JP2010188383A - リベット接合方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】セルフピアスリベットで接合したマグネシウムまたはマグネシウム合金製の被接合板材を良好に接合でき、かつ、被接合板材の接合部を効率よく加熱するとともに、被接合板材の接合部近傍を好適に挟持(押圧)できるリベット接合方法を提供する。
【解決手段】リベット接合方法は、セルフピアスリベット10で接合された一対の被接合板材21,22のうち、一方の被接合板材をMg板材21とし、Mg板材21の圧縮歪が85%となる接合方法である。このリベット接合方法において、Mg板材21のうち、セルフピアスリベット10で接合する接合部25を加熱温度280〜固相線℃に加熱するようにした。
【選択図】図2
【解決手段】リベット接合方法は、セルフピアスリベット10で接合された一対の被接合板材21,22のうち、一方の被接合板材をMg板材21とし、Mg板材21の圧縮歪が85%となる接合方法である。このリベット接合方法において、Mg板材21のうち、セルフピアスリベット10で接合する接合部25を加熱温度280〜固相線℃に加熱するようにした。
【選択図】図2
Description
本発明は、フロントサイドフレームを車体前後方向に向けて設け、フロントサイドフレームの車体後方でかつ車体外側にフロントピラーを備えたリベット接合方法に関する。
被接合板材の接合方法として、リベットの頭部に中空状の脚部を備えたリベット(以下、「セルフピアスリベット」という)を用いて一対の被接合板材を重ね合わせた状態に接合(締結)する方法が知られている。
このセルフピアスリベットの接合方法によれば、ガスバーナ、電気ヒータや高周波誘導加熱器などの加熱手段を用いて被接合板材を加熱することで、マグネシウムまたはマグネシウム合金製の被接合板材を重ね合わせた状態に接合(締結)することが可能である(例えば、特許文献1参照。)。
このセルフピアスリベットの接合方法によれば、ガスバーナ、電気ヒータや高周波誘導加熱器などの加熱手段を用いて被接合板材を加熱することで、マグネシウムまたはマグネシウム合金製の被接合板材を重ね合わせた状態に接合(締結)することが可能である(例えば、特許文献1参照。)。
すなわち、特許文献1のセルフピアスリベットの接合方法によれば、マグネシウムまたはマグネシウム合金製の被接合板材を重ね合わせ、重ね合わせた被接合板材の接合部近傍に加熱手段を配置し、配置した加熱手段で重ね合わせた被接合板材の接合部を加熱する。
この状態で、リベットの頭部を押圧して脚部を接合部に押し込み(打ち込み)、脚部の先端を外側に広げて接合部を接合(締結)することができる。
この状態で、リベットの頭部を押圧して脚部を接合部に押し込み(打ち込み)、脚部の先端を外側に広げて接合部を接合(締結)することができる。
しかし、特許文献1の接合方法では、セルフピアスリベットで接合したマグネシウムまたはマグネシウム合金製の被接合板材の圧縮歪が85%の場合に、被接合板材を良好に接合することは難しい。
また、特許文献1の接合方法によれば、重ね合わせた被接合板材の接合部近傍に加熱手段を配置し、配置した加熱手段で重ね合わせた被接合板材の接合部を加熱している。
このため、加熱手段で発生させた熱を空気伝播で接合部に間接的に伝えることになり熱効率が悪く、接合部の加熱に時間がかかり、生産性を高める妨げになっていた。
このため、加熱手段で発生させた熱を空気伝播で接合部に間接的に伝えることになり熱効率が悪く、接合部の加熱に時間がかかり、生産性を高める妨げになっていた。
さらに、特許文献1の接合方法では、接合部の近傍に加熱手段が配置されるため、加熱手段が邪魔になり、接合部の近傍に被接合板材を挟持(押圧)する押圧治具を配置することが難しい。
本発明は、セルフピアスリベットで接合したマグネシウムまたはマグネシウム合金製の被接合板材が圧縮歪85%の場合にセルフピアスリベットで良好に接合することができ、かつ、被接合板材の接合部を効率よく加熱するとともに、被接合板材の接合部近傍を好適に挟持(押圧)することができるリベット接合方法を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、セルフピアスリベットで接合された一対の被接合板材のうち、一方の被接合板材をマグネシウムまたはマグネシウム合金製の板材とし、該板材の圧縮歪が85%となるリベット接合方法において、前記一対の被接合板材のうち、前記セルフピアスリベットで接合する接合部を、加熱温度280〜固相線℃に加熱することを特徴とする。
請求項2は、セルフピアスリベットで接合された一対の被接合板材のうち、一方の被接合板材をマグネシウムまたはマグネシウム合金製の板材とするリベット接合方法において、前記一対の被接合板材のうち前記接合部の周囲をダイおよびポンチで挟持する工程と、前記ダイに埋設されたダイ加熱手段および前記ポンチに埋設されたポンチ加熱手段で前記接合部を加熱する工程と、前記接合部に前記セルフピアスリベットを押し込むことにより、前記セルフピアスリベットで前記接合部を接合する工程と、を備えたことを特徴とする。
請求項3は、前記ダイ加熱手段および前記ポンチ加熱手段で前記接合部を280〜固相線℃に加熱し、前記セルフピアスリベットで前記接合部を接合した状態において、前記接合部のうち、前記マグネシウムまたは前記マグネシウム合金製の前記板材の圧縮歪が85%となることを特徴とする。
請求項1に係る発明では、マグネシウムまたはマグネシウム合金製の被接合板材をセルフピアスリベットで接合する際に接合部を280〜固相線℃に加熱した。接合部を280〜固相線℃に加熱することで接合部の延性を高めることができる。
よって、セルフピアスリベットで接合した状態において、接合部の圧縮歪が85%になった場合、この圧縮歪に対応できるように接合部の延性を高めることができる。
これにより、接合部に破断(亀裂、クラック)が発生することを防いで、セルフピアスリベットで接合部を良好に接合することができる。
これにより、接合部に破断(亀裂、クラック)が発生することを防いで、セルフピアスリベットで接合部を良好に接合することができる。
請求項2に係る発明では、一対の被接合板材のうち前記接合部の周囲をダイおよびポンチで挟持することができる。
よって、被接合板材の接合部近傍を好適に挟持(押圧)することができる。
よって、被接合板材の接合部近傍を好適に挟持(押圧)することができる。
さらに、ダイに埋設されたダイ加熱手段およびポンチに埋設されたポンチ加熱手段で接合部を加熱することができる。
よって、ダイ加熱手段で発生した熱をダイを経て接合部に伝えることができ、ポンチ加熱手段で発生した熱をポンチを経て接合部に伝えることができる。
これにより、ダイ加熱手段やポンチ加熱手段で発生した熱を接合部に効率よく伝えて、接合部を効率よく加熱することができる。
よって、ダイ加熱手段で発生した熱をダイを経て接合部に伝えることができ、ポンチ加熱手段で発生した熱をポンチを経て接合部に伝えることができる。
これにより、ダイ加熱手段やポンチ加熱手段で発生した熱を接合部に効率よく伝えて、接合部を効率よく加熱することができる。
このように、被接合板材の接合部近傍を好適に挟持(押圧)することができ、かつ、接合部を効率よく加熱することで、セルフピアスリベットで一対の被接合板材を良好に接合することができる。
請求項3に係る発明では、ダイ加熱手段およびポンチ加熱手段で接合部を280〜固相線℃に加熱した。
これにより、マグネシウムまたはマグネシウム合金製の板材が圧縮歪85%の場合でも、セルフピアスリベットで一対の被接合板材を良好に接合することができる。
これにより、マグネシウムまたはマグネシウム合金製の板材が圧縮歪85%の場合でも、セルフピアスリベットで一対の被接合板材を良好に接合することができる。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
実施例に係るリベット接合方法について説明する。
図1に示すように、セルフピアスリベット10は、クロムモリブデン鋼(SCM435)で形成された部材であって、略円盤上に形成された頭部11と、頭部11の下部11aに設けられた中空状の脚部12とを備えている。
このセルフピアスリベット10は、中空状の脚部12で一対の被接合板材21,22に穴をあけて一対の被接合板材21,22を接合する自己穴あけ式のリベットである。
図1に示すように、セルフピアスリベット10は、クロムモリブデン鋼(SCM435)で形成された部材であって、略円盤上に形成された頭部11と、頭部11の下部11aに設けられた中空状の脚部12とを備えている。
このセルフピアスリベット10は、中空状の脚部12で一対の被接合板材21,22に穴をあけて一対の被接合板材21,22を接合する自己穴あけ式のリベットである。
脚部12は、外周壁13および内周壁14で円筒状に形成され、先端部15のうち内周壁14側の部位が傾斜面16に形成されることで、先端部15が断面先細状に形成されている。
この脚部12は、高さ寸法H、外径D、肉厚T1に形成されている。
この脚部12は、高さ寸法H、外径D、肉厚T1に形成されている。
セルフピアスリベット10で一対の被接合板材21,22が接合されている。
一対の被接合板材21,22のうち、一方の被接合板材21は、マグネシウム合金製の被接合板材(以下、「Mg板材」という)である。
また、他方の被接合板材22は、アルミニウム合金製の被接合板材(以下、「Al板材」という)である。
一対の被接合板材21,22のうち、一方の被接合板材21は、マグネシウム合金製の被接合板材(以下、「Mg板材」という)である。
また、他方の被接合板材22は、アルミニウム合金製の被接合板材(以下、「Al板材」という)である。
Mg板材21は、表1の化学成分構成に示すように、Al成分:2.5〜3.5%、Zn成分:0.6〜1.4%、Mn成分:0.2〜1.0%、Fe成分:0.005以下、Si成分:0.10以下、Cu成分:0.05以下、Ni成分:0.005以下、Ca成分:0.04以下が含有された板材である。
このMg板材21は、板厚T2(1.5mm)に形成され、引張強さ230〜280MPa、伸び10〜24%の板材である。
このMg板材21は、板厚T2(1.5mm)に形成され、引張強さ230〜280MPa、伸び10〜24%の板材である。
Al板材22は、一般に使用されているA5182−Oであり、板厚T3(1.6mm)に形成され、引張強さ290MPa、伸び16%の板材である。
図2に示すように、Mg板材21にAl板材22を重ね合わせた状態において、Mg板材21およびAl板材22にセルフピアスリベット10が押し込まれる(打ち込まれる)。
これにより、セルフピアスリベット10の先端部15が脚部12の半径方向外側に広げられ、頭部11および先端部15(すなわち、セルフピアスリベット10)でMg板材21およびAl板材22が接合されている。
これにより、セルフピアスリベット10の先端部15が脚部12の半径方向外側に広げられ、頭部11および先端部15(すなわち、セルフピアスリベット10)でMg板材21およびAl板材22が接合されている。
ここで、Mg板材21およびAl板材22がセルフピアスリベット10で接合された状態において、Mg板材21は、圧縮範囲Hにおいて圧縮歪εが特に大きい。
なお、圧縮歪ε[%]はつぎの式で求められる。
圧縮歪ε=[ΔT2/T2]×100[%]
但し、
ΔT2:Mg板材21の圧縮量
T2:Mg板材21の圧縮前の板厚
圧縮歪εが大きい部位から破断(亀裂、クラック)が発生することが考えられる。
なお、圧縮歪ε[%]はつぎの式で求められる。
圧縮歪ε=[ΔT2/T2]×100[%]
但し、
ΔT2:Mg板材21の圧縮量
T2:Mg板材21の圧縮前の板厚
圧縮歪εが大きい部位から破断(亀裂、クラック)が発生することが考えられる。
つぎに、Mg板材21の圧縮歪εを図3および図4に基づいて説明する。図4は、縦軸にMg板材21の圧縮歪、横軸にMg板材21の断面位置を示し、圧縮歪ε1〜ε10と断面位置P1〜P10との関係をグラフG1として示す。
図3、図4に示すように、Mg板材21は、部位P1の圧縮歪ε1が3%、部位P2の圧縮歪ε2が0%、部位P3の圧縮歪ε3が45%である。
また、Mg板材21は、部位P4の圧縮歪ε4が84〜85%、部位P5の圧縮歪ε5が60%、部位P6の圧縮歪ε6が67%である。
さらに、Mg板材21は、部位P7の圧縮歪ε7が73%、部位P8の圧縮歪ε8が78%、部位P9の圧縮歪ε9が71%、部位P10の圧縮歪ε10が60%である。
図3、図4に示すように、Mg板材21は、部位P1の圧縮歪ε1が3%、部位P2の圧縮歪ε2が0%、部位P3の圧縮歪ε3が45%である。
また、Mg板材21は、部位P4の圧縮歪ε4が84〜85%、部位P5の圧縮歪ε5が60%、部位P6の圧縮歪ε6が67%である。
さらに、Mg板材21は、部位P7の圧縮歪ε7が73%、部位P8の圧縮歪ε8が78%、部位P9の圧縮歪ε9が71%、部位P10の圧縮歪ε10が60%である。
図4に示すように、Mg板材21は、部位P4の圧縮歪ε4が84〜85%と最も大きい。
よって、Mg板材21の圧縮歪εが84〜85%の場合に、Mg板材21に破断が発生しないようにする必要がある。
よって、Mg板材21の圧縮歪εが84〜85%の場合に、Mg板材21に破断が発生しないようにする必要がある。
Mg板材21に破断が発生しないようにするためにはMg板材21の延性を大きく確保することが好ましい。
ここで、Mg板材21の延性を大きく確保する手段として、Mg板材21を加熱する方法が知られている。
ここで、Mg板材21の延性を大きく確保する手段として、Mg板材21を加熱する方法が知られている。
つぎに、Mg板材21の加熱条件と破断との関係を図5、図6に基づいて説明する。
まず、Mg板材21の加熱条件に応じた圧縮応力と圧縮歪との関係を図5のグラフG2〜G7に基づいて説明する。図5は、縦軸にMg板材21に作用する圧縮応力[MPa]、横軸にMg板材21の圧縮歪[%]を示す。
まず、Mg板材21の加熱条件に応じた圧縮応力と圧縮歪との関係を図5のグラフG2〜G7に基づいて説明する。図5は、縦軸にMg板材21に作用する圧縮応力[MPa]、横軸にMg板材21の圧縮歪[%]を示す。
図5において、Mg板材21を100℃で加熱した状態をグラフG2で示す。
グラフG2で示すように、Mg板材21を100℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力360MPaで圧縮し、圧縮歪εを40%としたときMg板材21に破断が発生した。
グラフG2で示すように、Mg板材21を100℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力360MPaで圧縮し、圧縮歪εを40%としたときMg板材21に破断が発生した。
Mg板材21を120℃で加熱した状態をグラフG3で示す。
グラフG3で示すように、Mg板材21を120℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力390MPaで圧縮し、圧縮歪εを46%としたときMg板材21に破断が発生した。
グラフG3で示すように、Mg板材21を120℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力390MPaで圧縮し、圧縮歪εを46%としたときMg板材21に破断が発生した。
Mg板材21を140℃で加熱した状態をグラフG4で示す。
グラフG4で示すように、Mg板材21を140℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力380MPaで圧縮し、圧縮歪εを53%としたときMg板材21に破断が発生した。
グラフG4で示すように、Mg板材21を140℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力380MPaで圧縮し、圧縮歪εを53%としたときMg板材21に破断が発生した。
Mg板材21を160℃で加熱した状態をグラフG5で示す。
グラフG5で示すように、Mg板材21を160℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力380MPaで圧縮し、圧縮歪εを58%としたときMg板材21に破断が発生した。
グラフG5で示すように、Mg板材21を160℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力380MPaで圧縮し、圧縮歪εを58%としたときMg板材21に破断が発生した。
Mg板材21を180℃で加熱した状態をグラフG6で示す。
グラフG6で示すように、Mg板材21を180℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力370MPaで圧縮し、圧縮歪εを62%としたときMg板材21に破断が発生した。
グラフG6で示すように、Mg板材21を180℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力370MPaで圧縮し、圧縮歪εを62%としたときMg板材21に破断が発生した。
Mg板材21を200℃で加熱した状態をグラフG7で示す。
グラフG7で示すように、Mg板材21を200℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力340MPaで圧縮し、圧縮歪εを65%としたときMg板材21に破断が発生した。
グラフG7で示すように、Mg板材21を200℃で加熱した状態において、Mg板材21を圧縮応力340MPaで圧縮し、圧縮歪εを65%としたときMg板材21に破断が発生した。
つぎに、Mg板材21に破断が発生したときの圧縮歪εと加熱温度との関係を図6のグラフG8に基づいて説明する。図6は、縦軸にMg板材21の破断時の圧縮歪[%]、横軸にMg板材21の加熱温度[℃]を示す。
図6に示すように、100℃で加熱したMg板材21に破断が発生したときの圧縮歪ε:40%をd1としてプロットする(グラフに標す)。
120℃で加熱したMg板材21に破断が発生したときの圧縮歪ε:46%をd2としてプロットする。
140℃で加熱したMg板材21に破断が発生したときの圧縮歪ε:53%をd3としてプロットする。
120℃で加熱したMg板材21に破断が発生したときの圧縮歪ε:46%をd2としてプロットする。
140℃で加熱したMg板材21に破断が発生したときの圧縮歪ε:53%をd3としてプロットする。
160℃で加熱したMg板材21に破断が発生したときの圧縮歪ε:58%をd4としてプロットする。
180℃で加熱したMg板材21に破断が発生したときの圧縮歪ε:62%をd5としてプロットする。
200℃で加熱したMg板材21に破断が発生したときの圧縮歪ε:65%をd6としてプロットする。
180℃で加熱したMg板材21に破断が発生したときの圧縮歪ε:62%をd5としてプロットする。
200℃で加熱したMg板材21に破断が発生したときの圧縮歪ε:65%をd6としてプロットする。
図6に示すように、プロットd1〜d6が、直線状のグラフG8近傍に位置することから(グラフG8に乗ることから)、Mg板材21が破断する時の圧縮歪と加熱温度の関係は、グラフG8で示す正比例関係にあることがわかった。
このグラフG8に基づいて、Mg板材21の圧縮歪εが84〜85%のとき、Mg板材21に破断が発生することを防ぐためには280℃を超える加熱が必要なことがわかった。
このグラフG8に基づいて、Mg板材21の圧縮歪εが84〜85%のとき、Mg板材21に破断が発生することを防ぐためには280℃を超える加熱が必要なことがわかった。
一方、Mg板材21の加熱温度が溶融を開始する温度(固相線温度)を超えると、加熱されたMg板材21は固体状態を維持できない。
加熱されたMg板材21は固体状態を維持していないと、セルフピアスリベット10による機械的接合が困難になる。
そこで、Mg板材21の加熱温度を、Mg板材21が溶融を開始する温度(固相線温度)以下に設定した。
加熱されたMg板材21は固体状態を維持していないと、セルフピアスリベット10による機械的接合が困難になる。
そこで、Mg板材21の加熱温度を、Mg板材21が溶融を開始する温度(固相線温度)以下に設定した。
このように、Mg板材21、具体的には、図9に示す接合部25(Al接合部27およびMg接合部26)を、ダイ加熱手段32およびポンチ加熱手段35で280〜固相線℃まで加熱することで、Mg接合部26の部位P4(図3参照)に破断が発生することを防いで、Mg板材21(接合部25)をセルフピアスリベット10で良好に接合することができる。
つぎに、Mg板材21を280〜固相線℃に加熱するセルフピアスリベット接合装置30を図7に基づいて説明する。
図7に示すように、セルフピアスリベット接合装置30は、Mg板材21の接合部(以下、「Mg接合部」という)26に当接可能なダイ31と、ダイ31に埋設されたダイ加熱手段32と、Al板材22の接合部(以下、「Al接合部」という)27に当接可能なポンチ34と、ポンチ34に埋設されたポンチ加熱手段35と、セルフピアスリベット10をMg接合部26およびAl接合部27に押し込む(打ち込む)リベット押圧手段(図示せず)とを備えている。
図7に示すように、セルフピアスリベット接合装置30は、Mg板材21の接合部(以下、「Mg接合部」という)26に当接可能なダイ31と、ダイ31に埋設されたダイ加熱手段32と、Al板材22の接合部(以下、「Al接合部」という)27に当接可能なポンチ34と、ポンチ34に埋設されたポンチ加熱手段35と、セルフピアスリベット10をMg接合部26およびAl接合部27に押し込む(打ち込む)リベット押圧手段(図示せず)とを備えている。
Mg接合部26は、例えば、平面視で円形に形成された部位である。
また、Al接合部27は、例えば、平面視で円形に形成された部位である。
また、Al接合部27は、例えば、平面視で円形に形成された部位である。
ダイ31は、Mg板材21に対して直交する方向(すなわち、矢印A−B方向)に移動可能な部材である。
このダイ31は、Mg接合部26に上端部37が当接可能に形成され、上端部37の中央にMg板材21を受け入れる受入凹部38が形成され、ダイ加熱手段32を収容するダイ収納空間39が形成されている。
すなわち、ダイ31は、上端部37の中央に受入凹部38を形成することで、Mg接合部26の外周26a外側近傍26bに沿って上端部37が当接可能に形成されている。
このダイ31は、Mg接合部26に上端部37が当接可能に形成され、上端部37の中央にMg板材21を受け入れる受入凹部38が形成され、ダイ加熱手段32を収容するダイ収納空間39が形成されている。
すなわち、ダイ31は、上端部37の中央に受入凹部38を形成することで、Mg接合部26の外周26a外側近傍26bに沿って上端部37が当接可能に形成されている。
ダイ収納空間39は、Mg板材21に対して可能な限り近づけた位置に形成されている。
Mg板材21にダイ収納空間39を近づけることで、ダイ加熱手段32がMg板材21に近づけた状態で収納されている。
ダイ加熱手段32をMg板材21に近づけることで、Mg接合部26およびAl接合部27(主に、Mg接合部26)をダイ加熱手段32で効率よく加熱することができる。
ダイ加熱手段32は、一例として、電気ヒータが用いられている。
Mg板材21にダイ収納空間39を近づけることで、ダイ加熱手段32がMg板材21に近づけた状態で収納されている。
ダイ加熱手段32をMg板材21に近づけることで、Mg接合部26およびAl接合部27(主に、Mg接合部26)をダイ加熱手段32で効率よく加熱することができる。
ダイ加熱手段32は、一例として、電気ヒータが用いられている。
ポンチ34は、Al板材22に対して直交する方向(すなわち、矢印C−D方向)に移動可能な部材である。
このポンチ34は、Al接合部27の外周27a外側近傍27bに下端部42が当接可能に形成され、中央にセルフピアスリベット10を収納するリベット収納空間43が形成され、ポンチ加熱手段35を収容するポンチ収納空間44が形成されている。
このポンチ34は、Al接合部27の外周27a外側近傍27bに下端部42が当接可能に形成され、中央にセルフピアスリベット10を収納するリベット収納空間43が形成され、ポンチ加熱手段35を収容するポンチ収納空間44が形成されている。
ポンチ収納空間44は、Al板材22に対して可能な限り近づけた位置に形成されている。
Al板材22にポンチ収納空間44を近づけることで、ポンチ加熱手段35がAl板材22に近づけた状態で収納されている。
ポンチ加熱手段35をAl板材22に近づけることで、Al接合部27およびMg接合部26(主に、Al接合部27)をポンチ加熱手段35で効率よく加熱することができる。
ポンチ加熱手段35は、一例として、電気ヒータが用いられている。
Al板材22にポンチ収納空間44を近づけることで、ポンチ加熱手段35がAl板材22に近づけた状態で収納されている。
ポンチ加熱手段35をAl板材22に近づけることで、Al接合部27およびMg接合部26(主に、Al接合部27)をポンチ加熱手段35で効率よく加熱することができる。
ポンチ加熱手段35は、一例として、電気ヒータが用いられている。
ポンチ34のリベット収納空間43にセルフピアスリベット10およびリベット押圧手段が収納されている。
リベット押圧手段は、セルフピアスリベット10に押込荷重Fを作用することで、セルフピアスリベット10をAl接合部27およびMg接合部26に矢印の如く押し込む(打ち込む)手段である。
以下、「Mg接合部26およびAl接合部27」をまとめて「接合部25」という。
リベット押圧手段は、セルフピアスリベット10に押込荷重Fを作用することで、セルフピアスリベット10をAl接合部27およびMg接合部26に矢印の如く押し込む(打ち込む)手段である。
以下、「Mg接合部26およびAl接合部27」をまとめて「接合部25」という。
つぎに、セルフピアスリベット10でAl板材22およびMg板材21を接合するリベット接合方法を図8〜図9に基づいて説明する。
図8(a)に示すように、Mg接合部26にAl接合部27を重ね合わせ、Al接合部27の外周27a外側近傍27bおよびMg接合部26の外周26a外側近傍26bをダイ31とポンチ34とで挟持する。
よって、接合部25の外周25a外側近傍25b(すなわち、接合部25の周囲)を好適に挟持(押圧)することができる。
図8(a)に示すように、Mg接合部26にAl接合部27を重ね合わせ、Al接合部27の外周27a外側近傍27bおよびMg接合部26の外周26a外側近傍26bをダイ31とポンチ34とで挟持する。
よって、接合部25の外周25a外側近傍25b(すなわち、接合部25の周囲)を好適に挟持(押圧)することができる。
この状態で、ダイ31に埋設されたダイ加熱手段32でMg接合部26およびAl接合部27(主に、Mg接合部26)を加熱する。
同様に、ポンチ34に埋設されたポンチ加熱手段35でAl接合部27およびMg接合部26(主に、Al接合部27)を加熱する。
すなわち、ダイ加熱手段32およびポンチ加熱手段35で接合部25を280〜固相線℃まで加熱する。
同様に、ポンチ34に埋設されたポンチ加熱手段35でAl接合部27およびMg接合部26(主に、Al接合部27)を加熱する。
すなわち、ダイ加熱手段32およびポンチ加熱手段35で接合部25を280〜固相線℃まで加熱する。
このように、ダイ加熱手段32で接合部25を加熱することで、ダイ加熱手段32で発生した熱を、空気伝播で間接的に伝えることなくダイ31を経て接合部25に伝えることができる。
さらに、ポンチ加熱手段35で接合部25を加熱することで、ポンチ加熱手段35で発生した熱を、空気伝播で間接的に伝えることなくポンチ34を経て接合部25に伝えることができる。
これにより、ダイ加熱手段32やポンチ加熱手段35で発生した熱を接合部25に効率よく伝えて、接合部25を効率よく加熱することができる。
さらに、ポンチ加熱手段35で接合部25を加熱することで、ポンチ加熱手段35で発生した熱を、空気伝播で間接的に伝えることなくポンチ34を経て接合部25に伝えることができる。
これにより、ダイ加熱手段32やポンチ加熱手段35で発生した熱を接合部25に効率よく伝えて、接合部25を効率よく加熱することができる。
接合部25を280〜固相線℃まで加熱した後、リベット押圧手段でセルフピアスリベット10に押込荷重Fを作用する。
図8(b)に示すように、リベット押圧手段でセルフピアスリベット10に押込荷重Fを作用することで、セルフピアスリベット10の先端部(具体的には、脚部12の先端部)15が接合部25(Al接合部27およびMg接合部26)に矢印Eの如く押し込まれる(打ち込まれる)。
図9に示すように、リベット押圧手段でセルフピアスリベット10を接合部25(Al接合部27およびMg接合部26)に押し込むことで、Mg接合部26が受入凹部38に膨出する。
この状態で、セルフピアスリベット10の先端部15が脚部12の半径方向外側に広げられる。
これにより、セルフピアスリベット10の頭部11および先端部15(すなわち、セルフピアスリベット10)で接合部25(Al接合部27およびMg接合部26)が接合される。
この状態で、セルフピアスリベット10の先端部15が脚部12の半径方向外側に広げられる。
これにより、セルフピアスリベット10の頭部11および先端部15(すなわち、セルフピアスリベット10)で接合部25(Al接合部27およびMg接合部26)が接合される。
このように、接合部25(Al接合部27およびMg接合部26)がセルフピアスリベット10で接合された状態において、図3に示すように、Mg接合部26は、部位P4において圧縮歪ε4:84〜85%まで圧縮される。
ここで、接合部25(Al接合部27およびMg接合部26)は、ダイ加熱手段32およびポンチ加熱手段35で280〜固相線℃まで加熱されている。
これにより、Mg接合部26の部位P4において、Mg板材21に破断が発生することを防いで、接合部25をセルフピアスリベット10で良好に接合することができる。
これにより、Mg接合部26の部位P4において、Mg板材21に破断が発生することを防いで、接合部25をセルフピアスリベット10で良好に接合することができる。
加えて、接合部25の外周25a外側近傍25bをダイ31およびポンチ34で好適に挟持することができ、かつ、接合部25をダイ加熱手段32やポンチ加熱手段35で効率よく加熱することで、セルフピアスリベット10で接合部25を一層良好に接合することができる。
なお、本発明に係るリベット接合方法は、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例では、一方の被接合板材としてマグネシウム合金製の板材(Mg板材)21を例示したが、これに限らないで、マグネシウム製の板材を用いることも可能である。
例えば、前記実施例では、一方の被接合板材としてマグネシウム合金製の板材(Mg板材)21を例示したが、これに限らないで、マグネシウム製の板材を用いることも可能である。
さらに、前記実施例で示したセルフピアスリベット10、Mg板材21、Al板材22、接合部25、接合部の外周25a、接合部の外周外側近傍25b、Mg接合部26、Al接合部27、セルフピアスリベット接合装置30、ダイ31、ダイ加熱手段32、ポンチ34およびポンチ加熱手段35などの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
本発明は、フロントサイドフレームを車体前後方向に向けて設け、フロントサイドフレームの車体後方外側にフロントピラーを備えた自動車への適用に好適である。
10…セルフピアスリベット、21…Mg板材(一対の被接合板材のうち一方の被接合板材)、22…Al板材(一対の被接合板材のうち他方の被接合板材)、25…接合部、25a…接合部の外周、25b…接合部の外周外側近傍、26…Mg接合部、27…Al接合部、30…セルフピアスリベット接合装置、31…ダイ、32…ダイ加熱手段、34…ポンチ、35…ポンチ加熱手段。
Claims (3)
- セルフピアスリベットで接合された一対の被接合板材のうち、一方の被接合板材をマグネシウムまたはマグネシウム合金製の板材とし、該板材の圧縮歪が85%となるリベット接合方法において、
前記一対の被接合板材のうち、前記セルフピアスリベットで接合する接合部を、加熱温度280〜固相線℃に加熱することを特徴とするリベット接合方法。 - セルフピアスリベットで接合された一対の被接合板材のうち、一方の被接合板材をマグネシウムまたはマグネシウム合金製の板材とするリベット接合方法において、
前記一対の被接合板材のうち前記接合部の周囲をダイおよびポンチで挟持する工程と、
前記ダイに埋設されたダイ加熱手段および前記ポンチに埋設されたポンチ加熱手段で前記接合部を加熱する工程と、
前記接合部に前記セルフピアスリベットを押し込むことにより、前記セルフピアスリベットで前記接合部を接合する工程と、
を備えたことを特徴とするリベット接合方法。 - 前記ダイ加熱手段および前記ポンチ加熱手段で前記接合部を280〜固相線℃に加熱し、
前記セルフピアスリベットで前記接合部を接合した状態において、前記接合部のうち、前記マグネシウムまたは前記マグネシウム合金製の前記板材の圧縮歪が85%となることを特徴とする請求項2記載のリベット接合方法。
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