セルフクリンチング技術

セルフクリンチングファスナーが金属パネルへ適切に取り付けられるには、アンダーカットとアンダーカットに材料をフローさせるディスプレーサーの2つの機能が必要です。このフローは、ファスナーの取り付け時に発生します。クリンチングナット（またはプレスナット）を例にとってみましょう。これは、ナールをディスプレーサーとして使用し、傾斜したシャンクがアンダーカットになり、パネルの取付穴内でパイロットとして機能します。

取付け時、ナールはパネルの表面に最初に触れる部分です。ナットの座面がパネルに完全に着座するためには、ナールがパネルの材料をフローさせる必要があります。適切な用具と圧入力で取付ければ、材料はアンダーカットに収まります。取付け後、パネルから抜くために再びシャンクで材料をずらさなければならないですが、その際にも取付け時と同等の力が必要です。

いくつかのセルフクリンチングは、ファスナーのタイプによってさまざまな特徴があります。クリンチングナットはナールをディスプレーサーとし、シャンクの傾斜部をアンダーカットとして使いますが、多くのスペーサーは、単にヘッドをディスプレーサーとし、バレルとヘッドが接する四角い部分をアンダーカットとします。より大きなスタッドでは、大きく粗いリブを用いて台形のアンダーカットを埋めるものもあります。これはエネルギー効率のいい移動といえます。

Schematic comparing undercut volume and displacer volume of a self-clinching nut

利点と限界

セルフクリンチングは、様々な金属素材や板厚に対して非常に安全で強力な接合方法です。セルフクリンチングは、ナットやワッシャーのような、接合を完成させるために必要な部品を最小限に抑えることができ、適切な設備と手順を使用することで、取付けは迅速かつ一貫して行うことができます。コスト削減の大部分は、品質と一貫性の向上とともに、大規模生産に費やされる時間とエネルギーの削減からもたらされます。

セルフクリンチングファスナーの最大の限界は、取付け設備とより高価な部品に関連するコストです。セルフクリンチングが価値あるソリューションである用途は多岐にわたりますが、異なる硬度、延性、異なる厚さのシート、腐食環境に対応するために必要な機能の開発には、より多くの時間が費やされます。取付け機材への設備を相殺するために必要な生産量を考えると、これはセルフクリンチングファスナーの汎用性を制限する可能性があります。

Comparison showing how self-clinching can overcome some limitations of weld nuts

溶接ナットとセルフクリンチングテクノロジーの特性比較

セルフクリンチングが適切に機能するためには、延性のある金属素材が必要です。このような材料は、パネルにネジ山を付けるための有効な解決策として溶接が一般的です。設備はより単純で、部品はよりシンプルで一般的に安価であり、レーザー溶接の技術革新により、寸法がより小さい用途での品質が大幅に改善されました。とはいえ、エネルギー使用量は多く、溶接接合部を冷却するための追加時間が必要です。また、溶接スパッターは、生産中に見つけられないと製品を危険にさらす品質問題を引き起こす可能性があります。溶接が適切に機能するためには溶接する部品とパネルが同種の金属であることが必要ですが、セルフクリンチングはさまざまな異種金属に取り付けられます。

セルフクリンチングと溶接のトレードオフの詳細は、「溶接に代わる手段」をご覧ください。

一般的な用途

セルフクリンチングは金属材料に限られますが、耐食性コーティングに取り付け時にも傷をつけないため使用する機会が増えます。これは、温度や湿度が懸念される海上環境に有用です。自動車、電気通信、医療用、家電製品の大量生産では、特に導電性ファスナーの技術革新が進むにつれて、セルフクリンチングファスナーを使用することで、他の取り付け方法以上のメリットを得ることができます。