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铆接工艺真这么神?为什么飞机宁愿使用百万颗铆钉,也不用焊接?

这也不是空穴来风,美国海洋法医专家团队就曾利用高科技,对泰坦尼克号残骸进行过研究,并且还找到了一些铆钉样本,经过研究发现,当时这批铆钉存在严重的炉渣过量现象,也就是说,高浓度的炉渣让铆钉更容易断裂,所以船体在撞击到冰山后,会如此轻易的进水,从那以后,铆钉就逐渐退出了造船业,但铆钉却找到了另一个发光发热的领域,那就是航空。

一架飞机往往需要几百万颗铆钉,已经钻好铆钉的预制金属材料,在经过铆钉工人的专业安装后,将它们结合在一起,按材质分,主要可分为铝合金铆钉和钛合金铆钉,其中铝合金铆钉和飞机结构相似,通常用于连接铝合金结构部件,在高湿环境下也具备不俗的连接强度,钛合金铆钉具备更高的强度以及耐高温和耐腐蚀性。

飞机安装铆钉的方式主要是机械铆接技术,因温度差异,可细分为热铆和冷铆,热铆的加工温度为200~500摄氏度,对其进行高温加热后插入需要连接的材料之间,冷铆则是在常温状态下,通过锤击或者机械加压的方式来完成连接,具体用哪种方式因情况而定。

为什么飞机宁可用几百万颗铆钉,也不用焊接?

1.飞机采用的材料较为特殊,不适合用焊接

这事还得扯一扯苏联米格-25,20世纪60年代,美国侦察机SR-71给苏联造成了不小压力,为了拦截SR-71,苏联剑走偏锋,采用焊接的方式搞出了米格-25,总焊缝长度长达5公里,焊点超过140万个,是全球第一种突破3马赫的高空高速战斗机。

美国也很惊讶,什么战斗机速度能突破3马赫,后来在别连科驾驶米格-25叛逃日本的事件发生后,美国才搞懂,原来苏联人在米格-25身上用的是焊接技术,而不是以铆接,米格-25速度的确很快,但寿命相当短暂,运行150小时后就要维修,所以60%的米格-25在作用上,更像是侦察机,是冷战的产物,在很大程度上,米格-25的安全系数是非常低的。

很显然,现在不管军航还是民航,安全都是重中之重,米格-25的路子走不得,以前客机材料以铝合金为主,虽然具备轻巧、延展性好等优点,但铝合金蒙皮薄,焊接性能差,硬要用焊接技术也不是不行,但高端焊接技术不仅难度大,成本还高,这对于商业量产客机来讲,是无法接受的。

现在客机都是复合材料,焊接金属因散热速率不同,在焊接过程中会产生形变和很大的内应力,金属再加工过程中会产生砂眼、气泡、微裂纹等,在高空高速飞行时,蒙皮会承受一定的拉力,此外还有发动机传递过来的机身振动,这些拉力和振动力都会导致原先材料的焊接性能下降,长此以往蒙皮有可能被撕裂,很容易发生坠机事故,所以客机的复合材料并不适合焊接。

焊接的质量,很大程度上取决于操作师傅,焊接会产生一些细小的气泡裂纹,会有较大的安全隐患,而铆接这种方式,具备很强的稳定性,非常适合用来应对一些较大冲击或震动载荷的局面,所以铆接比焊接更加安全牢固。

2.方便拆卸维修

一架客机正常的寿命在20~25年,期间必然要维修保养,如果采用焊接,饱受风霜的蒙皮一旦出现裂纹,维修不仅麻烦,费用更是大幅度飙升,并且很多时候,专业人员在检查客机时,都要将蒙皮拆开,可如果用焊接,每次维护岂不是要把客机外壳都拆干净,最后还要重新装一遍,这样耗时耗力。

铆接则不同,即便一架飞机可能需要几百万个铆钉,但铆钉款式都是常用款,例如沉头铆钉、秃头铆钉、拉拔抽钉、螺纹抽钉,不同部位采用不同铆钉,例如单面铆接用抽芯铆钉,在专用铆枪拉动后可以使得钉底部膨胀,形成的墩头能很好固定整个结构,比较适用于机体表面等需要平滑的场合。

击芯铆钉适用于密封性能的连接部位,用仪器锤击铆钉头部露出的钉芯,使之与钉头端面平齐,底部打开后结构向两边弯曲,即完成铆接操作。

简而言之,客机什么部位出现问题,只需要拆卸几个铆钉,再装回去即可,非常简单快捷,就算铆钉断裂,也有专业仪器轻松取出。

此外,相比于客机内部没有气动外形的构造,客机表面对阻力的要求非常高,或许有人担心,客机表层的铆钉会增加空气阻力,实则不然,埋头铆钉在深入材料后,会遭受专用铆接机双面敲击,底部被打成墩头后,就形成结构静连接,差不多跟客机表层融为一体的意思,就算你去用手触摸,也几乎感受不到铆钉的存在。

综上所述,客机采用铆钉完全符合“安全可靠”标准,所以大家在乘坐飞机时,看到这么多“钉子”,千万别感到惊讶,这是正常的制造工艺。返回搜狐,查看更多