铆钉的类型：实心铆钉、盲铆钉和空心铆钉详解

七种铆钉类型的比较

铆钉是永久性机械紧固件。它们有一个圆柱形轴，一端带有铆头。安装铆钉时，铆钉尾部会发生变形，从而将材料牢固地连接在一起，形成牢固且无振动的连接。 

铆钉紧固件有很多种类型，每种都有不同的用途。 普罗灵科技我们专业的装配和DFM团队可以帮助您为航空航天、汽车或其他行业的应用选择合适的铆钉。 钣金加工我们拥有多种耐腐蚀材料和精湛的铆接工艺。 

 

铆钉的工作原理

铆钉通过铆钉杆的变形形成永久性机械连接，铆钉杆膨胀以匹配孔洞，并在尾端形成夹紧头。不同类型铆钉的安装过程取决于塑性变形以实现载荷分布。

• 实心铆钉： 铆钉枪和顶杆施加压缩力使尾部变形，从而形成一个镦粗高度为铆钉杆直径1.5倍的镦粗头。这种整体式结构使其保持一体状态，因此具有很高的剪切强度。
• 抽芯铆钉： 该工具将芯轴从管状柄中拔出，导致本体在径向和轴向上膨胀，直到达到其设计的断裂点，形成一个无法从后方进入的盲侧头部。
• 剪切强度计算： 载荷分布遵循公式 τ = F / (πd²/4)，其中 τ 代表剪应力，F 代表施加的力，d 代表柄径。失效前的最大剪应力值取决于材料的屈服强度。

 

铆钉的常用材料

• 铝合金（2117-T4、5056）：  铝合金（包括 2117-T4 和 5056）的强度重量比使其适用于 飞机紧固件 由于其抗拉强度高达 40 ksi，因此具有广泛的应用前景。该材料的延展性使其能够在冷成型过程中避免开裂，其天然氧化层可提供良好的抗大气腐蚀保护，而阳极氧化处理则可进一步提升其在潮湿环境中的性能。
• 碳钢（A307 A级）： 碳钢铆钉的抗拉强度超过 60 ksi，这是因为其含有高硬度元素，在循环载荷作用下具有优异的抗疲劳性能，因此适用于桥梁梁体连接。镀锌工艺可以保护碳钢铆钉在潮湿环境中免受锈蚀，因为其未镀层的表面容易氧化。
• 不锈钢（304、316）： 不锈钢铆钉的耐腐蚀性能源于其铬含量，铬元素会在铆钉表面形成保护性氧化膜，防止海洋和化工环境中的点蚀和缝隙腐蚀。这些铆钉的奥氏体组织使其在低温下仍具有良好的延展性，因此适用于压力容器的制造。
• 铜和黄铜： 铜的高导电性（58 MS/m）和热稳定性使其适用于需要接地连续性的电气外壳应用。黄铜含有锌，可提高其加工性能和抗菌性能，因此适用于需要防止生物污染的管道装置。
• 蒙乃尔合金（镍铜合金）： 蒙乃尔合金铆钉具有耐腐蚀性，因此适用于海上石油平台，因为它们能够承受酸性和盐性环境，同时保持高达 70 ksi 的抗拉强度。
• 钛合金（Ti 6Al-4V）： 这些材料具有高强度重量比（抗拉强度高达 130 ksi）和优异的生物相容性，对于暴露于极端温度下的医疗植入物和航空航天部件至关重要，因为它们能够抵抗蠕变并在 400°C 以上保持完整性。

 

铆钉快速选择表

铆钉类型	普通铆钉	主要用途	主要优势
高负荷结构	实心铆钉、锁紧螺栓、盲铆钉	桥梁和航空航天等结构	高剪切强度和抗拉强度
单面铆钉	盲铆钉，闭端，多用途	单侧装配，工业机械	中强度
薄铆钉，低载荷，铆钉	管状，分裂	皮革、塑料和木材	强度低

 

铆钉头的种类有哪些？

圆头

圆头实心铆钉

圆形头部采用凸面穹顶设计，增大了接触面积（为柄径的1.5-2倍），从而均匀分散压力。头部制造工艺包括机械加工或成型，以防止板材拉脱，同时保持其高度为直径的0.4倍。

平头

沉头平头铆钉

平头设计可提供与材料齐平的平面，最大限度地减少凸起，适用于需要光滑外表面的应用。头部直径标准化为柄部直径的两倍，确保稳定夹紧而无需沉头。

沉头

Countersunk Head Solid Rivet

沉头铆钉头的 100° 或 120° 锥形设计使其能够与倒角孔齐平。这形成了一个光滑的表面，在以下情况下尤其有用： 钣金组件 适用于航空航天、汽车以及其他对降低阻力和光洁度要求较高的应用领域。100°的头部角度还能确保接头周围良好的载荷分布。

盘头

盘头实心铆钉

盘头式设计采用圆弧形顶部与扁平底部相连，既保证了结构支撑，又提供了清晰的视野。头部高度为直径的0.6倍，适用于振动适中且无需完全嵌入式安装的环境。

桁架头

桁架头实心铆钉

桁架头设计采用扁平宽阔的圆顶，其向内弯曲，将重量分布分散到杆径的三倍上，防止复合材料开裂。

大法兰头

大法兰盲铆钉

大型法兰头加长的垫圈状底座在加工软质材料时可提供更佳的抗拉拔力。这些紧固件的法兰直径是其螺杆直径的四倍以上，因此适用于需要高拉力的塑料连接应用。

不同类型的铆钉

实心铆钉

黄铜实心铆钉对比

安装实心铆钉需要对铆钉尾部进行加工，通过材料的冷变形或热变形形成二次铆头。采用实心铆钉的一体式结构，可实现高达母材极限抗拉强度80-90%的剪切强度，同时在循环载荷下也具有优异的抗疲劳性能。制造工艺包括铆接和修边工序，以确保尺寸精确，并允许铆钉杆长度达到直径的十倍，以满足深插拔应用的需求。

• 航空航天机身和机翼蒙皮的结构部件需要具有超过 10^6 次循环的抗振动能力。
• 造船业使用船体钢板来承受运营过程中腐蚀性海水的侵蚀。
• 重型机械机架在超过 50 吨的静载荷下运行。

盲铆钉

标准开口盲铆钉

盲铆钉（也称抽芯铆钉）的设计特点在于其内部有一个芯轴，拉动时芯轴会从管状主体伸出，形成膨胀的铆钉杆，从而隐藏铆钉头。使用气动工具安装这种铆钉只需不到五秒，直径为 1/8 英寸的铆钉剪切强度可达 200 至 500 磅。铆钉杆的直径决定了其夹持范围，通常为铆钉杆直径的 0.5 至 2 倍。

• 汽车紧固件 车身面板是支撑快节奏装配生产线运行的重要部件。
• 暖通空调管道系统密封所有接缝，防止空气泄漏。
• 通过外壳设计实现超薄PCB，防止接触到印刷电路板的背面。

管状铆钉

管状铆钉组合

管状铆钉是另一种带有空心杆的铆钉。管状铆钉的安装过程是通过其部分空心的杆身形成铆接连接，杆身尾端呈卷边或喇叭口状。与实心铆钉相比，这种空心设计可减轻30-40%的重量，同时安装所需的变形力也减少50%，因此非常适合自动化压制作业。

• 皮革制品和室内装潢材料完好无损，因为它们刺穿柔软的材料时不会造成任何撕裂。
• 设计包括 金属薄板上的铆钉 通过枢轴机构保护电器。
• 塑料组件在消费品包装中的应用只需要极小的剪切力。

半空心铆钉

半空心铆钉尾部有一个浅凹坑（长度为铆钉杆长的0.2-0.3倍），与实心铆钉相比，这种设计使其在保持70-80%剪切强度的同时，只需减少20-30%的力即可实现变形。该凹坑有助于控制铆接，从而防止材料流动不均匀。

• 车辆中的刹车片和离合器片由于持续摩擦而发生磨损。
• 梯子和脚手架，它们保持自身位置以支撑人体重量，方便人们移动。
• 家具框架和家具陈设提供经济高效、永久的连接。

全管状铆钉

全管状铆钉具有深而空心的铆杆，其长度占铆钉总长度的70-80%，从而能够以最小的轴向力实现完全铆接。然而，由于空心结构的存在，其剪切强度仅为实心铆钉的50-60%。这种设计适用于需要穿过电线或流体的场合。

• 照明灯具和标识牌部分通过其连接处设有导管集成点。
• 柔软、易弯曲的装订物——无论是披在书上还是做成包带——都能起到保护作用，使书本免受损害。
• 医疗器械外壳用于排出无菌液体。

开口铆钉

开口铆钉

这种分体式铆钉采用分体式铆钉杆设计，插入后铆钉杆会逐渐加宽，无需预先钻孔即可牢固固定纤维材料。铆钉的钉爪以 45-60° 的角度展开，可产生高达 300 磅的木材拉拔力，其自穿孔特性也便于现场安装。

• 家具装潢和帆布帐篷的制作过程都涉及使用框架将织物固定到位。
• 该系统采用木箱和托盘，可根据需要进行拆卸。
• 拉力通过皮革腰带和挽具分散，从而保持均匀的应力分布。

压缩铆钉

压缩铆钉组件

这种两段式压缩铆钉由管状主体和实心杆组成，两者通过过盈配合连接，使杆径扩大0.01-0.02英寸。该设计可使用标准工具产生均匀的夹紧力，因此适用于批量生产。

• 它们常用于皮革制品，例如手提包。
• 帆中的纺织加固材料起到抵抗风切力的作用。
• 包装内含可形成防篡改密封的绑带。

驱动铆钉

驱动铆钉一对

这种驱动铆钉的设计特点是其短芯轴从铆钉杆延伸而出，在锤击时产生径向膨胀，无需取出工具。安装过程所需的力比抽芯铆钉少40-50%，而芯轴则留在铆钉内部，提供高达400磅的额外剪切强度。

• 施工过程中需要使用模板作为临时胶合板覆层，并将其固定到位。
• 船用甲板配件需要能够承受海浪冲击。

平头（沉头）铆钉

平头铆钉的锥形头部完全嵌入沉头孔内，由于其不超出材料表面，因此形成光滑的表面。100°角在变形过程中保持不变，同时承载面最大限度地提高了其承受横向拉力的强度。

• 飞机蒙皮的作用是在跨音速飞行条件下减少阻力。
• 汽车装饰面板可提升外观统一性。
• 自行车车架的设计通过使用最少的材料来减轻重量，同时保持空气动力学性能。

摩擦锁铆钉

多夹持盲铆钉

摩擦锁紧铆钉的锁紧环通过对带槽销钉的轴向压缩，产生超过 100 ksi 的摩擦剪切阻力。过盈配合范围为 0.005 至 0.010 英寸，形成了一种无需粘合剂即可工作的防振紧固系统。

• 用于只能单侧进入的轻型飞机维修作业。
• 导弹外壳的作用是抵御发射过程中产生的爆炸力。
• 由于长期暴露于盐水环境中，海上钻井平台容易发生腐蚀。

哈克铆钉（锁紧螺栓）

哈克结构铆钉

哈克铆接系统采用带螺纹或凹槽的销钉，并带有一个套环，施加 20-30 英尺磅的扭矩即可形成压铆锁紧，从而均匀分散受力。该系统通过其独特的设计实现了 150 ksi 的抗拉强度，其中包括一个用于提高多方向稳定性的固定杆。

• 卡车底盘组件承受过大的扭转应力。
• 风力涡轮机塔架的设计能够承受强劲的狂风。
• 锁栓需要能够在高疲劳轨道条件下运行的铁路车辆连接器。

爆炸铆钉

爆炸铆钉内部的烟火药通过加热或感应引燃，使铆钉杆迅速膨胀，膨胀速度可达每秒1000至2000英尺，从而形成密封连接。整个变形过程在几毫秒内即可完成，因此适用于危险或偏远地区。

• 油田管道维修过程包括在高压下进行密封连接，而无需拆卸任何部件。
• 该系统包括核反应堆挡板，用于维持安全壳的完整性。
• 卫星太阳能电池阵列在展开系统时，是在真空空间中运行的。

剥离铆钉

剥离盲铆钉

芯轴断裂形成多个同心环状剥离铆钉，这些铆钉会去除铆钉杆层以填充延展性材料中的空隙，从而使抗拉强度比标准盲铆钉提高 50%。这些铆钉的夹持范围可达材料直径的三倍。

• 风力涡轮机叶片采用复合材料面板，通过粘合工艺将其连接到蜂窝芯材上。
• 汽车塑料内饰有助于防止裂缝扩散。
• 脆性陶瓷装置的作用是分散集中在特定点的力。

槽铆钉

槽形盲铆钉

槽铆钉的钉杆带有环形锯齿，在膨胀过程中会刺入基材，形成更强的摩擦连接，在多孔材料中强度可达原强度的2-3倍。凹槽深度达0.005英寸，可防止铆钉在施加扭矩时发生旋转。

• 木质结构梁有助于提高抗拔出能力。
• 玻璃钢船体的作用是防止水进入船内。
• 泡沫保温板可用作低密度建筑构件的建筑材料。

多用途铆钉

多夹持盲铆钉

多夹持铆钉采用分阶段的芯轴断裂工艺，通过逐步形成凸起来实现均匀的夹紧力。其剪切强度在不同厚度范围内保持稳定，从而可减少70%的库存需求。

• HVAC盘管翅片采用不同的翅片间距配置。
• 电器外壳采用不同规格的金属薄板制成。
• 太阳能电池板的框架需要满足热膨胀的要求。

闭端铆钉

闭端盲铆钉

闭端铆钉的尾端经过密封处理，安装后可起到密封作用，防止液体或气体渗入，同时达到 IP67 防护等级，抵御各种环境因素的影响。外壳内的芯轴可将抗拉强度提高 20%，使其能够承受高达 100 psi 的压差。

• 防水电子元件是船舶导航系统的重要组成部分。
• 燃油箱挡板内含有挥发性蒸汽。
• 医用导管连接器用于保持和确认无菌状态。

结构盲铆钉

结构盲铆钉安装

结构盲铆钉的芯轴通过互锁系统固定到位，从而实现单侧操作，达到高达 200 ksi 的螺栓级抗拉强度。该铆钉可填充比标准直径大 120% 的孔，以适应制造过程中可能出现的偏差。

• 桥梁桥面加固系统在车辆撞击时就能展现其强度。
• 该系统作为起重机臂架的一部分运行，以保护设备免受强风影响。
• 抗震建筑支撑结构可作为抗震系统。

如何选择合适的铆钉类型

1. 评估负载要求： 有限元分析确定设计的剪切、拉伸和疲劳要求，从而选择实心螺栓或锁紧螺栓。 紧固件的种类 当负载超过 1000 磅时，保持最小安全系数为 1.5。
2. 评估材料兼容性： 铆钉合金的选择必须通过电化学序列测试与基材相匹配，以防止腐蚀。不锈钢最适合用于恶劣的化学环境，而铝则适用于有色金属材料。
3. 确定握持范围和孔位配合： 评估夹持范围和孔配合度需要测量总厚度加上1.5倍直径作为凸起长度。当厚度变化超过20%时，生产需要多种夹持方式。
4. 考虑安装权限和工具： 对于单面操作，选择盲铆钉是必要的，但用户必须在 10 秒内验证其工具是否符合每个接头的生产要求。
5. 考虑环境因素： 选型过程要求在湿度、温度波动超过 200°C 以及化学品侵蚀的环境中，选用密封或耐腐蚀的产品。测试应按照 ASTM F606 标准进行。
6. 评估成本和组装效率： 初始成本和运营效率之间的选择需要评估，因为对于低负载、大批量应用，管状铆钉可将变形能降低 40%。

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• 铆钉
• 焊接（激光焊接和点焊）
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• 螺栓连接和卷边

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结语

铆钉在钣金加工中至关重要，是连接板材和金属板的标准方法，无需加热，也不会对材料造成任何影响。选择合适的铆钉类型对于结构完整性和连接可靠性至关重要。不同类型的铆钉可以根据其减振性能、剪切强度和材料进行选择，从而确保连接件具有较长的使用寿命，并能承受磨损和冲击。

 

常见问题解答

铆钉是用来做什么的？

铆钉用于将材料永久连接在一起。它们常用于钣金加工、航空航天和汽车面板，在这些领域中，它们能提供牢固、无振动的连接。 

铆接和焊接有什么区别？

主要区别 铆接与焊接 铆接是一种连接方式。铆接通过机械方式连接材料，无需加热或直接造成材料变形。焊接则利用热量使材料热熔合。