上世紀開始,很多重要的鋼結構都采用鉚接的方式,例如埃菲爾鐵塔,和汽車骨架。上世紀末期開始,大量結構開始采用焊接的方式,例如汽車骨架.但是一些需要輕量化同時又對強度有要求的結構,例如飛機機身、鋼結構橋梁等,則采用了螺絲連接的技術。鉚接和螺絲連接的具體區別在哪里,又為什么橋梁采用螺絲連接而不是焊接呢?
首先了解一下鉚接、螺栓連接、焊接這3者之間的區別吧:
鉚接:從承力的角度,鉚接是承剪力較好而承拉力能力較差。
鏍接:受拉受剪都可以。
焊接:受拉受剪都可以,但怕撕裂。
特性對比:
1、從可拆卸角度,鏍接是可卸鏈接,而鉚接和焊接都不是。
2、從質量保證角度,鏍接>鉚接>焊接,焊接是最不容易檢查質量的,因此民航飛機用焊接較少。
3、從改變零件材料性能來講,焊接影響最大,殘余應力變形問題教嚴重,對橋梁和汽車還可以承受,對飛機表面這種氣動外形要求高的則不理想。
4、成本角度,螺紋連接高于鉚接高于焊接。
5、從增加多余重量角度螺紋鏈接高于鉚接高于焊接。
6、氣密性水密性,焊接可以達到完全氣密水密,而其他2種很難達到.
對于異種材料連接(例如鋁和鈦、復材和鈦、不同系列的鋁合金),焊接是不太行的(飛機上常見不同材料連接,所以嚴重影響焊接的應用范圍)
從上面比較,可以知道為什么汽車和橋梁更多用焊接和螺紋鏈接,客機更多用鉚接和螺紋連接了。
焊接的缺陷相對難于控制,因此疲勞性能并不穩定。熱鉚在航空中也常見,尤其大一些的鈦合金鉚釘。
每一種連接技術都在進步,也衍生出不同的類型。 比如鉚接,有單面抽鉚,自沖鉚接等。 自沖鉚接好像現在在汽車行業開始應用較多,一臺設備都是天價。 單面抽鉚主要用于結構不開敞的情況,包裝行業用的很多,只是低端而已,飛機上有很多比較高級的抽鉚,還很難國產化。
比如焊接,激光焊和攪拌摩檫焊接都是比較新的技術。激光焊主要是熱影響區小,變形小。攪拌摩檫焊的機理實際沒研究很清楚,半熔化狀態和其他焊接不太一樣。飛機上也開始用這些新技術。
所以以前認為汽車用焊接、飛機用鉚接的觀點實際已經不確切了。至于橋梁,這種大型的建筑,多半考慮成本的因素,對重量又不敏感,往往不會采用最新的技術手段。
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