铆钉虽小作用大

2017-12-13  来自: 深圳市文达五金制品有限公司 浏览次数:424

  

铆钉虽小作用大 (转载)


  在焊接工艺未面世前,所有工件的连接都是铆接的,它是一种非常古老的工件连接工艺,虽

  然它有四五千年的历史,但至今仍是主要的连接工艺之一,不可或缺。特别是在航空航天器

  制造中,铆接工作量非常大,据称C919大飞机的铆钉用量以百万个计,支线客机ARJ21的铆钉

  用量也多达五六十万个。

  航空器的主要结构材料为铝合金,商用飞机的铝制结构与零部件净质量占飞机总净质量

  的60%~80%。连接铝结构与零件的铆钉必须用电极电位差最小的铝合金制造,当然最好是用同

  种合金的铆钉,如果不能用同种合金铆钉,也应用电极电位尽量相近合金,以防异种金属和/

  或合金之间的接触腐蚀。

  铆钉是用线材制的,为了制造航空器及其他铝制装备,铝工业及其他部门研发与加工制

  造了一系列铆钉线专用铝合金。铝结构用的铝合金材料有两类:热处理不可强化铝合金及热

  处理可强化铝合金。这些专用铆钉铝合金大都已纳入国家标准GB/T3197。

  铝及铝合金铆钉线材尺寸

  中国铝合金铆钉线材生产始于1956年11月东北轻合金有限责任公司(当时名为哈尔滨铝

  加工厂,代号一零一厂)的建成投产,铆钉线材生产能力1000t/a;1968年9月又建成了中国

  铝业西北铝加工分公司(当时厂名西北铝加工厂,代号一一三厂),生产能力300t/a,但是

  航空航天器柳钉线材仍主要由于上述两厂生产,有些铆钉及线材是进口的或外商在华独资企

  业提供的,如铝-锂合金铆钉等。铝及铝合金铆线材尺寸及其尺寸偏差见表1(GB/T3197)。

  抗剪强度

  铆钉在工作中受到的载荷主要为剪应力,因此,铆钉线材必须具有一定的抗剪强度。热

  处理不可强化的工业纯铝及铝合金铆钉线材的标定(GB/T3196)抗剪强度见表2,而经固溶处

  理及时效的铝合金铆钉线材的抗剪强度见表3。

  热处理不可强化铝合金铆钉线材

  1035工业纯铝

  1035工业纯铝铆钉用于铆接工业纯铝制造的构件,在航空器中用于连接通风系统零部件

  、电线保护导管件、垫片等。在铝制化工设备中有较多的应用。1035工业纯铝是一种应用广

  泛的纯铝,它的成分(质量%):Cu0.05、Mn0.05、Mg0.05、Zn0.10、Ti0.06、V0.05、

  (Si+Fe)0.65,其他杂质单个0.03、Al99.35,高压输电线都是用此种铝拉制的。

  3A21合金

  3A21合金是一种Al-Mn系不可热处理强化的变形铝合金,应用广泛,半成品种类齐全,板

  、带、箔、管、棒、型、线、缎件都有,GB/T3196与GJB2055对铆钉线材性能、成分等作了

  规定,它的合金元素含量为1.0%Mn~1.6%Mn,线材直径1.6mm~10.0mm,在HX8状态成捆供应,

  抗剪强度Rc≥69N/mm2。合金的强度低,但比工业纯铝的高,冷变形可以提高其强度,有很高

  的抗蚀性,与工业纯铝的相当。在不平衡条件下的凝固组织为α-Al、Al12Mn、Al6Mn、

  Al4Mn,在退火时Al4Mn转变为Al6Mn。Al12Mn是亚稳定的,温度≥550℃时完全消失。另外,

  含Mn的过饱和固溶体分解时,初期形成的Al12Mn转变为稳定的Al6Mn。合金中的杂质Fe可形

  成不溶解的Al6(FeMn)相,Si可能产生Al10Mn3Si(T)相。在航空器中用于制造油箱、汽

  油滑油导管、冷冲压件、受力小的零件,在民品、通用设备与建筑中有着大量应用。

  5A02合金

  5A02合金是一种热处理不可强化的Al-Mg系合金,相当于国际上的5052合金,强度低,

  塑性高,冷变形可以提高其强度,但降低塑性,抗蚀性高,可焊性好,适宜在海洋环境中工

  作,冷作硬化对合金抗蚀性及可焊性无影响,材料退火温度350℃~410℃,GB/T3196、

  GJB2055对5A02合金铆钉线材的有关事项作了规定,线材直径1.6mm~10.0mm,HX8状态成捆供

  应。退火状态5A02合金组织由α-Al、β相(Al3Mg2)组成,杂质铁和硅可形成Al3Fe和

  Mg2Si,还可能有AlMg2Mn和AlFeSi。线材抗剪强度Rc≥1180N/mm2。

  5A05合金

  5A05合金:一种含Mg量较高(4.80%~5.50%)与含有Mn的(0.30%~0.60%)不可热处理强

  化的变形铝合金,冷变形可提高强度,降低塑性,退火状态材料的塑性高,半冷作硬化状态

  材料的塑性中等,抗蚀性高,按GJB2055铆钉线材在HX8状态成捆交货,直径1.6mm~10.0mm,

  抗剪强度Rc≥166N/mm2。该合金通常用于制造要求有高的工艺塑性和耐腐蚀的承受中等载荷

  的焊接管道、液体容器等,铆钉用于紧固零部件。5A05合金的抗蚀性与第二相β(Al3Mg2)

  的分布形态密切相关,当β相连续分布于晶界,合金就有相当大的晶界腐蚀和应力腐蚀开裂

  敏感性,但是经适当的退火使β相呈弥散状态均匀地分布于晶界和晶粒,就可以显著提高合

  金的抗蚀性,甚至消除对这两种腐蚀的敏感性;冷作硬化、焊接、使用中的长期加热会降低

  合金的抗蚀性,甚至会引起剥落腐蚀。5A05合金的常温组织为α-Al+β相,Mn、Fe、Si可

  形成AlMg2Mn、AlFeSi和Mg2Si,在310℃~335℃退火可以避免β相沿晶界连续性分布。5A05

  合金相当于美国的5056合金,合金的熔化温度范围638℃~568℃。

  5B05合金

  5B05合金:一种含Mg量高的(4.70%~5.70%)Al-Mg系专业铆钉合金,不可热处理强化,

  其铆钉用于铆接铝结构与镁结构,铆钉在退火状态下铆接,因为此状态铆钉具有最佳的塑性

  ,它的平均含镁量5.2%,比5A05合金的5.15%略高一点点,实际上这两个合金的合金化元素

  (Mg、Mn)含量相等,但是在杂质含量方面则有一些差别,5B05合金的Si、Fe含量分别应≤

  0.40%,而5A05合金的为0.5%,而在5B05合金中,(Si+Fe)之和应≤0.6%,可是对5A05的(

  Si+Fe)含量未作规定。5B05合金铆钉线材直径1.6mm~10.0mm,在HX8状态成捆交货,按

  GB/T3196和GJB2055的规定,合金的抗剪强度应≥157N/mm2。铆钉在阳极氧化与重铬酸钾封

  孔后需退火再铆接,如在盐浴槽内退火,须将铆钉装入一头封孔的壁薄的钢管内(管径<50mm

  、壁厚<1.5mm),保温时间与空气炉内退火相当,即40min。5B05合金线材的退火制度:

  (350℃~410℃),按材料直径确定,不宜过长。该合金铆钉用于铆接在-196℃~200℃工作

  的退火状态的铝合金及镁合金结构件。5B05合金的组织结构与5A05合金的相当,它的抗蚀性

  与第二相(β相-Al3Mg2)的分布形态密切相关,若连续分布于晶界,则有晶界腐蚀与应力

  腐蚀开裂敏感性,进行适当的退火可使β相呈细小的质点均匀地分布于晶界与晶内,显著提

  高抗蚀性。冷作硬化与使用过程中长时间加热都会降低合金的抗蚀性,甚至引发剥落腐蚀。

关键词: 铆钉           

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