德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
可用于铁路交通、设备和机器建造铝制材料的螺栓技术

我们通常认为,整体结构或由型材制成的结构非常经济。

 

让我们想象一个挤压铝型材制成的火车车体 ,这些车体的重量很低,也几乎没有变形,很平整,因此看起来比焊接的钢制车体更有吸引力。其他建筑实例如商用拖车以及铝制的集装箱系统等,经常使用EN AW 5083、EN AW 6005或EN AW 6082等锻造合金。实际生产的型材厚度在2至6毫米之间,在连接处可达8毫米。需要特别注意的是,必须避免将附件和内部配件焊接到型材结构上,因为与钢铁材料相比,铝合金结构细节的缺口下降等级或FAT等级明显较小。这在疲劳载荷的情况下是非常不利的,也增加了疲劳验证的难度。考虑到这些原因,在上述应用中,螺栓这一连接方法十分重要,而且可以在维修时拆卸。根据定义,大多数机械工程的螺栓连接都是依靠摩擦啮合的承重效果,以必要的夹紧力来传递操作力。摩擦啮合的承重效果要求部件之间没有滑动或位移。这意味着,高强度的预紧螺钉连接基本上取决于其预紧力或剩余夹紧力。必须确保在整段操作时间内保持所需的夹紧力。影响夹紧力的众多因素难以确定,而且往往需要生产技术和设计方面的大量额外工作,比如膨胀套、支架结构、开槽孔和防腐蚀保证。

 

众所周知,从静态上看,摩擦承重效果比剪切/孔承压效果小很多倍。然而,迄今为止,业界认为作为替代设计的剪切/孔连接(SL连接)是不经济的,因为考虑到现有的部件尺寸和由此产生的公差,一般不能以合理的成本生产SL连接所需的孔覆盖物。

 

使用FLS可以将预先打孔的附件连接到未打孔的车身结构上。同时,在拧入过程中,未打孔的拧入部分会被穿透,随后形成一个内螺纹。
 

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FDS在“盲点”将铝制部件连接在一起

 

AiF/IGF研究项目“用于铁路交通、设备和机器制造的铝制直接螺栓连接”的目标不仅是利用FLS安全生产具有稳健工艺参数的SL连接,还包括设计验证这些连接的承重能力的方案。