隱藏式鉸鏈是近年來(lái)需求旺盛，產(chǎn)品發(fā)展迅速，原因是隱藏式鉸鏈有著在門(mén)完全關(guān)閉的情況下，鉸鏈的各部分均不外露的特點(diǎn)，滿足例如酒店、寫(xiě)字樓、會(huì)所和其他商業(yè)建筑中的中高端裝飾要求。
隱藏式鉸鏈開(kāi)始主要應(yīng)用于一些重量較輕、門(mén)扇較小的家具柜門(mén)和櫥柜門(mén)，一般門(mén)扇重量在10~20Kg。由于其應(yīng)用方面的特點(diǎn)，一些高端裝飾設(shè)計(jì)中的房間門(mén)也需要類似的產(chǎn)品，但是對(duì)其承重性能要求需要大幅提高到40~100Kg甚至更高。
應(yīng)對(duì)旺盛的需求，很多廠家開(kāi)發(fā)了應(yīng)用于室內(nèi)門(mén)的隱藏式鉸鏈，分別采用了不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和材質(zhì)，并根據(jù)市場(chǎng)需要各自定義了相應(yīng)的承重級(jí)別。
市場(chǎng)中常見(jiàn)的隱藏式鉸鏈的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)：
然而，由于此類產(chǎn)品沒(méi)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范約束，沒(méi)有統(tǒng)一明確的關(guān)于此類產(chǎn)品的要求和測(cè)試方法，因此各生產(chǎn)廠家都是根據(jù)自己的廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，并標(biāo)定承重性能等級(jí)。
鑒于以上種種，我們?cè)谛蘧幮碌?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>合頁(yè)(鉸鏈)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，明確了針對(duì)隱藏式鉸鏈的要求和測(cè)試方法，并根據(jù)此要求和測(cè)試方法，進(jìn)行了多個(gè)廠家的多款樣品的試驗(yàn)。試驗(yàn)樣品根據(jù)各廠家自行定義的不同承重性能級(jí)別進(jìn)行，包含了市場(chǎng)上最為常見(jiàn)的叉片式連接件和整體式連接件，以及鋅合金和鋼/不銹鋼材質(zhì)的鉸鏈底座和連接件。
試驗(yàn)樣本及試驗(yàn)結(jié)果如下表所示：
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試驗(yàn)樣本編號(hào) |
樣品標(biāo)本 標(biāo)稱承重等級(jí) |
主要部件材質(zhì) |
連接件型式 |
連接件 支撐墊 |
試驗(yàn)結(jié)果 |
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底座 |
連接件 |
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1 |
40Kg |
鋅合金 |
不銹鋼 |
叉片式 |
無(wú) |
不合格 |
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2 |
40Kg |
鋅合金 |
不銹鋼 |
叉片式 |
無(wú) |
不合格 |
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3 |
40Kg |
鋅合金 |
碳鋼 |
叉片式 |
無(wú) |
不合格 |
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4 |
120Kg |
不銹鋼 |
不銹鋼 |
整體式 |
有 |
合格 |
測(cè)試樣本4件，合格1件，不合格3件。
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，不合格項(xiàng)目主要包括：
1. 樣本1:反復(fù)啟閉20萬(wàn)次試驗(yàn)后，底座出現(xiàn)變形、破裂;
2. 樣本2:反復(fù)啟閉20萬(wàn)次試驗(yàn)后，垂直方向變形超出允許范圍，底座出現(xiàn)變形、破裂。
3. 樣本3:反復(fù)啟閉過(guò)程中,連接件出現(xiàn)彎曲變形,開(kāi)裂。
以上測(cè)試樣本，在承受靜態(tài)荷載的檢測(cè)項(xiàng)目中全部合格，不合格項(xiàng)均發(fā)生在反復(fù)啟閉試驗(yàn)過(guò)程中。
隱藏式鉸鏈的結(jié)構(gòu)與明裝式鉸鏈的結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于，明裝式鉸鏈絕大部分為單軸且回轉(zhuǎn)軸為定軸，鉸鏈葉片圍繞回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其受力狀況在整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中是一致的;而隱藏式鉸鏈的結(jié)構(gòu)則為連桿結(jié)構(gòu)，其回轉(zhuǎn)軸為不定軸，門(mén)框座和門(mén)扇座與連接件在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，其受力狀況是一直變化的。
隱藏式鉸鏈在反復(fù)啟閉的循環(huán)運(yùn)動(dòng)中，有2個(gè)地方處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：鉸鏈底座與連接件之間和連接件的連桿和連桿之間。設(shè)計(jì)的理論狀態(tài)下，所有鉸鏈僅承受豎直方向的荷載，并圍繞同一軸線進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。而實(shí)際上鉸鏈承受門(mén)扇重量時(shí)，因?yàn)楦髁悴考g間隙、零部件自身的強(qiáng)度和剛性等因素的影響，會(huì)受到豎直方向的分力和水平方向的分力，產(chǎn)生在這兩個(gè)方向的變形。水平方向變形量的大小，決定了一組兩個(gè)鉸鏈圍繞同一軸線運(yùn)轉(zhuǎn)的程度(同軸度)。兩片鉸鏈不同軸的程度越大，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生額外的附加力就越大，造成的局部磨損越嚴(yán)重;這一磨損的情況又進(jìn)一步擴(kuò)大了不同軸的程度，形成惡性循環(huán)使得鉸鏈?zhǔn)Ъ铀佟?/P>
試驗(yàn)結(jié)果證明了上面的分析：測(cè)試樣本通過(guò)了靜載測(cè)試，但在反復(fù)啟閉的循環(huán)測(cè)試中出現(xiàn)了不合格的情況，是由于鉸鏈在水平方向上的變形量逐步擴(kuò)大造成的。
我們認(rèn)為，材料選擇、加工精度和連接件的結(jié)構(gòu)型式上的差異，是造成上述失效的主要原因。
1. 連接件型式：
試驗(yàn)結(jié)果可以看出,不合格的3個(gè)樣本都是叉片型式,而合格的1個(gè)樣本是整體式的。叉片式和整體式最大的差別，叉片式的連接件是由多片叉片組合、鉚接而成，整體式的連接件是整體鑄造的。
叉片多為沖壓制成,該生產(chǎn)工藝會(huì)產(chǎn)生或多或少的叉片彎曲不平整和毛刺,組合在一起時(shí)叉片和叉片之間必然存在間隙。這些間隙會(huì)造成一個(gè)后果，即在鉸鏈承受門(mén)扇重量時(shí)，并不是所有叉片整體同時(shí)承受荷載，而是僅有部分叉片依次去承受，容易造成叉片彎曲變形，甚至破裂失效。此不利因素在試驗(yàn)時(shí)間較短的靜載試驗(yàn)時(shí)并不馬上反應(yīng)出來(lái)，而在長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)啟閉的循環(huán)試驗(yàn)中就會(huì)明顯的體現(xiàn)出來(lái)。
整體式的連接件，多由鑄造或擠型工藝制成，連接件作為一個(gè)整體共同承受荷載，上述不利因素得到很大程度的消除。同時(shí)，整體式的連接件，通常會(huì)帶有不同形式的支撐墊。這個(gè)支撐墊通常由高分子材料制成，起到2個(gè)作用：降低鉸鏈運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力和減小鉸鏈承受門(mén)扇重量后的變形。
2. 材料選擇：
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，不合格的情況發(fā)生在鋅合金底座和鋼制連接件上，壓鑄鋅合金的抗拉強(qiáng)度為270MPa，普通碳素鋼的抗拉強(qiáng)度為375MPa;合格的樣本材質(zhì)為不銹鋼304， 其抗拉強(qiáng)度為520MPa，遠(yuǎn)高于鋅合金和普通碳素鋼。相同的試驗(yàn)條件下，選擇合適的材質(zhì)，可以相應(yīng)地提高鉸鏈的承重性能，滿足試驗(yàn)要求。同時(shí)，對(duì)于整體式連接件的鉸鏈，其支撐墊材料的選擇，有PA，POM，POM+PTFE等，其摩擦系數(shù)依次減小，有效降低磨損，有利于鉸鏈的使用壽命;而且可以通過(guò)添加玻璃纖維的方式，增加材料的壓縮強(qiáng)度，同樣也降低變形量，有利于提高承重性能和使用壽命。
3. 加工精度：
隱藏式鉸鏈為連桿結(jié)構(gòu)，在鉸鏈運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，以下幾個(gè)部分處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)中：
a. 連接件的連桿和連桿
b. 連桿與鉸鏈座
以上各運(yùn)動(dòng)部件，均通過(guò)軸進(jìn)行相互連接，其軸和孔的間隙配合，是各部件運(yùn)行是否順暢和鉸鏈承受重量后鉸鏈產(chǎn)生垂直和水平方向變形多少的關(guān)鍵。這一間隙較小時(shí)，鉸鏈承受載荷所產(chǎn)生的變形量小，鉸鏈運(yùn)行過(guò)程中自身的晃動(dòng)量小，不易產(chǎn)生局部磨損，能夠較長(zhǎng)時(shí)間的保持性能的一致。如果加工精度低，各零部件之間的間隙大而且不均勻，承受荷載后將產(chǎn)生較大的變形，表現(xiàn)為門(mén)扇傾斜、下垂。一組兩片鉸鏈并不圍繞同一軸線運(yùn)轉(zhuǎn)，或者運(yùn)轉(zhuǎn)軸不在豎直方向上，給鉸鏈產(chǎn)生了額外的作用力;同時(shí)局部磨損的產(chǎn)生大大增加，降低了產(chǎn)品的承重性能和運(yùn)行壽命。
根據(jù)以上分析，選取不銹鋼材質(zhì)、整體式連桿的隱藏式鉸鏈產(chǎn)品，依據(jù)同一試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法，再次進(jìn)行試驗(yàn)。所試驗(yàn)的3個(gè)樣品，試驗(yàn)結(jié)果全部合格。
綜上所述，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)、材質(zhì)選擇和提高加工精度方面著手，是能夠讓隱藏式鉸鏈滿足規(guī)定的技術(shù)要求的。
以上關(guān)于隱藏式鉸鏈的結(jié)構(gòu)形式、材料選用的一點(diǎn)淺見(jiàn)，希望可以給到生產(chǎn)廠家參考，以利于不斷開(kāi)發(fā)更高性能、更優(yōu)質(zhì)量的產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)需求，從而引導(dǎo)行業(yè)內(nèi)良性競(jìng)爭(zhēng)，帶動(dòng)行業(yè)良性發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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[3] 劉旭瓊主編 建筑門(mén)窗五金件 合頁(yè)(鉸鏈) JG/T 125 北京：2016
本文來(lái)源：2016建筑門(mén)窗幕墻行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展高峰論壇 未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載
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