淺談鉚釘加工行業(yè)的設(shè)計改進與發(fā)展

◆王青杰

淺談鉚釘加工行業(yè)的設(shè)計改進與發(fā)展

◆王青杰

對鉚釘行業(yè)市場進行分析，提出存在的問題點，通過鉚釘結(jié)構(gòu)設(shè)計試驗，分析出鉚釘锪窩孔裂紋應(yīng)力強度受到的影響情況，得出試驗結(jié)論和建議，對鉚釘加工廠家給出了設(shè)計方面的建議和營銷方面的建議，促進鉚釘加工行業(yè)快速發(fā)展。

密封圈；設(shè)計改進；行業(yè)發(fā)展

一、鉚釘行業(yè)市場分析

螺栓、螺母、抽芯鉚釘?shù)染o固件是應(yīng)用最廣泛的機械基礎(chǔ)件，多年來一直保持著快速增長的勢頭，效益和質(zhì)量不斷提高。目前工業(yè)產(chǎn)值大致有80億元左右，大大小的企業(yè)有1000多家，大都集中的中低端市場，價格魚目混珠，質(zhì)量參差不齊。抽芯鉚釘主要分三大類：普通開口抽芯鉚釘、封閉型抽芯鉚釘和結(jié)構(gòu)型抽芯鉚釘。國內(nèi)大多數(shù)廠家只能生產(chǎn)附加值低的普通抽芯鉚釘，結(jié)構(gòu)型鉚釘基本由兩家跨國公司HUCK(美鋁Alcoa)和AVDEL（浩明）壟斷，國內(nèi)企業(yè)受到技術(shù)制約，生產(chǎn)設(shè)備也得不到提高，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品大多為仿制品，在結(jié)構(gòu)尺寸上基本相同但內(nèi)在功能形式無法實現(xiàn)，普通的鉚釘基本可以實現(xiàn)國產(chǎn)化，但是結(jié)構(gòu)性抽芯鉚釘還不能制造出來，僅僅是模仿外表面。

二、鉚釘結(jié)構(gòu)設(shè)計試驗

鉚釘锪窩孔為120°孔，材料為2524-T3鋁合金，彈性模量E=70GPa，泊松比v=0.3。

（一）不含鉚釘填充時锪窩孔邊角裂紋情況。鉚釘裝配時锪窩孔在加工過程中存在裂紋現(xiàn)象，在锪窩孔成型中計算未放置鉚釘?shù)那闆r下應(yīng)力強度變化可以看出：隨著裂紋長度的增加，承插孔裂紋前緣應(yīng)力強度逐漸減少。不同的鉚釘锪窩孔裂紋長度、锪孔邊角扇形裂紋應(yīng)力強度因子的最小的α=60°附近，α=0°和α=120°在最大值應(yīng)力強度因子的位置。

（二）含鉚釘填充凈配合時锪窩孔邊角裂紋情況。在不同的裂紋長度包含在鉚釘?shù)膬襞浜蠒r，得到了每個裂紋邊緣的規(guī)則應(yīng)力強度因子分布。可以看出：隨著裂紋長度的增加，承插孔裂紋前緣應(yīng)力強度逐漸減小。不同的鉚釘锪窩孔裂紋長度、锪孔邊角扇形裂紋應(yīng)力強度因子的最小的α=60°附近，最大應(yīng)力強度因子α= 0°。

（三）含鉚釘填充干涉配合時锪窩孔邊角裂紋情況。干涉鉚接是指釘桿和釘孔之間的密切配合。它是一種連接加固技術(shù)，可顯著提高結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，并獲得良好的密封效果。過盈配合的過盈量指的是鉚釘孔膨脹后所造成的，在不同锪窩孔裂紋長度的情況下，應(yīng)力強度隨著干涉變化而變化。

三、試驗結(jié)論及建議

鉚釘锪窩孔邊的裂紋應(yīng)力強度隨鉚釘與锪窩孔干涉量的增加近似成二次拋物線分布，鉚釘與锪窩孔間最佳干涉量為0.7%，且鉚釘與锪窩孔的干涉量在0.5%～1.1%范圍內(nèi)可有效地降低裂紋前緣處應(yīng)力強度的大小。鉚釘生產(chǎn)廠商應(yīng)注意應(yīng)力強度受干涉影響最小的情況，在加工過程中對裂紋前緣0°，60°，120°位置考慮消除應(yīng)力強度，

四、鉚釘加工行業(yè)的發(fā)展

（一）加大技術(shù)研發(fā)力度。通過試驗分析推出自己的專利產(chǎn)品，成為新的經(jīng)濟增長點，不斷提升自己的品牌影響力。1） 開發(fā)高強度、高附加值的產(chǎn)品，開發(fā)非標的結(jié)構(gòu)新穎的產(chǎn)品，研究生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)開發(fā)汽車用特種鉚釘、航空用特種鉚釘和IT用特種鉚釘?shù)鹊取Ｃ磕甓紤?yīng)該向市場推出新產(chǎn)品，并保持這種領(lǐng)先地位。2）順應(yīng)歷史潮流,研究開發(fā)綠色環(huán)保材料。與原材料商合作，研究一些新的原材料，對相關(guān)加工行業(yè)開展新技術(shù)新工藝的研究。 加強耐高溫、高耐磨、鉚合力強的特殊鉚釘材料的應(yīng)用研究。3）研究高效設(shè)備和新型加工方法，提高冷鐓用原材料加工水平，提升勞動生產(chǎn)效率，緩解了勞動力成本上升的壓力。 研究特種鉚釘生產(chǎn)過程中在線檢測技術(shù)和檢測設(shè)備的應(yīng)用。研究一次性產(chǎn)品模具工藝等。

（二）建設(shè)新產(chǎn)品的營銷平臺。緊緊依靠城市交通、航空航天、電子電器、建筑等產(chǎn)業(yè)，努力發(fā)展高性能、高強度、高附加值產(chǎn)品。利用龐大的客戶基礎(chǔ)，區(qū)別于傳統(tǒng)營銷模式的零售、批發(fā)、直營等方式，采取連鎖加盟的方式，與各地有實力的經(jīng)銷商開展廣泛的合作，結(jié)成緊密的廠銷利益共同體。

[1]沈海軍.锪窩孔邊扇形角裂紋應(yīng)力強度因子的三維有限元分析.航空學(xué)報，2013，23(2):106-110.

[2]郭萬林.飛機譜載下鋁合金锪窩孔結(jié)構(gòu)腐蝕疲勞研究.力學(xué)學(xué)報，2014，35(1):21-24.

[3]王鋒.三維裂紋應(yīng)力強度因子的有限元計算分析.航空計算技術(shù)，2016，36(3):125-127.

（作者單位：中國電子科技集團公司第三十八研究所）