论城市轨道交通车辆铝合金车体铆接应用

论城市轨道交通车辆铝合金车体铆接应用

张力1刘旭2安志飞1孙明双1

1.中车长春轨道客车股份有限公司 工程技术中心工程技术部  吉林长春  130000

2.中车长春轨道客车股份有限公司 机电总包事业部  吉林长春  130000

摘  要：城市轨道交通车辆铝合金车体铆接工艺是底架生产过程中普遍应用的工艺手段，主要应用于钢铝模块的联接，例如扭杆安装座与底架的联接，减震器座与底架的联接等。铆接工艺相较于焊接工艺可靠性较低，但也具有操作方便，适用于两种不同材料联接的优势。本文针对项目中常见的铆接工艺及铆钉型号，将铆钉标准、技术规格、操作守则和验收标准进行总结，作为项目过程中评价的参考标准。

关键词：联接 拉铆 工艺手段 铆接工艺 标准

1 拉铆紧固件常用类型

铆钉联接是利用铆钉将两个或两个以上的板材或型材联接在一起的一种不可拆卸的静联接，简称铆接。铆接可分为热铆和冷铆两种。热铆紧密性较好，但铆杆与钉孔间有间隙，不能参与传力。冷铆时钉杆镦粗，胀满钉孔，钉杆与钉孔间无间隙。铆接中经常使用的紧固件类型包括抽芯铆钉、拉丝铆钉、单鼓铆钉、双鼓铆钉、环槽铆钉、实心铆钉、拉花铆钉、半空心铆钉、铆螺母、铆螺柱、压铆螺母等。

长客在城铁生产过程中主要使用艾维德（AVDEL）及哈克（HUCK）两种品牌的铆钉来对扭杆安装座和减震器座进行铆接。如图1所示，为AVDEL结构性单面铆钉结构示意图，由钉杆、套筒和套环三部分组成，这是生产实际过程中最经常用到的铆钉类型。HUCK环槽铆钉和该结构类似，由于国内最常使用的铆钉就是HUCK品牌的铆钉，因此环槽铆钉也被成为哈克钉，它具有抗震性好、高紧固力和高强度夹紧力等优势，被广泛应用于各个行业。

1—钉杆，铬钼钢材质  2—套筒，低碳钢材质 3—套环，硼钢材质

图1 AVDEL结构性单面铆钉结构示意图

2 环槽拉铆系统

环槽冷铆系统主要由液压系统、环槽铆钉枪、铆钓和铆钉套组成，由液压系统为环槽铆钉枪提供动力，从而拉断钉杆实现紧固完成。其安装步骤是首先将铆钉插入被元件的安装孔内，随后将铆钉拉铆部位正确放入铆接设备的枪头，拉铆前应确保铆枪“内牙”与铆钉拉铆部分紧密贴合，并气、电供给顺畅，最后用拉铆枪将钉杆拉断，完成铆接。环槽铆钉受挤压变形达到最佳状态时，必须在环槽出被拉断。如果提前拉断，铆套的变形小，在铆接后能够看到与元件会留有间隙，无法承力；如果滞后拉断，铆套变形严重，铆套强度和接触面积减小；这两种情况都属于铆接不合格。

应用环槽拉铆系统在拉铆时，以下几点内容需要注意：

（1）清洁零件与铆钉之间的接触区域，避免残留毛刺、金属屑和其它物质；同时保证夹紧零件，夹紧后保证固定，间隙应小于0.5 mm。

（2）在钢制件和铝制件之间涂富锌底漆，防止电化学腐蚀，长客多使用环氧底漆和固化剂比例调配。并在铆接后在周边涂密封胶进行密封。

（3）铆枪使用过程中加压的压杆中心要与铆钉同心。拉铆枪拉力方向应与铆钉杆方向一致，不可拉斜。

（4）拉铆完成后，需要铆钉尾部断裂部分涂防腐剂，防止腐蚀导致性能失效。

3 拉铆工具选择

在工具选择上，目前在长客经常使用的环槽铆钉拉铆枪型号分别HUCK 2580、HUCK 2600、HUCK 2628，如图2所示。其型号越大，则冲程和拉力也就越大，所能拉铆的钉的直径也就越大。拉铆枪可以通过更换枪头来改变铆钉的大小，以改变铆接尺寸。HUCK 2580铆枪所能拉铆的铆钉直径为3/16 in到3/8 in，即适用于5 mm-10 mm公称直径的铆钉；HUCK 2600 铆枪所能拉铆的铆钉直径为3/ 8in和5/16 in，即适用于8 mm-12 mm公称直径的铆钉；HUCK 2628铆枪所能拉铆的铆钉直径为5/8 in和3/4 in，即适用于16 mm和20 mm公称直径的铆钉。选择工具前，应该通过被拉铆件厚度和拉铆件所需拉力来确定铆钉型号和底孔大小，然后在来选择合适的拉铆枪进行拉铆。

1—HUCK 2580    2—HUCK 2600     3—HUCK 2628

图2 HUCK 拉铆枪

通过查阅相关手册，得到铆枪所能对应的铆钉尺寸如表1所示。

表1 环槽铆钉铆钉尺寸与铆枪匹配型号

4 铆钉标准及底孔尺寸选择

国内常用的环槽铆钉使用规格有5 mm、6 mm、8 mm、10 mm、12 mm、16 mm、20 mm。根据被拉铆件厚度来选择铆钉尺寸。一般来说，工件越厚，工件间铆接力越大，铆钉强度越大，直径越大。通过查阅铆钉相关标准，国家标准主要遵循GB/T 36993-2018《环槽铆钉连接副技术条件》，目前长客城铁底架铆接时使用的的AVDEL铆钉和HUCK铆钉主要遵循英国标准。表2和表3分别是国标铆钉直径与底孔尺寸对应关系和英标铆钉直径与底孔尺寸的对应关系。

表2 国标铆钉直径与底孔尺寸

表3 英标铆钉直径与底孔尺寸

通过对比可以看出，两表内的底孔尺寸基本无太差差别，区别主要体现在加工精度上。在车间生产过程中，尺寸精确到小数点一位。

5 拉铆验收标注

验证拉铆是否合格，需要按照详细的验收标准来进行验证，主要通过观察断钉位置、断钉与套环高低差以及套环距表面的高度距离等来判断，如图3所示，其中H代表断钉凸出套环面的距离，K为断钉凹进套环面的距离，S为套环面到套环弯曲位置的距离，F为套环面到元件面的距离。

图3 铆接验收标准尺寸

通过查阅国家标准和英国标准可以得到表4的验收尺寸和表5的验收尺寸。可以看出验收标准尺寸基本无太差差别，区别主要体现在测量精度上。在车间生产过程中，检测标准可以精确到小数点后一位，按国家标准执行。

表4 国标铆钉直径与验收标准

表5 英标铆钉直径与验收标准

6 结速语

针对环槽铆钉在城铁客车中的应用为出发点，以单面环槽铆钉的使用为例，对铆接工艺标准、铆接件公称直径、底孔直径、验收尺寸等进行了详尽的介绍。拉铆工艺虽是简单的连接手段，但选择正确的连接件和铆接工具是非常重要的。在车间施工过程中曾由于底孔与铆钉不符或铆钉与被拉铆件厚度不匹配的问题造成批量的拉铆不合格问题，利用大量时间进行返修，浪费人力物力。因此，在项目开展前期，设计部门做好连接件的正确选型，工艺部门采用正确工艺手段保证连接稳固可靠，采购部门采购到质量可靠的铆接件，各部门协同作业，保证整车质量稳步提升，保证企业工业品质水平不断进步。

参考文献

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