2013/2/21

1

接合前 接合完了

・特殊な装置不要 （一般のプレス機で接合可能） ・多打点同時接合が可能 ・異種金属接合が可能

大垣内康平, 北島幸季, 寺訳和也, 明星慧子

メリット

・事前に接合条件の設定必要

デメリット

接合条件設定の容易化 必要な接合強度 からダイを選定

研究目的

メカニカルクリンチングの接合性の予測

3次元測定機

接合用ダイの形状調査

約40種類のダイ

CAD化

三次元測定機

h D

1.2 1.4 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.2

8 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

8.25 ○

8.5 ○

8.75 ○

所持しているフラットダイの形状一覧

内径 D

深さ

h

試験材料 引張強さ

[MPa] 硬さ [Hv]

A5052-H34 243.2 81.9

アルミ用プレス油：工具,板表面に塗布

試験材料及び工具形状

Φ

1.5

3.0

パンチ

板押え

上板

下板

ダイ

板押え

5.3

パンチ 板押え

ダイ

上板

下板

接合プロセス 接合後断面

インターロック

2013/2/21

2

h D

1.2 1.4 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.2

8 △ ○ ○ ○ ○ ○ × ×

8.25 ○

8.5 ○

8.75 ○

内径 D

深さ

h

接合状態一覧

○ 接合成功

△ インターロック

なし

× 上板破断

h D

○ 接合成功

△ インターロック

なし

× 上板破断

1.2 1.4 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.2

8 △ ○ ○ ○ ○ ○ × ×

8.25 ○

8.5 ○

8.75 ○

○ 接合成功

△ インターロック

なし

× 上板破断

接合状態一覧

JIS-Z-3137

接合強度試験

150

P

P P P

十字引張試験 治具取付後

加工硬化の利用

塑性ひずみ

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0

h D 1.4 1.6 1.8 1.9

8 外 外 破 破

8.25 破

8.5 外

8.75 破

上板破断

インターロック外れ

接合強度試験結果

上板破断：0.7～1.5kN インターロック外れ：1.0～1.7kN

接合強度概念

強度

断面形状（上板最小厚さ等）

上板破断

インターロック 外れ

接合強度

2013/2/21

3

上板破断概念

引張

引張

上板

下板

亀裂

上板

引張

引張 ロック

上板破断概念

上板

下板

ロック

破断面

上板

引張 引張

引張 引張

Ｘ

Ｙ

Y方向の引張応力

243.0 194.4 145.8 97.2 48.6 0.0

破断プロセス

破断

243.0 194.4 145.8 97.2 48.6 0.0

Y方向の引張応力

Ｘ

Ｙ

破断プロセス

上板破断の仮定

リング状に破断

単純引張破断

仮定

𝑃 = 𝜎𝐵・𝐴𝑇Umin

パンチ

上板

下板

ダイ

各部名称

TUmin

𝐷p TUmin部断面積

破断時荷重 P

𝜎𝐵：引張強さ

𝜋

4× { 𝐷p + 2𝑇Umin

2− 𝐷p

2}

破断荷重予測

2013/2/21

4

0.0

1.0

2.0

0 0.2 0.4 0.6

荷重（上板破断時） [k

N]

上板最小厚さ TUmin [mm]

実験

計算

パンチ

上板

下板

ダイ

板押え

各部名称

TUmin

シミュレーション

上板破断荷重予測法の妥当性 上板最小厚さ予測

※ h=1.6mm

パンチ

上板

下板

ダイ

板押え

各部名称

TUmin

T U

T L

クリアランスC

h

0.2

0.25

0.3

0.8 0.9 1 1.1 1.2上板最小厚さ

TU

min

/上板厚さ

TU

[-]

クリアランス C/下板厚さ TL [-]

接合性予測の流れ

板材の選定

必要強度

ダイの選定

油圧試験機による接合実験法の検討

接合実験の増加のため

検討目的

油圧式引張試験機

ダイセット

ストッパー

変位計

ロードセル

上板取り付け金具

打込み試験機全体図 まとめ

A5052-H34，板厚1.5mmのメカニカルクリンチ

ング接合を検討し以下の結論を得た。

１） 上板破断荷重の予測式を導いた。 2） 上板最小板厚の予測法を構築した。 3） 打込み試験装置を開発した。