吴 桃

(常州铁道高等职业技术学校，江苏常州 213011)

1 国内拉铆钉的现状

长期以来，我国车辆，桥梁等钢结构普遍使用普通铆钉或螺栓等紧固件，造成连接可靠性低，检修周期短，后期维护成本高等问题。拉铆钉是为解决上述问题而研制的一种新的技术和产品，它是利用虎克定律单向拉伸原理发明的防止松动的连接器，具有“一次紧固，永不松动”的特性，以及抗震性好，防渗性强，连接强度高和检测方便等优点，可有效防止构件在震动时的松脱，可长期免于维护。

与传统螺栓利用扭力旋转产生紧固力不同，拉铆钉经由专用设备，在单向拉力的作用下，拉伸栓杆并推挤套环，将内部光滑的套环挤压到螺杆凹槽，使套环和螺栓形成100%的结合，产生永久性紧固力［1］。整个紧固过程需要5～8 s。由于其独特的环槽设计，从根本上解决了普通紧固件在震动情况下松动的问题。同时，其特有的高夹紧力和抗剪力设计使其在安装完成后具有永久的高紧固力，从而取代焊接。

为了满足国民经济的发展需要，铁路运输已经进行了五次大提速，货车在干线上的运输速度提高到了80～100 km/h，行包快运和集装箱专用车提速到了120 km/h，在货车提速的同时，列车编组数量和牵引重量也在不断增加，这样就对铁路运输安全提出了更高的要求。货车制造中所用的普通铆钉已不能适应铁路运输新形势下的安全需要，采用新的紧固方法势在必行。

2 拉铆钉及套环主要性能指标

运装货车397号文《铁路货车专用拉铆钉及套环技术条件》中规定的拉铆钉及套环主要性能指标:

(1)原材料要求 用于铆钉和套环制造的原材料应符合GB/T3077《合金结构钢》和GB/T699《优质碳素钢》规定。非金属杂质物A，B，C，D四类各应小于2．0 级。

(2)热处理后力学性能［2］拉铆钉和套环热处理后的力学性能应不低于表1中的要求。

(3)实物及铆接后性能［4］拉铆钉及套环的实物及铆接后性能应不低于表2的要求。

表1 拉铆钉及套环的力学性能指标

表2 拉铆钉及套环的实物及铆接后性能指标

3 工艺设计

(1)拉铆钉及套环的材料选择 通过查阅资料，能满足表1中的拉铆钉材料有40Cr，35CrMo，35Mn2，40Mn2等多种中碳合金钢，套环材料有08F，10，10F等碳素钢。通过对各种材料分别检测和解剖分析，40Mn2和10F作为拉铆钉及套环的试制材料，其优点为是我国生产的成熟钢种，具有良好的综合力学性能，有可借鉴的在铁路及其他行业中应用的经验。

(2)工艺设计 LMY型拉铆钉形状如图1所示。与普通铆钉不同的是其杆身分为光杆，锁紧环槽，断颈槽及尾部夹紧环槽等四部分。锁紧环槽和尾部夹紧环槽的形状及尺寸均不相同。铆钉杆身的外径也有差异，由大至小的次序为光杆，锁紧环槽，尾部夹紧环槽，断颈槽。

图1 拉铆钉形状

根据上述特点，设计了以下工艺方案:

铆钉制造工艺:下料，头部镦锻成形，变径，探伤，断颈槽切割加工，滚压环槽及断颈槽，热处理，表面处理。

套环制造工艺:下料，成型，表面处理。

铆钉头部的成型工艺有冷镦成型和热镦成型［3］。目前国内对于Φ20mm以下的铆钉，一般均在冷镦机上通过冷镦头部的方法生产，但在批量生产时产品的质量稳定性和设备可靠性还不能保证。所以对Φ16 mm以上铆钉采用热镦成型工艺。对大规格铆钉采用棒料加热后再摩擦压力机上经一次热镦成型工艺进行拉铆钉生产较为经济、实用及可靠。同时，生产力需要扩张时，对Φ16 mm以下铆钉采用成熟的冷镦成型工艺。

因杆身各段杆径不同，在头部成型后需进行变径。因拉铆钉的断颈槽直径相对杆部直径变化大，若采用滚压成型工艺，排除的金属太多且不易流动。所以在滚压前现在断颈槽处采用切削加工，后与环槽滚压一起成型。环槽滚压加工的特点是生产率高、无屑加工、尺寸精度有保证。

热处理工艺选择了可控气氛多用炉光亮淬火处理［5］，可有效的保证拉铆钉的表面质量。

经历了材料选择、工艺设计、试制及试验等过程，先后解决了热镦及变径、滚压、热处理等技术问题，试制出了拉铆钉及套环。

［1］ 李伟荣．机械工程标准手册［M］．北京:中国标准出版社，2000．

［2］ 李 岩．新编锻模设计实用手册［M］．北京:中国知识出版社，2006．

［3］ 杨树森．拉铆钉及其在铁道车辆中的运用［J］．铁道车辆，2006(12):7－9．

［4］ 孟少农．机械加工工艺手册［M］．北京:机械工业出版社，1991．

［5］ 热处理手册编写组．热处理手册［M］．北京:机械工业出版社，2004．