摘要：论文对近期几起短尾拉铆钉（拉铆销）在运用中出现脱落问题进行了分析，对短尾拉铆结构、工艺特点、组装过程、检验过程提出了改进建议，提出检验样板设计方案。
关键词：短尾；拉铆；质量；控制
概述
拉铆工艺在组装完成后具有高紧固力、永不松动及高抗剪切力等性能，从2003起开始应用于铁路货车制造行业，用来取代钢铆钉铆接、螺栓连接、焊接、圆销开口销连接结构[1]。2009年之后研制了新型的短尾拉铆结构，随着拉铆技术日趋成熟，拉铆结构已经大面积应用于货车制造行业，在铁路货车钩缓组装、制动杠杆连接、转向架杠杆连接接、交叉杆连接、中梁前后从板组装中普遍应用[2]，取得了良好的效果。但由于短尾拉铆工艺结构特点，操作不当会产生假铆现象，运用中脱落，给行车安全带来较大的隐患，一直是制造厂质量控制的重点。[3]
1 短尾拉铆工艺特点
拉铆钉由铆钉和套环两部分组成，钉杆采用40Cr，套环采用08A材质，具有较高的强度和较好的韧性。具体结构如图1[4]：
图1 短尾拉铆结构铆钉、套环各部位名称
拉铆工艺是利用虎克定律原理，用专用设备将结合件夹紧后，将拉铆钉套环的金属挤压并充满到带有多条环状沟槽的钉杆的凹槽内，使套环与钉杆严密结合的一种紧固方式。[5]
短尾拉铆结构，采用相同原理，只是钉杆上的环状沟槽结构不同，而是有一小段螺纹环槽，在铆接时可以将套环选入铆钉，减少手扶工作，而且铆钉尾部不拉断，减少了噪音，提高了效率，设备也比较轻便，逐渐应用在制动、钩缓系统组装中。
2 存在的问题
拉铆工艺优良性能使得其在货车组装工艺上普遍采用。但在质量检验和运用过程中拉铆钉套环丢失和松动现象时有发生，成为检验工作一项重点课题。例如：2017年7月至8月，哈密检修车间发现，NX70A共用平车上拉条与制动缸后杠杆组装拉铆销，手制动附加杠杆与固定支点拉铆销，手制动机轴链与手制动拉杆连接拉铆销，控制杠杆与闸调器控制杆组装拉铆销，手制动机定滑轮拉铆销套环法兰面上的三个凸点均未产生塑性变形，拉铆销拉铆不到位。如图2：
图2 2017年铁总通报的三起拉铆销铆接不合格
3 原因分析
3.1铆接标准
短尾拉铆钉（拉铆销）铆接后主要检测要求包括：套环外径尺寸D、套环变形长度L3、铆钉露出套环长度L1、L2，套环法兰面三个检测点至少一点产生塑性变形。以直径16mm铆钉为例，铆接后套环外径D最大不大于23mm，套环变形长度L3最小不小于17.4mm，铆钉露出套环长度L1最小不小于11.1mm、L2最大不大于25.4mm。这几项尺寸的检测主要采用游标卡尺或专用样板。这几项指标控制到位，不会产生铆钉漏或假铆冒现象。但由于设备和操作等原因，铆接过程实际上没能达到上述要求，造成了问题的发生。
图3 短尾拉铆结构铆接后各位尺寸要求
3.2结构上原因分析
拉铆钉环槽部位由螺纹与环状沟槽构成，在铆接后如果环状沟槽部位的套环变形较小或失效，则造成铆接功能失效，就变成了螺栓结构，在运用中铆钉松动容易造成套环脱落。
3.3操作层面原因分析
操作层面上，能够造成拉铆钉铆接不良或铆接失效主要有以下几个原因：
a 拉铆设备磨耗，铆接后套环与铆钉挤压成型不到位，套环铆接后外径D达不到标准要求，造成套环松动，运用过程中脱落；
b 铆接不到位，设备故障等原因造成套环没有完全挤压成型，套环铆接后变形长度L3达不到标准要求，造成套环松动，运用过程中脱落；
图4 生产过程中发现的套环铆接后变形长度不合格
c 检查时铆钉漏铆未发现
短尾拉铆结构套环尾部有个挡（学名，图中指示出来），可以与铆钉杆螺纹旋紧，铆接前为防止套环脱落，将套环与铆钉紧固，具有一定的紧固力，但实际上没有进行铆接。自检互检流于形式，直接由操作者拿两支笔同时画自检、互检标记，在操作失误的前提下，没能形成有效的操作互控，造成铆钉假铆放出。
图5 生产过程中发现套环自检、互检标记由操作者独自涂画，标记是平行的
4 控制措施
结合短尾拉铆结构原理及以上原因，可以看出，在运用中套环脱落的根本是套环挤压变形没有达到标准。按照检验标准要求，拉铆钉铆接后需要检测套环外径D、L1、L2、L3等尺寸，L1、L2尺寸主要是铆钉长度与铆接件厚度匹配有关，主要影响套环与铆钉的接触面积，套环外径D、套环变形长度L3与套环挤压后内侧面环槽、螺纹成形相关，所以检验中应重点控制D、L3尺寸。建议采取以下措施在铆接中进行控制：
4.1D值的控制方法
为了确保铆钉套环挤压成型，须在铆接后对套环外径进行检测。一般在铆接设备磨耗不超限的情况下，铆接后套环外径D应该是有保证的，如果材料本身等出现问题势必产生批量不合格，所以可以采取抽检方式进行检验，减少检验工作的压力。由于套环铆接后外径尺寸只有最大值，所以可以设计专用通规进行检测。
图6 套环铆接后外径检测样板，凹槽形通规
4.2L3值的检测
套环变形的长度与设备、套环硬度、设备压力等多个方面有关，随机性较大，有必要设计专用样板进行全检。同时在短尾拉铆结构的套环上设置三个检测点，三个检测点铆接后的形式符合标准，即可证明L3达到标准要求。
图7 L3检测样板，L形止规
4.3外观检测
短尾拉铆钉为了保证铆接质量，在套环法兰面上设计有三个检测点，并且规定铆钉铆接后观察套环上的三个检测点至少应有一个产生永久变形。所以在铆接后检测法兰面检测点变形既可以判定铆接是否合格。
图8 直径22mm短尾拉铆钉铆接后各部尺寸及检测点检验要求
铆接结构如果发生漏铆、漏检，就是严重的质量问题，在运用中会发生脱落故障。所以在铆接过程中应严格加强自检、互检，为了保证真正落实自检、互检，建议采用油笔在检测点图打标记，确保对检测点进行检查。
4.4设计改进
a 为了更直观的检测铆接质量，可以将套环外侧涂黑或红色油漆，在铆接后外侧漆膜被破坏，产生明显的颜色差异，通过颜色的变化可以明显的判定铆钉是否进行了铆接。
图9 套环外表面涂刷黑色油漆，铆接后套环铆接部位油漆被刮掉
b 对现有结构进行优化设计，取消套环卡齿，这样没有铆接的套环在重力作用下脱落，可以很明显的发现漏铆问题。
图10 铆接前套环在卡齿作用下可以旋入铆钉螺纹段，铆接后不仔细检验会误认为已经铆接，造成漏铆。
C 建议将栓杆上的螺纹改为环状沟槽，像拉断式拉铆钉一样，在铆接后套环变形不是完全合格的情况下，也能起到较好的铆接作用。
图11 铆钉杆上的螺纹和环形沟槽，套环上卡齿的形状
5 结论
伴随着铁路货车重载提速的发展，拉铆钉的推广应用将越来越普及，已经成为铁路货车重要接连件，其组装质量直接关系到行车的安全性。通过改变拉铆钉结构或有效的质量控制措施，能够提高短尾拉铆结构的铆接质量，有效地防止脱落故障发生，提高运用安全性。
参考文献：
[1]杨树森，张光明，刘煜.拉铆钉及其在铁道车辆中的应用.铁道车辆，2006年12月第12期第44卷，13
[2]刘宇，伏凯，赵祥云 铁路货车专用拉铆销的研制 机电产品开发与创 2014年1月 第27卷第1期 46
[3]赵保春 铁路货车用拉铆销组装工艺 铁道机车车辆工人 2011年11月 第11期 9
[4]伏凯，刘宇，赵祥云.基于DEFORM的10.9级短尾拉铆钉有限元分析.制造业信息化，2013，75
[5]肖贵.哈克拉铆钉技术在车辆中的应用.科技经济市场.2010年第7期，29
论文作者:赵宏伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/21
标签：铆钉论文; 套环论文; 结构论文; 短尾论文; 外径论文; 货车论文; 沟槽论文; 《基层建设》2018年第33期论文;