在19~20世紀,很多重要的鋼結構都採用鉚接的方式,例如艾菲爾鐵塔,和汽車骨架。20末期開始,大量結構開始採用焊接的方式,例如汽車骨架,但是一些需要輕量化同時又對強度有要求的結構,例如飛機機身、鋼結構橋梁等,則採用了螺絲連接的技術。鉚接和螺絲連接的具體區別在哪裡,又為什麼橋梁採用螺絲連接而不是焊接呢?
Answer
多從承力的角度,鉚接是承剪力較好而承拉力能力較差。鏍接是受拉受剪都可以。焊接也是受拉受剪都可以,但怕撕裂。
從可拆卸角度,鏍接是可卸連結,而鉚接和焊接都不是。
從質量保證角度,鏍接>鉚接>焊接,焊接是最不容易檢查質量的,因此民航飛機用焊接較少。
從改變零件材料性能來講,焊接影響最大,殘餘應力變形問題教嚴重,對橋梁和汽車還可以承受,對飛機表面這種氣動外形要求高的則不理想。
成本角度,螺紋連接高於鉚接高於焊接。
從增加多餘重量角度螺紋連結高於鉚接高於焊接。
對於異種材料連接(例如鋁和鈦、復材和鈦、不同系列的鋁合金),焊接是不太行的(飛機上常見不同材料連接,所以嚴重影響焊接的應用範圍)。
從上面比較,可以知道為什麼汽車和橋梁更多用焊接和螺紋連結,客機更多用鉚接和螺紋連接了。
PS1:感謝大家認同,據我所知,焊接的缺陷相對難於控制,因此疲勞性能並不穩定。
PS2:熱鉚在航空中也常見,尤其大一些的鈦合金鉚釘。
補充說明一下,每一種連接技術都在進步,也衍生出不同的類型。
比如鉚接,有單面抽鉚,自衝鉚接等。
自衝鉚接好像現在在汽車行業開始應用較多,一臺設備都是天價。
單面抽鉚主要用於結構不開敞的情況,包裝行業用的很多,只是低端而已,飛機上有很多比較高級的抽鉚,還很難國產化。
比如焊接,雷射焊和攪拌摩檫焊接都是比較新的技術。雷射焊主要是熱影響區小,變形小。攪拌摩檫焊的機理實際沒研究很清楚,半熔化狀態和其他焊接不太一樣。飛機上也開始用這些新技術。
所以以前認為汽車用焊接、飛機用鉚接的觀點實際已經不確切了。
至於橋梁,我很不了解,但直觀的認為,這種大型的建築,多半考慮成本的因素,對重量又不敏感,往往不會採用最新的技術手段。
廢話兩句個人對於現場施工情況下連接的淺見,如有不周還請見諒,如有錯誤還請斧正。
如果不考慮製造裝配的複雜度,單論連接方式力學性能本身,對於土木領域做現場施工,一般來說是更傾向於用螺栓連接和焊接的,主要原因就是可靠性與成本問題。
螺栓的可靠性是最好的,特別是高強螺栓摩擦型連接,對於工程來說,總是希望使用的技術越可控越好,離散性越小越好的,這樣才有利於實現【更低的成本更高的可靠度】,在這樣的工程要求面前,高強螺栓摩擦型連接就是目前很理想的一種方式。
鉚釘
土木工程領域的鋼結構一般比較粗大,用的鉚釘和我們平時看到的使用氣槍可以直接成型的冷鉚鉚釘不太一樣,它是要先加熱然後在用鉚槍把直端打成鉚頭。
再來兩張,這下應該明白外白渡橋、艾菲爾鐵塔的鉚釘是怎麼打上去的了吧!
加熱->安裝->鍛打成型
這個過程中實際上鉚釘經受了『熱處理』和『鍛造』兩個工藝,今天的現代化工業條件下,熱處理和鍛造大部分都是在冶金、械加工工廠內完成的,熱處理的起始溫度、升溫降溫速度都需要控制,鍛造也是用高精度模具完成,現場加工環境下,顯然兩者都無法很好的【低成本】控制。
對於大部分土木工程的現場安裝來說,鉚釘成型之後是在室外自然環境下降溫,這一過程實際上是『退火』,退火使得鋼材強度降低延性上升,然而不同於在電爐裡面加熱拿著溫度計去量再靠自控裝置控溫的工廠化熱處理,
工程師並不喜歡這樣在野外自然發生的不受控退火,鉚釘這樣放在構件裡面自然退火,不能準確知道強度會降低多少,會有多少殘餘應力,甚至如果遇到了一些意外比如雨水、大風甚至會帶來與『退火』相反的『淬火』。
這種熱鉚鉚釘最終性能的離散性大,為了保證工程整體可靠度,並不會完全利用鉚釘強度,這樣會增加鉚釘需要的數量,帶來浪費和設計上的繁雜。加上施工比較煩,每個鉚釘用之前都還要加熱,現在土木領域這種熱鉚鉚釘用的並不多了。
焊接
焊接是比較萬能的方式。曾經以為焊接是件很簡單的事情,然而等到上過鋼結構的課,看過一點資料,就發現事實並不是。焊接這個過程牽涉到東西太多太多,是一個非常龐大複雜的事情,整個過程是各種理化反應的大集合。
焊接可以是一個專門的專業,而且不是高職、專科技術學校的焊接,是正兒八經研究型大學的專業,國內比較有名的就是哈工大的焊接技術專業了。
很多軟體比如MARC、NASTRAN都開發了針對焊接的模塊用於模擬焊接過程。即使是土木工程領域內部,也仍然有大量的學者在研究焊接對結構的影響,足見焊接的複雜程度。
焊接會讓連接區域的材料融化,連接區域附近材料也會經受高溫,所以土木工程的現場施工條件下,由於溫度比鉚釘更高達到熔化程度,冷卻再結晶導致的殘餘應力甚至可以達到材料屈服強度。
對周邊區域產生的熱處理效應不可控,周圍材料強度和韌性都發生變化。同時焊接過程不只是物理變化,還會和周圍氣體、焊藥發生反應,產生一些殘渣。
現場焊接一般是人工焊接,人總是難免手殘,手殘一下就會留下咬邊、虛焊還有焊瘤等等一堆缺陷。零零總總各種毛病,這樣對結構剛度、疲勞性能都有影響。
同時,並不是所有材料都能很容易的焊接,也就是可焊性,特別是現場施工環境下。鋁這樣的金屬就不說了,工廠裡面要求都很高,現場更難。
土木用的最多的是鋼材,鋼材可焊性也有很大差異,高強鋼材、合金鋼一般可焊性都不太好。可焊性差原因比較多,不同材料不同,鋁因為氧化物熔點太高,冷卻太快以及和焊接中的反應,鋼材一般是各種合金成分(碳、其他金屬等)在焊接中的反應所致,不展開太多。
工廠環境下可以通過氬弧焊等一些需要比較多設備的焊接技術焊接這些材料,但是現場受限於施工環境的簡陋,一般都用電弧焊,焊接這類材料不太現實。
還有一些雖然原材料是普通鋼的高強鋼材,但是通過工廠環境下各種冷、熱加工得到,現場想焊接得到同樣性能的焊縫幾乎不可能。
螺栓
相比鉚釘和焊接,螺栓連接在現場施工環境下受控程度就高得多了,沒有加熱過程,不存在不受控熱處理的問題。構件和螺栓都是工廠環境生產,產品一致性相當好,現場只要擰就可以了。
承壓型連接和鉚釘類似但是螺栓強度和品質穩定性好於鉚釘。摩擦型連接則不太一樣,現場施工還有一個有點棘手的問題——摩擦力控制。摩擦力受接觸面壓力和表面粗糙度影響,但是現在剪扭螺栓、力矩扳手和表面處理工藝已經可以解決這個問題。
剪扭螺栓一端是類似鉚釘的圓頭,沒有稜角,擰螺栓是通過另一端的花鍵(或稱梅花頭),花鍵和螺栓之間有一個收縮的細頸,當構件和螺栓之間摩擦力產生的力矩達到頸部的抗扭極限,花鍵就被扭掉了。力矩扳手可以調節最大輸出力矩,達到之後就會打滑,用來擰大六角螺栓可以達到和剪扭螺栓類似的效果。
不會因為今天老王感冒了擰不上勁,也不會因為老王今天晚上要去隔壁太興奮擰過頭(螺栓擰太緊會壞)。表面處理可以在工廠內進行,噴砂之後現場打磨或者噴砂之後塗防鏽漆就可以了,這樣處理之後摩擦係數還是相當穩定。
使用摩擦型連接,構件之間傳力是通過摩擦力,所以連接性能基本等同於構件本身,這是最符合設計理念的,強度剛度、疲勞性能都有保障。
你以為我要說螺栓連接萬歲嘛,NO!
但凡現場裝過鋼結構的人,都知道螺栓連接安裝是多麼蛋疼。螺栓孔因為各種原因死活對不上(製造誤差、焊接變形、受力變形······),就差一毫米螺栓放不進去不是什麼稀罕事。
用萊因哈特的大錘把剪力銷子打進孔裡,把孔硬對上了,結果兩個構件又不貼合了,螺栓擰不緊了。現場打孔校正的話又可能削弱構件過多,有時要補焊或者做鋼套補孔,這很費事。
很多時候不能構件之間直連需要連接板,還有別忘掉剪扭螺栓那個被擰掉的花鍵,這些都計算進去會大大增加材料用量,螺栓按重量計可比普通Q345Q235貴,所以用螺栓連接價格感人。
焊接就沒有這樣的煩惱,位置相差不要太多都可以直接焊上。焊接還有一點就是速度快,同時焊槍不僅可以連接還可以切割,施工有錯誤可以迅速修正。
焊接大部分時候都可以構件之間直連不需要額外的連接板,材料也比較省。同時對於電弧焊可焊好的鋼材一般強度不是非常高,焊縫強度可以做到高於母材,加之焊接區域滿布整個構件,留下了足夠多安全餘量,可靠性有足夠保證。
所以在現場安裝時候焊接是非常常見的,因為真的很方便。
其實各種方法不能適用的時候都是在於不能在【特定環境下用足夠低的成本得到需要的穩定質量】,現場焊接質量不穩定的原因在於外部環境不可控,人為操作不可可靠,
所以如果把焊接挪到工廠環境就大大不一樣,自動化的焊機,封閉的廠房,焊完之後還有矯直、打磨、熱處理等工序幫助調節焊接變形,減小殘餘應力,有大型的探傷設備幫助檢測焊縫質量可以進行修補。
因此在工廠環境下生產一些非標構件最好的辦仍然是焊接。而鉚釘同樣的可以利用一些更好的技術得到提升,比如加熱過程,早先是炭爐,現在出現了電爐,利用渦流加熱的原理快速加熱鉚釘。
鉚釘由於加熱後再降溫,會對板件有相當大的壓力,可以壓緊板件,而且由於鉚釘本身韌性比較好,對於承受動力荷載的結構有時還會採用,修補一些老鋼橋也仍然需要繼續使用鉚釘,比如下圖,選自廣州日報修補海珠橋的新聞。
因為土木粗大笨的特點,這種熱鉚釘在土木領域確實式微,但是連接一些輕靈的蒙皮、薄板時候,冷鉚釘(比如最常見的拉鉚釘)比螺栓輕省料,加之薄板不易焊接,又能適用於不同類型材料的連接,而且連接需要的強度不大,還是挺合適的。
土木領域一般用於連接一些薄壁型鋼、壓型鋼板,都是很薄的構件,大家最常見的就是施工工地的臨時圍擋。
所以,用什麼方式連接,得考慮:
1、對力學性能的要求;
2、施工的條件;
3、允許的錢。
每種連接方式都有自己適用的範圍。
對於航空航天這樣的領域鉚釘還是有很多用途,不過那不是我的專業,等其他航空航天的朋友來講更多。
我從造船角度總結一下:
鉚接(riveted)在二戰之前的船舶建造上普遍應用,現在已經過時了。 儘管在船舶業淘汰,現代飛機製造依然在使用鉚接,但是現代飛機的鉚接與二戰前的船舶鉚接有很大區別。由於需要減輕空重,飛機材料大部分採用的是鋁(aluminum)和複合材料(composites)。鋁不容易焊接,而複合材料不能焊接。考慮飛機也必須得防水,鉚接是飛機建造的最佳選擇。
螺栓連接(bolted)大多只用於陸地建築(樓房、橋梁、起重機、船舶/海洋平臺甲板上安裝的設施)。螺栓連接的結構容易拆,但是不防滲水,螺栓本身也容易生鏽(水可以堆積在螺栓的槽裡)。
焊接(welded)基本上是當今船舶業唯一使用的部件連接方法(完全替代了鉚接riveted),同時也用於陸地建築。相比螺栓連接,焊接的優點是不滲水。相比鉚接,焊接的優點是速度快,當代的焊接技術質量也更加可靠。缺點是不易拆,拆除時必須炸掉或者切掉,損壞原材料的重用性。
鉚接為什麼被船舶業淘汰呢?除了建造速度慢以外,二戰前的鉚接(riveted)船體結構可以比喻成一塊蘇打餅乾,而以現代焊接(welded)技術建造的新鐵達尼號可以被比喻成一塊橡皮泥。
任何大型金屬結構的要害實際上是位於部件的連接點!無論是船、飛機、車輛還是火箭都是如此。兩張連接起來的板子不可能強於一張一次性合成的板子。
關於焊接:保守為上,你不能完全相信工廠裡的焊接結果。即使焊接材料比母材料強,交界線上的母材料在焊接後依然會弱化。切記!
前面的各位已經說得很好了,我就以實際工程為例說一下吧(我就擅長寓教於樂啊怎麼辦),以一個門式鋼架的鋼結構廠房為例。因為鉚接對於普通鋼結構建築物成本高、施工難度大,所以我們就討論一下焊接和螺栓連接吧。
我們對一個帶吊車的廠房的要求有如下幾點:
1、廠房自身滿足可靠性要求,即安全性、舒適性、耐久性。
2、吊車是動力設備,所以需要滿足吊車的動力荷載需求。
3、廠房在廠區搬離後是否需要拆除,材料可重複利用的空間又有多少。
首先,從門鋼的鋼柱和基礎連接說起。柱腳分剛接和鉸接,對於動力設備,我們傾向於做成剛接,因為吊車的動荷載,尤其是水平的剎車荷載很容易造成整體失穩。
那柱腳處我們可以採用焊接或螺栓連接的方式,可是,焊接在此處操作性不高。因為柱腳和柱下基礎連接,如果是滿焊,很容易造成焊縫不飽滿等問題,並且很難保證在焊接過程中柱子的穩定性。
你撅著屁股一邊看著手裡的焊條,一邊看著上面晃晃悠悠要倒的柱子害怕不,你說!
其次,再說梁柱節點,這個就無所謂了,只要是做成剛接,螺栓和焊接均可,但是焊縫容易生鏽,而做鋼結構的廠家得靠譜,螺栓孔要是有點偏差,分分鐘哭死你。
再次,抗風柱這種必須搞成鉸接的,就別猶豫了,拿著螺栓咣咣一頓,擰上多痛快。
最後,牛腿這種長得難看,看著頭疼的,焊一焊多好,為啥?用螺栓分分鐘擰死你。。再看看,敲黑板了!有那麼大地方擰那麼多螺栓嘛!
最最後,要是某天真的是廠子黃了(老闆別打我),螺栓連接的多好擰,倆人一天就擰仨廠房,晚上背著就賣了去了~~
綜上所述,如果連接需要是鉸接時,請用螺栓。如果是剛接時,看情況、看難度、看焊工哥哥心情和水平。。
螺栓連接省事、需要技術水平不高、但是對廠家要求較高。
焊接連接省錢、對材料可悍性要求較高,對焊工要求較高,完事還要請檢測單位進行檢測,但是廠家很愉快,不至於差幾毫米你去鬧場子,所以他會願意給你打折的。
但是,如果最終想著萬一政府拆遷徵了你家廠子的地,用螺栓連接就可以今天要了廠房的賠償款,明天就找塊地又像搭積木一樣搭起來了~
掙錢了記得請我吃飯!
@Summer楠
學藝不精,鬥膽拋磚。
學識所限,我就說說鋼橋領域吧。
鉚接由於現在不怎麼用了,我了解的也比較少。
相對於其他兩種連接方式,鉚接的主要優點是適應性好,兩塊板件的孔洞稍微有些偏差也沒關係,反正打進去時還是軟的,敲一敲也就能密貼了。
(說句題外話,以前做鉚接的工人真是開掛,一個人用鉗子把燒熱的鉚釘從爐子裡夾出來,一扔,十米開外的另一個人【用鉗子】接住,趁熱打進去。)
其缺點也很明顯,由於要能在現場燒軟,所以鉚釘用的材料不會有多高的強度,另外剛度也不大。這就解釋了為什麼鉚釘逐漸退出橋梁工程領域——以前鋼材本身強度低,鉚釘不是結構的薄弱環節;現在鋼材強度提高了,但鉚釘的強度提高不夠快,成了結構的薄弱環節,所以就不宜採用了。
橋梁用螺栓連接多為高強螺栓,將兩塊鋼板牢牢擠壓在一起,主要靠鋼板間的摩擦力承受荷載,是技術成熟、使用廣泛的一種連接方式。
論起螺栓連接的優點,那要看跟誰比:
相比於鉚接,螺栓連接的優點是:
強度大;
剛度大(原因:摩擦型高強螺栓不允許被連接的板件間產生滑移,所以連接段剛度與板材本身基本一致);
施工質量便於保證(原因:高強螺栓的施工,其初擰和終擰都有明確的力矩要求,所以只要嚴格按規程施工,其質量就不隨施工人員的素質變化而變化)。
相比於焊接,螺栓連接的優點是:
耐疲勞性能好(原因:不會在施工中產生明顯的局部缺陷,所以應力集中相對較小,沒有明顯的疲勞源);
便於修復和更換;
施工質量便於保證(原因前已述及)。
缺點嘛,咱也話分兩頭說:
相比於鉚接,螺栓連接的缺點是:
價格高;
想不出來了……
相比於焊接,螺栓連接的缺點是:
工序繁多,工藝複雜(原因:首先打孔這一項就很費勁,然後還要現場衝孔,初擰,終擰)。但是這也不是絕對的,比如有的位置工人揣著扳手就爬上去了,但是要把焊接設備搞過去就難於上青天;
施工精度要求高(原因:螺栓連接需要孔洞較為精確地對準,如果6月份做好了構件,10月份拿到工地去安裝,那完蛋了,溫度變形都能讓孔洞差老遠了),即使是國內數一數二的大廠,有時候也需要現場對齊打孔;
現在橋梁領域用得最多的還是焊接。跟鉚接沒啥比頭,說說相對於栓接的優劣吧。
相比於螺栓連接,焊接的優點是:
整體性更優;
工序簡單,便於工廠化製作,工廠內的自動化焊接質量很有保障(看到有位校友把這一點說成了"依賴工廠化",鄙人有些疑惑,這不是咱們的追求嗎);
適應性強(原因:哪怕構件製作時有些偏差,咱們照樣能焊上)
相比於螺栓連接,焊接的缺點是:
殘餘應力、殘餘變形(原因:由於施焊時受熱和冷卻的不均勻性及不同步性,結構內部會產生一系列自平衡的應力和自協調的變形,影響性能);
現場施焊質量離散性大(原因:現場施焊多為人工焊,這個質量就得看工人手藝了。另外,現場施焊時構件姿態不可調整,焊接質量受焊接姿態的影響也很大);
抗疲勞性能相對較差,這裡主要是說手工焊(原因:手工焊接很可能產生焊瘤、咬邊、夾渣等病害,產生較大的應力集中,往往成為疲勞破壞的策源地)
好了,三種連接方式都說完了,總結一下(依然局限在橋梁領域)。
鉚接:舊時代的東西了,該淘汰了;
栓接:力學性能頂呱呱,就是構造複雜、孔洞也難打難對齊,但是抗疲勞性能好,就算壞了也能換。適用於疲勞控制的部位,也是現場施工最有保障的連接方式;
焊接:構造簡單,工廠自動焊效率高、性能沒的說,但現場焊接的質量就只能問天問大地,往往成為疲勞源。最適用於工廠內的構件、單元製作,也適用於非疲勞控制位置的現場連接。
我說完了,有沒有清楚一些?
@萬傑龍
鉚接和螺栓連接都屬於機械連接的範疇。鉚接是通過對鉚釘的擠壓變形來實現連接。其鉚接接頭的連接參數無法實現完全控制,而且它在連接過程中就產生了變形,承載能力是較差的,特點就是連接方便,但質量無法保證。而且它的連接方式決定了它無法做得太大,太大的話一是連接困難,二是鉚接接頭在擠壓過程中就破壞了。
螺栓連接現在應用應該是最廣的了,而且作為標準件,生產技術成熟,連接方便,成本也低。而且有成熟的防松和放鏽技術,相同尺寸下其連接也要比鉚接高。總之,優點很多。
而焊接是通過添加材料的方法將兩個金屬板連接起來,僅僅適用於金屬,薄壁件。也就是說厚度過大的話,緊靠表面薄薄的一層焊接層是無法保證連接強度的。而且焊接過程中會產生熱輻射,會使金屬的微觀組織結構產生變化,很容易產生應力集中,有特殊需求的話還需要進行熱處理來改善機械性能。
針對題主的問題,汽車中採用焊接,一是其承載要求不高,二是這種針對這種尺寸的結構,焊接是最合適的,如果採用螺栓或者鉚釘,會大大降低他的強度。
至於飛機機身,其是由很多部件拼接成一個較大的構件,然後再將各個構件組裝起來,針對這種大尺寸的構件來講,焊接是十分困難的,需要在焊接過程中保持對接且不發生移動。
而且由於飛機的輕量化發展趨勢來看,很多部件已經採用了非金屬材料,焊接也就用不上了。至於橋梁,暫且不說其強度能夠達到要求,如果採用焊接的話,在實際生產中加工後是無法進行熱處理的,在使用過程中的衝擊載荷會對應力集中部位產生損傷,這一點是最為致命的。
而且在焊接過程中需要保持連接部件的接合,不能有一點晃動,在野外很難實現。而螺栓連接則很容易,將螺栓插入連接孔,然後擰緊就可以了,簡單方便高效快捷。
總結一下就是,採用不同的連接方式是在保證連接強度的前提下最簡單,成本最低的最優解。
一位機械系學生的一點淺薄之見。
@舒宇
正好剛評完工藝裝備基礎科研,說說看法。
鉚接和螺柱的最大問題都是,和減重的大目標衝突。螺柱還有個問題,就是滑絲,鬆脫。它倆的優勢是原理簡單,技術成熟。
焊接就分很多種了,摩擦焊,攪拌焊,雷射電弧焊。
優勢是可以實現減重。劣勢是有的金屬材料焊接性差,容易開裂,變形等等。同種材料,異種材料焊接需要不同的焊接技術。除了工藝,自動化焊接裝備也很難製造。
@知乎用戶
焊接
優點:適用於各種形狀,省鋼省工,可實現自動化操作,生產效率高
缺點:質量受焊材與操作影響大
鉚接
優點:連接傳力可靠,韌性、塑性好,質量易於檢查,常用於受動荷載的結構。
缺點:廢鋼廢工
螺栓分普通螺栓和高強螺栓
普通螺栓裝卸便利,不宜受剪。
高強螺栓包含了普通螺栓和鉚接的各自優點,目前已可用於代替鉚接。
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摘自沈院士主編的《鋼結構基本原理》
@idontwan
鉚接部件的缺陷容易觀察,可應用於航空,造船,橋梁一些領域。
焊接效率高,強度高。廣泛應用機械設備,汽車製造領域。
螺栓連接拆卸方便,主要應用在裝配環節。
比如說飛機窗戶,如果焊接,開焊了維修起來非常麻煩。而且如果在飛行中開焊,有墜機風險。所以鉚接可以使缺陷在檢修中發現,並且便於維修。
比如說汽車底盤上的金屬結構件,如果鉚接,生產效率低不說,強度也沒有保障。
在比如說製造一座鳥巢體育場,如果所有部件全部焊接,那應力過於集中,而且在高處一些位置焊接量過大,不方便施工。所以在工廠把一條條「樹枝」製作好,再到現場進行裝配,這就是最穩妥的方案了。
我的鉚工老師維修過日本人建的鉚接橋梁,把鉚釘拿氣焊燒熱了,在等冷下來的時候大錘往裡砸,搞定。如果是焊縫開裂了,並且焊縫在裡面,你怎麼維修?總不能把橋拆了重焊吧。
@楊世鑫
簡單答兩點,鉚接不清楚。螺栓連結韌性好,連接板和螺栓都有較好的延性,在大變形的情況下,承載力不會驟然降低,抗震能力強。而且當節點荷載超限時,可以很容易觀察到。焊接的韌性不好,尤其在低溫下容易發生脆性破壞。
施工過程中,螺栓連結施工不如焊接方便,但施工質量便於控制。焊接,尤其是現場焊接,會產生裂紋,氣泡,夾渣,漏焊,未熔融,透焊等缺陷,對焊接人員要求較高,且不容易觀察是施工質量。常見超聲波無損探傷檢測技術含量高於高強螺栓扭矩檢測,設備和人力成本更高。
@知乎用戶
根據自己的一些直觀認識強行一發
鉚接的工藝最簡單,印象當中鉚釘本身是個鑄造件,而且鉚接也只需要在對象上面打孔就可以做結合。
缺點的話,鉚接是通過鉚釘的變形來完成結合的,換句話說就是:給以足夠大的縱向衝擊力,鉚釘就有可能再次變形並且崩飛……(迪士尼上世紀90年代出過一個《亞特蘭蒂斯》,裡面的潛水艇被守衛獸命中了一發以後船艙裡鉚釘亂飛堪比機槍掃射)
螺絲的工藝顯然更複雜,因為並不是所有的螺絲都是自工的(也就是通過自身旋轉在孔洞內刻出陰紋),所以很多情況下不僅螺釘本身的螺紋需要車床做,接合件上的孔也需要工具機去刻陰紋(這裡具體叫什麼工藝我就說不上了)。
相比於鉚接,螺絲在面對直接衝擊的時候強度更好。但是,如果結合件收到了長時間的往復振動影響,特別是如果這個振動在某種合適的頻率的話,螺釘就有可能自旋,慢慢變鬆脫出。
這裡加一句,還有一點是,由於螺釘的螺紋面是摩擦面,這個位置還特別容易生鏽,且基本上沒辦法用鍍層保護。
焊接工藝最複雜……不懂不敢多說。優勢方面,焊接不僅僅是拼接,而在某種程度上講屬於熔合了。因此,焊接在強度、水密性氣密性、導電性能等方面應該都是比前兩種更好的。
@DoomExp
焊接的缺點:
1.變形嚴重,焊接的高溫會導致焊接處的應力集中,所以很多高精度的,對平面多要求較高的面連接用螺紋,膠粘接。
2.不好檢查,焊接好之後要用專門的檢測設備來檢測是否有缺陷,成本會變高。對場地也有限制。
3.拆卸難,如果焊錯了那麼重新割下來再焊。
焊接的優點:
1.連接性能好,對於大型的設備焊接比較實用,對於不同形狀不同尺寸的材料好實現。
2.剛度好,整體性能好,密封性好。
@王平
螺栓,可以方便拆卸。缺點佔用空間,增加重量。如果不需要拆的地方,就少用螺栓。
焊接,需要設備,需要工時,也不是所有材料都能焊接。
鉚,用的地方越來越少了吧。
@木易
靜止的物體,比如橋、塔、建築用螺絲;
運動的物體或部件用焊接或鉚接,原因很簡單,運動會使螺絲變鬆動。總不能飛機每次起飛前檢查每個螺絲吧!
焊接最優,因為鉚接和螺絲接都是靠摩擦力連接兩個部件,如果兩個部件間有平移方向的力,就不適合鉚接和螺絲接。焊接相當於把兩個部件變成一個整體,是最穩定的。
補充,如果兩個部件間有平移方向的力時,如果互相有靠山,還是可以考慮用螺絲固定的。
所謂靠山就是,比如一個部件有凹槽,另一個部件有凸軌,互相吻合,就可以用螺絲固定,原理是把平移的摩擦力轉換成對靠山的壓力。承受力和穩定性大大提高。
@孟夢
鉚接是個很大的範圍,螺栓屬於鉚接的一種,而且是最常見的一種。螺栓連結或者高強度鉚接的東西比焊接更加牢固,唯一缺點是成本高。
飛機採用的鉚接比普通的螺絲連結更加牢固,而且重量更輕,比如bom釘huck釘等。飛機安全係數高,所以不能用焊接,只用鉚接。高鐵車體由於沒那麼高要求,就用焊接就可以了,汽車就要求更低了,焊接就行。
但是也有發燒的汽車廠家,比如路虎有一款車,全車身鋁合金,且像飛機一樣採用了鉚接,價格嘛你就別問了,你買不起。橋梁不是我這個專業的,可能是為了某些特殊要求,比如大橋不能太重,採用了一些高強度鋼,一般高強鋼就不能焊接,或者焊接性能差。或者海邊有耐腐蝕要求,耐蝕鋼也焊接差,所以乾脆穩妥一些,採用鉚接吧。
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