自己の進歩

P&S Market Research の新しい調査によると、セルフピアシング リベット技術 (SPR) の世界売上高は、2016 年から 2022 年の間に年間累積 26% で成長すると予想されています。P&S は、世界中のメーカーが 2022 年に 450 億個のファスナーを消費すると予測しています。

リベットがたくさんあるんですね。 アトラスコプコグループのセルフピアスリベットのビジネスマネージャーであるアンソニー・A・ソールズベリー氏は、このようなバラ色の予測を割り引いて受け止めているが、それでもSPRの見通しは良好であることに同意している。 その理由は一言で言えば「自動車の軽量化」だと彼は言います。 車両重量を軽減するために、自動車メーカーはボディ部品にアルミニウムや高張力鋼などの「珍しい」素材を使用するケースが増えています。

「自動車業界は何十年もの間、もちろんアルミニウムと鋼を使って自動車を製造してきましたが、現在市場に出回っているようなアルミニウムと鋼の合金ではありません」とソールズベリー氏は言う。 「これらの材料は溶接を嫌います。 アルミは溶接するとかなり脆くなります。 高張力鋼は熱処理によって強度が得られますが、溶接すると強度が一部失われます。 また、両方の材料を車体に使用したい場合、アルミニウムを高強度鋼に溶接することはできません。 機械式ファスナーを使用する必要があり、そこで SPR が登場します。」

SPR は、2 枚以上の材料シートを固定するための冷間接合プロセスです。 組み立て中、リベットは制御された力で材料スタックに打ち込まれ、最上層を貫通します。 リベットはダイの影響を受けて最下層またはシート内に放射状に拡張し、強力な機械的連結を形成します。 リベットは最後の素材を突き破りません。 インストールの開始から終了までには 1.3 ～ 3 秒かかります。

SPR は、スチール、アルミニウム、ナイロン ウェビング、プラスチック、ゴムなどのさまざまな材料を固定するために使用できます。 亜鉛メッキまたは塗装済みの素材でも、コーティングを損傷することなく接合できます。

材料に応じて、このプロセスを使用して、材料を合わせた厚さ 1.6 ～ 8 ミリメートルを固定できます。 理想的には、下層の厚さは少なくとも 1 ミリメートル、上層の厚さは少なくとも 0.5 ミリメートルである必要があります。

他の接合方法と比較して、SPR には多くの利点があります。 事前に穴を開けたり、表面処理をしたりする必要はありません。 静かで自動化が容易で、煙や火花も発生しません。 複数の材料層や混合材料を接合できます。 高い静的強度と疲労強度を備えた接合部を生成し、水密な接合部を生成することができます。 また、関節領域に潤滑剤や接着剤が存在しても許容されます。

「スチールとアルミニウムを接合する場合、常に 2 つの材料の間に接着剤の層を置きます」とソールズベリー氏は説明します。 「接着剤は腐食を防ぎ、接合部の耐振性を向上させます。」

SPRにはデメリットもあります。 リベットはアセンブリのコストと重量を増加させます。 このプロセスではアセンブリの両側にアクセスする必要があり、比較的高い挿入力が必要です。 リベットの頭はアセンブリの上面と面一にすることができますが、ジョイントボタンは下側に作成されます。 プレス硬化鋼などの脆性材料は、アセンブリのダイ側には使用できません。

管状および半管状 SPR は通常、鋼またはステンレス鋼で作られています。 直径は 3 ～ 7 ミリメートル、体長は 3 ～ 14 ミリメートルの範囲です。 標準的なヘッド スタイルには、皿頭、平頭、パン頭、ドーム頭などがあります。 ブリキマン、双頭、ねじ付きスタッド、スタンドオフ ピンなどの特殊なヘッドも利用できます。

リベットには亜鉛メッキを施すことができます。 亜鉛と錫。 AlMac（亜鉛、錫、アルミニウムの組み合わせ）。

過去数年間、リベットメーカーは自動車メーカーが使用する新しい材料に合わせて設計を適応させる必要がありました。

「私が 1999 年に車両用 SPR ジョイントの設計を始めたとき、自動車業界では 5000 シリーズ アルミニウムが使用されていました。 とても柔らかかったです」とソールズベリーは振り返る。 「現在使用されている合金は航空機グレードのアルミニウムに近いものです。 それらははるかに硬くて強いです。