曾经满大街的U型锁,有没想过为啥它这么安全? | 有趣的制造

有趣的制造2019-06-11 20:00:49

在共享单车的年代,「U型锁」这个词已经稍微有些时代感了…作为一个当年的走读通校生,成功唤起了学生时代的记忆。今天来彻底拆解下它吧!


下图是一个没加钢壳儿的工作原理演示图,转动钥匙时,锁芯会作圆周旋转,金属片会牵引其他的零件,把上方的两个金属片往外推,就启动两侧的铁杆子了,会挡住钩环切口的螺栓,好让钩环稳定的被「困住」。如果有使用过卷帘门的小可爱,肯定会恍然大悟,一个原理呢~


由于上次写过《锁和钥匙的结构,总算搞明白了》,好好讲解了一下钥匙怎么和锁芯作唯一性的匹配,所以今天主要就讲由坚硬钢合金制成的 U 型钩环和锁扣,怎么制作的~以及...为什么U型锁这么普及(防盗行性能好)。


钩环塑形

首先,工人将钢条放入电脑控制的板弯机里,机器会用 25 吨的压力把它弯成一个 U 型。如下图,钢条在一个椭圆模具上两侧受力,中间位置贴合椭圆模具就形成弧度,两侧弯曲后还是笔直的,这就成了一个 U 型。


还要在钩环的尾部切刻一个小口,回头跟锁扣吻合相扣用的。


退火处理

由于金属的形变会导致内部晶体结构的改变,所以又要请出我们熟悉的热处理,对钩环高温加热到 800 ℃,好重置金属内部结构,让钢材更坚硬,将来才不会开裂。


然后放入油里冷却使得硬度成型,这个过程工业上叫「油冷」,然后再用低一些的中等温度加热,恢复金属之前失去的弹性。(下一期想写怎么铸剑了…)

对金属制作感兴趣的小可爱,可以看《60 年过去了,全世界还这么造美工刀》和《手臂粗的螺栓,是怎么做的?》。


最后用激光机去测量制作精度,依照规格矫正尺寸,再浸入耐久防腐蚀的油漆中做保护层。


套塑胶管

下图是一台自动化机器,给 U 型钩环套上聚乙烯的塑胶管。


制作锁体

锁体的制作从锁仁开始,工人手动在锁芯的沟槽和外壳里加油,然后在沟槽中加入一小段的销子,只有使用匹配的钥匙才能旋转锁仁,让金属片移开方能顺利打开。

之后还要加入一个弹簧压紧钢片。在锁体两侧插入铁杆子和制动的插销,铁杆子把插销推进钩环的切口,U 型的钩环就会无法移动。


接下来组装上用硬化钢制作的四四方方铁架子,锁体的安全性也体现在这里,除非是台式的自动冲床,才能在这种材质和厚度的锁体上开洞,要想用手枪钻破坏很不现实。


工人最后还会给锁体套上双色外壳,简直时尚、时尚、最时尚...美观还在其次,主要是这种磨砂塑料表皮,用手抓握很方便。


质量检查

每个锁都要接受开闭检查,工人会随机抽取样本,用手持的大型金属剪去检测。U型锁使用的钢材粗细,在于计算过了大概需要 13 吨的切削力才能剪断,这是超过手持的剪切器械的,这就是U型锁安全性的保障之一。


很多电影里都有一个场景:男主被困在监狱中,用尿把床单浸湿,再捆到两根平行竖直的铁杆上,不停的绞,就能破困而出了...虽然是电影,这也是真实的力学场景啦~所以扭力的测试也必不可少,下图的这台扭力机可以测试U型钩环能承受的最大扭力,按照计算大概需要 160 公斤的力度才能打开,这也超过了手持器械的极限,又是一重安全保障。


等等!Cast 还有话说

小可爱们,昨晚我发了条消息,问大家最近在忙什么,都没空看流水线...瞬间就被新消息淹没了,拼命敲字回复到现在,仍然有 600 多条消息还没来得及回…聊上 24 小时不间断的天...从来没有遇到过这么高强度的爱意…


我会回完的,毕竟夸下海口了/(ㄒoㄒ)/~~


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我是 Cast,学机械设计的

好奇各种东西都咋做的?我来带你看个究竟!

校对:江小丧、王叉叉

文中 Gif 截取自:Discovery《How it's Made》S20E07


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