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铆钉与焊接：金属连接大争论

创作时间:

作者:

@小白创作中心

铆钉与焊接：金属连接大争论

引用

来源

https://proleantech.com/zh-CN/rivets-vs-welding/

金属连接仍然是建筑、汽车装配和许多其他行业的基石。关于将两块金属粘合在一起的方法，人们通常关注的是金属铆接和金属焊接。这两种方法各有优缺点，在确保组装部件的结构完整性方面发挥着关键作用。随着行业的发展，了解这些细微差别对于建筑师、工程师和工匠来说都是必不可少的。

了解铆接：基础知识

铆接是一种古老的做法，在工程史上根深蒂固。铆接的最早出现可以追溯到青铜时代。工业的发展和扩张使铆接发挥了关键作用，特别是在 19 世纪和 20 世纪初，铆接主要用于建造桥梁、船舶，甚至标志性的埃菲尔铁塔。

铆接的核心是使用铆钉连接两块或多块金属（或其他材料）。铆钉通常是短金属销或螺栓。该过程需要以下步骤：

在需要连接的部件上钻孔或冲孔。
然后将铆钉插入这些孔中。
然后将铆钉的突出部分（尾部）镦粗（或变形）以形成永久粘合。此过程可以使用锤子或铆接机手动完成。

表1：铆钉的基本类型及其特点

铆钉类型	描述	典型用途
实心铆钉	它由坚固的材料制成，要求尾部变形。	飞机、结构应用。
抽芯铆钉	它可以从一侧安装。包含一个心轴。	交通不便的地区，汽车。
半空心铆钉	将空心端翻过来连接。	皮革制品、轻金属。

铆接具有不需要热量、允许轻微移动以及在某些应用中比焊接更快等优点。这种没有热量的情况保留了材料的原始特性，并允许在特定应用中进行一些调整。此外，对于重复性连接任务，铆接比焊接更快。

铆接有一些需要考虑的限制。虽然铆接接头很坚固，但它们可能无法与良好焊接的强度相匹配，特别是在某些条件下。铆钉钻孔会降低材料的强度，在气密密封至关重要的环境中，铆接接头可能不如焊接接头有效。

深入了解焊接：基础知识

与铆接不同，焊接是一种融合工艺，其中主要材料被熔化并通常与填充材料混合以形成接头。如果操作正确，所产生的粘合强度通常可以与它所粘合的材料相媲美，甚至更胜一筹。据信，焊接的起源可以追溯到古代文明，它一直是从中世纪武器到现代摩天大楼的一切粘合支柱。

焊接是一种通过熔化金属（或热塑性塑料）边缘并引入填充材料来连接金属（或热塑性塑料）的技术，填充材料在冷却后在基材之间形成牢固的结合。该过程涉及使用电源产生足够的热量。

表2：常见焊接类型及其特点

焊接类型	描述	典型用途
电弧焊接	它使用电弧来熔化基材和填料。	建筑、制造、修理。
TIG焊接	它使用钨产生电弧和气体来保护焊接区域。	精密任务，汽车维修。
MIG焊接	它使用连续供给的电极丝和保护气体。	DIY 项目，汽车维修。
气焊	利用气体火焰（如氧乙炔）来熔化和连接金属。	管道焊接、汽车排气系统。

焊接提供了与基础材料一样强或比基础材料更强的牢固结合，可连接材料的多功能性，能够产生无缝连接，并且由于其耐用性，从长远来看对于大型项目来说是经济的和关节的寿命。

焊接面临着挑战，包括需要技能和培训、可能使材料变形的热变形以及由于产生烟雾和辐射而产生的健康和安全问题。焊接需要大量的专业知识，焊接执行不当可能会损害项目的结构完整性。焊接过程中产生的热量也会使较薄的材料变形，必须采取适当的预防措施以避免有害的烟雾和辐射。

此外，由于存在固有风险，焊接中的安全性至关重要。以下是一些基本的安全措施：

穿戴适当的个人防护装备： 这包括焊接头盔、手套和防火服。
确保适当的通风： 这有助于驱散焊接过程中产生的有害烟雾。
避免在潮湿条件下进行焊接： 在潮湿的环境中，触电风险会增加。
使用消防安全措施： 始终准备好灭火器，并确保焊接区域没有易燃材料。

主要差异一览

虽然铆接和焊接都是金属连接的典型工艺，但了解主要区别可以指导决策者为其特定项目选择最合适的方法。让我们通过这些差异来获得整体视角。

1. 核心机制

铆接本质上是一种机械连接方法。待连接的部件上有冲孔或钻孔。然后将铆钉放入这些孔中并变形（通常在尾端），形成将材料固定在一起的粘合。

焊接是一种熔化过程，这意味着将要连接的材料加热直至达到熔化状态。可以引入填充材料，在冷却时在基础材料之间形成牢固的结合。

2. 应用适用性

铆接历来受到船舶、桥梁和飞机结构等大型结构的青睐，因为它能够允许连接部件之间的移动和灵活性。

从汽车装配线到复杂的珠宝设计，焊接无处不在。其广泛的适用性归功于其创建坚固无缝接头的能力。

3. 灵活性和运动

铆接接头允许一定程度的移动。这对于轻微弯曲有益的结构尤其有用，例如在特定的飞机设计中。

焊接接头通常更刚性并且不允许相同程度的移动。这使得它们适合刚性至关重要的应用。

4. 寿命长、耐用

随着时间的推移，铆钉可能会松动，特别是当它们承受持续的振动或动态负载时。然而，它们仍然非常耐用，在正确安装和适当条件下可以持续数十年。

高质量的焊缝可以比它所粘合的材料更耐用。由于没有铆钉等物理部件，“磨损”的部件也更少。然而，执行不良的焊接可能会成为故障点。

九、维修保养

铆接接头的检查相对更简单。如果铆钉失效，通常可以将其钻出并更换，而不会影响周围的铆钉。

检查焊缝可能需要超声波检测等特殊技术。修复焊接不良可能会更加复杂，您可能需要打磨旧焊缝并重新焊接。

表 3：基于各种参数的主要差异

产品型号	铆钉	焊接
热量需求	不需要加热，保留了基材的原始特性。	热量是必不可少的，它可能导致材料变形或性能变化。
英语技能水平	需要适度的训练，尤其是均匀的放置和变形。	它需要深入的培训和技能来确保关节的力量和完整性。
设备费用	通常较低，对于较小的应用程序可使用必要的手动工具。	由于需要专门的焊接机和配件，它可能会更高。
接头强度	坚固，但在特定情况下可能无法与精心制作的焊缝强度相匹配。	如果执行正确，焊接接头可以与基材一样坚固。
审美完成	铆接接头清晰可见，可以增添特定的工业美感。	焊接可以提供无缝接头，尤其是采用 TIG 焊接等方法。

精度：铆接 VS 焊接

精度在任何金属连接过程中都至关重要，它影响着接头的完整性和功能性。铆接和焊接之间的选择会显着影响项目中可实现的精度和公差。在这里，我们将探讨这两种方法之间的精度差异，并提供详细的公差图表以进行比较分析。

1. 铆接精度的本质

铆接是一种机械连接工艺，很大程度上依赖于孔位置的准确性和铆钉本身的质量。铆接精度通常受以下因素影响：

孔精度：孔的位置和尺寸应与铆钉尺寸相匹配，以确保牢固配合。
一致性：由于铆钉是预制组件，因此它们具有一致的尺寸和形状。
局限性：铆接可能不如焊接那么宽容。孔位置错误可能会导致错位或接头薄弱。

2. 焊接精度的本质

焊接作为一种熔合工艺，提供了不同的精度：

灵活性：焊接可以适应微小的错位，用填充材料填充间隙或缺陷。
技能依赖**：** 焊接精度通常在很大程度上取决于焊工的技能，特别是在手动焊接方法中。
设备质量：先进的焊接技术与自动化设备可以提供高精度和一致性。

表 4：铆接与焊接的公差表

SN	因素	铆接公差	焊接公差	备注
1	开孔直径	±0.05毫米	无	孔精度在铆接中至关重要。
2	关节对准	±0.1毫米	±0.3毫米	焊接可以实现更宽容的对准。
3	表面处理	顺利/准备好	光滑/清洁	两种方法都需要适当的表面处理才能获得最佳结果。
4	间隙填充	有限	可以使用填充物	焊接可以使用填充材料来解决间隙。
5	边缘直线度	±0.1毫米	±0.5毫米	焊接在边缘对齐方面提供了更大的灵活性。
6	接缝厚度	由铆钉预先确定	请按需咨询	焊缝可以根据所需的接头厚度进行调整。
7	表面平整度	±0.1毫米	±0.3毫米	焊接可能会因热量而导致表面轻微不平整。
8	深度（盲铆钉）	±0.05毫米	无	具体到铆接时，深度应一致。
9	重叠长度	固定	请按需咨询	焊接允许根据设计需要进行调整。
10	温度偏差	环境	高（因方法而异）	焊接需要控制温度以实现最佳熔合。

选择方法时需要考虑哪些因素？

铆接与焊接的争论不仅仅是学术性的。这两种技术之间的选择可以显着影响项目的结果、寿命和安全性。为了做出最明智的决定，应评估几个因素。让我们深入研究一下这些考虑因素。

1. 材料类型和性能

您想要连接的材料的特性在确定最佳连接方法方面发挥着关键作用。并非所有金属都具有同等的可焊接性。例如，虽然钢和铝通常是焊接的，但某些合金可能更适合铆接。

薄材料在焊接过程中可能会变形或烧穿，这使得铆接成为更可行的选择。相反，由于焊接强度较高，因此通常更适合较厚的材料。

2、强度要求

铆接适用于接头不需要承受重载荷的应用，尽管许多铆接结构历史上都支撑过很大的重量。另一方面，如果焊接正确执行，焊接对于需要高强度接头的情况来说是最好的选择。

3.审美考虑

铆接接头是可见的，可以给人一种坚固的工业外观，这在某些设计中可能是需要的。虽然焊接与 TIG 焊接类似，但可以产生几乎看不见的接头，从而实现更清洁的表面处理。

表 4：因素及其对选择的影响

因素	引人入胜的含义	焊接影响
材料特性	适用于更广泛的材料，包括那些难以焊接的材料。	最适合可焊接金属；对于某些合金或塑料来说可能具有挑战性。
力量需求	通常，中等强度；可能无法匹配高质量的焊缝。	通过适当的焊接可以达到与母材相当的接头强度。
整容科	提供具有可见接缝的工业外观。	能够创建光滑、几乎看不见的接缝。
费用	通常初始成本较低；可能需要更多维护。	初始成本较高，但从长远来看，对于某些项目来说可能是经济的。
无障碍服务	对于从两侧难以进入的区域具有优势。	某些方法需要访问双方，但不是全部。