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机械连接方式

问题一:机械连接方式:

一.拉钉连接

拉钉的分类:

1) 不锈钢抽芯铆钉(拉钉)

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BK(半不锈钢开口型),QBK(全不锈钢开口型),QBF(全不锈钢封闭型);直径有3.2mm、4.0mm、4.8mm、6.4mm;头型有圆头,中部大帽沿;长度根据需要生产。

2) 双鼓型抽芯铆钉(拉钉)

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双鼓型铆钉铆接时,钉芯将铆钉钉体体末端拉成双鼓形,把两个要铆接的结构件夹紧,并能降低作用在结构件表面上的压力。

材质有铝的、钢的和不锈钢的,直径有3.2mm、4.0mm、4.8mm。

3) 不锈钢单鼓型抽芯铆钉(拉钉)

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材质为不锈钢,直径有3.2mm、4.0mm、4.8mm。

拉钉连接与传统工艺(焊接、粘胶)相比较,具有以下优点:

1、低能耗。拉钉连接不需要消耗原料和辅材,耗用的成本只有点焊的50%左右。传统工艺成本高、耗材多。

2、价格便宜耐用,结构简单,便于维护。压铆机的价格与传统设备价格差不多。况且传统设备易老化,不便维护。

3、连接处外形美观,不需要表面处理。焊接表面有疤痕,需要作(打磨、抛光等)表面处理。粘胶连接是使用一种强度很高的粘胶,工件腐蚀较严重。

4、连接强度高,连接点质量可以无损伤检测。

5、拉钉连接的设备使用寿命长,平均使用次数达10万~30万次。

6、工艺简单,不需要预先或事后处理(如冲孔、表面处理)。

7、解决了传统工艺不能对铝、镁、钛等金属材质进行连接的难题。

8、表面有镀层或漆层的工件表面不会损坏,可以对多层或有夹层的材料进行连接。传统工艺会破坏表面镀层。

9、工作效率高,工作中没有噪音,没有烟尘污染,环境环保。焊接工艺噪音大、有烟、火花、尘排放。这种工艺由于低成本、操作简单、连接处质量佳,在国际市场倍受青睐。我国已广泛应用在家电行业和汽车行业。

10、单一安装时成本比螺钉连接成本贵,但是批量安装时远比螺钉连接成本低。

拉钉连接与传统工艺(焊接、粘胶)相比较,具有以下缺点:

1、需要冲压铆机,或者旋铆机之类的专用工具,设备价格较贵。

2、连接后抽芯铆钉不可拆卸,拆卸后不但铆钉损坏,而且对不锈钢表面造成损坏。

3、铆接连接虽然美观但没有螺钉连接牢固。

4、密封性能差,若是做液体和气体等易渗、易挥发的密封时必须加材质为PTFE等的垫片。

二.螺钉联接:

螺钉联接是以螺纹为特征的可拆联接,是钣金生产中比较常见的联接方式。它是利用螺钉等紧固件将多个同心的螺纹孔联接成一体。螺钉的分类如下:

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注:

1.带*符号的品种为商品紧固件品种,应优先选用。

2.4.8和5.8级允许最大硬度为HV255。

3.dk和K按B级,其余按A级。

4.螺纹公差:4h适用≤M1.4,6g适用于≥M1.6。

5.铜制螺钉,须将材料牌号加注在标记的产品等级符号后面。例:螺纹规格d=M2、公称长度l=4mm、产品等级为A级、不经表面处理、用H68制造的B型十字槽沉头螺钉的标记为:

螺钉GB/T13806.1BM2×4A—H68

6.轴肩螺钉由于结构原因,不能承受拉力试验,但对12.9级规定的其他要求均应达到。

螺钉连接与(焊接、粘胶、拉钉)相比较,具有以下优点:

1、螺纹连接具有安装容易、拆卸方便、标准化程度高、互换性强、操作简单等优点,常用

于可拆的钢结构连接。

2、各种螺钉基本都已标准化,采购方便,缩短生产周期。

3、螺钉安装工具如:螺丝刀,扳手,活动扳手等工具价格便宜。

4、安装方便,比较少的螺钉安装综合成本比拉钉安装便宜。

5、比拉钉连接和铆钉连接牢固。

6、不会像胶水连接对环境造成影响。

螺钉连接与(焊接、粘胶、拉钉)相比较,具有以下缺点:

1、在交变荷载下,易松动。

2、制孔精度要求较高,比较消耗人工。

3、密封性能差,若是做液体和气体等易渗、易挥发的密封时必须加材质为PTFE等的垫片。

4、螺钉批量装配时成本远比拉钉装配贵。

三.抽孔铆接:

抽孔铆接是钣金之间的铆接方式,主要用于涂层钢板或者不锈钢板的连接,采用其中一个零件冲孔,抽孔铆接是钣金之间的铆接方式,主要用于涂层钢板或者不锈钢板的连接,采用其中一个零件冲孔,另一个零件冲孔翻边,通过铆接使之成为不可拆卸的连接体。

优点:翻边与直孔相配合,本身具有定位功能,铆接强度高,通过模具铆接效率也比较高。

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D=D’-0.3;

D-d=0.8T

当T≥0.8mm时,翻边孔壁厚取0.4T.

当T<0.8mm时,通常翻边孔壁厚取0.3mm.

H通常取0.46±0.12

抽孔铆接与(粘胶、拉钉)相比较,具有以下优点:

1、联接强度高,密封性能好。

2、不会像胶水连接对环境造成影响。

3、低能耗。抽孔铆接不需要消耗原料和辅材,耗用的成本只有点焊的60%左右。传统工艺成本高、耗材多。

4、价格便宜耐用,结构简单,便于维护。铆接常用工具和设备为铆钉枪和铆接机。薄板材的铆接常用的工具是抽芯铆枪。与传统设备价格差不多。况且传统设备易老化,不便维护。

5、连接处外形美观,不需要表面处理。焊接表面有疤痕,需要作(打磨、抛光等)表面处理。粘胶连接是使用一种强度很高的粘胶,工件腐蚀较严重.。

6、连接强度高,连接点质量可以无损伤检测。

7、抽孔铆接的设备使用寿命长,平均使用次数达20万~40万次。

8、工艺简单,不需要预先或事后处理(如冲孔、表面处理)。

9、解决了传统工艺不能对铝、镁、钛等金属材质进行连接的难题。

10、表面有镀层或漆层的工件表面不会损坏,可以对多层或有夹层的材料进行连接。传统工艺会破坏表面镀层。

11、工作效率高,工作中没有噪音,没有烟尘污染,环境环保。焊接工艺噪音大、有烟、火花、尘排放。这种工艺由于低成本、操作简单、连接处质量佳,在国际市场倍受青睐。我国已广泛应用在家电行业和汽车行业。

12、单一安装时成本比螺钉连接成本贵,但是批量安装时远比螺钉连接成本低。

抽孔铆接与(粘胶、拉钉)相比较,具有以下缺点:

1、需要铆钉枪和铆接机之类的专用工具,设备价格较贵。

2、连接后抽芯铆钉不可拆卸,拆卸后不但铆钉损坏,而且对不锈钢表面造成损坏。

3、抽孔铆接虽然美观但没有螺钉连接牢固。

4、制孔精度要求较高,比较消耗人工。

四.TOX铆接:

(此技术为TOX公司的专利)

定义:

通过简单的凸模将被连接件压进凹模.在进一步的压力作用下,使凹模内的材料向

外”流动”.结果产生一个既无棱角,又无毛刺的圆连接点,而且不会影响其抗腐蚀性,

即使对表面。有镀层或喷漆层的板件也同样能保留原有的防锈防腐特性,因为镀层

和漆层也是随之一起变形流动.材料被挤向两边,挤进靠凹模侧的板件中, 从而形成

TOX连接圆点.如下图所示:

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1.连接方式:

可完成相同或不同材质的两层或多层板件连接,板厚可相同也可不同.在相同条件下,TOX单点的静态连接强度为点焊的50%-~70%,双点与点焊相同。

连接点直径12 10 8 6 5 4 3

连接材料厚度范围4~11 1.75~7 1.6~6.0 1.0~3.0 0.9~2.5 0.6~2.0 0.5~1.5 TOX中点距边最小

10 8 7 6 6 5 4

距离

注:TOX连接直径与连接强度密切相关, 直径越大连接强度也越大

3.TOX铆接的缺陷:

(1)依赖于定位治具或模具挡块来定位.

(2) 连接材料的最小宽度受TOX模具直径的影乡.

4.TOX 模具的优点:

除了用在专用的设备外,也适合普通的冲床,因此它的铆接范围比TOX所要求的大多.

有镀层或漆层的板件,连接处其保护层不受损坏,仍保留其原有的防腐性能。

5.TOX点的成形示意图:

TOX平点:

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五.卡钩连接:

定义:

卡钩开口端与可拆卸部分的背面一体连接,封闭端垂直向前伸出,且封闭端的宽度大于开口端的宽度;在开关的墙内固定部分的正面设有与卡钩配合的卡槽,其中,卡钩的长度约大于卡槽的深度,卡钩封闭端的宽度大于卡槽最深处的宽度;卡钩封闭端的中央连接部位的厚度设计得小于其余部分的厚度。新型的卡钩-卡槽结构可在保证墙壁开关的墙内部分与可拆卸部分之间的可靠固定的前提下,使拆装变得更加方便、顺畅。

卡钩连接与(粘胶、拉钉、螺钉)相比较,具有以下优点:

1、结构简单,连接方便,拆卸方便。

2、不需要安装设备或者工具。

3、对环境没什么影响。

卡钩连接与(拉钉,螺钉)相比较,具有以下缺点:

1、与螺钉,拉钉相比成本昂贵,安装效率低。

2、强度和拉钉、螺钉连接比强度不算高,容易发生错位、松动等现象。

3、要求有较大的安装空间。

4、密封性能差。

六.铰链连接:

定义:

铰链又称合页是用来连接两个固体,并允许两者之间做转动的机械装置。铰链可能由可移动的组件构成,或者由可折叠的材料构成,转动副的一种具体形式,即由圆柱销和销孔及其两端面所组成的转动副。合页主要安装于门窗,铰链更多安装于橱柜。按材质分类主要分为,不锈钢铰链和铁铰链。

卡钩连接与(拉钉,螺钉)相比较,具有以下优点:

1、铰链就像门上的合页,把门固定在门框上,门又能灵活转动。

2、结构简单,连接方便,拆卸方便。

3、只需要开刀等工具。

4、对环境没什么影响。

卡钩连接与(粘胶、焊接)相比较,具有以下缺点:

1、与螺钉,拉钉连接相比成本昂贵,安装效率低。

2、要求较大的安装空间。

3、对环境没影响。

4,密封性能差。

七.焊接:

定义:

焊接是被焊工件的材质(同种或异种),通过加热或加压或两者并用,并且用或不用填充材料,使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。常用是电焊和气焊,还有激光焊、钎焊、热熔焊、电子束焊、爆炸焊等。与铆接相比,它的主要优点是可节省大量金属材料,节省工时,设备投资低,密封性好。主要缺点是应力集中比较大,有较大的焊接残余应力和变形,存在产生焊接缺陷的可能性,接头性能不均匀和止裂性差等。

下面简单介绍17种焊接方法

1、手弧焊手弧焊是各种电弧焊方法中发展最早、目前仍然应用最广的一种焊接方法。它是以外部涂有涂料的焊条作电极和填充金属,电弧是在焊条的端部和被焊工件表面之间燃烧。涂料在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧,另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面,防止熔化金属与周围气体的相互作用。熔渣的更重要作用是与熔化金属产生物理化学反应或添加合金元素,改善焊缝金属性能。

优点:手弧焊设备简单、轻便,操作灵活。可以应用于维修及装配中的短缝的焊接,特别是可以用于难以达到的部位的焊接。手弧焊配用相应的焊条可适用于大多数工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金。

缺点:生产效率低劳动强度大。

2、钨极气体保护电弧焊这是一种不熔化及气体保护电弧焊,是利用钨极和工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝的。焊接过程中钨极不熔化,只起电极的作用。同时由焊炬的喷嘴送进氩气或氦气作保护。还可根据需要另外添加金属。在国际上通称为TIG焊。钨极气体保护电弧焊由于能很好地控制热输入,所以它是连接薄板金属和打底焊的一种极好方法。

优点:钨极气体保护电弧焊几乎可以用于所有金属的连接,尤其适用于焊接铝、镁这些能形成难熔氧化物的金属以及象钛和锆这些活泼金属。这种焊接方法的焊缝质量高。

缺点:但与其它电弧焊相比,其焊接速度较慢。

3、熔化极气体保护电弧焊这种焊接方法是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源,由焊炬喷嘴喷出的气体保护电弧来进行焊接。熔化极气体保护电弧焊通常用的保护气体有:氩气、氦气、CO2气或这些气体的混合气。以氩气或氦气为保护气时称为熔化极惰性气体保护电弧焊(在国际上简称为MIG焊);以惰性气体与氧化性气体(O2,CO2)混合气为保护气体时,或以CO2气体或CO2+O2混合气为保护气时,或以CO2气体或CO2+O2混合气

为保护气时,统称为熔化极活性气体保护电弧焊(在国际上简称为MAG焊)。

优点:熔化极气体保护电弧焊可以方便地进行各种位置的焊接,同时也具有焊接速度较快、熔敷率高等优点。熔化极活性气体保护电弧焊可适用于大部分主要金属,包括碳钢、合金钢。熔化极惰性气体保护焊适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛、锆及镍合金。利用这种焊接方法还可以进行电弧点焊。

熔化极气体保护电弧焊的缺点:

(1)熔化极气体保护电弧焊因为热影响区域大,工件在修补后常常会造成变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等缺点。尤其在精密铸造件细小缺陷的修补过程在表面突出。在精密铸件缺陷的修补领域可以使用冷焊机来替代氩弧焊,由于冷焊机放热量小,较好的克服了氩弧焊的缺点,弥补了精密铸件的修复难题。

(2)熔化极气体保护电弧焊与氩弧焊和焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些,氩弧焊的电流密度大,发出的光比较强烈,它的电弧产生的紫外线辐射,约为普通焊条电弧焊的5~30倍,红外线约为焊条电弧焊的1~1.5倍,在焊接时产生的臭氧含量较高,因此,尽量选择空气流通较好的地方施工,不然对身体有很大的伤害。

4、等离子弧焊等离子弧焊也是一种不熔化极电弧焊。它是利用电极和工件之间地压缩电弧(叫转发转移电弧)实现焊接的。所用的电极通常是钨极。产生等离子弧的等离子气可用氩气、氮气、氦气或其中二者之混合气。同时还通过喷嘴用惰性气体保护。焊接时可以外加填充金属,也可以不加填充金属。等离子弧焊焊接时,由于其电弧挺直、能量密度大、因而电弧穿透能力强。等离子弧焊焊接时产生的小孔效应,对于一定厚度范围内的大多数金属可以进行不开坡口对接,并能保证熔透和焊缝均匀一致。

综合比较:等离子弧焊的生产率高、焊缝质量好。但等离子弧焊设备(包括喷嘴)比较复杂,对焊接工艺参数的控制要求较高。钨极气体保护电弧焊可焊接的绝大多数金属,均可采用等离子弧焊接。与之相比,对于1mm以下的极薄的金属的焊接,用等离子弧焊可较易进行。

5、管状焊丝电弧焊管状焊丝电弧焊也是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧为热源来进行焊接的,可以认为是熔化极气体保护焊的一种类型。所使用的焊丝是管状焊丝,管内装有各种组分的焊剂。焊接时,外加保护气体,主要是CO2。焊剂受热分解或熔化,起着造渣保护溶池、渗合金及稳弧等作用。管状焊丝电弧焊除具有上述熔化极气体保护电弧焊的优点外,由于管内焊剂的作用,使之在冶金上更具优点。管状焊丝电弧焊可以应用于大多数黑色金属各种接头的焊接。管状焊丝电弧焊在一些工业先进国家已得到广泛应用。“管状焊丝”即现在所说的“药芯焊丝”。

6、电阻焊这是以电阻热为能源的一类焊接方法,包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻热为能源的电阻焊。由于电渣焊更具有独特的特点,故放在后面介绍。这里主要介绍几种固体电阻热为能源的电阻焊,主要有点焊、缝焊、凸焊及对焊等。电阻焊一般是使工件处在一定电极压力作用下并利用电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法。通常使用较大的电流。为了防止在接触面上发生电弧并且为了锻压焊缝金属,焊接过程中始终要施加压力。进行这一类电阻焊时,被焊工件的表面善对于获得稳定的焊接质量是头等重要的。因此,焊前必须将电极与工件以及工件与工件间的接触表面进行清理。点焊、缝焊和凸焊的牾在于焊接电流(单相)大(几千至几万安培),通电时间短(几周波至几秒),设备昂贵、复杂,生产率高,因此适于大批量生产。主要用于焊接厚度小于3mm的薄板组件。各类钢材、铝、镁等有色金属及其合金、不锈钢等均可焊接。

7、电子束焊电子束焊是以集中的高速电子束轰击工件表面时所产生的热能进行焊接的方法。电子束焊接时,由电子枪产生电子束并加速。常用的电子束焊有:高真空电子束焊、低真空电子束焊和非真空电子束焊。前两种方法都是在真空室内进行。焊接准备时间(主要

是抽真空时间)较长,工件尺寸受真空室大小限制。电子束焊与电弧焊相比,主要的特点是焊缝熔深大、熔宽小、焊缝金属纯度高。它既可以用在很薄材料的精密焊接,又可以用在很厚的(最厚达300mm)构件焊接。所有用其它焊接方法能进行熔化焊的金属及合金都可以用电子束焊接。主要用于要求高质量的产品的焊接。还能解决异种金属、易氧化金属及难熔金属的焊接。但不适于大批量产品。

8、激光焊激光焊是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接。这种焊接方法通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊优点是不需要在真空中进行,缺点则是穿透力不如电子束焊强。激光焊时能进行精确的能量控制,因而可以实现精密微型器件的焊接。它能应用于很多金属,特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。

9、钎焊钎焊的能源可以是化学反应热,也可以是间接热能。它是利用熔点比被焊材料的熔点低的金属作钎料,经过加热使钎料熔化,*毛细管作用将钎料及入到接头接触面的间隙内,润湿被焊金属表面,使液相与固相之间互扩散而形成钎焊接头。因此,钎焊是一种固相兼液相的焊接方法。钎焊加热温度较低,母材不熔化,而且也不需施加压力。但焊前必须采取一定的措施清除被焊工件表面的油污、灰尘、氧化膜等。这是使工件润湿性好、确保接头质量的重要保证。钎料的液相线湿度高于450℃而低于母材金属的熔点时,称为硬钎焊;低于450℃时,称为软钎焊。根据热源或加热方法不同钎焊可分为:火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊、电阻钎焊等。钎焊时由于加热温度比较低,故对工件材料的性能影响较小,焊件的应力变形也较小。但钎焊接头的强度一般比较低,耐热能力较差。钎焊可以用于焊接碳钢、不锈钢、高温合金、铝、铜等金属材料,还可以连接异种金属、金属与非金属。适于焊接受载不大或常温下工作的接头,对于精密的、微型的以及复杂的多钎缝的焊件尤其适用。

10、电渣焊电渣焊是以熔渣的电阻热为能源的焊接方法。焊接过程是在立焊位置、在由两工件端面与两侧水冷铜滑块形成的装配间隙内进行。焊接时利用电流通过熔渣产生的电阻热将工件端部熔化。根据焊接时所用的电极形状,电渣焊分为丝极电渣焊、板极电渣焊和熔嘴电渣焊。电渣焊的优点是:可焊的工件厚度大(从30mm到大于1000mm),生产率高。主要用于在断面对接接头及丁字接头的焊接。电渣焊可用于各种钢结构的焊接,也可用于铸件的组焊。电渣焊接头由于加热及冷却均较慢,热影响区宽、显微组织粗大、韧性、因此焊接以后一般须进行正火处理。

11、高频焊高频焊是以固体电阻热为能源。焊接时利用高频电流在工件内产生的电阻热使工件焊接区表层加热到熔化或接近的塑性状态,随即施加(或不施加)顶锻力而实现金属的结合。因此它是一种固相电阻焊方法。高频焊根据高频电流在工件中产生热的方式可分为接触高频焊和感应高频焊。接触高频焊时,高频电流通过与工件机械接触而传入工件。感应高频焊时,高频电流通过工件外部感应圈的耦合作用而在工件内产生感应电流。高频焊是专业化较强的焊接方法,要根据产品配备专用设备。生产率高,焊接速度可达30m/min。主要用于制造管子时纵缝或螺旋缝的焊接。

12、气焊气焊是用气体火焰为热源的一种焊接方法。应用最多的是以乙炔气作燃料的氧-乙炔火焰。由于设备简单使用方便,但气焊加热速度及生产率较低,热影响区较大,且容易引起较大的变形。气焊可用于很多黑色金属、有色金属及合金的焊接。一般适用于维修及单件薄板焊接。

13、气压焊气压焊和气焊一样,气压焊也是以气体火焰为热源。焊接时将两对接的工件的端部加热到一定温度,后再施加足够的压力以获得牢固的接头。是一种固相焊接。气压焊时不加填充金属,常用于铁轨焊接和钢筋焊接。

14、爆*炸焊爆*炸焊也是以化学反应热为能源的另一种固相焊接方法。但它是利用炸*药爆*炸所产生的能量来实现金属连接的。在爆*炸波作用下,两件金属在不到一秒的时间内即可

被加速撞击形成金属的结合。在各种焊接方法中,爆*炸焊可以焊接的异种金属的组合的范围最广。可以用爆*炸焊将冶金上不相容的两种金属焊成为各种过渡接头。爆*炸焊多用于表面积相当大的平板包覆,是制造复合板的高效方法。

15、摩擦焊摩擦焊是以机械能为能源的固相焊接。它是利用两表面间机械摩擦所产生的热来实现金属的连接的。摩擦焊的热量集中在接合面处,因此热影响区窄。两表面间须施加压力,多数情况是在加热终止时增大压力,使热态金属受顶锻而结合,一般结合面并不熔化。摩擦焊生产率较高,原理上几乎所有能进行热锻的金属都能摩擦焊接。摩擦焊还可以用于异种金属的焊接。要适用于横断面为圆形的最大直径为100mm的工件。

16、超声波焊超声波焊也是一种以机械能为能源的固相焊接方法。进行超声波焊时,焊接工件在较低的静压力下,由声极发出的高频振动能使接合面产生强裂摩擦并加热到焊接温度而形成结合。超声波焊可以用于大多数金属材料之间的焊接,能实现金属、异种金属及金属与非金属间的焊接。可适用于金属丝、箔或2~3mm以下的薄板金属接头的重复生产。17、扩散焊扩散焊一般是以间接热能为能源的固相焊接方法。通常是在真空或保护气氛下进行。焊接时使两被焊工件的表面在高温和较大压力下接触并保温一定时间,以达到原子间距离,经过原子朴素相互扩散而结合。焊前不仅需要清洗工件表面的氧化物等杂质,而且表面粗糙度要低于一定值才能保证焊接质量。扩散焊对被焊材料的性能几乎不产生有害作用。它可以焊接很多同种和异种金属以及一些非金属材料,如陶瓷等。扩散焊可以焊接复杂的结构及厚度相差很大的工件。

焊接与铆接相比:

优点1)节省了金属材料,减轻焊接件的重量,且经济效益好。

2)简化了加工与装配的工艺,生产周期短,生产效率高。

3)结构强度高,接头密封性好。

4)为结构设计提高较大的灵活性。

5)焊接过程易实现机械化合自动化。

6)焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大

缺点:1)焊接结构有较大的焊接应力和变形。

2)焊接接头具有较大的性能不均匀性。

3)焊接接头中存在一定数量的焊接缺陷。

选择焊接方式时要综合考虑各种焊接优缺点,务必选择合适的焊接方式。

九.自鉚:

自铆是常见的铆合沙拉和抽芽。自铆就是先将一钣金做成一沙拉孔,再将欲铆入的另一钣金做一抽芽孔,以抽芽孔穿入沙拉孔后,用模具沖下,此種為中空,利用抽芽孔的邊的鈑金物理變形來固定另一鈑金。

优点:材料属性不同的、有镀层的及很难用焊接方法连接的材料可以进行铆接;用自铆方法对铝及高强度钢材料进行铆接,铆接牢靠性要比点焊好;铆接质量稳定,达到牢固一致的铆接效果;铆接过程清洁,无烟雾;比焊接消耗能量少得多;铆接过程比较容易进行自动化。缺点:连接钢板时,自铆比点焊的抗拉强度小;铆接时,尾部出现突出的“铆扣”,不够平齐;由于铆接过程需要较大压力,铆接设备比较笨重;在进行自冲铆接时,铆接处材料的两面都必须接触(一面是冲头,一面是模具),而不进行单面铆接。

十.胶接:

胶接(bonding)是利用在联接面上产生的机械结合力、物理吸附力和化学键合力而使两个胶接件起来的工艺方法。胶接不仅适用于同种材料,也适用于异种材料。胶接工艺简便,不需要复杂的工艺设备,胶接操作不必在高温高压下进行,因而胶接件不易产生变形,接头应力分布均匀。在通常情况下,胶接接头具有良好的密封性、电绝缘性和耐腐蚀性。

胶接的工艺过程比较简单,但为获得理想的胶接效果,还应注意以下几点:

①接头形式:

增大胶接面积,提高接头抗冲击、抗剥离能力是设计胶接接头的原则。因此,搭接、套接、嵌接等是较好的胶接接头形式(见图[胶接接头形式])。

②表面处理:

材料的胶接表面状况对胶接质量有直接影响,胶接前需要对材料进行表面处理,其主要工序包括:清洗除油和除锈;喷砂或机械加工,使胶接面具有一定的粗糙度;化学处理形成活性易胶接表面等。其中机械或化学处理有时可以省去,例如铝蜂窝结构胶接时可不经机械处理;某些钢铁工件经喷砂处理后,不需化学处理也能获得良好的胶接效果。

③胶接剂的选择:

胶接剂品种繁多、性能各异。选择时要考虑胶接件材料的种类和性质(金属或非金属、刚性或柔性等)、接头使用环境(受力状况、温度、湿度、介质等)、允许的胶接工艺条件(固化温度、压力等),以及胶粘剂的价格。

胶接与(螺钉、拉钉,抽孔铆接)相比较,具有以下优点:

1、不需要任何辅助工具和设备。

2、低耗能,密封性能良好。

3、连接件外形美观。

4、工艺简单,不需要预先或事后处理(如冲孔、表面处理)。

5、表面有镀层或漆层的工件表面不会损坏,可以对多层或有夹层的材料进行连接。传统工艺会破坏表面镀层。

胶接与(螺钉、拉钉,抽孔铆接)相比较,具有以下缺点:

1、强度相比之下不如螺钉、拉钉,抽孔铆接。

2、使用受环境温度的影响,且会对环境造成污染。

3、有些易挥发,开口一经打开,尽量快速用完,剩下的会有影响。

十一. 胀接:

胀接是依靠管子和管板变形来达到密封和紧固的联接。指根据金属具有塑性变形这一特点,用胀管器将管子胀牢固定在管板上的连接方法。多用于管束与锅筒的连接。工作过程是:将胀管器插入管子头,使管子头发生塑性变形,直至完全贴合在管板上,并使管板孔壁周围发生变形,然后拔出胀管器。由于管子发生的是塑性变形,而管板仍然处在弹性变形状态,扩大后的管径不能缩小,而管板孔壁则要弹性恢复而使孔径变小(复原),这样就使管子与管板紧紧地连接在一起了。利用管端与管板孔沟槽间的变形来达到紧固和密封的连接方法。用外力使管子端部发生塑性变形,将管子与管板连接在一起,又叫胀管。目前,多采用胀管器胀接。利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部,使管端发生塑性变形,管板孔同时产生弹性变形,当取出胀管器后,管板孔弹性收缩,管板与管子就产生一定的挤紧压力,紧密地贴在一起,达到密封紧固连接的目的;采用胀接时,管板硬度应高于换热管管端,以保证胀接质量;胀接长度l取下列三者中的较小者:

1). 两倍换热管外径;2). 50mm;3). 管板厚度减3mm。

机械胀接

1.1 机械胀接的原理

机械胀接是一种传统的胀接技术,又称为滚轧法(rolling),实施机械滚胀时,由胀珠胀撑滚压管内壁,管壁径向扩大,首先胀满间隙。之后进行紧胀,胀珠轧碾管内壁,管壁被胀珠和

孔壁挤压,挤压区中的局部管壁发生塑变;进行径向扩大的同时,金属轴向流动。孔壁在胀率小时,处于弹性状态;胀率增大,孔端抗挤压强度小,先塑性变形,成喇叭口;当管外壁被胀珠挤压,其接触压力使得管壁中间接触区的局部层面,开始塑性变形,产生径向扩大和轴向流动。层面之下的孔壁仍处于弹性状态。施胀中,该层面上的变形随同胀珠的螺旋运动进行变形过程,但每次重复,层面加深,层层深入。管壁和孔壁的受轧碾层面,晶粒破碎,晶格畸变,而硬度增加。

撤去胀管器后,管端和板孔进行回弹,由于管桥厚度远大于管壁而弹性变形量大,则管孔弹压管端。此时,实现了以胀接的严密性、抗拉脱性的牢固性为目的的胀接要求,完成胀接1.2 机械胀接的特点

机械胀接是国内外目前最为常用的方法。该方法除了具有劳动强度高和工作效率低等缺点外,还难以对管板厚度超过100毫米以上的换热器实行全厚度胀接。而现代化工装置都在高参数下运行,换热器的管板厚度越来越厚,管板厚度超过200毫米的换热器已不鲜见,用传统的机械胀接技术已无法对这种厚管板换热器进行全厚度胀接,使得换热管和管板之间的间隙难以消除,留下间隙腐蚀的隐患。

(1) 胀接程度在全长上不一致;

(2) 管内壁经受反复辗压,沿管横截面上金属内外纤维的变形程度不一致,过大的内壁应力会加剧应力腐蚀倾向,甚至产生疲劳脱层;

(3) 不同的胀接长度

需要不同的扩张力,采用机械传动方法很难准确控制胀接扭矩,当管板较厚时甚至无法在全长上胀紧,这将导致在某些具有间隙腐蚀倾向的设备中管过早损坏;管子与管板的连接是管壳式换热器生产中最主要的工序之一。由于这类工程需耗费大量工时,更重要的是,连接的地方在运行中容易发生故障。因此,发展高效率、高质量的连接技术已成为制造中的重点研究课题。根据换热器的使用条件不同,加工条件不同,连接的方法基本上分为胀接、焊接和胀焊结合三种,由于胀接法能承受较高的压力,特别适用于材料可焊性差及制造厂的焊接工作量过大的情况。因此该方法在实际生产中运用广泛。随着技术的不断发展,现已相继开发出滚柱胀管、爆炸胀管及液压、液袋和橡胶胀管等新工艺。本文拟对这几种胀管工艺进行比较,为实际生产选择合理的胀管工艺提供参考。

(4)胀接的主要形式

胀接包括光孔胀接、开槽胀接、翻边胀接、胀接加端面焊接等胀接形式,胀接的结构特点参照表4-37。

1传统胀接工艺

1.1 滚柱胀管法

该方法是在一个构架上嵌入三个小直径的滚子,中间有一根锥型心轴的胀管器,如图1所示。胀管时将胀管器的圆柱部分塞入管孔内,利用电动、风动等动力旋转心轴,通过滚子沿心轴周向旋转,使心轴挤入管内面并强迫管子扩大,达到一定的胀紧度,使管子紧紧地胀接于管板的孔上。胀管操作可分为前进式和后退式两种,前进式是将构架插入管内,旋转心轴,前进挤大,达到所定的紧固程度后电动机反转,由管中拔出完成胀管过程。反转式和前进式一样旋转心轴前进,达到原定的紧固程度后电动机停止,同时后退装置的离合器啮合反转,滚子和心轴的相对位置保持不变,一边反转一边由该深度到入口处连续均匀地进行平行胀管。由于这种胀接过程是由里至外,管子的伸长,发生在管板外侧,可以消除管束的受力状态,提高产品质量[2],故用于胀接长度大于60cm的连接。

机械连接方式

1.2 爆炸胀管工艺

该方法是利用高能源的炸药,使其在爆炸瞬间(10×10-6~12×10-6s)所产生冲击波的巨大压力,迫使管子产生高速塑性变形,从而把管子与管板胀接在一起,实现管子与管板的连接。图2为爆炸胀接的示意图,图中柱状炸药放置于管端的中心,为防止冲击波对管壁的损伤,炸药的周围有一管状缓冲填料(粘性物或者塑料),使压力能均匀地传递到管壁上。

2胀接新工艺

2.1 液压胀管工艺

液压胀管工艺又称软胀接,一次可以胀接较多的管接头。液压胀管是一种新的胀接技术,它是通过对管子内表面施加高的液压力,使管子塑性变形而胀接于板孔内表面的。液压胀接的胀管头是直径略小于管子内径的一段芯棒,芯棒两端的外圆表面上有多个密封件,在芯棒

中部设有进油孔,在两段密封件之间的管段内施以高压,使管子发生塑性胀大变形而实现胀接。

2.2 橡胶胀管工艺

橡胶胀压新技术是在橡胶受力变形的基础上发展起来的,它是利用橡胶弹性体的轴向压缩产生的径向压力将管子胀接于管板上的。橡胶胀管机的工作原理:当加载拉杆施加拉力时,胀管橡胶便受到轴向压缩,并同时产生径向扩展,该扩展力足以使管子材料发生变形,从而实现管子与管板间的连接。为防止橡胶在高压下的轴向移动,在胀管头的两端装有特殊的硬橡胶密封环。橡胶胀管的拉杆是用高强度钢做成的。它是通过约20MPa的压力水或油加载于拉杆上,由于拉力是背靠压环达到平衡的,故组成了一个内力系统,而不需要其他支撑或约束。胀管橡胶则采用弹性大,强度高的材料制成。

3几种胀管工艺方法的比

3.1 机械胀管工艺优缺点分析

机械胀接是利用胀管器来完成的,胀管器按进给方向的不同而分为前进胀接和后退胀接两种类型。前者适用于一般换热器及管孔直径小于38mm管子的胀接,它的胀杆带有1:25~1:50的锥度,使周向分力小于摩擦力,从而避免了滚柱与胀杆间的相对滑动为使胀管器导入方便,滚柱上设计有一定锥度的头端;后者通常用于深度胀接和直径大于38mm的胀接,其滚子的径向胀大是靠胀杆后退拉力实现的,胀管时管子轴向伸长,因此可向外端自由变形,故避免了前进式胀管器给管子连接造成的轴向压应力及变形。机械胀接不仅能承受一定的轴向力、热冲击和反复热循环,而且操作简单、使用灵活,在制造和维修中应用较为普遍。但是机械胀管也存在如下缺点:各管子间的胀度不一,连接强度和紧密度不均;胀管接口的内表面产生硬化现象,给重复补胀带来困难。管子与管板材料胀接的相容性有一定的限制,如钛管与碳钢的胀接、铝管与碳钢的胀接等均受到了限制;劳动生产率低,而且小管径或存厚壁管管子的胀接较困难。

3.2 其他胀管工艺与机械胀管工艺比较分析

液压胀管除具有使管壁受力均匀、管子轴向伸长少和加工硬化均匀等优点外,又因管壁金属几乎能完全添满管孔槽,而具有较大的轴向拉脱力和良好的密封性。橡胶胀管的优点:属于软特性的胀管工艺,胀接区与未胀接区的交界不明显,过渡光滑,残余应力小,抗应力腐蚀和抗疲劳的性能好;无管子轴向延伸,与爆炸胀管一样适用于先焊后胀;管径偏差要求不严,且适合于椭圆管的胀接;适用范围大,10~100mm的管径及1mm的薄壁管均能进行良好的胀接;液压控制拉杆,易于控制胀管质量和调节胀紧度。爆炸胀接的基本要求仅仅是使管子能胀接到管板上,并保证足够的连接强度。因此对于换热器常用规格管子的胀接,大都采用硝铵一类低爆炸速度的炸药,且药量较少,所以普通的胀管,亦可以直接采用雷管或导爆索进行爆炸胀接,而管壁则用牛皮纸作保护层。由于爆炸时管子在巨大的压力下呈瞬时超塑性状态,而能充分地挤满孔槽,因此爆炸胀管具有较高的连接强度和可靠的密封性;又因爆炸胀管有较好的材料可容性,故适用不同材料各种管径的胀接;此外爆炸胀管还有一个显著的优点,就是工艺工装简单,生产效率极高。但管子与管板材料胀接的相容性有一定的限制,如对钛管与碳钢的胀接等不适用。

4注意

(1)要保证管子与管板连接的可靠性,不仅要求按设计条件(如温度、压力、接头连接强度、疲劳及介质的腐蚀性等)正确合理地选用连接形式,而且在制造施工中还应有适用于不同连接形式的合理的工艺制度和检验制度。实践证明,连接接头的可靠性,除由设计条件决定外,还往往受制造施工可行性程度的影响。

(2)几种胀管工艺中,从胀接性能来看橡胶胀管与液压胀管最好;爆炸胀管的生产效率最高;由于生产条件的限制,机械胀管目前使用最为普遍。

(3)在换热器管子与管板连接接头加工过程中,若仅需要胀接,则应根据实际生产条件尽量选择胀接性能比较好的胀管工艺方法,以保证获得优良的胀接质量。

(4)对于使用条件苛刻的场合,如耐高温高压、承受动载荷和耐腐蚀的换热器,则应采用胀接与焊接相结合的连接形式。许多实验资料表明,无论采用那种胀焊连接形式,其接头处的抗拉强度和密封性能都较单独胀接或焊接为高,在某些程度上甚至超过了管子材料强度。

机械连接方式

机械连接方式

十二、咬缝联接:

咬缝联接是先将被联接件的边缘弯成一定夹角,互相扣合后彼此压紧的一种联接方式。咬缝联接的实现:咬口机。

咬缝联接的种类: