今儿, 螺丝君着手去介绍铝合金连接里时常运用的压铆螺母、还有自冲铆螺母以及拉铆螺母, 并且开展转动扭矩以及推出力检验。
试验得出的结果显示, 当那用于铆接的材料是6061合金, 且热处理状态处于T6这个情况时, 自冲铆螺母具备着更为杰出优异的抗转动性能表现, 拉铆螺母有着更为出色优异的抗推出性能体现。
被众多领域采用的铝合金材料, 具备高强度、高延展性以及低密度的特性, 然而铝合金在进行焊接期间, 存在变形、烧穿、裂纹、接头弱化以及异种材料连接困难等诸多问题, 基于此原因, 铆接和螺纹紧固连接技术, 渐渐受到重视, 而铆螺母, 俨然是此间获得广泛应用的产品当中不可被忽视的一个。
然而, 压铆螺母以及自冲铆螺母这类非标紧固件的开发数量日趋增多, 铆螺母紧固件已然并非完全属于传统意义所定义的标准件了。
现阶段, 铆螺母紧固件有的是国家标准或行业标准涵盖规定的那些标准件, 有的也是应客户需求而开发出来的非标紧固件, 就像压铆螺母、拉铆螺母以及自冲铆螺母, 这些铆螺母, 在铝合金连接当中起着关键作用, 给内饰件、总成的安装进行链接时提供连接点。
对于铝合金产品常常会用到的压铆螺母, 以及拉铆螺母, 还有自冲铆螺母这些紧固件, 本文对它们的优缺点展开对比, 并且对其力学性能予以分析, 从而为设计师提供选型方面的参考。
01 铆螺母紧固件
1．1 压铆螺母
一端带有压花齿以及导向槽的压铆螺母, 母材于压铆生产之前得开设安装孔, 借助压铆机下压力把螺母压花齿压入孔位, 如图1所示。
通常来讲, 安装孔的孔径略微逊于压铆螺母的压花齿, 所以压花齿能够挤入材料致使安装孔周边发生塑性变形, 变形物被挤入导向槽, 最终螺母与母材形成锁紧连接。
压铆螺母能够安装于各类铝合金型材以及板材, 然而连接强度受到母材强度的影响颇为显著, 并且在型材内腔安装螺母之际, 需要开设工艺孔, 以此保障压铆模具能够与螺母相接触。
图 1 压铆螺母
1．2 自冲铆螺母
自己冲压铆接的螺母是在那种通过压力来铆接的螺母基础之上改进而来的产品, 它具备不需要在母材之上进行开设安装孔这样的特点, 主要是借助自身冲压铆接螺母在自身进行压铆的同一时间完成冲孔的操作实现的, 在安装完成之后形成的是与通过压力来铆接最终得到的螺母那样类似的能够起到锁紧固定作用的连接结构, 展示于图2。
鉴于能够思索融合板材冲压工序一块儿实行生产, 所以更适配大批量生产, 在提升生产效率之际节省生产成本, 得以获取比压铆螺母以及拉铆螺母更佳的抗转动性能。
图2 自冲铆螺母
1．3 拉铆螺母
拉铆螺母是一类紧固件（图 3）, 它能在拉铆枪带动下产生塑性变形, 进而夹持到材料上, 因其具有单面操作就能完成安装的特点, 故而应用场合极为广泛, 此外它还可以解决一些缺陷, 比如金属薄板、薄管焊接螺母容易出现的泄漏问题, 以及压铆容易导致板材变形那些情况。
并且, 拉铆螺母强度一般低于压铆螺母, 而且安装之前也得在母材之上开设安装孔, 其样式以及力学性能能够参考GB /T 17880系列标准, 通常情况下拉铆螺母圆周表面还有支撑面存在花纹以此提升抗扭转性能。
图3 拉铆螺母
02 试验及结果分析
2．1 试验方案
用于试验的螺母, 其规格是M6, 当中的拉铆螺母, 符合GB /T 17880．1－ 1999的技术要求, 试验所使用的母材, 是6061合金, 处于热处理状态T6, 厚度为2mm, 在紧固件与母材配合之后, 开展推出力以及转动扭矩的分析。
转动扭矩乃是紧固件和母材出现相对转动之际的最大扭矩, 通过压铆以及拉铆设备安装紧固件后, 把测试螺栓从螺母柄部拧入要检测的紧固件, 螺栓头之下的支撑面不应当与母材相接触（图4（a））, 使用世达电子扭力扳手朝螺栓按顺时针方向施加扭矩, 记录下最大扭矩值。
推出来的力是指铆螺母于母材之上被推出去时的最大力数值, 把测试螺栓拧进要检验的螺母当中（4（b））, 并且把安装有螺母的试验件放置到电子万能试验机的平台之上, 借助检验工装把紧固件给推理出去, 记下最大压力数值。所有的试验件样品就如同图5所展示的那样。
图 4 转动扭矩及推出力示意图
图 5 试验件
2．2 结果分析与讨论
转动扭矩的检验结果另见表1, 推出力的检验结果另见表2。针对自冲铆螺母以及压铆螺母而言, 其转动扭矩测试值要比拉铆螺母更高, 究其实质原因在于, 螺母跟母材所形成的互锁部分比作拉铆螺母所形成的夹紧部分, 会提供更大的转动阻力, 并且互锁强度与母材牌号以及热处理状态存在关联, 一般情况下, 母材强度越高, 压铆螺母便能够展现出更为优良的抗转动性能。
因此, 处于热处理状态T6时, 压铆螺母转动扭矩表现出色, 自冲铆螺母也是如此。然而, 因为自冲铆螺母在进行冲孔之时还能同步完成压铆, 所以它与母材的结合更为紧密, 进而转动扭矩也就更高。
拉铆螺母的转动扭矩, 主要依赖于铆接工艺参数, 当拉铆行程处于合理状况时, 螺母起鼓均匀, 并且能获取较好的夹紧力 , 转动扭矩平均值能够达到18. 1Nm。
再者, 三种连接方式有着不一样的失效形式, 随着扭矩数值的不断增加, 强度处于最低水平的拉铆螺母会率先出现滑牙的情况；自冲铆螺母具备较高的强度, 在抗转动性能方面表现出色优异, 在施加了足够的扭矩之后呈螺纹滑牙状态但不会发生转动；压铆螺母的强度高于拉铆螺母, 不过在抗转动性能上低于自冲铆螺母, 所以螺母会和母材之间产生相对转动。
表 1 转动扭矩
表 2 推出力
拉力推出程度上, 拉铆螺母所具备的推出力是最为高的, 主要原因在于拉铆所形起的鼓状部分对螺母推出构成阻碍, 进而显著提高了推出力。
压铆螺母的花齿能够镶嵌进母材里, 自冲铆螺母的花齿照样也如此, 这在一定程度上可提高转动扭矩, 然而对于轴向承载能力而言它的贡献是比较小的, 所以压铆螺母有着较低的推出力, 自冲铆螺母同样也有着较低的推出力, 另外, 自冲铆螺母与母材结合得更为紧密, 其推出力强于压铆螺母的推出力。
03 总 结
为铝合金连接带来多样化的是不同种类的铆螺母, 从力学性能上进行分析, 当母材是处于T6状态的6061合金材料时，有更优异抗转动性能的是自冲铆螺母, 有更优异抗推出性能的则是拉铆螺母。
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