结构性百叶窗紧固件有助于轻量化

轻量化的呼吁已导致我们在设计和构造车辆方面取得了重大进步。技术的进步带来了新的令人兴奋的可能性,但是它们也创造了独特的问题集。向汽车中增加铝用量的应用就是一个例子。尽管铝提高了燃油经济性和敏捷性,已被广泛接受,但铝也带来了共同的设计挑战。由于铝的特性与钢不同,因此在紧固钢体时获得的经验不能直接沿用。基于这一事实,甚至必须重新考虑焊接等公认的做法。幸运的是,已经存在成熟的技术来替代甚至改进不兼容的情况。

结构型盲拉紧固件。它们已经在许多关键的应用中使用了数十年,包括在航空航天中的广泛使用,证明了它们的可靠性。碳钢,铝和不锈钢的变化使结构型盲拉紧固件成为连接多种材料(包括铝)的可行选择。结构型盲拉孔紧固件的安装不需要其他连接技术所需的大量培训,并且能消除由其他类型的紧固件引起的“吱吱作响”的情况。

您可能会问:“当我知道并信任粘合剂或焊接时,为什么要尝试一些新的东西?” 本文将探讨这些技术的优点和缺点,并将它们与结构型盲拉紧固件的优点进行比较。

 

胶粘剂

对于必须连接不同材料的制造商,粘合剂是一种有吸引力的选择。应用程序通常很简单明了。这些粘合剂在相似和不相似的材料之间形成一致的粘合,而几乎不增加了结构的重量。另外,可以沿着接缝的周长施加粘合剂,以增加强度并防止污染物。

您可以从多种粘合剂产品中进行选择,以用于多种应用。但是,必须仔细评估这些选项,因为许多选项可能会很昂贵。同样,粘合时间可能很长,如果粘合剂使用不均匀且未正确固化,则粘合可能会不可靠。使用粘合剂时,必须仔细检查每个接头。

胶粘剂也容易因大气条件而降解或与腐蚀性元素接触,从而引起许多应用的长期耐久性问题。最后,胶粘剂对环境的影响不容忽视。来自施用的残余物的处置和粘合剂的清洁会带来问题,其中使用了粘合剂的报废车辆的回收也可能会产生问题。

 

焊接

自青铜时代以来,焊接是另一种广泛接受的金属连接方法,二十世纪和二十一个世纪以来,新的焊接技术得到了发展,其中许多是由于轻量化目标和新材料的引入而引起的。

铝在汽车工业中的使用不断增长对焊接技术提出了两个主要挑战:电导率和表面处理。铝的高热导率意味着热量的施加必须比钢快四倍,以使温度升高相同的量。虽然必须使用大电流来产生足够的热量以达到熔化温度,但是由于铝在高温下的强度较低,因此必须仔细控制这种热量。因此,在焊接过程中和焊接后必须支撑重物或负载零件,即使在冷却后,这些受热影响的区域通常也很脆。

此外,将不同的铝合金或将铝焊接到其他材料上也增加了另一个挑战。每种合金都有其特定的熔点,需要不同的加热水平和速度。焊接铝还会在热影响区产生复杂且不可预测的微观结构。

钢上的焊缝在熔点处显示颜色变化,而铝则没有。实际上,铝没有直观的迹象表明焊缝旁边的区域可能会熔化,这可能导致焊缝大于所需的焊缝。铝焊缝的裂纹是另一个重大挑战,铝焊缝不仅一开始就容易产生裂纹,而且随着时间的流逝自然会时效硬化,从而进一步增加了开裂的可能性。铝表现出的高热膨胀系数意味着它的膨胀量是钢的两倍,因此,如果零件受到夹具或零件设计的限制,这也可能导致接合处破裂。当要连接铝时,具有不同横截面厚度的预热和慢速冷却部件可以帮助防止这种开裂的发生。

表面处理是铝与钢不同的另一领域。焊接前必须从表面去除氧化铝形式的自然氧化。氧化铝的熔点高于母材的熔点,因此,如果存在热量,则产生的焊缝可能比预期的弱或宽。惰性气体或助焊剂通常用于防止在准备表面后形成氧化。然而,这些氧化处理中的任何一个都可能导致焊接缺陷。此外,外溢的存在还可能导致未来的腐蚀问题。

 

结构性盲紧固件

汽车制造商采用的第三种连接方法是盲拉紧固件。盲拉紧固件用于连接不同的材料,例如铝制钢或铝制碳纤维。这些紧固件的当前应用包括窗户调节器,门把手和装饰条。盲紧固件价格低廉,易于安装且易于检查。盲扣有两大类:结构性和非结构性。如今,使用的大多数盲拉紧固件都是非结构性的“ pop”型铆钉,由于非结构性的盲铆钉不具有承重能力,因此它们的应用仅限于轻型接头。

结构性盲孔紧固件与非结构性盲孔紧固件具有相似的优势,同时还具有明显的优势:可量化且可预测的剪切强度和拉伸强度。与“ pop”型铆钉不同,结构性盲铆钉在安装后会保留其芯轴。通过在安装过程中心轴和心轴套筒的相互作用,可以实现心轴的这种保持。与传统的非结构性盲紧固件相比,芯棒的存在使剪切和拉伸承载能力提高了60-80%。结构性盲紧固件不仅可以通过整体强度提高,还可以通过其公布的抗剪切值高于其拉伸值这一事实与非结构性紧固件区别开来。

结构盲拉紧固件由一位操作员从材料的一侧快速安装(通常不到一秒钟)。操作员培训很简单,不需要任何形式的认证。而且,由于仅基于心轴断裂位置相对于套筒的位置进行结构盲紧固件的目视检查,因此也不需要进行特殊质检训练。

已安装的结构性盲紧固件的剖视图,显示了保留的心轴和齐平断裂。

 

许多特性使结构型盲拉紧固件成为紧固异种材料的理想之选。这些紧固件有各种材料,直径,头部样式,涂层和结构强度。它们通过孔填充或表面轴承连接材料。孔填充式盲拉紧固件可确保孔在安装后保持正确对齐,防止“板材蠕变”,而带表面轴承的盲孔紧固件可用于较薄或易碎的材料或需要高撕裂载荷的场合。这些表面轴承紧固件也可以用于在应用的盲侧开槽的情况。

结构型盲拉紧固件的安装既安全又简单。在安装过程中不会散发烟气,不使用热量,也不需要清洁或预处理表面。结构型盲拉紧固件的材料和涂层选项的可用性实际上消除了对表面氧化的担忧。一些结构型盲拉紧固件甚至在套管上包括咬边小圆角,以确保它们正确对位,并且不需要对孔表面进行打磨或去毛刺。

已安装的结构型盲拉紧固件保持紧密,直至达到其最低机械值,从而形成了不易破裂的紧密,抗振动的接头。这些通用紧固件也可以与粘合剂结合使用,以确保关节保持紧密直到粘合剂固化,同时还为关节提供了额外的支撑强度。

最后,结构型盲拉紧固件的安装成本往往低于其他连接选项,从而节省了时间,劳动力和复杂的检查过程,从而节省了总成本并提高了产量。

 

向前进

汽车行业承受着不断的压力,要求以更少的重量做更多的事情:减轻重量,减少成本和时间。铝和其他奇特材料的使用不断增长,对联合设计提出了独特的挑战。从重量,成本,生产率和可靠性的角度了解不同的连接技术如何发挥作用至关重要。当尝试解决重量问题时,粘合剂和焊接通常是首选的连接技术,但结构型盲拉紧固件也应给予大力考虑。

与粘合剂或焊接相比,结构型盲拉紧固件可为系统增加最小的重量,但是尽管如此,结构型盲拉紧固件仍是其他技术的可行替代方案。结构型盲拉紧固件在各种材料之间形成牢固,紧密的接头,并且紧固件选项的广泛选择提供了独特的特性和性能,从而使接头设计者可以选择最适合每种应用的解决方案。简便的安装过程使操作人员更容易固定和培训,而快速的目视检查指南则有助于确保每次正确固定每个接头。

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