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如何确定塑料铆接的强度?

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如何确定塑料铆接的强度?

发布日期:2019-10-23 作者:叶遥 点击:

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设计工程师经常问我们:“我的铆点强度是多少?”他们希望能从我们这得到一个拉拔力的数值,例如450N,然后根据这个数值来确定设计多少铆点。答案是OKAY,我们可以估算铆点强度。但首先,需要了解一下哪些因素影响铆点强度。

第一要素--材料

材料特性是铆接强度的基础。不同的材料具有不同的抗拉强度,并且材料中的任何填充剂(如玻纤、滑石粉等)都会影响该强度。铆接的强度与其材料本身强度是相同的。因此,了解所使用的材料实际拉伸强度至关重要,这将有助于确定铆柱的尺寸。
相同材料的不同等级牌号的拉伸强度也不同,因此该数值应从所选品牌提供的材料性能表上查询。

第二要素--铆柱的横截面积

铆柱横向的横截面积也极大影响了铆接强度。一般来说,横截面积越大,更多面积的塑料压紧产品,因此铆接强度就越大。大多数铆柱具有三种不同的横截面:实心圆形,空心圆形和矩形。


实心圆形

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空心圆形

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矩形

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第三要素--铆柱高度

设计先确定铆柱横截面尺寸,再确定铆柱高度。存在一个误区,就是铆柱越高,铆接强度就越大。这种观点是不对的。铆柱过高会导致许多问题以及不稳定的焊接结果。铆柱高度应该与横截面积大小成正比。如果铆柱太短,会导致没有足够的材料形成完整的铆点。如果铆柱太高,需要用长时间加热、熔化和成形铆点,会产生不整洁和不稳定的焊接效果,例如大量溢料或者铆点边缘毛刺不圆润,以及熔化不充分焊接强度降低等问题。一般经验的设计准则,铆柱高度(凸出在装配件上方的区域)与铆柱直径1:1。

第四要素--通孔尺寸

铆柱穿过的通孔尺寸也很重要,但容易被忽略。一般来说,通孔小,与铆柱小间隙配合,铆接强度就越大。当铆点承受拉力时,大直径通孔会产生较长的力矩臂,作用在铆点靠外侧边缘。这会产生更高的应力,导致更快失效。更糟糕的是,铆点边缘材料更薄,结构强度更差。同时,因为通孔直径大,铆点压紧在被连接组件上的面积就越小,也会导致铆点拉力下降。一般经验的设计准则,通孔与铆柱配合的单边间隙为铆柱直径的5%(即通孔直径比铆柱直径大10%)。

铆点强度计算

按照上述要求,对铆柱的设计优化后,便可对铆点强度(拉拔力)进行估算——将材料的抗拉强度乘以铆柱的横截面积。考虑到安全余量,结果乘以安全系数80%即可。
当然,上述强度计算都是基于以下几点假设:(1)设计合理。铆柱和通孔尺寸按照上述建议设计和优化;(2)工艺合理。不管采用超声波铆接、热气铆接,还是红外铆接,材料必须被充分加热和软化,能够轻松成形。如果这个加热软化不充分,如铆接速度过快,那么以上计算结果将不准确。因此,不管什么情况下,还是强烈建议您通过实际测试来确认你的计算结果。



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