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歷史記錄

見證緊固件發展的歷史證物——鉚釘

來源:   發布時間:2019-08-27   點擊量:2282

一、外形和結構

鉚釘,是一種永久的機械緊固件。在安裝之前,鉚釘由光滑的圓柱形軸組成,一端帶有頭部。與頭部相對的一端稱為尾部。在安裝時,將鉚釘放置在沖孔或鉆孔中,并使尾部鐓粗或彎曲(即變形),使其膨脹至原始軸直徑約1.5倍,將鉚釘固定在適當位置。換句話說,通過粉碎“尾巴”,在另一端通過沖擊創造了一個新的“頭部”,從而形成一個大致呈啞鈴狀的新產物。

鉚釘類型眾多,可滿足不同的成本、場景及強度要求,其分為實心/圓頭螺釘、半管狀鉚釘、盲鉚釘、驅動鉚釘、摩擦鎖緊鉚釘等等,其表面可鍍鋅、鎳、黃銅、錫等鍍層。
鉚釘可用鋁、鈦、鎳基合金(如,蒙乃爾合金)、高強度結構鋼等材料制作。對于高強度結構鋼,美國ASTM A502-3(結構鋼鉚釘標準規范)中按化學成分劃分3個等級,按硬度劃分為3個等級。
二、工作原理及應用

鉚釘每個端部有一個頭部,固定在設備上后可以支撐拉伸載荷,與螺栓和螺釘適合張力載荷不同,鉚釘更能夠支撐剪切載荷(垂直于軸的載荷)。

在開發焊接技術和螺栓連接之前,金屬框架建筑物結構如埃菲爾鐵塔、金門大橋、悉尼海港大橋等都通過鉚接連接在一起,汽車底盤也是如此。


在第二次世界大戰期間,許多國家使用鉚釘建造裝甲坦克,包括在美國制造的M3坦克。然而,許多國家很快就認識到鉚釘是坦克設計中的一大弱點,因為如果坦克被大型彈丸擊中,即使是沒有穿透能力的彈丸,它會使鉚釘脫臼,鉚釘會繞著坦克內部飛行并傷害或殺死機組人員。

一些國家,如意大利、日本和英國,在整個戰爭期間,由于各種原因,例如缺乏焊接設備或無法有效地焊接非常厚的裝甲板,在其部分或全部坦克設計中使用了鉚釘。
在現代,鉚釘通常和其它緊固件聯合使用(如螺栓和螺釘),以期建立非常緊密的配合(通常稱為過盈配合)。在實際應用中,與松散緊固件相同的接頭中的鉚釘承載更多的負載,然后,鉚釘再將負載重新分配到其他松配合緊固件(如螺栓和螺釘)之前失效(當緊固件失效時,經常會導致災難性故障),從而在其它緊固件失效前做預警啟示。這在飛機上的應用意義非常明顯。
到目前為止,鉚釘仍廣泛用于重量輕且強度高的應用中,例如在飛機中,許多金屬板合金優選不焊接變形并且可以發生性能改變的材料,內部和外部鎖定的結構型盲鉚釘可用于飛機應用中,因為其鎖定的心軸不會脫落。
牛仔褲中也有鉚釘的應用,用于加固口袋的銅鉚釘是藍色牛仔褲的特征。



在過去,通常用“錘子”敲擊已安裝的鉚釘,作為檢驗密封性和缺陷的一種非破壞性測試。檢查員通常用錘子敲擊鉚釘的頭部,同時用另一只手輕輕地接觸鉚釘和底板,并判斷返回的聲音來判斷質量,松散的鉚釘產生可識別的不同聲音。
在現代,鉚釘和其他鋼材一樣,要檢驗剪切、拉伸強度等力學性質,有時還會對其他關鍵特征進行進一步測試,如斷裂載荷、耐鹽霧性等,剪切試驗包括將鉚釘安裝到具有特定硬度和厚度的兩個板中,并測量剪切板所需的力。
很多國家標準里規定了對此類破壞性測試試驗的具體強制要求,比如美制IFI-135標準(美國螺栓、螺母和鉚釘制造商學會) 等。




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