王利　劉佳欣　陳力寧　崔國亮　林傳冬

（遼寧忠旺集團有限公司）

摘　要：文章介紹了鋁合金連接常用的壓鉚螺母、自沖鉚螺母和拉鉚螺母，并進行轉動扭矩和推出力檢驗。試驗結果表明，在鉚接材料為6061合金，熱處理狀態(tài)為T6時，自沖鉚螺母具有更優(yōu)異的抗轉動性能，拉鉚螺母具有更優(yōu)異的抗推出性能。

關鍵詞：壓鉚螺母；自沖鉚螺母；拉鉚螺母

高強度、高延展性、低密度的鋁合金材料被眾多領域采用，但鋁合金焊接存在變形、燒穿、裂紋、接頭弱化和異種材料連接困難等問題，所以鉚接和螺紋緊固連接技術逐漸得到重視，鉚螺母就是其中廣泛應用的產(chǎn)品之一。

然而，隨著壓鉚螺母和自沖鉚螺母等非標緊固件開發(fā)量日益增多，鉚螺母緊固件已經(jīng)不屬于傳統(tǒng)意義的標準件。

現(xiàn)階段的鉚螺母緊固件既包含國家標準或行業(yè)標準規(guī)定的標準件，又包含應客戶需求開發(fā)的非標緊固件，例如壓鉚螺母、拉鉚螺母和自沖鉚螺母，這些鉚螺母不但在鋁合金連接中起到關鍵作用，也為內飾件、總成的安裝提供連接點。

本文對比鋁合金產(chǎn)品常用的壓鉚螺母、拉鉚螺母和自沖鉚螺母緊固件優(yōu)缺點，并分析力學性能，為設計師提供選型參考。

01　鉚螺母緊固件

1.1 壓鉚螺母

壓鉚螺母通常一端帶有壓花齒及導向槽，母材需要在壓鉚生產(chǎn)前開設安裝孔，借助壓鉚機下壓力將螺母壓花齒壓入孔位(圖1) 。

一般而言，安裝孔的孔徑略小于壓鉚螺母的壓花齒，因此壓花齒能夠擠入材料使安裝孔周邊產(chǎn)生塑性變形，變形物被擠入導向槽，Z終螺母與母材鎖緊連接。

壓鉚螺母可安裝在各類鋁合金型材和板材，但是連接強度受母材強度影響很大，且在型材內腔安裝螺母時需要開工藝孔保證壓鉚模具可以與螺母接觸。

圖1 壓鉚螺母

1.2 自沖鉚螺母

自沖鉚螺母是在壓鉚螺母基礎上改進的產(chǎn)品，具有無需在母材上開安裝孔的特點，主要通過自沖鉚螺母自身壓鉚的同時完成沖孔，安裝后形成與壓鉚螺母相似的鎖緊連接結構(圖2) 。

由于可以考慮結合板材沖壓工序一起生產(chǎn)，因此更適合大批量生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率的同時節(jié)約生產(chǎn)成本，能夠獲得比壓鉚螺母和拉鉚螺母更好的抗轉動性能。

圖2 自沖鉚螺母

1.3 拉鉚螺母

拉鉚螺母是一類能夠在拉鉚槍帶動下產(chǎn)生塑性變形夾持到材料上的緊固件(圖3)，由于具有單面操作即可完成安裝的特點，所以應用場合非常廣泛；另外，拉鉚螺母可以解決金屬薄板、薄管焊接螺母易漏、壓鉚易產(chǎn)生板材變形等缺陷。

但是，拉鉚螺母強度通常低于壓鉚螺母，且安裝前也需要在母材開設安裝孔，其力學性能及樣式可參考GB/T 17880系列標準，通常拉鉚螺母支撐面和圓周表面有花紋提高抗扭轉性能。

圖3 拉鉚螺母

02　試驗及結果分析

2.1 試驗方案

用于試驗的螺母規(guī)格M6，其中拉鉚螺母符合 GB /T 17880．1－ 1999 技術要求，試驗母材為 6061 合金，熱處理狀態(tài) T6，厚度 2mm，緊固件與母材配合后開展推出力和轉動扭矩分析。

轉動扭矩為緊固件與母材發(fā)生相對轉動時的Z大扭矩，借助壓鉚和拉鉚設備安裝緊固件后將測試螺栓從螺母柄部擰入待檢緊固件，螺栓頭下支撐面不應與母材接觸( 圖 4( a) ) ，采用世達電子扭力扳手對螺栓順時針施加扭矩，記錄Z大扭矩值。

推出力為鉚螺母在母材上被推出的Z大力值，將測試螺栓擰入待檢螺母中( 4( b) ），并將安裝螺母的試驗件放置到電子試驗機的平臺上，配合檢驗工裝將緊固件推出， 記錄Z大壓力值。所有試驗件樣品如圖 5 所示。

圖4 轉動扭矩及推出力示意圖

圖5 試?件

2.2 結果分析與討論

轉動扭矩和推出力的檢驗結果分別見表1和表2。自沖鉚螺母和壓鉚螺母轉動扭矩測試值高于拉鉚螺母，主要原因是螺母與母材形成的互鎖部分較拉鉚螺母形成的夾緊部分提供更大的轉動阻力，且互鎖強度與母材牌號和熱處理狀態(tài)有關，通常母材強度越高，壓鉚螺母能夠表現(xiàn)出更好