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铆钉

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铆钉
铆钉
用许多铆钉接合的铁路路桥接点
用许多铆钉接合的铁路路桥接点

铆钉(英文:Rivet),是一种机械紧固件,铆钉是用来永久固定工件,工件固定后,需要破坏铆钉或工件才能将已固定的工件分离,这一点和钉子螺丝等紧固件不同。用铆钉固定或接合工件的方式称为“铆接”。

铆钉未安装时为一端有一凸起的圆柱。在固定时会选用比工件长的铆钉,固定时由铆钉尾部插入工件事先加工的洞中,由于铆钉较长,尾部会突出工件一小段,最后再用工具将尾部突出部分锤平,大约会膨胀到铆钉原直径的1.5倍,此时铆钉二侧都有凸起的头部,可以固定工件。

铆钉固定后二侧都有凸起的部分,因此可以承受和铆钉平行的张力负载,不过螺丝及螺栓较适合用在有张力负载的场合,铆钉更适合承受与其垂直的剪力负载。

分类

依照成本及强度需求的不同,有许多不同的铆钉

实心半圆头铆钉

通用实心半圆头铆钉的工程图
通用实心半圆头铆钉的工程图

实心铆钉是最早及最可靠的锁固件之一,在青铜时代考古找到的物品中就已发现。实心铆钉有一个杆及半圆型的头,可以用锤子或铆钉枪英语rivet gun撞击使其变形。铆钉压缩工具也可以使铆钉变形,不过因为工具尺寸的限制,一般要用在靠近工件边缘的铆钉上施工。一般铆钉施工时会需要二个人一起作业,一个人撞击铆钉的杆,另一个人在另一面固定铆钉的头,但铆钉压缩工具不需要二个人作业,是安装铆钉的各种方式中,防呆效果最好的一种。

在北美航空工厂内,在为C-47运输机座舱外壳进行铆钉加工的二人团队。左边的女子在使用气动敲击捶,而右边的男子用铆钉顶棒固定铆钉
北美航空工厂内,在为C-47运输机座舱外壳进行铆钉加工的二人团队。左边的女子在使用气动敲击捶,而右边的男子用铆钉顶棒固定铆钉

实心铆钉一般应用在强调可靠度及安全的应用中,例如飞机的结构件即为一例。现在飞机的外壳约需要数十万个铆钉。这类铆钉可能是半圆头或是100°埋头英语Countersink铆钉。飞机用铆钉的材质一般会是铝合金(2017, 2024, 2117, 7050, 5056, 55000, V-65)、钛合金或是镍合金(像蒙乃尔合金英语Monel)。有些铝合金材质太硬,在加工前需要再退火处理。钢铆钉常用在静止或慢速移动的结构中,例如起重机或是建筑物的结构。

铆接元件需要可以接触到元件的正面及反面,一般会使用电动、气动或是液压驱动的工具,或是使用锤子手动固定。若只能接触到一个面,则会改用盲铆钉固定。

半空心铆钉

半空心铆钉的机械图
半空心铆钉的机械图

半空心铆钉也称为空心铆钉,其外形类似实心铆钉,但在铆钉杆的末端有盲孔,其目的是减少铆接时的施力,用半空心铆钉铆接时的施力约只有用实心铆钉铆接时的四分之一。半空心铆钉铆接的设备可以是价格小于美金五十元的原形工具,到全自动化的工业系统。一般的铆接工具有手工具、人工铆钉压缩机、气压铆钉压缩机、脚踏压力机、冲击铆钉枪(impact riveter)、及PLC控制的机器人。

半空心铆钉最常用在照明刹车、梯子、接合、HVAC管道施工、机械制品及电子产品。其尺寸从直径1/16英寸(1.6 毫米)至3/8英寸(9.5 毫米)不等,其他大小的铆钉多半是非常特殊的应用,长度最多可以到8英寸(20厘米)。半空心铆钉的材料及镀层有许多种,最常见的材料有钢、黄铜、铜、不锈钢及铝,镀层则有锌、镍、黄铜和锡等。半空心铆钉一般会打蜡以便于装配。已铆接的半空心铆钉会在一侧有铆钉的头,另一侧则有翻边的浅盲孔。半空心铆钉是最快可以大量铆接的铆钉,但需要投资资本购买设备。

击芯铆钉

平头铆钉

抽芯铆钉

3种铝制抽芯铆钉: 1/8", 3/32", and 1/16"
3种铝制抽芯铆钉: 1/8", 3/32", and 1/16"

抽芯铆钉,通常被称为拉铆钉是管状的,并都配有一个心轴穿过中心。铆钉组件插入通过被接合和一个专门设计的工具用于绘制芯棒插入铆钉的部分钻出一个洞。这扩大了铆钉的盲端,然后芯棒扣关。这些类型的盲铆钉的具有非锁定心轴,有时可以避免关键结构缝,因为心轴可能会掉下来,由于振动或其它原因,留下一个中空的铆钉,其具有比实心铆钉显著低下的承载能力。因为芯棒此外,它们更容易出现故障的腐蚀和震动。不同于实心铆钉,盲铆钉可插入和完全安装在一个共同从零件或结构的一侧,“盲”到另一侧[1]

由于这个特点,盲铆钉主要用于当访问到接头只能从一面。铆钉被放置在一个钻孔,并通过拉动心轴头插入铆钉主体,扩大了铆体并使其喇叭形对反面设置。作为芯棒的头到达盲侧材的表面,拉力被抵抗,并在预定的力,心轴卡在其断裂点,也被称为盲设置。通过铆体形成的密封连接仍然存在,所述心轴的头部保持包封在盲端,虽然可在此变型中,与该心轴杆喷出。

应用

蒸汽机车的铆接缓冲梁
蒸汽机车的铆接缓冲梁
南非奥兰治河上一个铆接的桁架桥
南非奥兰治河上一个铆接的桁架
1941年铆接船体的细部图
1941年铆接船体的细部图

焊接螺栓的技术广为使用之前,许多金属结构的建筑物都是用铆接来固定,像是埃菲尔铁塔雪梨港湾大桥舒霍夫塔等。以往的汽车底盘及船体也是铆接固定。在一些强调轻重量及高强度的应用中,仍会使用铆接来接合工件,例如在飞机上。而许多片材的金属合金在加热后可能会造成形变或是其材料性质的变化,因此不适合用焊接式方式接合,此时也可以利用铆接来接合。

装运音响设备的运输箱英语road case几乎都用盲铆钉来接合。甚至连有些牛仔裤的接合也会使用专用的铆钉。

其他接合方式

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参考文献

  1. ^ Blind Rivets, August 1942, Popular Science early article that explains how they work

外部链接

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