재는 초고장력 강판을 포함하는 적어도 2장 이상인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the base material may be characterized by having at least two sheets including an ultra high strength steel sheet.

또한, 상기 모재는 이종 재질 또는 동종 재질로 이루어질 수 있다. The base material may be made of a different material or a homogeneous material.

본 발명의 실시 예는 섕크부의 내부에 구조용 접착제가 충진된 셀프 피어싱 리벳을 이용하여 초고장력 강판을 포함하는 모재를 기계적으로 접합함으로써, 상기 섕크부 내면, 외면 및 모재 사이에 구조용 접착제가 스며들도록 하여 접합부의 체결력을 향상시킬 수 있다. The embodiment of the present invention mechanically joins the base material including the ultra-high tensile strength steel sheet with the self-piercing rivet filled with the structural adhesive in the shank portion so that the structural adhesive penetrates between the inner surface of the shank portion, The fastening force of the joint portion can be improved.

또한, 본 발명의 실시 예는 섕크부의 둘레를 따라 복수개의 홀을 형성하여 상기 홀을 통해 상기 구조용 접착제가 용이하게 도포 및 스며들 수 있는 효과가 있다. In addition, the embodiment of the present invention has an effect that a plurality of holes are formed along the circumference of the shank portion so that the structural adhesive can easily be applied and permeated through the holes.

이 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.In addition, effects obtained or predicted by the embodiments of the present invention will be directly or implicitly disclosed in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects to be predicted according to the embodiment of the present invention will be disclosed in the detailed description to be described later.

도 1은 일반적인 셀프 피어싱 리벳장치의 구성 단면도이다.
도 2는 일반적인 셀프 피어싱 리벳장치의 단계별 작동 상태도이다.
도 3은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 셀프 피어싱 리벳 접합부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳의 사시도이다.
도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 접합부의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳을 이용한 접합방법의 순차적인 공정도이다. 1 is a structural cross-sectional view of a typical self-piercing rivet device.
Fig. 2 is a step-by-step operational state diagram of a general self-piercing rivet device.
3 is a cross-sectional view of a self-piercing rivet joint to illustrate the problems of the prior art.
4 is a perspective view of a self-piercing rivet according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
6 is a cross-sectional view of a self-piercing rivet joint according to an embodiment of the present invention.
7 is a sequential process diagram of a bonding method using a self-piercing rivet according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예를 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 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the drawings and the following detailed description are exemplary and explanatory of various embodiments for effectively illustrating the features of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings and descriptions.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳의 사시도이고, 도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 접합부의 단면도 이다. 4 is a perspective view of a self-piercing rivet according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 4, and FIG. 6 is a sectional view of a self-piercing rivet joint according to an embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳(100)은 헤드부(101)와 섕크(103, Shank)부로 이루어진다. Referring to FIGS. 4 to 6, the self-piercing rivet 100 according to the embodiment of the present invention includes a head portion 101 and a shank portion 103.

이때, 상기 섕크부(103)의 내부에 공간에는 구조용 접착제(107)가 충진된다. At this time, a structural adhesive 107 is filled in the space inside the shank portion 103.

여기서 상기 구조용 접착제(107)는 고점도 폴리머 접착제로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 내점성, 내열성을 갖는 접착성 소재이면 적용이 가능하다.Here, the structural adhesive 107 may be made of a high viscosity polymer adhesive, but is not limited thereto, and may be applied as an adhesive material having an inner temperature resistance and a heat resistance.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳(100)에 의해 접합되는 모재(20)는 적어도 한 장은 초고장력 강판을 포함하여 2장이 적용되는 것이 이상적이나, 3장의 경우에도 적용이 가능하다.  The base material 20 to be joined by the self-piercing rivet 100 according to the embodiment of the present invention ideally has at least one sheet including an ultra high-strength steel sheet, but it is also applicable to three sheets.

즉, 상기 모재(20)는 이종 재질 또는 동종 재질 모두 가능할 수 있다. That is, the base material 20 may be made of different materials or materials of the same kind.

한편, 상기 섕크부(103)는 둘레를 따라 복수개의 관통된 홀(105)이 형성된다. Meanwhile, the shank portion 103 has a plurality of through holes 105 formed along the circumference thereof.

이때, 상기 홀(105)은 상기 섕크부(103)의 둘레를 따라 일직선으로 형성될 수 있다. At this time, the holes 105 may be formed in a straight line along the circumference of the shank portion 103.

예를 들어, 상기 홀(105)은 상기 섕크부(103)의 둘레를 따라 경사지게 형성될 수도 있다. 즉, 상기 홀(105)은 상기 섕크부(103)의 선단부 측으로 경사지게 형성될 수 있다. For example, the hole 105 may be formed to be inclined along the circumference of the shank portion 103. That is, the hole 105 may be inclined toward the distal end side of the shank portion 103.

이는 리벳팅 시, 상기 구조용 접착제(107)가 경사진 홀(105)을 따라 쉽게 흘러내리게 하기 위함이다. This is to allow the structural adhesive 107 to flow easily along the inclined hole 105 during riveting.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳을 이용한 접합방법의 순차적인 공정도이다. 7 is a sequential process diagram of a bonding method using a self-piercing rivet according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳을 이용한 접합방법을 구현하기 위한 셀프 피어싱 리벳 장치는 C형 프레임(미도시), 상기 C형 프레임의 상측에 구성되는 펀치유닛(3), 상기 펀치유닛(3)에 대응하여 상기 C형 프레임의 하측에 구성되는 엔빌다이(5)를 포함한다. Referring to FIG. 7, a self-piercing rivet device for realizing a joining method using a self-piercing rivet according to an embodiment of the present invention includes a C-shaped frame (not shown), a punch unit 3 And an envelope 5 formed on the lower side of the C-shaped frame in correspondence with the punch unit 3.

여기서, 상기 C형 프레임은 당업계에서 널리 알려진 공지의 기술이므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략한다. Here, since the C-shaped frame is a well-known technique widely known in the art, a detailed description thereof will be omitted.

상기 펀치유닛(3)은 셀프 피어싱 리벳(100)이 공급되면, 이를 모재(20)에 압입하도록 상기 셀프 피어싱 리벳(100)에 압력을 가하는 펀치(17)와, 상기 모재(20)와 접촉하여 접합부를 가압하는 클램퍼(19)을 포함한다. The punch unit 3 includes a punch 17 for applying pressure to the self-piercing rivet 100 to press the rivet 100 into the base material 20 when the self-piercing rivet 100 is supplied, And a clamper 19 for pressing the joint.

또한, 상기 엔빌다이(5)는 셀프 피어싱 리벳(100)이 모재(20)에 압입되는 과정에 셀프 피어싱 리벳(200)의 섕크부(103)가 벌어지도록 소성 변형시키는 성형골(21)이 형성된다. The embroidery 5 is formed by forming a molding trough 21 for plastic deformation so that the shank portion 103 of the self-piercing rivet 200 is opened during the process of pressing the self-piercing rivet 100 into the base material 20 do.

이러한 셀프 피어싱 리벳 장치는 모재(20)를 펀치유닛(3)과 엔빌다이(5) 사이에 위치시킨 상태에서, 상기 펀치유닛(3)의 작동에 의해 셀프 피어싱 리벳(100)을 모재(20)에 압입하면서 상기 셀프 피어싱 리벳(100)의 선단이 엔빌다이(5)의 성형골(21)을 따라서 외측으로 확장 소성 변형되면서 모재(20)를 일체로 접합한다. This self-piercing rivet device is a device in which the self-piercing rivet 100 is inserted into the base material 20 by the operation of the punch unit 3 while the base material 20 is positioned between the punch unit 3 and the yen- The tip end of the self-piercing rivet 100 is expanded and plastic-deformed outward along the forming trough 21 of the end mill 5 to join the base material 20 in one piece.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 셀프 피어싱 리벳을 이용한 접합방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a joining method using the self-piercing rivet having the above-described configuration will be described in more detail.

본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳을 이용한 접합방법은 다음과 같은 단계별 공정으로 이루어진다. The joining method using the self-piercing rivet according to the embodiment of the present invention includes the following steps.

먼저, 소재공급단계(S1)를 진행한다. First, the material supply step (S1) is performed.

상기 소재공급단계(S1)는 상기 엔빌다이(5)의 상부에 접합하고자 하는 모재(20)를 안착시킨다. The material supply step (S1) places the base material (20) to be bonded on the upper part of the engine (5).

여기서, 상기 모재(20)는 하판(20b)으로 일반강판 또는 알루미늄 판재 등을 적용할 수 있고, 그 상부에 상판(20a)으로 초고장력 강판을 적용한다. Here, the base material 20 may be a general steel plate or an aluminum plate or the like as the lower plate 20b, and a super high tensile steel plate may be used as the upper plate 20a on the base plate 20a.

즉, 상기 모재(20)는 셀프 피어싱 리벳(100)에 의해 바로 피어싱되는 상판(20a)으로 초고장력 강판이 적용된다. That is, the base material 20 is an upper plate 20a which is directly pierced by the self-piercing rivet 100, and an ultra high strength steel plate is applied.

이러한 모재(20)가 상기 엔빌다이(5)에 안착되고, 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳(100)은 상기 펀치유닛(3)에 공급된다. This base material 20 is seated in the above-mentioned envelope 5, and the self-piercing rivet 100 according to the embodiment of the present invention is supplied to the punch unit 3.

상기 소재공급단계(S1)에 이어서, 펀치유닛하강단계(S2)를 진행한다. Following the material supply step S1, the punching unit descending step S2 is performed.

상기 펀치유닛하강단계(S2)는 상기 펀치유닛(3)이 하강하여 상기 모재(20)에 셀프 피어싱 리벳(100)을 접촉시킨 상태로, 상기 하우징(19)이 상판(20a)인 초고장력 강판을 엔빌다이(5) 측으로 가압하는 상태를 유지한다. The punching unit lowering step S2 is a step in which the punching unit 3 is lowered and the self-piercing rivet 100 is brought into contact with the base material 20 so that the housing 19 is fixed to the super high- To the side of the engineer (5).

이러한 펀치유닛하강단계(S2)에 이어서, 압입단계(S3, S4)를 진행한다. Following this punching unit lowering step S2, the pressing-in steps S3 and S4 are performed.

상기 압입단계(S3, S4)는 상기 펀치유닛(3)의 펀치(17)가 하강하여 상기 셀프 피어싱 리벳(100)을 가압하면서 모재(20)에 압입한다. The punch 17 of the punch unit 3 is lowered and presses the self-piercing rivet 100 into the base material 20 while pressing the self-piercing rivet 100.

이때, 상기 셀프 피어싱 리벳(100)은 섕크부(103)를 통하여 상기 상부판재(20a)인 초고장력 강판을 피어싱 하면서 소성변형이 진행되며, 상기 섕크부(103) 내부의 구조용 접착제(107)는 상판(20a)에 의해 압축되면서 모재(20)의 내부로 스며들게 된다. At this time, the self-piercing rivet 100 undergoes plastic deformation while piercing the super high tension steel sheet as the upper plate member 20a through the shank portion 103. The structural adhesive 107 inside the shank portion 103 And is impregnated into the base material 20 while being compressed by the upper plate 20a.

동시에, 상기 섕크부(103) 내부의 구조용 접착제(107)는 상기 섕크부(103) 둘레를 따라 관통 형성된 홀(105)을 통해 분출되어 상기 섕크부(103)의 외면을 감싸게 된다. At the same time, the structural adhesive 107 inside the shank portion 103 is blown out through the hole 105 formed around the shank portion 103 to cover the outer surface of the shank portion 103.

즉, 상기 셀프 피어싱 리벳(100)은 리벳팅 시, 상기 섕크부(103)의 내면, 외면, 홀(105)의 내부 및 모재(20)의 내부로 도포 및 스며들게 된다. That is, when the rivet 100 is riveted, the self-piercing rivet 100 is applied and impregnated to the inner surface and the outer surface of the shank portion 103, the inside of the hole 105, and the inside of the base material 20.

이러한 압입단계(S3, S4)에 이어서, 접합완료단계(S5)를 진행한다. Following this press-fitting step (S3, S4), the joining completion step (S5) is carried out.

상기 접합완료단계(S5)는 셀프 피어싱 리벳(100)의 소성변형이 완료되면서 접합이 완료되는데, 상기 셀프 피어싱 리벳(100)의 선단이 엔빌다이(5)의 성형골(21)을 따라서 외측으로 확장 소성 변형되면서 모재(20)를 일체로 접합한다. In the joining completion step S5, the joining is completed as the plastic deformation of the self-piercing rivet 100 is completed. The joining is completed when the leading end of the self-piercing rivet 100 is moved outward along the forming rib 21 of the end mill 5 The base material 20 is integrally joined while being expanded and plastic-deformed.

이때, 상기 피어싱된 상판(20a)인 초고장력 강판의 피어싱분은 상기 셀프 피어싱 리벳(100)의 섕크부(103) 내부의 공간에 삽입되지는 못하나, 상기 공간에 구조용 접착제(107)가 충진된 상태를 이루게 된다. At this time, the pierced portion of the ultra-high tensile steel sheet pierced by the pierced upper plate 20a can not be inserted into the space inside the shank portion 103 of the self-piercing rivet 100. However, if the structural adhesive 107 is filled in the space State.

또한, 상기 구조용 접착제(1007)는 모재(20)로 스면들면서 고착화되어 상기 섕크부(103)의 언더컷과 함께 모재(20)의 체결력을 높이게 된다. In addition, the structural adhesive 1007 is fixed to the base material 20 in a sliding manner, so that the fastening force of the base material 20 is increased together with the undercut of the shank portion 103.

따라서 본 발명이 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 및 이를 이용한 접합방법은 섕크부(103)의 내부에 구조용 접착제(107)가 충진된 셀프 피어싱 리벳(100)을 이용하여 초고강도 강판을 포함하는 모재(20)를 기계적으로 접합함으로써, 상기 섕크부(103) 내면, 외면 및 모재(20) 사이에 구조용 접착제(107)가 스며들도록 하여 접합부의 체결력을 향상시킬 수 있다. Therefore, the self-piercing rivet according to the embodiment of the present invention and the joining method using the self-piercing rivet according to the present invention can be manufactured by using the self-piercing rivet 100 in which the structural adhesive 107 is filled in the shank portion 103, 20 are mechanically joined to each other to allow the structural adhesive 107 to penetrate between the inner surface and the outer surface of the shank portion 103 and the base material 20 to improve the fastening force of the joint portion.

특히, 상기 셀프 피어싱 리벳(100)은 섕크부(103)의 둘레를 따라 복수개의 홀(105)을 형성하여 상기 홀(105)을 통해 상기 구조용 접착제(107)가 섕크부(103)의 내면과 외면에 용이하게 도포 및 스며들 수 있다. Particularly, the self-piercing rivet 100 has a plurality of holes 105 formed along the circumference of the shank portion 103 so that the structural adhesive 107 can pass through the hole 105 to the inner surface of the shank portion 103, It can be easily applied and impregnated on the outer surface.

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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

100 셀프 피어싱 리벳
101 헤드부
103 섕크부
105 홀
107 접착제
20 모재
20a 상판
20b 하판100 self-piercing rivets
101 head portion
103 shank portion
105 holes
107 Adhesive
20 base material
20a top plate
20b bottom plate

Claims (8)

헤드부와 섕크부로 구성되어 모재를 파고들어 접합하는 셀프 피어싱 리벳에 있어서,
상기 섕크부는
둘레를 따라 복수개의 관통된 홀이 형성되고, 내부에 구조용 접착제가 충진되는 셀프 피어싱 리벳. A self-piercing rivet comprising a head portion and a shank portion,
The shank portion
A self-piercing rivet having a plurality of perforated holes formed along a perimeter thereof and filled with structural glue therein. 제1항에 있어서,
상기 섕크부는
둘레를 따라 경사진 복수개의 홀이 형성되는 셀프 피어싱 리벳. The method according to claim 1,
The shank portion
A self-piercing rivet having a plurality of holes that are inclined along the perimeter. 제2항에 있어서,
상기 홀은
상기 섕크부의 선단부 측으로 경사지게 형성되는 셀프 피어싱 리벳. 3. The method of claim 2,
The hole
And is formed to be inclined toward the distal end side of the shank portion. 제1항에 있어서,
상기 구조용 접착제는
고점도 폴리머 접착제로 이루어지는 셀프 피어싱 리벳. The method according to claim 1,
The structural adhesive
A self-piercing rivet made of high viscosity polymer adhesive. 제1항에 있어서,
상기 구조용 접착제는
상기 모재에 리벳팅 시, 상기 섕크부의 내면, 외면 및 관통홀의 내부에 도포되도록 형성되는 셀프 피어싱 리벳. The method according to claim 1,
The structural adhesive
And is formed to be applied to an inner surface, an outer surface, and a through hole of the shank portion when riveting the base material. 제1항에 있어서,
상기 모재는
초고장력 강판을 포함하는 적어도 2장 이상인 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳. The method according to claim 1,
The base material
And at least two sheets including an ultra high strength steel sheet. 제1항에 있어서,
상기 모재는
이종 재질 또는 동종 재질로 이루어지는 셀프 피어싱 리벳. The method according to claim 1,
The base material
Self-piercing rivets made of different materials or homogeneous materials. 제1항 내지 제7항 중, 어느 하나의 항의 셀프 피어싱 리벳을 펀치유닛에 공급하고, 모재를 엔빌다이에 안착시키는 소재공급단계;
상기 펀치유닛이 하강하여 상기 셀프 피어싱 리벳의 섕크부 선단이 모재의 상면에 접촉되도록 하는 펀치유닛하강단계;
상기 펀치유닛이 상기 모재의 접합부에 대하여 셀프 피어싱 리벳을 가압하여 상기 모재의 내부로 셀프 피어싱 리벳을 압입하는 압입단계; 및
상기 셀프 피어싱 리벳을 모재에 완전히 압입하여 섕크부 내부의 구조용 접착제가 섕크부의 내면 및 외면과, 상기 섕크부 상의 복수개의 홀의 내부, 및 상기 모재 사이로 스며들도록 하고, 상기 펀치유닛이 다시 상승하는 접합완료단계;
를 포함하는 셀프 피어싱 리벳을 이용한 접합방법. 7. A method of manufacturing a punching device, comprising: supplying a self-piercing rivet according to any one of claims 1 to 7 to a punching unit and placing the base material on an envelope;
A punching unit lowering step in which the punching unit is lowered to bring the shank front end of the self-piercing rivet into contact with the upper surface of the base material;
The punching unit presses the self-piercing rivet against the joining portion of the base material to press the self-piercing rivet into the inside of the base material; And
The self-piercing rivet is fully press-fitted into the base material so that the structural adhesive in the shank portion seeps between the inner surface and the outer surface of the shank portion, the inside of the plurality of holes on the shank portion, and the base material, step;
Wherein the self-piercing rivet comprises a self-piercing rivet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109501402A (en) * 2018-11-12 2019-03-22 吉林大学 The preparation method of pre-drilled cavity aluminium foam sandwich plate and its self-piercing riveting device and clinching method with metal plate
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