鉚釘雖小作用大 一些短板亟待補(bǔ)
時(shí)間：2021-12-01 10:10 點(diǎn)擊次數(shù)：
在焊接工藝未面世前，所有工件的連接都是鉚接的，它是一種非常古老的工件連接工藝，雖然它有四五千年的歷史，但至今仍是主要的連接工藝之一，不可或缺。特別是在航空航天器制造中，鉚接工作量非常大，據(jù)稱(chēng)C919大飛機(jī)的鉚釘用量以百萬(wàn)個(gè)計(jì)，支線(xiàn)客機(jī)ARJ21的鉚釘用量也多達(dá)五六十萬(wàn)個(gè)。
航空器的主要結(jié)構(gòu)材料為鋁合金，商用飛機(jī)的鋁制結(jié)構(gòu)與零部件凈質(zhì)量占飛機(jī)總凈質(zhì)量的60%~80%。連接鋁結(jié)構(gòu)與零件的鉚釘必須用電極電位差最小的鋁合金制造，當(dāng)然最好是用同種合金的鉚釘，如果不能用同種合金鉚釘，也應(yīng)用電極電位盡量相近合金，以防異種金屬和/或合金之間的接觸腐蝕。
鉚釘是用線(xiàn)材制的，為了制造航空器及其他鋁制裝備，鋁工業(yè)及其他部門(mén)研發(fā)與加工制造了一系列鉚釘線(xiàn)專(zhuān)用鋁合金。鋁結(jié)構(gòu)用的鋁合金材料有兩類(lèi)：熱處理不可強(qiáng)化鋁合金及熱處理可強(qiáng)化鋁合金。這些專(zhuān)用鉚釘鋁合金大都已納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3197。
鋁及鋁合金鉚釘線(xiàn)材尺寸
中國(guó)鋁合金鉚釘線(xiàn)材生產(chǎn)始于1956年11月東北輕合金有限責(zé)任公司（當(dāng)時(shí)名為哈爾濱鋁加工廠(chǎng)，代號(hào)一零一廠(chǎng)）的建成投產(chǎn)，鉚釘線(xiàn)材生產(chǎn)能力1000t/a；1968年9月又建成了中國(guó)鋁業(yè)西北鋁加工分公司（當(dāng)時(shí)廠(chǎng)名西北鋁加工廠(chǎng)，代號(hào)一一三廠(chǎng)），生產(chǎn)能力300t/a，但是航空航天器柳釘線(xiàn)材仍主要由于上述兩廠(chǎng)生產(chǎn)，有些鉚釘及線(xiàn)材是進(jìn)口的或外商在華獨(dú)資企業(yè)提供的，如鋁－鋰合金鉚釘?shù)?。鋁及鋁合金鉚線(xiàn)材尺寸及其尺寸偏差見(jiàn)表1（GB/T3197）。
抗剪強(qiáng)度
鉚釘在工作中受到的載荷主要為剪應(yīng)力，因此，鉚釘線(xiàn)材必須具有一定的抗剪強(qiáng)度。熱處理不可強(qiáng)化的工業(yè)純鋁及鋁合金鉚釘線(xiàn)材的標(biāo)定（GB/T3196）抗剪強(qiáng)度見(jiàn)表2，而經(jīng)固溶處理及時(shí)效的鋁合金鉚釘線(xiàn)材的抗剪強(qiáng)度見(jiàn)表3。
熱處理不可強(qiáng)化鋁合金鉚釘線(xiàn)材
1035工業(yè)純鋁
1035工業(yè)純鋁鉚釘用于鉚接工業(yè)純鋁制造的構(gòu)件，在航空器中用于連接通風(fēng)系統(tǒng)零部件、電線(xiàn)保護(hù)導(dǎo)管件、墊片等。在鋁制化工設(shè)備中有較多的應(yīng)用。1035工業(yè)純鋁是一種應(yīng)用廣泛的純鋁，它的成分（質(zhì)量%）：Cu0.05、Mn0.05、Mg0.05、Zn0.10、Ti0.06、V0.05、（Si+Fe）0.65，其他雜質(zhì)單個(gè)0.03、Al99.35，高壓輸電線(xiàn)都是用此種鋁拉制的。
3A21合金
3A21合金是一種Al-Mn系不可熱處理強(qiáng)化的變形鋁合金，應(yīng)用廣泛，半成品種類(lèi)齊全，板、帶、箔、管、棒、型、線(xiàn)、緞件都有，GB/T3196與GJB2055對(duì)鉚釘線(xiàn)材性能、成分等作了規(guī)定，它的合金元素含量為1.0%Mn~1.6%Mn，線(xiàn)材直徑1.6mm~10.0mm，在HX8狀態(tài)成捆供應(yīng)，抗剪強(qiáng)度Rc≥69N/mm2。合金的強(qiáng)度低，但比工業(yè)純鋁的高，冷變形可以提高其強(qiáng)度，有很高的抗蝕性，與工業(yè)純鋁的相當(dāng)。在不平衡條件下的凝固組織為α－Al、Al12Mn、Al6Mn、Al4Mn，在退火時(shí)Al4Mn轉(zhuǎn)變?yōu)锳l6Mn。Al12Mn是亞穩(wěn)定的，溫度≥550℃時(shí)完全消失。另外，含Mn的過(guò)飽和固溶體分解時(shí)，初期形成的Al12Mn轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的Al6Mn。合金中的雜質(zhì)Fe可形成不溶解的Al6（FeMn）相，Si可能產(chǎn)生Al10Mn3Si（T）相。在航空器中用于制造油箱、汽油滑油導(dǎo)管、冷沖壓件、受力小的零件，在民品、通用設(shè)備與建筑中有著大量應(yīng)用。
5A02合金
5A02合金是一種熱處理不可強(qiáng)化的Al-Mg系合金，相當(dāng)于國(guó)際上的5052合金，強(qiáng)度低，塑性高，冷變形可以提高其強(qiáng)度，但降低塑性，抗蝕性高，可焊性好，適宜在海洋環(huán)境中工作，冷作硬化對(duì)合金抗蝕性及可焊性無(wú)影響，材料退火溫度350℃~410℃，GB/T3196、GJB2055對(duì)5A02合金鉚釘線(xiàn)材的有關(guān)事項(xiàng)作了規(guī)定，線(xiàn)材直徑1.6mm~10.0mm，HX8狀態(tài)成捆供應(yīng)。退火狀態(tài)5A02合金組織由α－Al、β相（Al3Mg2）組成，雜質(zhì)鐵和硅可形成Al3Fe和Mg2Si，還可能有AlMg2Mn和AlFeSi。線(xiàn)材抗剪強(qiáng)度Rc≥1180N/mm2。
5A05合金
5A05合金：一種含Mg量較高（4.80%~5.50%）與含有Mn的（0.30%~0.60%）不可熱處理強(qiáng)化的變形鋁合金，冷變形可提高強(qiáng)度，降低塑性，退火狀態(tài)材料的塑性高，半冷作硬化狀態(tài)材料的塑性中等，抗蝕性高，按GJB2055鉚釘線(xiàn)材在HX8狀態(tài)成捆交貨，直徑1.6mm~10.0mm，抗剪強(qiáng)度Rc≥166N/mm2。該合金通常用于制造要求有高的工藝塑性和耐腐蝕的承受中等載荷的焊接管道、液體容器等，鉚釘用于緊固零部件。5A05合金的抗蝕性與第二相β（Al3Mg2）的分布形態(tài)密切相關(guān)，當(dāng)β相連續(xù)分布于晶界，合金就有相當(dāng)大的晶界腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性，但是經(jīng)適當(dāng)?shù)耐嘶鹗?beta;相呈彌散狀態(tài)均勻地分布于晶界和晶粒，就可以顯著提高合金的抗蝕性，甚至消除對(duì)這兩種腐蝕的敏感性；冷作硬化、焊接、使用中的長(zhǎng)期加熱會(huì)降低合金的抗蝕性，甚至?xí)饎兟涓g。5A05合金的常溫組織為α－Al+β相，Mn、Fe、Si可形成AlMg2Mn、AlFeSi和Mg2Si，在310℃~335℃退火可以避免β相沿晶界連續(xù)性分布。5A05合金相當(dāng)于美國(guó)的5056合金，合金的熔化溫度范圍638℃~568℃。
5B05合金
5B05合金：一種含Mg量高的（4.70%~5.70%）Al-Mg系專(zhuān)業(yè)鉚釘合金，不可熱處理強(qiáng)化，其鉚釘用于鉚接鋁結(jié)構(gòu)與鎂結(jié)構(gòu)，鉚釘在退火狀態(tài)下鉚接，因?yàn)榇藸顟B(tài)鉚釘具有最佳的塑性，它的平均含鎂量5.2%，比5A05合金的5.15%略高一點(diǎn)點(diǎn)，實(shí)際上這兩個(gè)合金的合金化元素（Mg、Mn）含量相等，但是在雜質(zhì)含量方面則有一些差別，5B05合金的Si、Fe含量分別應(yīng)≤0.40%，而5A05合金的為0.5%，而在5B05合金中，（Si+Fe）之和應(yīng)≤0.6%，可是對(duì)5A05的（Si+Fe）含量未作規(guī)定。5B05合金鉚釘線(xiàn)材直徑1.6mm~10.0mm，在HX8狀態(tài)成捆交貨，按GB/T3196和GJB2055的規(guī)定，合金的抗剪強(qiáng)度應(yīng)≥157N/mm2。鉚釘在陽(yáng)極氧化與重鉻酸鉀封孔后需退火再鉚接，如在鹽浴槽內(nèi)退火，須將鉚釘裝入一頭封孔的壁薄的鋼管內(nèi)（管徑<50mm、壁厚<1.5mm），保溫時(shí)間與空氣爐內(nèi)退火相當(dāng)，即40min。5B05合金線(xiàn)材的退火制度：（350℃~410℃），按材料直徑確定，不宜過(guò)長(zhǎng)。該合金鉚釘用于鉚接在－196℃~200℃工作的退火狀態(tài)的鋁合金及鎂合金結(jié)構(gòu)件。5B05合金的組織結(jié)構(gòu)與5A05合金的相當(dāng)，它的抗蝕性與第二相（β相－Al3Mg2）的分布形態(tài)密切相關(guān)，若連續(xù)分布于晶界，則有晶界腐蝕與應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性，進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐嘶鹂墒?beta;相呈細(xì)小的質(zhì)點(diǎn)均勻地分布于晶界與晶內(nèi)，顯著提高抗蝕性。冷作硬化與使用過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間加熱都會(huì)降低合金的抗蝕性，甚至引發(fā)剝落腐蝕。
