鉚釘的類型：實心鉚釘、盲鉚釘和空心鉚釘詳解

七種鉚釘類型的比較

鉚釘是永久性機械緊固件。它們有一個圓柱形軸，一端帶有鉚頭。安裝鉚釘時，鉚釘尾部會變形，從而將材料牢固地連接在一起，形成牢固且無振動的連接。 

鉚釘緊固件有很多種類型，每種都有不同的用途。 普羅靈科技我們專業的組裝和DFM團隊可以幫助您為航空航太、汽車或其他行業的應用選擇合適的鉚釘。 鈑金加工我們擁有多種耐腐蝕材料和精湛的鉚接工藝。 

 

鉚釘的工作原理

鉚釘透過鉚釘桿的變形形成永久性機械連接，鉚釘桿膨脹以匹配孔洞，並在尾端形成夾緊頭。不同類型鉚釘的安裝過程取決於塑性變形以實現負載分佈。

• 實心鉚釘： 鉚釘槍和頂桿施加壓縮力使尾部變形，從而形成一個鐓粗高度為鉚釘桿直徑1.5倍的鐓粗頭。這種整體式結構使其保持一體狀態，因此具有很高的剪切強度。
• 盲鉚釘： 該工具將芯軸從管狀柄中拔出，導致本體在徑向和軸向上膨脹，直到達到其設計的斷裂點，形成一個無法從後方進入的盲側頭部。
• 剪切強度計算： 載荷分佈遵循公式 τ = F / (πd²/4)，其中 τ 代表剪應力，F 代表施加的力，d 代表柄徑。失效前的最大剪應力值取決於材料的屈服強度。

 

鉚釘的常用材料

• 鋁合金（2117-T4、5056）：  鋁合金（包括 2117-T4 和 5056）的強度重量比使其適用於 飛機緊固件 由於其抗拉強度高達 40 ksi，因此具有廣泛的應用前景。該材料的延展性使其能夠在冷成型過程中避免開裂，其天然氧化層可提供良好的抗大氣腐蝕保護，而陽極氧化處理則可進一步提升其在潮濕環境中的性能。
• 碳鋼（A307 A級）： 碳鋼鉚釘的抗拉強度超過 60 ksi，這是因為其含有高硬度元素，在循環載荷作用下具有優異的抗疲勞性能，因此適用於橋樑梁體連接。鍍鋅製程可保護碳鋼鉚釘在潮濕環境中免受鏽蝕，因為其未鍍層的表面容易氧化。
• 不鏽鋼（304、316）： 不銹鋼鉚釘的耐腐蝕性能源自於其鉻含量，鉻元素會在鉚釘表面形成保護性氧化膜，防止海洋和化學環境中的點蝕和縫隙腐蝕。這些鉚釘的奧氏體組織使其在低溫下仍具有良好的延展性，因此適用於壓力容器的製造。
• 銅和黃銅： 銅的高導電性（58 MS/m）和熱穩定性使其適用於需要接地連續性的電氣外殼應用。黃銅含有鋅，可提高其加工性能和抗菌性能，因此適用於需要防止生物污染的管道裝置。
• 蒙乃爾合金（鎳銅合金）： 蒙乃爾合金鉚釘具有耐腐蝕性，因此適用於海上石油平台，因為它們能夠承受酸性和鹽化環境，同時保持高達 70 ksi 的抗拉強度。
• 鈦合金（Ti 6Al-4V）： 這些材料具有高強度重量比（抗拉強度高達 130 ksi）和優異的生物相容性，對於暴露於極端溫度下的醫療植入物和航空航天部件至關重要，因為它們能夠抵抗蠕變並在 400°C 以上保持完整性。

 

鉚釘快速選擇表

鉚釘類型	普通鉚釘	主要用途	主要優勢
高負荷結構	實心鉚釘、鎖緊螺栓、盲鉚釘	橋樑和航空航天等結構	高剪切和拉伸強度
單面鉚釘	盲鉚釘，閉端，多用途	單側裝配，工業機械	中強度
薄鉚釘，低載荷，鉚釘	管狀，分裂	皮革、塑膠和木材	低強度

 

鉚釘頭的種類有哪些？

圓頭

圓頭實心鉚釘

圓形頭部採用凸面圓頂設計，增大了接觸面積（為柄徑的1.5-2倍），從而均勻分散壓力。頭部製造流程包括機械加工或成型，以防止板材拉脫，同時保持其高度為直徑的0.4倍。

平頭

沉頭平頭鉚釘

平頭設計可提供與材料齊平的平面，最大限度地減少凸起，適用於需要光滑外表面的應用。頭部直徑標準化為柄部直徑的兩倍，確保穩定夾緊而無需沉頭。

沉頭

沉頭實心鉚釘

沉頭鉚釘頭的 100° 或 120° 錐形設計使其能夠與倒角孔齊平。這形成了一個光滑的表面，在以下情況下尤其有用： 鈑金組件 適用於航空航太、汽車以及其他對降低阻力和光潔度要求較高的應用領域。 100°的頭部角度還能確保接頭周圍良好的負荷分佈。

盤頭

盤頭實心鉚釘

盤頭式設計採用圓弧形頂部與扁平底部相連，既保證了結構支撐，又提供了清晰的視野。頭部高度為直徑的0.6倍，適用於振動適中且無需完全嵌入式安裝的環境。

桁架頭

桁架頭實心鉚釘

桁架頭設計採用扁平寬闊的圓頂，其向內彎曲，將重量分佈分散到桿徑的三倍上，防止複合材料開裂。

大法蘭頭

大法蘭盲鉚釘

大型法蘭頭加長的墊圈狀底座在加工軟質材料時可提供更佳的抗拉拔力。這些緊固件的法蘭直徑是其螺桿直徑的四倍以上，因此適用於需要高張力的塑膠連接應用。

不同類型的鉚釘

實心鉚釘

黃銅實心鉚釘對比

安裝實心鉚釘需要對鉚釘尾部進行加工，透過材料的冷變形或熱變形形成二次鉚頭。採用實心鉚釘的一體式結構，可實現高達母材極限抗拉強度80-90%的剪切強度，同時在循環負荷下也具有優異的抗疲勞性能。製造流程包括鉚接和修剪工序，以確保尺寸精確，並允許鉚釘桿長度達到直徑的十倍，以滿足深插拔應用的需求。

• 航空航天機身和機翼蒙皮的結構部件需要具有超過 10^6 次循環的抗振動能力。
• 造船業使用船體鋼板來承受運作過程中腐蝕性海水的侵蝕。
• 重型機械機架在超過 50 噸的靜態負載下運作。

盲鉚釘

標準開口盲鉚釘

盲鉚釘（也稱為抽芯鉚釘）的設計特色在於其內部有一個芯軸，拉動時芯軸會從管狀主體伸出，形成膨脹的鉚釘桿，從而隱藏鉚釘頭。使用氣動工具安裝這種鉚釘只需不到五秒，直徑 1/8 英吋的鉚釘剪切強度可達 200 至 500 磅。鉚釘桿的直徑決定了其夾持範圍，通常為鉚釘桿直徑的 0.5 至 2 倍。

• 汽車緊固件 車身面板是支撐快節奏組裝生產線運作的重要零件。
• 暖通空調管道系統密封所有接縫，防止空氣洩漏。
• 透過外殼設計實現超薄PCB，防止接觸到印刷電路板的背面。

管狀鉚釘

管狀鉚釘組合

管狀鉚釘是另一種帶有空心桿的鉚釘。管狀鉚釘的安裝過程是透過其部分空的桿身形成鉚接連接，桿身尾端呈現捲邊或喇叭口狀。與實心鉚釘相比，這種空心設計可減輕30-40%的重量，同時安裝所需的變形力也減少50%，因此非常適合自動化壓製作業。

• 皮革製品和室內裝潢材料完好無損，因為它們刺穿柔軟的材料時不會造成任何撕裂。
• 設計包括 金屬薄板上的鉚釘 透過樞軸機構保護電器。
• 塑膠組件在消費品包裝的應用只需要極小的剪切力。

半空心鉚釘

半空心鉚釘尾部有一個淺凹坑（長度為鉚釘桿長的0.2-0.3倍），與實心鉚釘相比，這種設計使其在保持70-80%剪切強度的同時，只需減少20-30%的力即可實現變形。此凹坑有助於控制鉚接，從而防止材料流動不均勻。

• 車輛中的煞車片和離合器片因持續摩擦而發生磨損。
• 梯子和鷹架，它們保持自身位置以支撐人體重量，方便人們移動。
• 家具框架和家具陳設提供經濟高效、永久的連接。

全管狀鉚釘

全管狀鉚釘具有深而空心的鉚桿，其長度佔鉚釘總長度的70-80%，從而能夠以最小的軸向力實現完全鉚接。然而，由於空心結構的存在，其剪切強度僅為實心鉚釘的50-60%。這種設計適用於需要穿過電線或流體的場合。

• 照明燈具和識別牌部分透過其連接處設有導管整合點。
• 柔軟、易彎曲的裝訂物——無論是披在書上還是做成包帶——都能起到保護作用，使書本免受損害。
• 醫療器械外殼用於排出無菌液體。

分裂鉚釘

分裂鉚釘

這種分離式鉚釘採用分離式鉚釘桿設計，插入後鉚釘桿會逐漸加寬，無需預先鑽孔即可牢固固定纖維材料。鉚釘的釘爪以 45-60° 的角度展開，可產生高達 300 磅的木材拉拔力，其自穿孔特性也便於現場安裝。

• 家具裝潢和帆布帳篷的製作過程都涉及使用框架將織物固定到位。
• 該系統採用木箱和托盤，可根據需要進行拆卸。
• 拉力透過皮革腰帶和挽具分散，從而保持均勻的應力分佈。

壓縮鉚釘

壓縮鉚釘組件

這種兩段式壓縮鉚釘由管狀主體和實心桿組成，兩者透過過盈配合連接，使桿徑擴大0.01-0.02英吋。此設計可使用標準工具產生均勻的夾緊力，因此適用於大量生產。

• 它們常用於皮革製品，例如手提包。
• 帆中的紡織加固材料起到抵抗風切力的作用。
• 包裝內含可形成防篡改密封的綁帶。

驅動鉚釘

驅動鉚釘一對

這種驅動鉚釘的設計特點是其短芯軸從鉚釘桿延伸而出，在錘擊時產生徑向膨脹，無需取出工具。安裝過程所需的力道比抽芯鉚釘少40-50%，而芯軸則留在鉚釘內部，提供高達400磅的額外剪切強度。

• 施工過程中需要使用模板作為臨時膠合板覆層，並將其固定到位。
• 船用甲板配件需要能夠承受海浪衝擊。

平頭（沉頭）鉚釘

平頭鉚釘的錐形頭部完全嵌入沉頭孔內，由於其不超出材料表面，因此形成光滑的表面。 100°角在變形過程中保持不變，同時承載面最大限度地提高了其承受橫向拉力的強度。

• 飛機蒙皮的作用是在跨音速飛行條件下減少阻力。
• 汽車裝飾面板可提升外觀統一性。
• 自行車車架的設計透過使用最少的材料來減輕重量，同時保持空氣動力學。

摩擦鎖鉚釘

多夾持盲鉚釘

摩擦鎖定鉚釘的鎖定環透過對帶有槽銷釘的軸向壓縮，產生超過 100 ksi 的摩擦剪切阻力。過盈配合範圍為 0.005 至 0.010 英寸，形成了一種無需黏合劑即可工作的防振緊固系統。

• 用於只能單側進入的輕型飛機維修作業。
• 導彈外殼的作用是抵禦發射過程中產生的爆炸力。
• 由於長期暴露於鹽水環境中，海上鑽井平台容易發生腐蝕。

哈克鉚釘（鎖緊螺栓）

哈克結構鉚釘

哈克鉚接系統採用螺紋或凹槽的銷釘，並帶有一個套環，施加 20-30 英尺磅的扭矩即可形成壓鉚鎖緊，從而均勻分散受力。該系統透過其獨特的設計實現了 150 ksi 的抗拉強度，其中包括一個用於提高多方向穩定性的固定桿。

• 卡車底盤組件承受過大的扭轉應力。
• 風力渦輪機塔架的設計能夠承受強勁的狂風。
• 鎖栓需要能夠在高疲勞軌道條件下運作的鐵路車輛連接器。

爆炸鉚釘

爆炸鉚釘內部的煙火藥透過加熱或感應引燃，使鉚釘桿迅速膨脹，膨脹速度可達每秒1000至2000英尺，從而形成密封連接。整個變形過程在幾毫秒內即可完成，因此適用於危險或偏遠地區。

• 油田管道維修過程包括在高壓下進行密封連接，而無需拆卸任何零件。
• 該系統包括核反應器擋板，用於維持安全殼的完整性。
• 衛星太陽能電池陣列在展開系統時，是在真空空間中運作的。

剝離鉚釘

剝離盲鉚釘

芯軸斷裂形成多個同心環狀剝離鉚釘，這些鉚釘會去除鉚釘桿層以填充延展性材料中的空隙，從而使抗拉強度比標準盲鉚釘提高 50%。這些鉚釘的夾持範圍可達材料直徑的三倍。

• 風力渦輪機葉片採用複合材料面板，透過黏合工藝將其連接到蜂窩芯材上。
• 汽車塑膠內裝有助於防止裂縫擴散。
• 脆性陶瓷裝置的作用是分散集中在特定點的力。

槽鉚釘

槽形盲鉚釘

帶槽鉚釘的釘桿上設有環形鋸齒，在膨脹過程中可刺穿基材，形成更強的摩擦連接，在多孔材料中強度可達原強度的2-3倍。凹槽深度達0.005英寸，可防止鉚釘在施加扭矩時旋轉。

• 木質結構梁有助於提高抗拔出能力。
• 玻璃鋼船體的作用是防止水進入船內。
• 泡沫保溫板可作為低密度建築構件的建築材料。

多用途鉚釘

多夾持盲鉚釘

多夾持鉚釘採用分階段的芯軸斷裂工藝，逐步形成凸起以實現均勻的夾緊力。其剪切強度在不同厚度範圍內保持穩定，可減少70%的庫存需求。

• HVAC盤管翅片採用不同的翅片間距配置。
• 電器外殼採用不同規格的金屬薄板製成。
• 太陽能電池板的框架需要滿足熱膨脹的要求。

閉端鉚釘

閉端盲鉚釘

閉端鉚釘的尾端經過密封處理，安裝後可起到密封作用，防止液體或氣體滲入，同時達到 IP67 防護等級，抵禦各種環境因素的影響。外殼內的芯軸可將抗拉強度提高 20%，使其能夠承受高達 100 psi 的壓力差。

• 防水電子元件是船舶導航系統的重要組成部分。
• 燃油箱擋板內含有揮發性蒸氣。
• 醫用導管連接器用於維持和確認無菌狀態。

結構盲鉚釘

結構盲鉚釘安裝

結構盲鉚釘的芯軸透過互鎖系統固定到位，從而實現單側操作，達到高達 200 ksi 的螺栓級抗拉強度。此鉚釘可填滿比標準直徑大 120% 的孔，以適應製造過程中可能出現的偏差。

• 橋樑橋面加強系統在車輛撞擊時就能展現其強度。
• 該系統作為起重機臂架的一部分，用於保護設備免受強風影響。
• 抗震建築支撐結構可作為抗震系統。

如何選擇合適的鉚釘類型

1. 評估負載需求： 有限元素分析可確定設計的剪切、拉伸和疲勞要求，從而選擇實心螺栓或鎖定螺栓。 緊固件的種類 當負載超過 1000 磅時，保持最小安全係數為 1.5。
2. 評估材料相容性： 鉚釘合金的選擇必須透過電化學序列測試與基材相匹配，以防止腐蝕。不銹鋼最適合用於惡劣的化學環境，而鋁則適用於有色金屬材料。
3. 確定握持範圍和孔位配合： 評估夾持範圍和孔配合度需要測量總厚度加上1.5倍直徑作為凸起長度。當厚度變化超過20%時，生產需要多種夾持方式。
4. 考慮安裝權限和工具： 對於單面操作，選擇盲鉚釘是必要的，但使用者必須在 10 秒內驗證其工具是否符合每個接頭的生產要求。
5. 考慮環境因素： 選型過程要求在濕度、溫度波動超過 200°C 以及化學品侵蝕的環境中，選用密封或耐腐蝕的產品。測試應依照 ASTM F606 標準進行。
6. 評估成本和組裝效率： 初始成本和營運效率之間的選擇需要評估，因為對於低負載、大批量應用，管狀鉚釘可將變形能降低 40%。

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結語

鉚釘在鈑金加工中至關重要，是連接板材和金屬板的標準方法，無需加熱，也不會對材料造成任何影響。選擇合適的鉚釘類型對於結構完整性和連接可靠性至關重要。不同類型的鉚釘可以根據其減振性能、剪切強度和材料進行選擇，從而確保連接件具有較長的使用壽命，並能承受磨損和衝擊。

 

常見問題

鉚釘是用來做什麼的？

鉚釘用於將材料永久連接在一起。它們常用於鈑金加工、航空航太和汽車面板，在這些領域中，它們能提供牢固、無振動的連接。 

鉚接和焊接有什麼區別？

主要區別 鉚接與焊接 鉚接是一種連接方式。鉚接以機械方式連接材料，無需加熱或直接造成材料變形。焊接則利用熱量使材料熱熔合。