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半空心铆钉 半空心铆钉铆接工具

发布时间:2022-11-22 10:48 来源:台祐百科

半空心铆钉

航母并不是一件简简单单就能造出的武器,由于它的制作难度,很多时候它是一个国家军事实力的有力体现,大多国家都期望能够拥有自己的航母。而除了建造的难度之外,它对于一个国家科技,工业还有经济方面都有比较高的要求。这也就是为什么现在能够建造出航母的国家不多,仅仅只有10个,而这10个里面能够完全靠自己力量建造航母的国家就更少了。美军目前拥有的航母最多。航母的制作实在是太难了,没有一点经济实力实在是很难做到。

航母是出了名的需要投入大价钱的武器,比如美军建造的福特号航母的价格达到129亿美元之多,而还仅仅是其本身的价格,如果算上后期的维护保养,估计它要花费的成本在500亿以上。航母上的每个零件都要花费不小的金额,就连一个普通的钉子,它的价格都让一般人难以承受了。“局座”曾经说过,航母的一颗铆钉可以换一辆奥迪汽车,这就是说它的价格达到了二十多万了。听到这个数字很多人都不能相信,只是一个钉子而已,就这么贵的么?

这个说法是针对明斯克号航母而言的,它上面使用的铆钉全部都是钛合金材质。其实有报道称,说一颗铆钉达到一辆车的价格是有点夸张了,不过虽然没有几十万那么多,但是也一定不便宜。据了解,铆钉根据使用情况的不同被分成了很多的类型,主要包括风扇型,R型,树形,半空心,空心和实心等多种样式,而这些不同样式的铆钉分别用在汽车,家居和建筑等领域。作为一种衔接类工具,一个物体的建成需要无数颗铆钉合在一起才可以。据悉,一架普通的飞机所需要的铆钉数量就达到了几百万颗,就更别说航母这种级别的武器了。而除了数量之外,有关铆钉的质量要求也是很高的,铆钉的生产工艺,装配技术等都起到很重要的作用,航母上的铆钉要求更是如此。

铆钉的制作材料主要包括铝,钛,合金还有高强度的结构钢等,而在所有的铆钉材料中最贵的就是钛合金的铆钉。钛合金的铆钉主要是以钛为基础,然后在其中加入了其他不同元素的合金。其中钛属于一种稀有的金属,因为这种金属分布较散,而且对提取的工艺要求很高。它不仅重量很轻,而且强度高,抗腐蚀的能力也很好,是一种具有稳定化学性质的金属。故而这种金属常用来制作一些导弹,火箭的结构固件。

除了材料本身而言,钛合金的合成工艺也相当复杂,加工的难度很高。钛合金因为是合成型的金属,所以杂质比较多,不那么耐磨,所以制作失败的可能性非常大,因此每一颗钛合金铆钉的诞生都是用大量的废品消耗成本换来的。而航母对于这种类型的铆钉制作要求要更加高,自然研制的金额就非常多了。

但其实并不是所有的航母甲板都会使用这种类型的铆钉,大多的航母还是使用普通的分段式的焊接方法制作的,而达到基辅级别的航母则是利用铆钉把一整款特殊钢材铆接起来使用。这样的制作工程可想而知,十分艰辛的。虽然它的价格和奥迪汽车还是有点差距,但是它的价值要远远超过后者,毕竟就算你有这些钱,也很有可能没有技术能力去加工出来。而这或许也正是很多国家无法建造航母的原因之一。

半空心铆钉铆接工具

目前,板料连接技术日益成熟,技术种类也越来越多,电阻点焊技术是工业生产中板料连接方面使用最广泛的一种连接技术,应用于大部分钢材连接领域,但是有些对温度影响敏感的高强度材料,在焊接过程中容易产生局部过热,导致连接强度下降。

最近兴起的新型板料连接技术,如自冲铆接(有些文献称其为半空心铆钉自冲铆接)、无铆钉铆接等连接技术较点焊等传统技术在某些方面有较大的优势。

自冲铆接能用于铝和铝、铝和钢等部件的连接,也可以适应预加工、预涂层、粘结和密封件的各种表面状态要求;无铆钉铆接不仅可以用于不同金属材料的连接,而且其铆接过程不需要铆钉,有操作简单、节省成本等特点。

国内对电阻点焊技术的研究比较成熟,但是对自冲铆接和无铆钉铆接的研究还相对 比较少,主要通过数值模拟和实验来研究自冲铆接过程中不同的铆钉和模具参数对铆接性能的影响。

分析自冲铆接过程,为铆钉和模具的设计和制造提供理论依据,然后通过铆接实验效果来评价自冲铆接质量,并优化模具与铆钉形状和尺寸,从而使得铆接接头获得更高的静强度和疲劳强度。

本文采用自冲铆接、无铆钉铆接、电阻点焊3种连接工艺对于钢板与钢板、铝板与铝板两种板料连接形式分别进行试验,并对各自的连接接头进行拉伸测试。

通过对试验过程的研究以及对拉伸试验数据的处理分析研究3种连接工艺的连接强度,对比分析不同板料形式情况下3种连接技术的优异。

试验准备及试件分析

本文试验所选用的板料为厚度1mm 的 Q195钢板和厚度1mm 的5A05-O 铝板。在进行试验之前将板料剪切成长方形板料,其长度和宽度分别为150mm 和50mm,采用相同板料搭接的 形式,搭接部分长度为50mm,试件尺寸见图

图1 拉伸测试试件尺寸

自冲铆接试验是运用英国HENROB公司生产的RV300023手持式电池驱动自冲铆接机进行的,所用半空心自冲铆钉直径d=5.3mm,高度 h=5mm,尺寸示 意 图 见 图2,自冲铆接机模具示意图见图3,中部直径 D=10mm,凸模深度H=2mm。

图2 半空心自冲机模具尺寸 图3 自冲铆接机模具尺寸

铆接试验完成后对试验件剖面进行 分 析,用电子数码显微镜对其进行拍照并测量相关尺寸,结果如图4所示。本文主要通过底切量、底部厚度来对接头铆接质量进行评价。

图4a为钢板接头剖面图,图中铆钉尾部张开直径为7.636mm,底部凸出部分直径为 8.835mm,底部厚度为0.1933mm,底切量为0.3673mm。

图4b为铝板接头剖面图,铆钉尾部张开直径约为7.688mm,底部凸出部分直径约为8.875mm,底部厚度为0.209mm,底切量为 0.4289mm。

图4中铆钉的变形截面成轴对称, 钉头下端面材料没有裂纹,铆钉尾部完全张开,有足够的金属包围铆钉底部,有良好的机械自锁性能,下层金属均匀变形,没有出现裂纹或被刺穿的情况,根据接头的形态分析可以确定此次试验的试件质量符合理想要求。

a)钢板连接接头 (b)铝板连接接头

图4 自冲铆接试验剖面图

无铆钉铆接试验是用铆接机Dm20径向液压立式铆接机上完成的,对所得试验件进行分析,结果如图5所示。

图5a为钢板接头的剖面,底部直径 约为7.251mm,凹下部分直径约5.5246mm,上板料嵌入下板料嵌入量约 0.1918mm,最低端上下板厚约0.7673mm。

图5b为铝板接头剖面,底部直径约7.734mm,凹下部分直径约5.5345mm,嵌入量约0.2231mm,最低端上下板厚约为0.6692mm。

图5中铆接部位的变形截面成轴对称,铆接接头内部的上板料没有裂纹,在铆接颈部的下板料没有破裂,铆接接点中的上下板料保持完好,没有出现冲孔现象,且底部没有出现压薄或压破现象;可以确定此次无铆钉铆接试验达到理想要求。

(a)钢板连接接头 (b)铝板连接接头

图5 无铆钉铆接试件剖面图

电阻点焊试验采用 Dz-3×100三相次级整流点焊机进行。由于电阻点焊参数以及焊接板料的表面状态对焊接接头性能影响很大,特别是铝合金表面的氧化膜,点焊时易引起喷溅导致熔核成形不良、焊点强度低或焊点强度不稳定。

为了确保焊接质量和焊点强度的稳定性,焊前用钢丝刷清理一遍。试验参数参照中国机械工程学会焊接学会编制的焊接手册第2卷点焊参考规范,具体参数见表1。

表1 电阻点焊焊接参数

对所得试验件进行分析,结果如图6所示。图6a为钢板接头剖面图,图中熔核直径为5.73 mm,高度为1.8587mm。

图6b为铝板接头剖面图,图中熔核直径为5.3157mm,高度为1.8574 mm。

图6中熔核成形比较美观,变形较小,焊接内部没有出现裂纹或孔洞,金属变形均匀,可以确定焊接试件质量符合理想要求。

(a)钢板连接接头 (b)铝板连接接头

未完待续....

QUESTOK 速铆通源于德国技术,产品主要销售于欧洲及北美市场。公司专注于设计、研发、生产、推广新型快速铆接设备及工具,是新型铆接理念的积极探索者和执着的推广者,我们致力探索和推广的铆接理念有:无铆钉铆接(压铆)、SPR 铆接(自冲铆接)、FFR 铆接等。这些铆接理念及工具、设备在许多行业和领域得到了广泛的应用与推广,经过十几年的努力,目前我们已经拥有 30 多项专利技术,并继续进行着开拓性的技术革新和为更多客户提供量身定制的新型铆接解决方案。