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铆钉——见证紧固件发展的历史证物

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一、外形和结构


铆钉,是一种永久的机械紧固件。在安装之前,铆钉由光滑的圆柱形轴组成,一端带有头部。与头部相对的一端称为尾部。在安装时,将铆钉放置在冲孔或钻孔中,并使尾部镦粗或弯曲(即变形),使其膨胀至原始轴直径约1.5倍,将铆钉固定在适当位置。换句话说,通过粉碎“尾巴”,在另一端通过冲击创造了一个新的“头部”,从而形成一个大致呈哑铃状的新产物。



铆钉类型众多,可满足不同的成本、场景及强度要求,其分为实心/圆头螺钉、半管状铆钉、盲铆钉、驱动铆钉、摩擦锁紧铆钉等等,其表面可镀锌、镍、黄铜、锡等镀层。


铆钉可用铝、钛、镍基合金(如,蒙乃尔合金)、高强度结构钢等材料制作。对于高强度结构钢,美国ASTM A502-3(结构钢铆钉标准规范)中按化学成分划分3个等级,按硬度划分为3个等级。




二、工作原理及应用


铆钉每个端部有一个头部,固定在设备上后可以支撑拉伸载荷,与螺栓和螺钉适合张力载荷不同,铆钉更能够支撑剪切载荷(垂直于轴的载荷)。




在开发焊接技术和螺栓连接之前,金属框架建筑物结构如埃菲尔铁塔、金门大桥、悉尼海港大桥等都通过铆接连接在一起,汽车底盘也是如此。



在第二次世界大战期间,许多国家使用铆钉建造装甲坦克,包括在美国制造的M3坦克。然而,许多国家很快就认识到铆钉是坦克设计中的一大弱点,因为如果坦克被大型弹丸击中,即使是没有穿透能力的弹丸,它会使铆钉脱臼,铆钉会绕着坦克内部飞行并伤害或杀死机组人员。


一些国家,如意大利、日本和英国,在整个战争期间,由于各种原因,例如缺乏焊接设备或无法有效地焊接非常厚的装甲板,在其部分或全部坦克设计中使用了铆钉。



在现代,铆钉通常和其它紧固件联合使用(如螺栓和螺钉),以期建立非常紧密的配合(通常称为过盈配合)。在实际应用中,与松散紧固件相同的接头中的铆钉承载更多的负载,然后,铆钉再将负载重新分配到其他松配合紧固件(如螺栓和螺钉)之前失效(当紧固件失效时,经常会导致灾难性故障),从而在其它紧固件失效前做预警启示。这在飞机上的应用意义非常明显。


到目前为止,铆钉仍广泛用于重量轻且强度高的应用中,例如在飞机中,许多金属板合金优选不焊接变形并且可以发生性能改变的材料,内部和外部锁定的结构型盲铆钉可用于飞机应用中,因为其锁定的心轴不会脱落。





牛仔裤中也有铆钉的应用,用于加固口袋的铜铆钉是蓝色牛仔裤的特征。



三、本体原料的制造及质量检验


铆钉本体通常用三种原料制造:


在过去,通常用“锤子”敲击已安装的铆钉,作为检验密封性和缺陷的一种非破坏性测试。检查员通常用锤子敲击铆钉的头部,同时用另一只手轻轻地接触铆钉和底板,并判断返回的声音来判断质量,松散的铆钉产生可识别的不同声音。


在现代,铆钉和其他钢材一样,要检验剪切、拉伸强度等力学性质,有时还会对其他关键特征进行进一步测试,如断裂载荷、耐盐雾性等,剪切试验包括将铆钉安装到具有特定硬度和厚度的两个板中,并测量剪切板所需的力。


很多国家标准里规定了对此类破坏性测试试验的具体强制要求,比如美制IFI-135标准(美国螺栓、螺母和铆钉制造商学会) 等。


实心铆钉和半空心铆钉的冲击方法


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