鐵路貨車專用拉鉚釘及套環(huán)試制工藝*

吳 桃

(常州鐵道高等職業(yè)技術學校，江蘇常州 213011)

1 國內拉鉚釘?shù)默F(xiàn)狀

長期以來，我國車輛，橋梁等鋼結構普遍使用普通鉚釘或螺栓等緊固件，造成連接可靠性低，檢修周期短，后期維護成本高等問題。拉鉚釘是為解決上述問題而研制的一種新的技術和產品，它是利用虎克定律單向拉伸原理發(fā)明的防止松動的連接器，具有“一次緊固，永不松動”的特性，以及抗震性好，防滲性強，連接強度高和檢測方便等優(yōu)點，可有效防止構件在震動時的松脫，可長期免于維護。

與傳統(tǒng)螺栓利用扭力旋轉產生緊固力不同，拉鉚釘經由專用設備，在單向拉力的作用下，拉伸栓桿并推擠套環(huán)，將內部光滑的套環(huán)擠壓到螺桿凹槽，使套環(huán)和螺栓形成100%的結合，產生永久性緊固力［1］。整個緊固過程需要5～8 s。由于其獨特的環(huán)槽設計，從根本上解決了普通緊固件在震動情況下松動的問題。同時，其特有的高夾緊力和抗剪力設計使其在安裝完成后具有永久的高緊固力，從而取代焊接。

為了滿足國民經濟的發(fā)展需要，鐵路運輸已經進行了五次大提速，貨車在干線上的運輸速度提高到了80～100 km/h，行包快運和集裝箱專用車提速到了120 km/h，在貨車提速的同時，列車編組數(shù)量和牽引重量也在不斷增加，這樣就對鐵路運輸安全提出了更高的要求。貨車制造中所用的普通鉚釘已不能適應鐵路運輸新形勢下的安全需要，采用新的緊固方法勢在必行。

2 拉鉚釘及套環(huán)主要性能指標

運裝貨車397號文《鐵路貨車專用拉鉚釘及套環(huán)技術條件》中規(guī)定的拉鉚釘及套環(huán)主要性能指標:

(1)原材料要求 用于鉚釘和套環(huán)制造的原材料應符合GB/T3077《合金結構鋼》和GB/T699《優(yōu)質碳素鋼》規(guī)定。非金屬雜質物A，B，C，D四類各應小于2．0 級。

(2)熱處理后力學性能［2］拉鉚釘和套環(huán)熱處理后的力學性能應不低于表1中的要求。

(3)實物及鉚接后性能［4］拉鉚釘及套環(huán)的實物及鉚接后性能應不低于表2的要求。

表1 拉鉚釘及套環(huán)的力學性能指標

表2 拉鉚釘及套環(huán)的實物及鉚接后性能指標

3 工藝設計

(1)拉鉚釘及套環(huán)的材料選擇 通過查閱資料，能滿足表1中的拉鉚釘材料有40Cr，35CrMo，35Mn2，40Mn2等多種中碳合金鋼，套環(huán)材料有08F，10，10F等碳素鋼。通過對各種材料分別檢測和解剖分析，40Mn2和10F作為拉鉚釘及套環(huán)的試制材料，其優(yōu)點為是我國生產的成熟鋼種，具有良好的綜合力學性能，有可借鑒的在鐵路及其他行業(yè)中應用的經驗。

(2)工藝設計 LMY型拉鉚釘形狀如圖1所示。與普通鉚釘不同的是其桿身分為光桿，鎖緊環(huán)槽，斷頸槽及尾部夾緊環(huán)槽等四部分。鎖緊環(huán)槽和尾部夾緊環(huán)槽的形狀及尺寸均不相同。鉚釘桿身的外徑也有差異，由大至小的次序為光桿，鎖緊環(huán)槽，尾部夾緊環(huán)槽，斷頸槽。

圖1 拉鉚釘形狀

根據(jù)上述特點，設計了以下工藝方案:

鉚釘制造工藝:下料，頭部鐓鍛成形，變徑，探傷，斷頸槽切割加工，滾壓環(huán)槽及斷頸槽，熱處理，表面處理。

套環(huán)制造工藝:下料，成型，表面處理。

鉚釘頭部的成型工藝有冷鐓成型和熱鐓成型［3］。目前國內對于Φ20mm以下的鉚釘，一般均在冷鐓機上通過冷鐓頭部的方法生產，但在批量生產時產品的質量穩(wěn)定性和設備可靠性還不能保證。所以對Φ16 mm以上鉚釘采用熱鐓成型工藝。對大規(guī)格鉚釘采用棒料加熱后再摩擦壓力機上經一次熱鐓成型工藝進行拉鉚釘生產較為經濟、實用及可靠。同時，生產力需要擴張時，對Φ16 mm以下鉚釘采用成熟的冷鐓成型工藝。

因桿身各段桿徑不同，在頭部成型后需進行變徑。因拉鉚釘?shù)臄囝i槽直徑相對桿部直徑變化大，若采用滾壓成型工藝，排除的金屬太多且不易流動。所以在滾壓前現(xiàn)在斷頸槽處采用切削加工，后與環(huán)槽滾壓一起成型。環(huán)槽滾壓加工的特點是生產率高、無屑加工、尺寸精度有保證。

熱處理工藝選擇了可控氣氛多用爐光亮淬火處理［5］，可有效的保證拉鉚釘?shù)谋砻尜|量。

經歷了材料選擇、工藝設計、試制及試驗等過程，先后解決了熱鐓及變徑、滾壓、熱處理等技術問題，試制出了拉鉚釘及套環(huán)。

［1］ 李偉榮．機械工程標準手冊［M］．北京:中國標準出版社，2000．

［2］ 李 巖．新編鍛模設計實用手冊［M］．北京:中國知識出版社，2006．

［3］ 楊樹森．拉鉚釘及其在鐵道車輛中的運用［J］．鐵道車輛，2006(12):7－9．

［4］ 孟少農．機械加工工藝手冊［M］．北京:機械工業(yè)出版社，1991．

［5］ 熱處理手冊編寫組．熱處理手冊［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2004．