热铆和冷铆的区别
铆钉连接是一种永久性连接工艺,可以足够牢固地连接两个金属部件。它提供了一个耐用、牢固和可靠的接头;特别是即使在持续振动下的抗松动能力,在包括桥梁建设在内的许多场合下,铆接优于焊接。铆接基本上是在带板的帮助下使用铆钉将两个零件搭接在一起。铆钉基本上是一个小的圆柱形杆,通常由软材料制成,一端有一个头部。铆钉的圆柱柄必须比组件和带板的累积厚度足够长。铆接时,将这些铆钉插入部件上的孔中,铆钉的突出端(尾部)被锤击(镦粗)以形成另一个头部。在设计位置铆接之前,必须在组件上钻孔。铆钉的两个固定端牢牢地夹住部件。
根据铆钉突出部分的锤击温度,铆接可分为热铆和冷铆两大类。在热铆 ,铆钉端在锤击之前通过一些外部方式(如火焰加热)加热。加热温度在 2/3 rd 左右 铆钉材料的熔点。由于这种加热,材料变得柔软和塑性,因此需要较低的镦锻力。因此,当铆钉材料较硬时,如不锈钢,则首选热铆,因为所需的力较小。它也适用于大直径铆钉,通常直径大于 10 毫米。铆钉受热热膨胀对握持强度也有重要影响。
相反,冷铆 仅在室温下进行。这里铆钉没有被加热,因此在室温下进行锤击。所以镦粗需要比较大的力;然而,加热铆钉不需要热源。加热时间也与它无关,因此该过程相对较快。但是,如果铆钉直径较大或由较坚固的材料制成,则需要较大的锤击力。热铆和冷铆的各种区别在这里以表格的形式给出。
表格:热铆和冷铆的区别
热铆 | 冷铆 |
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在热铆时,铆钉的突出端在锤击之前被加热到高温。 | 冷铆时,在室温下进行锤击。不进行加热。 |
它需要合适的热源(如燃料或燃气火焰)来加热铆钉。 | 不需要这样的热源。 |
加热大量铆钉需要时间。所以热铆是一个耗时的过程。 | 冷铆没有加热时间,因此过程更快。 |
由于体积收缩,铆钉在冷却时会产生拉应力。这种应力有助于紧紧抓住组件。 | 铆钉内不会产生拉应力,因此抓握不是很紧。 |
这里的铆钉同时受到剪切力和拉力。 | 这里的铆钉只受到剪切力。 |
由于紧握,热铆主要提供防漏接头。 | 冷铆不一定能防漏。 |
在镦粗过程中所需的力要小得多,因为铆钉会因加热而保持塑性状态。 | 由于铆钉材料保持在室温下,因此镦锻需要相对较高的力。 |
当铆钉由黑色金属制成或铆钉直径大于 10mm 时,首选热铆。 | 当铆钉材质较软或直径小于10mm时,首选冷铆。 |
加热铆钉和热源: 热铆是通过将铆钉的突出端加热到高温(铆钉材料熔点的 50 – 70%)然后镦粗该端制成另一个头部来进行的。因此,它需要一个尖锐的高能量密度热源来快速加热。通常为此目的使用燃料或气体火焰。然而,冷铆不需要任何加热来进行锤击,因此与热源无关。
铆接时间: 由于铆钉在锤击(镦粗)之前加热,热铆需要更多时间。冷铆在室温下进行,因此与加热时间无关。因此,它更快、更经济、更高效。
铆钉压力、密封性和泄漏: 铆钉接头总是承受剪应力,因为力通常沿组件或垂直于铆钉轴施加。它与铆接的方式(热或冷)无关。事实上,铆钉的剪切失效是设计铆钉位置时的重要设计标准。除了剪切应力外,每个铆钉在进行热铆时也会承受拉应力。这种拉伸应力与组件上的外部负载无关。像每种材料一样,铆钉材料在加热过程中也会发生体积膨胀。由于铆钉的自由端在热状态下被锤击,因此自由收缩受到限制,因此在冷却时会产生拉应力。这种拉伸应力有助于以防漏的方式紧紧抓住组件。然而,当进行冷铆时,铆钉内不会产生这种拉应力,因为没有进行加热,因此没有与之相关的体积膨胀或收缩。
锤击力: 通过施加足够的力或将温度升高到一定水平,工程材料可以从弹性状态转变为塑性状态。处于塑性状态的固体材料变得非常具有延展性,并且对应变(尺寸变化)所需的力(应力)要小得多。在热铆时,铆钉尾部因高温加热而变塑性,因此需要较小的锤击力。冷铆时,由于没有加热,铆钉材料保持弹性状态,因此需要较大的锤击力才能使尾部鼓起。
什么时候需要热铆接? 如果铆钉材料较硬,如不锈钢,则首选热铆,否则必须施加较大的锤击力。因此,当铆钉材料较软时,如铝或黄铜,则可以进行冷铆。从尺寸的角度来看,如果铆钉直径大于 10 毫米,则建议使用热铆,因为它在镦粗时所需的力较小。对于直径较小的铆钉,可以进行冷铆。
本文介绍了热铆和冷铆之间的科学比较。作者还建议您阅读以下参考资料以更好地理解该主题。
- differ.minaprem.com 上的热铆和冷铆之间的区别。
- V. B. Bhandari 机器设计简介(2017 年,McGraw Hill Education India Private Limited)。
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