셀프 피어싱 리베팅(self-piercing riveting, SPR)은 비 열처리 접합 방식으로 외관과 도금에 손상이 없이 친 환경적인 접합이 가능하며, 생산 자동화가 용이하며 작업 공정이 간소화 되면서 생산 비용을 줄일 수 있는 장점 등으로 최근 자동차 차체 접합에 많이 사용하고 있다. 본 연구에서는 자동차의 차체 경량화를 위한 방안으로 알루미늄(Al-5052)과 냉간압연강판(...
셀프 피어싱 리베팅(self-piercing riveting, SPR)은 비 열처리 접합 방식으로 외관과 도금에 손상이 없이 친 환경적인 접합이 가능하며, 생산 자동화가 용이하며 작업 공정이 간소화 되면서 생산 비용을 줄일 수 있는 장점 등으로 최근 자동차 차체 접합에 많이 사용하고 있다. 본 연구에서는 자동차의 차체 경량화를 위한 방안으로 알루미늄(Al-5052)과 냉간압연강판(SPCC)으로 셀프 피어싱 리베팅한 이종 재료 접합부의 접합강도와 피로강도에 관하여 연구하였다. 이를 위하여 셀프 피어싱 리베팅으로 접합한 인장-전단, 십자-인장 그리고 인장-박리 시험편에 대한 인장 및 피로실험을 수행하였다. 최대 인장 하중 측면에서 상판 SPCC + 하판 Al-5052 (U.S-L.A)의 경우 34 kN, 상판 Al–5052+하판 SPCC (U.A-L.S)의 경우 37 kN의 접합하중을 가한 시험편이 가장 우수한 것으로 나타났다.
접합부의 인장 시험시 인장-전단, 십자-인장, 인장-박리 시험편 모두 리베팅부에서 상·하판이 뽑히면서 분리되는 분리파단이었다. 피로 실험시 U.A-L.S 형상으로 제작한 시험편의 십자-인장, 인장-박리 시험편 모두 리벳 주변부분의 상판과 하판이 만나는 부분에서 균열이 발생하고 그 면을 따라 균열이 전파되어 파단이 일어나는 관통파괴의 형태였다. 그리고 인장-전단 시험편에서는 리베팅주위의 상판의 아랫면부분 중 하판과 프레팅이 일어나는 부분에서 균열이 발생되는 관통파괴의 형태를 보였다.
하중진폭(Pamp)과 반복수(N)와의 관계는 U.S-L.A 인장-전단 시험편의 경우 , 십자-인장 시험편은 , 인장-박리 시험편은 으로 나타났다. U.A-L.S 인장-전단 시험편의 경우 , 십자-인장 시험편은 , 인장-박리 시험편은 으로 나타났다.
재료의 인장시험을 통해 얻은 응력-변형률 선도를 이용하여 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 세 가지 모드의 피로시험편에 관한 구조해석을 수행하였다. 인장-전단 형상은 하중전달 구조가 인장-박리와 십자-인장 형상과는 다를 뿐만 아니라 프레팅에 의한 균열이 생성되기 때문에 세 종류의 시험편 형상에 대한 최대주응력, von-Mises 유효응력, 주변형률, SWT 피로매개변수 등 다양한 피로수명 매개변수를 적용하여 수명을 평가하였다. 세 종류의 시험편에 대하여 피로수명을 평가하는데 응력확대계수를 매개변수로 적용하는 것이 가장 적절한 것으로 나타났다.
셀프 피어싱 리베팅(self-piercing riveting, SPR)은 비 열처리 접합 방식으로 외관과 도금에 손상이 없이 친 환경적인 접합이 가능하며, 생산 자동화가 용이하며 작업 공정이 간소화 되면서 생산 비용을 줄일 수 있는 장점 등으로 최근 자동차 차체 접합에 많이 사용하고 있다. 본 연구에서는 자동차의 차체 경량화를 위한 방안으로 알루미늄(Al-5052)과 냉간압연강판(SPCC)으로 셀프 피어싱 리베팅한 이종 재료 접합부의 접합강도와 피로강도에 관하여 연구하였다. 이를 위하여 셀프 피어싱 리베팅으로 접합한 인장-전단, 십자-인장 그리고 인장-박리 시험편에 대한 인장 및 피로실험을 수행하였다. 최대 인장 하중 측면에서 상판 SPCC + 하판 Al-5052 (U.S-L.A)의 경우 34 kN, 상판 Al–5052+하판 SPCC (U.A-L.S)의 경우 37 kN의 접합하중을 가한 시험편이 가장 우수한 것으로 나타났다.
접합부의 인장 시험시 인장-전단, 십자-인장, 인장-박리 시험편 모두 리베팅부에서 상·하판이 뽑히면서 분리되는 분리파단이었다. 피로 실험시 U.A-L.S 형상으로 제작한 시험편의 십자-인장, 인장-박리 시험편 모두 리벳 주변부분의 상판과 하판이 만나는 부분에서 균열이 발생하고 그 면을 따라 균열이 전파되어 파단이 일어나는 관통파괴의 형태였다. 그리고 인장-전단 시험편에서는 리베팅주위의 상판의 아랫면부분 중 하판과 프레팅이 일어나는 부분에서 균열이 발생되는 관통파괴의 형태를 보였다.
하중진폭(Pamp)과 반복수(N)와의 관계는 U.S-L.A 인장-전단 시험편의 경우 , 십자-인장 시험편은 , 인장-박리 시험편은 으로 나타났다. U.A-L.S 인장-전단 시험편의 경우 , 십자-인장 시험편은 , 인장-박리 시험편은 으로 나타났다.
재료의 인장시험을 통해 얻은 응력-변형률 선도를 이용하여 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 세 가지 모드의 피로시험편에 관한 구조해석을 수행하였다. 인장-전단 형상은 하중전달 구조가 인장-박리와 십자-인장 형상과는 다를 뿐만 아니라 프레팅에 의한 균열이 생성되기 때문에 세 종류의 시험편 형상에 대한 최대주응력, von-Mises 유효응력, 주변형률, SWT 피로매개변수 등 다양한 피로수명 매개변수를 적용하여 수명을 평가하였다. 세 종류의 시험편에 대하여 피로수명을 평가하는데 응력확대계수를 매개변수로 적용하는 것이 가장 적절한 것으로 나타났다.
Self-piercing riveting (self-piercing riveting, SPR) is non-heat-treated joint method and environmentally friendly joining without damaging the appearance and coating. SPR joining has recently been adopted to joint automotive body components due to reducing the manufacturing costs with product autom...
Self-piercing riveting (self-piercing riveting, SPR) is non-heat-treated joint method and environmentally friendly joining without damaging the appearance and coating. SPR joining has recently been adopted to joint automotive body components due to reducing the manufacturing costs with product automation while simplifying the operation process.
In this study, static strength and fatigue tests were conducted using coach–peel, cross–tension and tensile–shear specimens with aluminum alloy (Al-5052) and cold rolled steel (SPCC) plates for evaluation of fatigue strength of the SPR joints. During SPR joining process for tensile–shear specimen, the optimal applied punching force was found to be 34 kN and 37 kN for upper steel and lower aluminum sheets (U.S-L.A) and upper aluminum and lower steel (U.A-L.S), respectively.
Pull-out fracture mode occurred during the monotonic strength tests for the three different specimen configurations due to influence of plastic deformation of joining area. For the fatigue test on U.A-L.S specimens, tensile-shear specimens failed around the rivet neck between upper and lower sheets due to fretting crack initiation. Meanwhile, the cross-tension and coach-peel specimens failed around the rivet neck between upper and lower sheets due to the high stress concentration underneath the upper sheet.
There were relationship between applied load amplitude and number of cycles , For U.S-L.A specimen configuration, tensile-shear, cross-tension and coach-peel mode are , and , respectively. For U.A-L.S specimen configuration, tensile-shear, cross-tension and coach-peel mode are , and , respectively. Using the stress-strain curve of the Al-5052 from tensile test, the simulations for three types of specimens have been carried out using the implicit finite element code ABAQUS. The finite element analysis results for three types of specimens were adopted for multiaxial fatigue criterion such as maximum principal stress, von-Mises effective stress, maximum principal strain and SWT fatigue parameter. Among the mulitiaxial fatigue parameters, stress intensity factor was found to be appropriate.
Self-piercing riveting (self-piercing riveting, SPR) is non-heat-treated joint method and environmentally friendly joining without damaging the appearance and coating. SPR joining has recently been adopted to joint automotive body components due to reducing the manufacturing costs with product automation while simplifying the operation process.
In this study, static strength and fatigue tests were conducted using coach–peel, cross–tension and tensile–shear specimens with aluminum alloy (Al-5052) and cold rolled steel (SPCC) plates for evaluation of fatigue strength of the SPR joints. During SPR joining process for tensile–shear specimen, the optimal applied punching force was found to be 34 kN and 37 kN for upper steel and lower aluminum sheets (U.S-L.A) and upper aluminum and lower steel (U.A-L.S), respectively.
Pull-out fracture mode occurred during the monotonic strength tests for the three different specimen configurations due to influence of plastic deformation of joining area. For the fatigue test on U.A-L.S specimens, tensile-shear specimens failed around the rivet neck between upper and lower sheets due to fretting crack initiation. Meanwhile, the cross-tension and coach-peel specimens failed around the rivet neck between upper and lower sheets due to the high stress concentration underneath the upper sheet.
There were relationship between applied load amplitude and number of cycles , For U.S-L.A specimen configuration, tensile-shear, cross-tension and coach-peel mode are , and , respectively. For U.A-L.S specimen configuration, tensile-shear, cross-tension and coach-peel mode are , and , respectively. Using the stress-strain curve of the Al-5052 from tensile test, the simulations for three types of specimens have been carried out using the implicit finite element code ABAQUS. The finite element analysis results for three types of specimens were adopted for multiaxial fatigue criterion such as maximum principal stress, von-Mises effective stress, maximum principal strain and SWT fatigue parameter. Among the mulitiaxial fatigue parameters, stress intensity factor was found to be appropriate.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.