隱藏式鉸鏈是近年來需求旺盛，產(chǎn)品發(fā)展迅速，原因是隱藏式鉸鏈有著在門完全關(guān)閉的情況下，鉸鏈的各部分均不外露的特點，滿足例如酒店、寫字樓、會所和其他商業(yè)建筑中的中高端裝飾要求。
隱藏式鉸鏈開始主要應(yīng)用于一些重量較輕、門扇較小的家具柜門和櫥柜門，一般門扇重量在10~20Kg。由于其應(yīng)用方面的特點，一些高端裝飾設(shè)計中的房間門也需要類似的產(chǎn)品，但是對其承重性能要求需要大幅提高到40~100Kg甚至更高。
應(yīng)對旺盛的需求，很多廠家開發(fā)了應(yīng)用于室內(nèi)門的隱藏式鉸鏈，分別采用了不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和材質(zhì)，并根據(jù)市場需要各自定義了相應(yīng)的承重級別。
市場中常見的隱藏式鉸鏈的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)：
然而，由于此類產(chǎn)品沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范約束，沒有統(tǒng)一明確的關(guān)于此類產(chǎn)品的要求和測試方法，因此各生產(chǎn)廠家都是根據(jù)自己的廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進行測試，并標(biāo)定承重性能等級。
鑒于以上種種，我們在修編新的合頁(鉸鏈)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時，明確了針對隱藏式鉸鏈的要求和測試方法，并根據(jù)此要求和測試方法，進行了多個廠家的多款樣品的試驗。試驗樣品根據(jù)各廠家自行定義的不同承重性能級別進行，包含了市場上最為常見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。
試驗樣本及試驗結(jié)果如下表所示：
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試驗樣本編號 |
樣品標(biāo)本 標(biāo)稱承重等級 |
主要部件材質(zhì) |
連接件型式 |
連接件 支撐墊 |
試驗結(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 |
不合格 |
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2 |
40Kg |
鋅合金 |
不銹鋼 |
叉片式 |
無 |
不合格 |
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3 |
40Kg |
鋅合金 |
碳鋼 |
叉片式 |
無 |
不合格 |
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4 |
120Kg |
不銹鋼 |
不銹鋼 |
整體式 |
有 |
合格 |
測試樣本4件，合格1件，不合格3件。
根據(jù)試驗結(jié)果分析，不合格項目主要包括：
1. 樣本1:反復(fù)啟閉20萬次試驗后，底座出現(xiàn)變形、破裂;
2. 樣本2:反復(fù)啟閉20萬次試驗后，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)啟閉過程中,連接件出現(xiàn)彎曲變形,開裂。
以上測試樣本，在承受靜態(tài)荷載的檢測項目中全部合格，不合格項均發(fā)生在反復(fù)啟閉試驗過程中。
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，其受力狀況在整個轉(zhuǎn)動過程中是一致的;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，門框座和門扇座與連接件在轉(zhuǎn)動過程中，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)運動中，有2個地方處于運動狀態(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，并圍繞同一軸線進行運轉(zhuǎn)。而實際上鉸鏈承受門扇重量時，因為各零部件之間間隙、零部件自身的強度和剛性等因素的影響，會受到豎直方向的分力和水平方向的分力，產(chǎn)生在這兩個方向的變形。水平方向變形量的大小，決定了一組兩個鉸鏈圍繞同一軸線運轉(zhuǎn)的程度(同軸度)。兩片鉸鏈不同軸的程度越大，在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生額外的附加力就越大，造成的局部磨損越嚴重;這一磨損的情況又進一步擴大了不同軸的程度，形成惡性循環(huán)使得鉸鏈?zhǔn)Ъ铀佟?/P>
試驗結(jié)果證明了上面的分析：測試樣本通過了靜載測試，但在反復(fù)啟閉的循環(huán)測試中出現(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大造成的。
我們認為，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：
試驗結(jié)果可以看出,不合格的3個樣本都是叉片型式,而合格的1個樣本是整體式的。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)工藝會產(chǎn)生或多或少的叉片彎曲不平整和毛刺,組合在一起時叉片和叉片之間必然存在間隙。這些間隙會造成一個后果，即在鉸鏈承受門扇重量時，并不是所有叉片整體同時承受荷載，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。此不利因素在試驗時間較短的靜載試驗時并不馬上反應(yīng)出來，而在長時間的反復(fù)啟閉的循環(huán)試驗中就會明顯的體現(xiàn)出來。
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，整體式的連接件，通常會帶有不同形式的支撐墊。這個支撐墊通常由高分子材料制成，起到2個作用：降低鉸鏈運轉(zhuǎn)時的摩擦力和減小鉸鏈承受門扇重量后的變形。
2. 材料選擇：
根據(jù)試驗結(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度為270MPa，普通碳素鋼的抗拉強度為375MPa;合格的樣本材質(zhì)為不銹鋼304， 其抗拉強度為520MPa，遠高于鋅合金和普通碳素鋼。相同的試驗條件下，選擇合適的材質(zhì)，可以相應(yīng)地提高鉸鏈的承重性能，滿足試驗要求。同時，對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;而且可以通過添加玻璃纖維的方式，增加材料的壓縮強度，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)，在鉸鏈運行過程當(dāng)中，以下幾個部分處于相對運動中：
a. 連接件的連桿和連桿
b. 連桿與鉸鏈座
以上各運動部件，均通過軸進行相互連接，其軸和孔的間隙配合，是各部件運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，鉸鏈承受載荷所產(chǎn)生的變形量小，鉸鏈運行過程中自身的晃動量小，不易產(chǎn)生局部磨損，能夠較長時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)為門扇傾斜、下垂。一組兩片鉸鏈并不圍繞同一軸線運轉(zhuǎn)，或者運轉(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)同一試驗標(biāo)準(zhǔn)和方法，再次進行試驗。所試驗的3個樣品，試驗結(jié)果全部合格。
綜上所述，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式設(shè)計、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、材料選用的一點淺見，希望可以給到生產(chǎn)廠家參考，以利于不斷開發(fā)更高性能、更優(yōu)質(zhì)量的產(chǎn)品，滿足市場需求，從而引導(dǎo)行業(yè)內(nèi)良性競爭，帶動行業(yè)良性發(fā)展。
參考文獻
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[3] 劉旭瓊主編 建筑門窗五金件 合頁(鉸鏈) JG/T 125 北京：2016
本文來源：2016建筑門窗幕墻行業(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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