KR20180077295A - 이재 접합용 리벳, 이재 접합용 부재, 이재 접합체의 제조 방법 및 이재 접합체 - Google Patents
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Abstract
이재 접합용 리벳(1)은, 제 1 피접합재 내에 관통 삽입되고 제 1 피접합재(200)와는 다른 재종의 제 2 피접합재(300)에 선단이 용접되는 축부(2)와, 축부(2)의 축방향 선단과는 반대측의 기단에 마련된 판 형상의 두부(3)를 구비한다. 두부(3)에는, 제 1 피접합재(200)에 접하는 면의 외연에 위치하는 제 1 면취부(30)와, 제 1 피접합재(200)에 접하는 면의 축부의 주위에 위치하는 환상 홈(31)과, 제 1 피접합재(200)에 접하는 면의 제 1 면취부(30)와 환상 홈(31) 사이에 위치하는 평탄부(32)가 형성된다. 이재 접합용 리벳(1)은 제 2 피접합재(300)와 동종의 재료로 구성된다.
Description
본 발명은 이재(異材) 접합용 리벳, 이재 접합용 부재, 이재 접합체의 제조 방법 및 이재 접합체에 관한 것이다.
최근, 자동차나 철도 차량 등의 구조체의 제조시에, 종래에 이용되고 있던 강재의 일부를 알루미늄이나 마그네슘 등의 경합금으로 하는 검토가 이루어지고 있다. 이것에 의해, 차체의 경량화를 실현할 수 있다. 그러기 위해서는, 경합금과 강재의 이재 접합을 실행할 필요가 있다.
이재 접합의 방법으로서는, 스폿 용접, 볼트에 의한 접합, 리벳에 의한 접합, 및 접착제를 사용한 접합 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 강제(鋼製)의 리벳을 이용하여 경합금을 코킹 고정하는 동시에, 리벳과 강재를 스폿 용접하는 방법에서는, 강고한 이재 접합을 가능하게 하기 위해, 리벳의 개량에 대하여 여러 가지 검토가 이루어지고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에서는, 리벳의 두부(頭部) 아래에 마련된 돌기부로 피접합재를 고정하는 기술에 대해 개시되어 있다. 이러한 기술에 의하면, 고정한 리벳과 피접합재의 어긋남을 방지할 수 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 축부의 선단면에 있어서 주연부보다 내측 부분이 볼록해져 있는 형상으로 한 이재 접합용 리벳에 대해 개시되어 있다. 이러한 기술에 의하면, 용접 시의 전극으로부터의 전류를 리벳의 축 중앙 부근에 극히 가깝게 하여 흘릴 수 있다.
그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 리벳에서는, 돌기부를 피접합재에 박아 고정하기 때문에, 리벳을 찌르는 부위 부근에 있어서 피접합재의 소성 유동이 저해된다. 이것에 의해, 피접합재를 리벳에 코킹 체결하기 어려워진다. 또한, 스폿 용접을 실행할 때, 전극의 겨냥 위치가 리벳 중심으로부터 외측으로 벗어난 경우, 스폿 용접의 너깃(nugget)이 리벳 중심으로부터 편향되어 형성되는 것에 의해, 피접합재가 리벳보다 낮은 융점의 재질인 경우에 연화가 생기기 쉬워진다. 그것에 부가하여, 전극의 가압에 의해, 리벳의 돌기부가 연화된 피접합재에 함몰되며, 리벳의 축이 수직 상태로부터 크게 경사진 상태가 된다. 그 결과, 리벳의 두부의 피접합재에의 맞물림이 부분적으로 벗어나 버린다. 또한, 그 반대측의 맞물림 부분에 있어서는, 박육화가 발생하여, 리벳과 피접합재의 접합 강도가 현저하게 저하된다. 또한, 리벳은, 피접합재를 가압하기 위해서 두부에 평탄부를 형성하는 것이 필요하며, 또한, 접합체의 외관 등의 관점에서는, 가능한 한 두부의 두께가 얇은 것(0.5 내지 3㎜, 바람직하게는 0.8 내지 2㎜)이 이상적이다. 그러나, 리벳은 생산 비용의 관점에서 단조로 형성하는 것이 바람직하지만, 단조 리벳에서는 두부에 평탄부를 형성하고, 또한 두부의 두께를 얇게 하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 기술에서도, 스폿 용접할 때에 전극의 겨냥 위치가 리벳 중심으로부터 크게 어긋나면, 피접합재의 연화 상태에 따라서는, 리벳이 경사져 버려, 리벳과 피접합재의 접합 강도가 저하되기 쉬워진다고 하는 문제가 있다. 이와 같이, 종래의 리벳은 이재의 접합 강도를 높인다고 하는 점에서는 충분하지 않다.
그래서, 본 발명은 두부에 평탄부를 형성하면서, 두부의 두께를 얇게 할 수 있는 동시에, 이재 접합체의 접합 강도를 향상시키는 것이 가능한 이재 접합용 리벳, 이재 접합용 부재, 이재 접합용 리벳을 이용한 이재 접합체 및 해당 이재 접합체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 전술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자 등이 예의 검토한 결과 완성된 것이며, 제 1 피접합재 내에 관통 삽입되고, 상기 제 1 피접합재와는 다른 재종(材種)의 제 2 피접합재에 선단이 용접되는 축부와, 상기 축부의 상기 선단과는 축방향 반대측의 기단에 마련된 판 형상의 두부를 구비하며, 상기 두부에는, 상기 제 1 피접합재에 접하는 면의 외연에 위치하는 제 1 면취부와, 상기 제 1 피접합재에 접하는 면의 상기 축부 주위에 위치하는 환상 홈과, 상기 제 1 피접합재에 접하는 면의 상기 제 1 면취부와 상기 환상 홈 사이에 위치하는 평탄부가 형성되고, 상기 제 2 피접합재와 동종의 재료로 구성되어 있는 이재 접합용 리벳을 제공한다.
이러한 이재 접합용 리벳은, 두부에 제 1 면취부가 마련되어 있기 때문에, 스폿 용접 시에, 전극과 리벳 사이에 위치 어긋남, 즉 전극의 겨냥 위치의 어긋남이 생겨도, 두부가 제 1 피접합재 내에 경사져 박히는 것이 억제된다. 또한, 이러한 이재 접합용 리벳은 두부의 외연부의 두께를 두껍게 하는 구성을 필요로 하지 않는다.
또한, 이러한 이재 접합용 리벳은 상기 환상 홈의 외연에 제 2 면취부가 형성되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 상기 제 2 면취부는 곡면부 또는 C 면취부라도 좋다.
또한, 상기 제 1 면취부는 곡면부 또는 C 면취부라도 좋다.
또한, 본 발명은, 전술한 이재 접합용 리벳과, 해당 이재 접합용 리벳이 삽입된 상기 제 1 피접합재를 갖고, 상기 두부가 상기 제 1 피접합재에 접하고, 상기 축부의 상기 선단이 상기 제 1 피접합재로부터 돌출하는 위치까지 상기 축부가 상기 제 1 피접합재에 삽입되며, 상기 두부의 상기 평탄부에 의해 상기 제 1 피접합재가 가압되면서, 상기 환상 홈에 상기 제 1 피접합재가 소성 유동하여 상기 제 1 피접합재에 상기 이재 접합용 리벳이 코킹 고정되어 있는 이재 접합용 부재를 제공한다.
또한, 본 발명은, 전술한 이재 접합용 리벳을, 상기 두부가 상기 제 1 피접합재에 접하고, 상기 축부의 상기 선단이 상기 제 1 피접합재로부터 돌출하는 위치까지 상기 축부를 상기 제 1 피접합재에 삽입시키고, 상기 두부의 상기 평탄부에 의해 상기 제 1 피접합재를 가압하면서, 상기 환상 홈에 상기 제 1 피접합재를 소성 유동시켜 상기 제 1 피접합재에 상기 이재 접합용 리벳을 코킹 고정하는 공정과, 상기 이재 접합용 리벳이 코킹 고정된 상기 제 1 피접합재를 상기 제 2 피접합재에 중첩시키는 공정과, 상기 제 2 피접합재와 상기 이재 접합용 리벳을 스폿 용접하는 공정을 포함하는 이재 접합체의 제조 방법을 제공한다.
이러한 제조 방법의 상기 제 2 피접합재와 상기 이재 접합용 리벳을 스폿 용접하는 공정에서는, 상기 이재 접합용 리벳의 상기 두부를 전극으로 가압하면서 상기 제 2 피접합재와 상기 이재 접합용 리벳에 통전하는 것에 의해, 상기 축부의 상기 선단과 상기 제 2 피접합재를 용접하면서, 상기 축부의 선단 영역을 축 중심으로부터 외연 방향을 향하여 넓혀도 좋다.
또한, 본 발명은 전술한 이재 접합체의 제조 방법에 의해 제조된 이재 접합체를 제공한다.
본 발명에 의하면, 두부에 평탄부를 형성하면서, 두부의 두께를 얇게 할 수 있는 동시에, 이재 접합체의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 사시도,
도 2는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 3a는 제 1 면취부가 곡면부인 경우를 도시한 축방향 단면도,
도 3b는 제 1 면취부가 C 면취부인 경우를 도시한 축방향 단면도,
도 4a는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳을 이용하여 스폿 용접한 상태를 도시하는 축방향 단면도,
도 4b는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳을 이용하여 스폿 용접한 상태를 도시하는 축방향 단면도,
도 4c는 관련 기술의 이재 접합용 리벳을 이용하여 스폿 용접한 상태를 도시하는 축방향 단면도,
도 4d는 관련 기술의 이재 접합용 리벳을 이용하여 스폿 용접한 상태를 도시하는 축방향 단면도,
도 5a는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 일부를 피막으로 덮는 공정의 설명도,
도 5b는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 일부를 피막으로 덮는 공정의 설명도,
도 5c는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 일부를 피막으로 덮는 공정의 설명도,
도 6은 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳으로부터 피막을 일부 제거하는 공정의 설명도,
도 7a는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 저면도,
도 7b는 이재 접합용 리벳의 저면도,
도 7c는 이재 접합용 리벳의 저면도,
도 7d는 이재 접합용 리벳의 저면도,
도 7e는 이재 접합용 리벳의 저면도,
도 8a는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 평면도,
도 8b는 이재 접합용 리벳의 평면도,
도 8c는 이재 접합용 리벳의 평면도,
도 8d는 이재 접합용 리벳의 평면도,
도 9a는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9b는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9c는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9d는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9e는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9f는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9g는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 10a는 제 1 실시형태의 변형예의 이재 접합용 리벳에 마련된 제 2 면취부가 곡면부인 경우를 도시한 축방향 단면도,
도 10b는 변형예의 이재 접합용 리벳에 마련된 제 2 면취부가 C 면취부인 경우를 도시한 축방향 단면도,
도 10c는 변형예의 이재 접합용 리벳에 마련된 제 2 면취부가 곡면부인 경우를 도시한 축방향 단면도,
도 11a는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳이 제 1 피접합재에 코킹되는 상태를 도시하는 설명도,
도 11b는 변형예의 이재 접합용 리벳이 제 1 피접합재에 코킹되는 상태를 도시하는 설명도,
도 12는 본 발명의 제 3 실시형태의 이재 접합체가 스폿 용접되기 전의 상태를 도시하는 축방향 단면도,
도 13a는 제 3 실시형태의 이재 접합체의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 13b는 제 2, 제 3 실시형태의 이재 접합체의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 13c는 제 3 실시형태의 이재 접합체의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 14a는 제 3 실시형태의 이재 접합체의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 14b는 제 3 실시형태의 이재 접합체의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 15a는 제 3 실시형태의 이재 접합체를 구성하는 이재 접합용 부재의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 15b는 제 3 실시형태의 이재 접합체를 구성하는 이재 접합용 부재의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 15c는 제 2, 제 3 실시형태의 이재 접합체를 구성하는 이재 접합용 부재의 제조 공정을 도시하는 설명도.
도 2는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 3a는 제 1 면취부가 곡면부인 경우를 도시한 축방향 단면도,
도 3b는 제 1 면취부가 C 면취부인 경우를 도시한 축방향 단면도,
도 4a는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳을 이용하여 스폿 용접한 상태를 도시하는 축방향 단면도,
도 4b는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳을 이용하여 스폿 용접한 상태를 도시하는 축방향 단면도,
도 4c는 관련 기술의 이재 접합용 리벳을 이용하여 스폿 용접한 상태를 도시하는 축방향 단면도,
도 4d는 관련 기술의 이재 접합용 리벳을 이용하여 스폿 용접한 상태를 도시하는 축방향 단면도,
도 5a는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 일부를 피막으로 덮는 공정의 설명도,
도 5b는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 일부를 피막으로 덮는 공정의 설명도,
도 5c는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 일부를 피막으로 덮는 공정의 설명도,
도 6은 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳으로부터 피막을 일부 제거하는 공정의 설명도,
도 7a는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 저면도,
도 7b는 이재 접합용 리벳의 저면도,
도 7c는 이재 접합용 리벳의 저면도,
도 7d는 이재 접합용 리벳의 저면도,
도 7e는 이재 접합용 리벳의 저면도,
도 8a는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳의 평면도,
도 8b는 이재 접합용 리벳의 평면도,
도 8c는 이재 접합용 리벳의 평면도,
도 8d는 이재 접합용 리벳의 평면도,
도 9a는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9b는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9c는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9d는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9e는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9f는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 9g는 이재 접합용 리벳의 축방향 단면도,
도 10a는 제 1 실시형태의 변형예의 이재 접합용 리벳에 마련된 제 2 면취부가 곡면부인 경우를 도시한 축방향 단면도,
도 10b는 변형예의 이재 접합용 리벳에 마련된 제 2 면취부가 C 면취부인 경우를 도시한 축방향 단면도,
도 10c는 변형예의 이재 접합용 리벳에 마련된 제 2 면취부가 곡면부인 경우를 도시한 축방향 단면도,
도 11a는 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳이 제 1 피접합재에 코킹되는 상태를 도시하는 설명도,
도 11b는 변형예의 이재 접합용 리벳이 제 1 피접합재에 코킹되는 상태를 도시하는 설명도,
도 12는 본 발명의 제 3 실시형태의 이재 접합체가 스폿 용접되기 전의 상태를 도시하는 축방향 단면도,
도 13a는 제 3 실시형태의 이재 접합체의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 13b는 제 2, 제 3 실시형태의 이재 접합체의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 13c는 제 3 실시형태의 이재 접합체의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 14a는 제 3 실시형태의 이재 접합체의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 14b는 제 3 실시형태의 이재 접합체의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 15a는 제 3 실시형태의 이재 접합체를 구성하는 이재 접합용 부재의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 15b는 제 3 실시형태의 이재 접합체를 구성하는 이재 접합용 부재의 제조 공정을 도시하는 설명도,
도 15c는 제 2, 제 3 실시형태의 이재 접합체를 구성하는 이재 접합용 부재의 제조 공정을 도시하는 설명도.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여, 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하에 설명하는 실시형태에 한정되지 않는다.
＜제 1 실시형태＞
본 발명의 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)의 사시도이다. 도 2는 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)의 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)은, 원주 형상의 축부(2)와, 축부(2)의 일단(기단)에 마련된 원판 형상의 두부(3)를 구비하고, 축부(2)에 대하여 두부(3)가 마련되는 방향인 축방향(도면 중 Z축 방향) 단면이 대략 T자 형상을 갖는다. 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)은, 축부(2)가 제 1 피접합재(200)에 관통 삽입되고, 축부(2)의 선단이 제 2 피접합재(300)에 스폿 용접된다. 이것에 의해, 제 1 피접합재(200)와 제 2 피접합재(300)가 접합된 이재 접합체(100)가 제조된다[이재 접합체(100), 제 1 피접합재(200), 제 2 피접합재(300)에 대해서는, 후술의 도 4a 등 참조].
이재 접합용 리벳(1)의 재질에 대해서는, 취성이 높은 금속간 화합물의 발생을 억제하기 위해, 제 2 피접합재(300)와 동종의 재료로 구성되어 있다. 제 2 피접합재(300)를 냉간 압연 강판 및 강대 SPCC(JIS G 3141:2011)나 아연 도금 강판, 고장력 강판 등의 강재로 하는 경우에는, 리벳(1)을 연강이나 보통강 등의 강재로 할 수 있다. 구체적으로는, 리벳(1)은, 철을 주성분으로 하고, 탄소, 크롬, 니켈, 몰리브덴 등이 적절히 첨가된 재료라도 좋다.
특별히 한정되지 않지만, 도 2에 도시하는 바와 같이, 축부(2)의 선단부는, 외연에 대하여 중심에 가까운 위치일수록 돌출한 형상으로 할 수 있다. 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)은, 축부(2)가 제 2 피접합재(300)에 스폿 용접될 때에, 축부(2)의 선단 영역이 스폿 용접의 열로 연화되고 전극으로 가압되는 것에 의해 플레어 형상으로 넓어져도 좋다. 이것에 의해, 후술하는 이재 접합체(100)는, 이재 접합용 리벳(1)의 선단 영역(5)(후술의 도 14b 참조)이 플레어 형상으로 넓어지는 것에 의해 형성된 플레어 형상 선단부(6)(후술의 도 14b 참조)와, 제 1 피접합재(200)가 맞물린 형상이 되어, 이재 접합용 리벳(1)이 제 1 피접합재(200)로부터 빠지기 어려워진다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 축부(2)의 선단과는 축방향 반대측의 기단에 마련된 두부(3)에는, 제 1 피접합재(200)에 접하는 면의 외연에 제 1 면취부(30)가 형성되어 있다. 또한, 두부(3)의 제 1 피접합재(200)와 접하는 면에서의, 축부(2)의 기단부(21) 영역의 주위에는, 환상 홈(31)이 마련된다. 이 면의 환상 홈(31)과 제 1 면취부(30) 사이에는, 평탄부(32)가 형성된다.
여기에서, 도 3a 및 도 3b를 참조하면서, 제 1 면취부(30)의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 도 3a 및 도 3b는 제 1 면취부(30)의 형상의 일 예를 도시하는 도면이다. 제 1 면취부(30)의 형상은, 두부(3)의 외연이 면취된 형상이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 도 3a에 도시하는 바와 같이, 제 1 면취부(30)는 제 1 피접합재(200)에 접하는 면의 외연이 볼록 형상으로 만곡된 곡면부(30A)이면 좋다. 도 3b에 도시하는 바와 같이, 제 1 면취부(30)는 제 1 피접합재(200)에 접하는 면의 외연이 C 면취된 C 면취부(30B)라도 좋다. 또한, 이재 접합용 리벳(1)이 경사졌을 때에 하중이 코너부에 집중되지 않는 형상이면, 제 1 면취부(30)는, 복수의 곡률의 곡면을 조합한 것이나, 다각형 형상이어도 좋다. 두부의 두께가 0.5 내지 3㎜일 때, 제 1 면취부(30)가 곡면부(30A)인 경우에는, 제 1 면취부(30)의 치수는 곡률 반경이 0.2㎜ 이상인 것이 바람직하다. 제 1 면취부(30)가 C 면취부(30B)인 경우에는, 면취의 깊이는 0.2㎜ 이상이고, 두부(3)의 두께의 80% 미만인 것이 바람직하다.
도 4a 및 도 4b는 전극(400)에 의해 이재 접합용 리벳(1)이 제 2 피접합재(300)와 스폿 용접되는 상태를 도시하는 축방향 단면도이다. 도 4a에 도시하는 바와 같이, 이재 접합용 리벳(1)이 경사져 있지 않으면 안정되게 용접할 수 있기 때문에, 전극(400)의 축(Z1)과 리벳(1)의 축(Z2)의 위치는 극히 어긋나 있지 않은 것이 본래는 바람직하다. 도면 중, 부호(X)는 너깃(용융부)을 나타낸다.
한편, 자동차 보디와 같은 구조체의 스폿 용접에 있어서는, 도 4a에 도시하는 축(Z1)과 축(Z2)의 위치의 어긋남이 커지는 경우가 있다. 이러한 경우, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 이재 접합용 리벳(1)을 경사지게 하는 모멘트 하중이 커진다. 그리고, 이재 접합용 리벳(1)의 두부(3)의 단부가 전극(400)에 의해 제 1 피접합재(200)의 표면에 가압된다. 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)은 두부(3)의 제 1 피접합재(200)에 접하는 면의 외연에 면취부(30)가 형성되어 있다. 또한, 이재 접합용 리벳(1)은, 축부(2)의 기단부(21)의 주위에 마련된 환상 홈(31)과의 사이에 평탄부(32)가 형성되어 있다. 그 때문에, 전극(400)의 겨냥 위치가 어긋나도, 이재 접합용 리벳(1)이 경사져, 두부(3)의 제 1 면취부(30)가 제 1 피접합재(200) 내에 함몰되는 것에 의한, 제 1 피접합재(200)와 이재 접합용 리벳(1)의 체결력의 저하를 억제할 수 있다.
이재 접합용 리벳(1)의 축부(2)의 선단부가 외연에 대하여 중심에 가까운 위치일수록 돌출한 형상을 하고 있는 경우에는, 전극(400)의 전류는 이재 접합용 리벳(1)의 축심을 통과하여, 제 2 피접합재(300)로 흐른다. 따라서, 이재 접합용 리벳(1)과 제 2 피접합재(300)의 스폿 용접은 이재 접합용 리벳(1)의 중심부에서 이루어진다. 그 때문에, 이재 접합용 리벳(1)의 축부(2)의 주변에 있어서의, 코킹에 기여하는 제 1 피접합재(200)의 일부가 과잉으로 가열되어 연화되거나 용융되는 것을 보다 정밀도 양호하게 억제할 수 있다. 또한, 이재 접합용 리벳(1)의 축부(2)의 선단부가, 외연에 대해 중심에 가까운 위치일수록 돌출한 형상을 하고 있는 경우에는, 제 1 피접합재(200)와 제 2 피접합재(300) 사이에 간극이 형성되기 쉬워진다. 그 때문에, 제 2 피접합재(300)와 이재 접합용 리벳(1) 사이에 형성된 용융 너깃(X)의 고열이, 제 1 피접합재(200)에 전파되는 것을 보다 정밀도 양호하게 억제할 수 있다.
한편, 도 4c 및 도 4d는 본 실시형태의 관련 기술의 이재 접합용 리벳(1X)을 이용하여 이재 접합체를 스폿 용접한 상태를 도시하는 축방향 단면도이다. 도 4c에 도시하는 바와 같이, 관련 기술의 이재 접합용 리벳(1X)에서는, 두부(3X)에 돌기부(50)가 마련되고, 돌기부(50)를 제 1 피접합재(200)에 박아 고정한다. 그리고, 찌른 부위 부근에서는, 제 1 피접합재(200)의 수평 방향으로의 소성 유동이 저해되므로, 제 1 피접합재(200)는 리벳(1X)에 코킹 체결되지 않는다.
전극(400)의 겨냥 위치가 리벳(1X)의 중심으로부터 벗어나면, 용융 너깃(X)이 제 1 피접합재(200)측으로 편향되어 형성되고, 제 1 피접합재(200)의 영역(c)에서는, 과잉으로 가열되는 것에 의한 연화나 용융이 발생한다. 그리고, 전극(400)이 이재 접합용 리벳(1X)을 가압하는 것에 의해, 이재 접합용 리벳(1X)의 돌기부(50)가 연화된 제 1 피접합재(200)에 함몰되고, 이재 접합용 리벳(1X)의 축이 수직 상태로부터 크게 경사진 상태가 된다.
그 결과, 관련 기술의 이재 접합용 리벳(1X)에서는, 전극(400)의 겨냥 위치의 어긋남이 커지면, 두부(3X)의 돌기부(50)의 제 1 피접합재(200)에의 맞물림이 어긋나 버리는 경우가 있다(도 4c 중, 부호 d). 또한, 돌기부(50)가 박히는 부위는 박힘이 깊어져, 감육(減肉)되는 경우가 있다(도 4c 중, 부호 e). 이와 같이, 관련 기술의 이재 접합용 리벳(1X)에서는, 제조되는 이재 접합체가 충분한 접합 강도를 얻지 못하는 경우가 있다.
따라서, 도 4d에 도시하는 바와 같이, 이재 접합용 리벳(1X)을 이용하면, 제 1 피접합재(200)와 제 2 피접합재(300)에 화살표(F1 및 F2)의 방향으로 인장 하중이 작용한 경우, 낮은 인장 하중에서도 이재 접합체는 용이하게 파단되어 버린다.
다시 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)의 설명으로 되돌아온다. 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)에서는, 두부(3) 및 축부(2)의 제 1 피접합재(200)에 접하는 면 중 적어도 일부분은 제 2 피접합재(300)의 모재보다 높은 저항율을 갖는 피막(4)으로 덮여 있어도 좋다. 이러한 피막(4)으로서는, 구체적으로는, 아연, 주석, 알루미늄 등을 함유하는 방청재에 의한 도막, 폴리에스테르계 수지 피막, 실리콘 엘라스토머를 함유하는 피막, 철의 산화 피막(흑피), 무전해 Ni－P 도금 피막 및 그 밖의 절연 피막 등을 들 수 있다. 절연 피막으로서는, 디스고(DISGO; 등록상표), 지오메트(GEOMET; 등록상표) 및 라프레(LAFRE; 등록상표) 등의 시판의 표면 처리제를 이용하여 형성된 절연 피막을 들 수 있다.
피막(4)을 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)에 피복하는 공정의 일 예에 대하여 도 5a 내지 도 5c를 참조하면서 설명한다. 도 5a 내지 도 5c는 이재 접합용 리벳(1)의 일부를 피막(4)으로 덮는 공정의 설명도이다.
우선, 도 5a에 도시하는 피막(4)이 피복되어 있지 않은 이재 접합용 리벳(1)의 외면 전체에, 피막(4)이 형성된다(도 5b 참조). 이어서, 도 5c에 도시하는 바와 같이, 이재 접합용 리벳(1)에 있어서, 후술하는 스폿 용접용의 전극(400) 및 제 2 피접합재(300)와 접하는 영역에 대해서는, 피막(4)이 박리된다.
도 6을 참조하면서, 피막(4)의 일부를 이재 접합용 리벳(1)으로부터 박리하는 방법을 보다 상세하게 설명한다. 도 6은 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)으로부터 피막을 일부 제거하는 공정의 설명도이다. 우선, 도 6에 도시하는 바와 같이, 이재 접합용 리벳(1)을 보지부(910)에 보지시켜 둔다. 그리고, 용접 시에 전극(400)에 접하는 이재 접합용 리벳(1)의 두부측의 면 상을 이동하는 상부 브러시(900)와, 용접시에 제 2 피접합재(300)에 접하는 이재 접합용 리벳(1)의 축 선단측의 면상을 이동하는 하부 브러시(901)가, 화살표(r)의 방향으로 회전하면서, 화살표(f)의 방향으로 이동한다. 이것에 의해, 이재 접합용 리벳(1)의 피막의 일부가 제거된다. 구체적으로는, 이재 접합용 리벳(1)에 있어서, 용접 시에 전극(400) 및 제 2 피접합재(300)와 접하는 영역을 피복한 피막(4)이 제거된다.
상부 브러시(900) 및 하부 브러시(901)를 회전 이동시키는 피막 박리 장치(전체 도면은 미도시)의 구성에 대해서는, 특별히 한정되지 않는다. 이재 접합용 리벳(1)으로부터 피막(4)을 제거하는 방법에 대해서는, 용접시에 전극(400) 및 제 2 피접합재(300)와 접하는 영역을 피복한 피막(4)이 제거되면, 도 6을 참조하면서 설명한 예에 한정되지 않는다.
이와 같이 하여, 제 2 피접합재(300)의 모재보다 높은 저항율을 갖는 피막(4)이 두부(3)의 제 1 피접합재(200)에 접하는 면을 덮는다. 그 때문에, 전극(400)으로부터 이재 접합용 리벳(1)을 경유하여 제 2 피접합재(300)로 흐르는 용접 전류가 제 1 피접합재(200)로 분류되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스폿 용접의 전극(400) 및 제 2 피접합재(300)와 접하는 영역은 피막되어 있지 않아, 제 2 피접합재(300)에 전류가 집중되어 흐르기 때문에, 이재 접합용 리벳(1)과 제 2 피접합재(300)의 스폿 용접을 보다 효율적으로 실행할 수 있다.
다음에, 본 실시형태(1)의 이재 접합용 리벳(1)의 형상에 대해 설명한다. 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)에서는, 축부(2)의 형상은, 예를 들어 대략 원주 형상이며, 저면의 형상은 원이다. 이러한 저면의 형상에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 그 구체적인 예에 대하여, 도 7a 내지 도 7e를 참조하면서 설명한다. 도 7a 내지 도 7e는 리벳(1)의 저면도의 일 예이다.
축부(2A)의 저면 형상은, 도 7a에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 원형이다. 또한, 도 2b의 저면 형상은, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 꽃잎형이다. 또한, 축부(2C)의 저면 형상은, 도 7c에 도시하는 바와 같이, 3개의 모서리가 면취된 대략 삼각형이다. 또한, 축부(2D)의 저면 형상은, 도 7d에 도시하는 바와 같이, 4개의 모서리가 면취된 대략 장방형이어도 좋다. 또한, 축부(2E)의 저면 형상은, 도 7e에 도시하는 바와 같이, 타원형이어도 좋다. 예를 들면, 축부(2)의 저면 형상이, 도 7b에 도시하는 형상인 경우, 원주 상에 복수의 볼록부가 마련되어 있는 형상이기 때문에, 리벳(1)이 제 1 피접합재(200)에 관통 삽입된 후, 리벳(1)이 회전하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)은, 두부(3)의 평면에서 보아 형상(도 1 중, Z축에 수직인 XY 평면 형상)에 대해서도 특별히 한정되지 않지만, 그 구체적인 예에 대하여, 도 8a 내지 도 8d를 참조하면서 설명한다. 도 8a 내지 도 8d는 이재 접합용 리벳(1)의 평면도의 일 예이다.
두부(3A)의 평면에서 본 형상은, 도 8a에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 원형이다. 또한, 두부(3B)의 평면에서 본 형상은, 도 8b에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 4개의 모서리가 면취된 대략 장방형이다. 또한, 두부(3C)의 평면에서 본 형상은, 도 8c에 도시하는 바와 같이, 타원형이어도 좋다. 또한, 두부(3D)의 평면에서 본 형상은, 도 8d에 도시하는 바와 같이, 꽃잎형이어도 좋다.
본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)은, 그 리벳(1)의 형상 자체도, 도 2에 도시하는 것에는 한정되지 않는다. 그 구체적인 예에 대하여, 도 9a 내지 도 9g를 참조하면서 설명한다. 도 9a 내지 도 9g는 이재 접합용 리벳(1)의 축방향 단면 형상(도 1 중, X축 또는 Y축의 수직 방향의 단면 형상)이다.
리벳(1)의 단면 형상은, 도 9a에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 도 2에 도시한 형상에 대하여, 축부(2)의 선단부에 제 1 팽출부(40)가 마련되며, 제 1 팽출부(40)의 중심에 돌기부(41)가 마련된 형상으로 할 수도 있다. 또한, 이재 접합용 리벳(1)의 단면 형상은, 도 9b에 도시하는 바와 같이, 두부(3)의 제 1 피접합재(200)에 접하는 면의 반대면에 제 2 팽출부(43)가 마련되며, 축부(2)의 선단부에 표면이 중심을 향함에 따라서 돌출한 제 1 팽출부(42)가 마련된 형상으로 할 수도 있다. 또한, 이재 접합용 리벳(1)의 단면 형상은, 도 9c에 도시하는 바와 같이, 제 1 팽출부(40) 및 돌기부(41)와, 제 2 팽출부(43)의 쌍방이 마련되어 있어도 좋다.
또한, 이재 접합용 리벳(1)의 단면 형상은, 도 9d에 도시하는 바와 같이, 두부(3)의 제 1 피접합재(200)에 접하는 면의 반대면의 중심에 노치부(44)가 형성되어 있어도 좋다. 또한, 도 9e에 도시하는 바와 같이, 이재 접합용 리벳(1)의 단면 형상은, 노치부(44)와 전술한 제 1 팽출부(40) 및 돌기부(41)가 마련되어 있어도 좋다. 또한, 도 9f에 도시하는 바와 같이, 이재 접합용 리벳(1)의 단면 형상은, 전술한 제 1 팽출부(42)와, 제 2 팽출부(43)가 마련되고, 노치부(44)가 형성되어 있어도 좋다. 또한, 도 9g에 도시하는 바와 같이, 이재 접합용 리벳(1)의 단면 형상은, 전술한 제 1 팽출부(40) 및 돌기부(41)와, 제 2 팽출부(43)가 마련되고, 노치부(44)가 형성되어 있어도 좋다.
이상 상술한 바와 같이, 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)은 두부(3)의 하면의 외연에 제 1 면취부(30)가 형성되어 있다. 이 때문에, 스폿 용접 시에, 전극과의 위치 어긋남이 생겨도, 두부(3)가 제 1 피접합재(200) 내에 박히는 일이 없어, 이재 접합용 리벳(1)의 경사가 억제된다. 그 결과, 제 1 피접합재(200)가 취약화되지 않아 높은 접합 강도를 갖는 이재 접합체(100)를 제조할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)에서는, 두부에 돌기부 등의 두께를 크게 하는 구성을 필요로 하지 않기 때문에, 두부(3)의 두께를 얇게 설계할 수 있다.
또한, 이재 접합용 리벳(1)의 축부(2)의 기단부(21)에 환상 홈(31)이 마련되는 것에 의해, 홈 부분에 제 1 피접합재(200)를 소성 유동시킬 수 있어, 이재 접합용 리벳(1)과 제 1 피접합재(200)의 코킹 체결력을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 피접합재(200)에 접하는 면의 제 1 면취부(30)와 환상 홈(31) 사이에 평탄부(32)가 형성되는 것에 의해, 이재 접합용 리벳(1)이 전극(400)의 가압에 의해 경사져도, 이재 접합용 리벳(1)의 제 1 피접합재(200)에의 압력을 평탄부(32)가 완화시킨다. 그 때문에, 이재 접합용 리벳(1)의 두부(3)의 제 1 피접합재(200)에의 함몰을 억제할 수 있다. 또한, 평탄부(32)로부터 환상 홈(31)으로의 제 1 피접합재(200)의 소성 유동이 원활하게 행해져, 코킹 체결력을 향상시킬 수 있다.
(변형예)
다음에, 본 실시형태의 변형예의 이재 접합용 리벳(11)에 대하여 설명한다. 도 10a, 도 10b 및 도 10c는 본 실시형태의 변형예의 이재 접합용 리벳(11)에 마련된 곡면부(33A) 등의 제 2 면취부의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시형태의 변형예의 이재 접합용 리벳(11)에서는, 환상 홈(31)의 외연(평탄부측 단부)에, 면취된 제 2 면취부가 형성된다. 제 2 면취부의 형상은 환상 홈(31)의 외연이 면취된 형상이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 10a에 도시하는 제 2 면취부는 환상 홈(31)의 외연이 볼록 형상으로 만곡된 곡면부(33A)이다. 또한, 도 10b에 도시하는 바와 같이, 제 2 면취부는 환상 홈(31)의 외연이 C 면취된 C 면취부(33B)이면 좋다. 또한, 도 10c에 도시하는 바와 같이, 환상 홈(31B)은, 곡면부(33A) 등의 제 2 면취부가 형성되면, 단면 형상은 대략 반원 형상이 아니어도 좋다. 그 경우, 환상 홈(31B)에는, 축부(2)에 대해, 두부(3)와 전극(400)이 접하는 측(도 1 중, Z축 정방향측)에, 곡면이 아닌 코너부가 마련되어 있어도 좋다. 곡면부(33A)의 곡률 반경에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 전술한 제 1 면취부(30)의 곡면부(30A)와 동일하게 할 수 있다.
여기서, 도 11a 및 도 11b를 참조하면서, 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)이 제 1 피접합재(200)에 코킹되는 상태에 대해 설명한다. 도 11a는 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)이 제 1 피접합재(200)에 코킹되는 상태를 도시하는 설명도이다. 도 11b는 본 실시형태의 변형예의 이재 접합용 리벳(11)이 제 1 피접합재(200)에 코킹되는 상태를 도시하는 설명도이다.
후술하는 카운터 펀치(700)에 의해, 도 11a에 도시하는 바와 같이, 제 1 피접합재(200)가 환상 홈(31)으로 소성 유동하여[화살표(F3)의 방향], 제 1 피접합재(200)에 본 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)이 코킹된다.
한편, 도 11b에 도시하는 예에서는, 환상 홈(31)의 외연에 제 2 면취부[도면 중에서는, 곡면부(33A)]가 형성되어 있다. 이러한 경우, 카운터 펀치(700)에 의해, 제 1 피접합재(200)가 환상 홈(31)으로 소성 유동하여[화살표(F4)의 방향], 제 1 피접합재(200)에 이재 접합용 리벳(11)이 코킹될 때, 평탄부(32)로부터 환상 홈(31)으로의 소성 유동이 보다 원활하게 실행된다.
이와 같이, 본 실시형태의 변형예의 이재 접합용 리벳(11)에서는, 환상 홈(31)의 외연에 곡면부(33A) 등의 제 2 면취부가 형성되어 있기 때문에, 코킹 체결력을 보다 향상시킬 수 있다.
＜제 2 실시형태＞
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 이재 접합용 부재(210)에 대해 설명한다. 본 실시형태의 이재 접합용 부재(210)는, 전술한 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)과, 이재용 리벳(1)이 삽입된 제 1 피접합재(200)를 갖는다(후술의 도 13b, 도 15c 참조). 제 3 실시형태에서 상술하지만, 본 실시형태의 이재 접합용 부재(210)의 제조에 있어서는, 우선, 이재 접합용 리벳(1)의 두부(3)가 제 1 피접합재(200)에 접하면서, 축부(2)의 선단이 제 1 피접합재(200)로부터 돌출하는 위치까지 축부(2)가 제 1 피접합재(200)에 삽입된다. 다음에, 두부(3)의 평탄부(32)에 의해 제 1 피접합재(200)가 가압되면서, 환상 홈(31)에 제 1 피접합재(200)가 소성 유동하여, 제 1 피접합재(200)에 이재 접합용 리벳(1)이 코킹 고정된다. 이와 같이 하여, 본 실시형태의 이재 접합용 부재(210)가 얻어진다.
이재 접합용 부재(210)를 구성하는 제 1 피접합재(200)는, 특별히 한정되지 않지만, 경합금재로 할 수 있다. 경합금재로서는, 구체적으로는, 알루미늄, 알루미늄 합금(JIS 규격의 2000계, 3000계, 4000계, 5000계, 6000계 또는 7000계), 마그네슘, 마그네슘 합금 등을 들 수 있다. 또한, 제 1 피접합재(200)는 CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱) 등이어도 좋다. 제 1 피접합재(200)는 판재, 형재, 다이캐스트재, 주물재, 또는 판재나 압출재의 프레스 성형품 등으로 할 수 있다.
본 실시형태의 이재 접합용 부재(210)에서는, 전술한 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)을 갖기 때문에, 이재 접합용 리벳(1)의 두부(3)의 단부가 제 1 피접합재(200) 내에 박히는 것이 억제된다. 그 때문에, 본 실시형태의 이재 접합용 부재(210)는 제 1 피접합재(200)가 취약화되지 않아 높은 접합 강도를 갖는다.
＜제 3 실시형태＞
다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 이재 접합체(100)에 대하여 설명한다. 도 12는 본 실시형태의 이재 접합체(100)가 스폿 용접되기 전의 상태를 도시하는 축방향 단면도이다.
본 실시형태의 이재 접합체(100)는, 전술한 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)과, 제 2 실시형태에서 전술한 제 1 피접합재(200)와, 이재 접합용 리벳(1)과 용접된 제 2 피접합재(300)를 갖는다. 본 실시형태의 이재 접합체(100)에서는, 이재 접합용 리벳(1)에 제 1 면취부(30)가 형성되어 있기 때문에, 스폿 용접 시에 이재 접합용 리벳(1)의 두부(3)의 단부가 제 1 피접합재(200) 내에 박히는 것이 억제된다.
또한, 제 2 피접합재(300)는, 제 1 피접합재(200)와 재종이 상이하며, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 강재로 할 수 있다. 강재로서는, 구체적으로는, 고장력 강재, 아연 도금 강판 및 스테인리스 등을 들 수 있다. 제 2 피접합재(300)는, 판재, 형재, 주물재, 판재의 프레스 성형품, 또는 핫 스탬프품 등으로 할 수 있다.
제 1 피접합재(200)에 있어서의, 제 2 피접합재(300)와 중첩되는 부분에는, 방식성의 관점에서, 실러 처리가 이루어져 있거나, 열경화성 수지를 함유하는 접착제가 도포되어 있거나, 또는 접착 수지 테이프가 마련되어 있어도 좋다. 또한, 제 1 피접합재(200)는, 이재 접합용 리벳(1)의 두부(3)와 접하는 부분에, 실러 처리가 이루어져 있거나, 열경화성 수지를 함유하는 접착제가 도포되어 있거나, 또는 접착 수지 테이프가 마련되어 있어도 좋다. 이것에 의해, 코킹 시의 소성 유동성을 보다 향상시켜, 방식성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 실시형태의 이재 접합체(100)에서는, 이재 접합용 리벳(1)의 축부(2)의 축경(d1)과, 제 1 피접합재(200)의 이재 접합용 리벳(1)이 관통 삽입되어 있는 구멍 직경(d2)은 대략 동일하게 하는 것이 바람직하다. 축경(d1)은 원주 형상의 축부(2)에 있어서의 원의 직경을 가리킨다. 또한, 구멍 직경(d2)은 축부(2)가 관통 삽입되는 제 1 피접합재(200)에 형성된 원형인 구멍의 직경을 가리킨다. 이재 접합용 리벳(1)의 축부(2)의 축경과 제 1 피접합재(200)의 구멍 직경을 대략 동일하게 하는 것에 의해, 이재 접합용 리벳(1)의 위치 결정을 보다 정밀도 양호하게 실행할 수 있어, 스폿 용접시의 전극(400)의 겨냥이 보다 정확해진다. 또한, 이재 접합용 리벳(1)을 코킹할 때에, 보다 균일하게 코킹할 수 있다.
이재 접합용 리벳(1)의 선단부와 제 2 피접합재(300) 사이에는 간극부(110)가 형성되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 이재 접합용 리벳(1)의 선단부를 단차 형상으로 해도 좋고, 제 2 피접합재(300)에 오목부를 마련해도 좋다. 또한, 이재 접합용 리벳(1)의 선단부에 단차 형상을 마련하고, 또한 그 주위의 제 2 피접합재(300)에 오목부를 마련해도 좋다. 이것에 의해, 용접 시에 형성되는 고온의 용융부(너깃)(X)로부터의 열 전달이 간극(공간)에 의해 차단되기 때문에, 제 1 피접합재(200)의 연화를 억제할 수 있다.
(이재 접합체(100)의 제조 방법)
다음에, 본 실시형태의 이재 접합체(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 13a 내지 도 13c는 본 실시형태의 이재 접합체(100)의 제조 공정의 일 예(피어스 방식)를 도시하는 설명도이다.
우선, 도 13a에 도시하는 바와 같이, 원통 형상의 카운터 펀치(700) 상에 제 1 피접합재(200)가 탑재되고, 이재 접합용 리벳(1)이 카운터 펀치(700)의 상방에 배치된다. 이재 접합용 리벳(1)은 펀치(600)에 의해 제 1 피접합재(200)를 향하여 박아 넣어진다. 이재 접합용 리벳(1)은, 예를 들어 프레스 전후 또는 프레스 성형 시에 있어서, 금형의 특정의 위치에 배치된 카세트 방식의 리벳 공급 가이드(미도시)에 의해 배치시킬 수 있다.
다음에, 도 13b에 도시하는 바와 같이, 펀치(600)를 하강시켜 이재 접합용 리벳(1)을 제 1 피접합재(200)에 압입하면, 축부(2)와 카운터 펀치(700)의 전단에 의해 제 1 피접합재(200)가 타발된다. 타발된 부분(201)은 카운터 펀치(700) 내로 낙하한다. 이재 접합용 리벳(1)은 펀치(600)에 의해 제 1 피접합재(200)를 향하여 가압된다. 그 때문에, 두부(3)와 카운터 펀치(700) 사이에 개재된 제 1 피접합재(200)의 일부분이, 두부(3)의 축부(2)의 주위에 형성된 환상 홈(31) 내로 소성 유동하여 압입된다.
이것에 의해, 축부(2)가 제 1 피접합재(200)를 관통하고, 제 1 피접합재(200)가 천공되며, 두부(3)가 제 1 피접합재(200)와 접한 상태 또는 두부(3)가 제 1 피접합재(200)에 압입된 상태에서, 축부(2)의 선단면이 제 1 피접합재(200)의 하면에 노출된다. 또한, 두부(3)의 하면에서의 축부(2) 주위의 환상 홈(31) 내에 제 1 피접합재(200)가 인입되어, 이재 접합용 리벳(1)이 제 1 피접합재(200)에 코킹 체결된다. 이와 같이 하여, 전술한 제 2 실시형태의 이재 접합용 부재(210)가 얻어진다. 환상 홈(31)의 외연에 곡면부(33A) 등의 제 2 면취부가 형성되어 있는 경우에는, 코킹 체결력을 보다 향상시킬 수 있다.
그리고, 도 13c에 도시하는 바와 같이, 이재 접합용 리벳(1)이 코킹 고정된 제 1 피접합재(200)는, 저항 스폿 용접 장치에 반입되고, 제 2 피접합재(300) 상에 중첩되어, 중첩 이음이 형성된다. 이러한 경우, 스폿 전극(400, 500)의 사이에 이재 접합용 리벳(1)이 위치하도록, 제 1 피접합재(200) 및 제 2 피접합재(300)가 배치된다. 그리고, 상하의 전극(400, 500)을 서로 접근하도록 구동하여, 제 1 피접합재(200)와 제 2 피접합재(300) 사이에 협지력을 작용시켜, 전극(400, 500) 사이에 펄스 전류를 인가하는 것에 의해, 이재 접합용 리벳(1)과 제 2 피접합재(300)를 저항 스폿 용접한다. 이와 같이 하여, 이재 접합체(100)가 얻어진다.
제 2 피접합재(300)의 모재보다 높은 저항율을 갖는 피막(4)은 두부(3)의 제 1 피접합재(200)에 접하는 면에 덮여 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 전극(400)으로부터 이재 접합용 리벳(1)을 경유하여 제 2 피접합재(300)로 흐르는 용접 전류가 제 1 피접합재(200)로 분류되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스폿 용접의 전극(400) 및 제 2 피접합재(300)와 접하는 영역이 피막되어 있지 않는 것에 의해, 제 2 피접합재(300)에 전류가 집중되어 흐른다. 그 때문에, 이재 접합용 리벳(1)과 제 2 피접합재(300)의 스폿 용접을 보다 효율적으로 실행할 수 있다.
본 실시형태의 이재 접합체(100)에서는, 이재 접합용 리벳(1)의 두부(3)의 제 1 피접합재(200)에 접하는 면의 외연에 제 1 면취부(30)가 형성되어 있다. 이 때문에, 스폿 용접 시에, 전극(400)의 축과, 이재 접합용 리벳(1)의 축의 위치가 어긋나 있어도, 이재 접합용 리벳(1)이 경사져 두부(3)가 제 1 피접합재(200) 내에 함몰되는 것이 억제된다. 그 결과, 본 실시형태의 이재 접합체(100)는 제 1 피접합재(200)의 코킹 체결력이 저하되지 않아 높은 접합 강도를 갖는다.
여기에서는, 전극으로서 2개의 전극으로 리벳(1), 제 1 피접합재(200) 및 제 2 피접합재(300)를 개재하여 이재 접합체(100)를 제조하는 예를 들었지만, 전극은 리벳(1)의 두부(3) 상에만 설치되는, 이른바 편면 스폿 용접이어도 좋다.
또한, 전술한 저항 스폿 용접을 실행하면서, 축부의 선단 영역(5)을 축 중심으로부터 외연 방향을 향하여 넓히는 것도 가능하다. 도 14a 및 도 14b는 본 실시형태의 이재 접합체(100)의 제조 공정의 일 예이며, 제 1 피접합재(200)에 코킹 체결된 이재 접합용 리벳(1)과 제 2 피접합재(300)를 스폿 용접하는 공정을 도시하는 설명도이다.
우선은, 도 13a 및 도 13b를 참조하면서 설명한 상기 공정을 거쳐서, 도 14a에 도시하는 바와 같이, 이재 접합용 리벳(1)과 코킹 고정된 제 1 피접합재(200)는, 저항 스폿 용접 장치에 반입되고, 제 2 피접합재(300) 상에 중첩되어, 중첩 이음이 형성된다. 이러한 경우, 스폿 전극(400, 500)의 사이에 리벳(1)이 위치하도록, 제 1 피접합재(200) 및 제 2 피접합재(300)가 배치된다.
다음에, 도 14b에 도시하는 바와 같이, 상하의 전극(400, 500)은 서로 접근하도록 구동한다. 그리고, 제 1 피접합재(200)와 제 2 피접합재(300) 사이에는, 협지력이 작용하고, 전극(400, 500) 사이에 용접 전류가 인가되는 것에 의해, 이재 접합용 리벳(1)과 제 2 피접합재(300)가 저항 스폿 용접된다. 이와 같이 하여, 이재 접합체(100)가 얻어진다. 이러한 경우, 전극(400, 500)에 의한 가압력(F)에 의해, 선단 영역(5)은 소성 유동하여 플레어 형상으로 넓어져, 선단부(6)가 형성된다. 이것에 의해, 이재 접합용 리벳(1)에 제 1 피접합재(200)로부터 빠지는 방향으로 힘이 가해져도, 선단부(6)가 제 1 피접합재(200)에 걸리기 때문에, 이재 접합용 리벳(1)은 제 1 피접합재(200)로부터 빠지기 어려워진다.
용접 조건으로서는, 전극(400, 500)의 가압력을 0.3 내지 10kN으로 하고, 용접 전류를 2 내지 10㎄로 하는 것이 바람직하다. 또한, 통전 시간을 5 내지 1000msec로 하는 것이 바람직하다. 이러한 범위에서 용접을 실행하는 것에 의해, 축부(2)의 선단 영역(5)이 플레어 형상으로 보다 넓어지기 쉬워진다.
다음에, 본 실시형태의 이재 접합체(100)의 제조 방법의 다른 예[하혈(下穴) 방식]를 설명한다. 도 15a 내지 도 15c는 본 실시형태의 이재 접합체(100)에 대한 다른 제조 공정의 예를 도시하는 설명도이다.
우선, 도 15a에 도시하는 바와 같이, 둥근 구멍이 뚫린 다이스(800) 위에 제 1 피접합재(200)가 탑재되고, 펀치(601)가 다이스(800)의 구멍의 상방에 배치된다. 그리고, 펀치(601)가 제 1 피접합재(200)에 박아 넣어진다.
그러면, 도 15b에 도시하는 바와 같이 펀치(601)가 하강하여 제 1 피접합재(200)의 일부가 타발된다. 이 타발된 부분(202)이 다이스(800) 내로 낙하한다. 그리고, 도 15c에 도시하는 바와 같이, 구멍이 뚫린 제 1 피접합재(200)에 이재 접합용 리벳(1)이 삽입 또는 압입되는 것에 의해 장착된다. 코킹 고정에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 이재 접합용 리벳(1)의 삽입과 동일한 타이밍 또는 압입 후에 실행할 수 있다. 다음에, 리벳(1)과 제 2 피접합재(300)를 용접하는 공정에 대해서는, 도 13a 내지 도 13c 및 도 14a, 도 14b를 참조하면서 설명한 공정과 동일하게 실행되어, 이재 접합체(100)가 얻어진다. 도 15c 내의 확대부(g)에 도시하는 바와 같이, 코킹 체결력을 보다 향상시키기 위해서, 두부(3)에는, 곡면부(33A) 등의 제 2 면취부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이상 상술한 바와 같이, 본 실시형태의 이재 접합체(100)는, 전술한 제 1 실시형태의 이재 접합용 리벳(1)을 갖기 때문에, 이재 접합용 리벳(1)의 두부(3)의 단부가 제 1 피접합재(200) 내에 박히는 것에 의해 이재 접합용 리벳(1)이 경사지는 것이 억제된다. 그 때문에, 본 실시형태의 이재 접합체(100)는 제 1 피접합재(200)가 취약화되지 않아 높은 접합 강도를 갖는다.
또한, 본 실시형태의 이재 접합체(100)에서는, 이재 접합용 리벳(1)의 축부(2)가 제 2 피접합재(300)에 스폿 용접되고, 축부(2)의 선단 영역(5)이 스폿 용접의 열로 연화되어 전극(400, 500)으로 가압되는 것에 의해 플레어 형상으로 넓어져 있어도 좋다. 이것에 의해, 이재 접합체(100)는, 이재 접합용 리벳(1)의 선단 영역(5)이 플레어 형상으로 넓어지는 것에 의해 형성된 플레어 형상 선단부(6)와, 제 1 피접합재(200)가 맞물린 형상이 되어, 이재 접합용 리벳(1)이 제 1 피접합재(200)로부터 빠지기 어려워진다. 그 때문에, 본 실시형태의 이재 접합체(100)는 보다 높은 접합 강도를 가질 수 있다.
본 출원은 2013년 7월 22일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제 2013-151393 호), 및 2014년 3월 20일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제 2014-57476 호)에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 원용된다.
1, 11 : 이재 접합용 리벳
2 : 축부
3 : 두부 6 : 플레어 형상 선단부
30 : 제 1 면취부 30A : 곡면부
30B : C 면취부 31 : 환상 홈
32 : 평탄부 33A : 곡면부
33B : C 면취부 40, 42 : 제 1 팽출부
41 : 돌기부 43 : 제 2 팽출부
44 : 노치 부분 100 : 이재 접합체
200 : 제 1 피접합재 210 : 이재 접합용 부재
300 : 제 2 피접합재 400, 500 : 전극
3 : 두부 6 : 플레어 형상 선단부
30 : 제 1 면취부 30A : 곡면부
30B : C 면취부 31 : 환상 홈
32 : 평탄부 33A : 곡면부
33B : C 면취부 40, 42 : 제 1 팽출부
41 : 돌기부 43 : 제 2 팽출부
44 : 노치 부분 100 : 이재 접합체
200 : 제 1 피접합재 210 : 이재 접합용 부재
300 : 제 2 피접합재 400, 500 : 전극
Claims (5)
- 제 1 피접합재 내에 관통 삽입되고, 상기 제 1 피접합재와는 다른 재종의 제 2 피접합재에 선단이 스폿 용접되는 축부와,
상기 축부의 상기 선단과는 축방향 반대측의 기단에 마련되며, 두께가 0.5 내지 3 mm인 판 형상의 두부를 구비하며,
상기 두부에는,
상기 제 1 피접합재에 접하는 면의 외연에 위치하는 제 1 면취부와,
상기 제 1 피접합재에 접하는 면의 상기 축부 주위에 위치하는 환상 홈과,
상기 제 1 피접합재에 접하는 면의 상기 제 1 면취부와 상기 환상 홈 사이에 위치하며, 상기 제 1 피접합재를 가압하면서 상기 환상 홈으로 소성 유동시키는 평탄부가 형성되며,
상기 제 2 피접합재와 동종의 재료로 구성되어 있는
이재 접합용 리벳을,
상기 제 1 피접합재를 개재하여, 상기 두부의 상기 환상 홈에 대응하는 위치에 선단 돌기가 돌출된 원통 형상의 카운터 펀치의 상방에 배치하고,
상기 이재 접합용 리벳의 상기 두부가 상기 제 1 피접합재에 접하고, 상기 축부의 상기 선단이 상기 제 1 피접합재로부터 돌출하는 위치까지 상기 축부를 상기 제 1 피접합재에 삽입시키고,
상기 두부의 상기 평탄부에 의해 상기 제 1 피접합재를 가압하면서, 상기 두부와 상기 카운터 펀치 사이에 개재된 상기 제 1 피접합재의 일부분을 상기 카운터 펀치의 상기 선단 돌기에 의해 상기 환상 홈에 소성 유동시켜 압입해서 상기 제 1 피접합재에 상기 이재 접합용 리벳을 코킹 고정하는 공정과,
상기 이재 접합용 리벳이 코킹 고정된 상기 제 1 피접합재를 상기 제 2 피접합재에 중첩시키는 공정과,
상기 제 2 피접합재와 상기 이재 접합용 리벳을 스폿 용접하는 공정을 포함하고,
상기 제 1 피접합재에 상기 이재 접합용 리벳을 코킹 고정하는 공정에서는,
상기 카운터 펀치의 상기 선단 돌기에 의해, 상기 제 1 피접합재의 상기 카운터 펀치에 접하는 면에 환상 함몰부가 형성되며,
상기 제 2 피접합재와 상기 이재 접합용 리벳을 스폿 용접하는 공정에서는,
상기 이재 접합용 리벳의 상기 두부를 전극으로 가압하면서 상기 제 2 피접합재와 상기 이재 접합용 리벳에 통전하는 것에 의해, 상기 축부의 상기 선단과 상기 제 2 피접합재를 용접하면서, 스폿 용접의 열로 연화된 상기 축부의 선단 영역을 축 중심으로부터 외연 방향을 향하여 소성 유동시켜 넓혀서 상기 제 1 피접합재의 상기 환상 함몰부에 플레어 형상 선단부를 형성하고, 상기 플레어 형상 선단부와 상기 제 1 피접합재를 맞물리게 하는
이재 접합체의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 이재 접합용 리벳의 상기 환상 홈의 외연에, 제 2 면취부가 형성되어 있는
이재 접합체의 제조 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 이재 접합용 리벳의 상기 제 2 면취부는 곡면부 또는 C 면취부인
이재 접합체의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 이재 접합용 리벳의 상기 제 1 면취부는 곡면부 또는 C 면취부인
이재 접합체의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 이재 접합체의 제조 방법에 의해 제조된
이재 접합체.
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