Riveting in Aviation: le principe d'ingénierie derrière le processus de «couture métallique» de l'avion dans les avions
Le processus fascinant dans la fabrication d'avions est une technologie critique. Pourquoi les avions utilisent-ils le processus de rivetage au lieu de souder? Principalement, il est étroitement lié aux matériaux de fabrication—Des matériaux composites tels que les alliages en aluminium, qui ne sont pas facilement soudés. Les avions montent en flèche dans le ciel, ayant la responsabilité de la sécurité et de la confiance des passagers. Tout défaut dans les matériaux de fabrication pourrait entraîner des conséquences incommensurables et potentiellement compromettre le fonctionnement sûr de l'avion à tout moment.
I. Principes de base et classification des processus fascinants
1. Basique P principes
Le rivetage est une méthode de fixation mécanique qui rejoint plusieurs pièces à l'aide de rivets. Les rivets créent des connexions permanentes à travers des charges de déformation plastique et de transfert via l'ajustement d'interférence entre la tige de rivet et la paroi du trou. Le processus de rivetage implique généralement le positionnement, estampillage , perçant , formation et libérer. Le rivet subit une déformation dans le trou du rivet pour former à la fois une tête de rivet et une section élargie, établissant ainsi une connexion sécurisée entre les pièces.
Les processus de rivetage des avions sont principalement classés en fonction des trois dimensions suivantes:
1. Selon le contrôle de la température:
- Cold Riveting: Le rivetage est effectué à température ambiante et convient aux rivets en acier avec des diamètres de moins de 10 mm, ainsi que des métaux non ferreux, des métaux légers et des alliages avec une bonne plasticité.
- Riveting chaud: le rivetage est réalisé après le chauffage des rivets à une température spécifique. En règle générale, les rivets en acier avec des diamètres dépassant 10 mm sont chauffés à 1000–1100°C pour le rivetage chaud, avec une force de marteau par unité de zone sur la tige de rivet allant de 650 à 800 MPa. Le rivetage chaud offre une tenue supérieure, bien qu'un écart reste entre la tige de rivet et le trou de rivet, l'empêchant de participer à la transmission de la force.
2. Selon la méthode fascinante:
- Initialement, le rivetage manuel, principalement effectué à l'aide de pistolets Rivet, était la méthode dominante. Pendant que la main-d'œuvre en main-d'œuvre, elle offrait une grande flexibilité.
- Avec les progrès industriels, le rivetage mécanique est devenu l'approche principale, en utilisant un équipement rivetage spécialisé pour améliorer l'efficacité et la cohérence.
3. Selon le type de rivet:
- Rivets solides: composés de métal solide, ces rivets présentent une excellente résistance et durabilité, ce qui en fait le type le plus largement utilisé dans les structures des avions.
- Rivets creux: avec un centre creux ou étant entièrement creux, ces rivets sont plus légers mais offrent une résistance plus faible, ce qui les rend adaptés à des connexions légèrement chargées.
- Rivets aveugles: installés d'un côté, ces rivets sont idéaux pour rejoindre des surfaces qui ne sont pas facilement accessibles, comme la structure interne d'une aile.
II. Applications spécifiques de la technologie de rivetage dans la fabrication d'avions
1. Scénarios d'application et sélection de rivets
Le rivetage est largement utilisé dans la fabrication d'avions et est principalement appliqué aux structures suivantes:
• Structure du fuselage: Le fuselage d'un avion se compose principalement du fuselage avant, du milieu du fuselage et de la section de queue. Les peaux et les structures de fuselage de différentes tailles sont solidement réunies par le biais du processus de rivetage. Un avion de passagers de taille moyenne contient des millions de rivets à travers son corps, tandis qu'un Airbus A380 emploie généralement environ 5 millions de rivets.
• Structure de l'aile: l'aile sert de source principale de levage pour l'avion et est un composant critique pour le rivetage. Les rivets au bord d'attaque de l'aile sont des pièces mobiles et doivent être contre-mitlées, ce qui signifie que la surface doit rester affleurante avec la peau après l'installation. Le fait de ne pas y parvenir peut provoquer des turbulences pendant le flux d'air, entraînant une augmentation de la consommation de carburant.
• Structure de la queue: La queue comprend un stabilisateur horizontal et une nageoire verticale, qui contrôle la hauteur et le lacet de l'avion. Le stabilisateur et les surfaces de commande mobiles de la queue sont également connectés via un rivetage.
• Connexion du matériau composite: car les matériaux composites constituent une proportion croissante de structures d'aéronef (en tenant compte 40–60% dans les avions de chasse modernes), la technologie de rivetage est particulièrement vitale pour les connexions de matériaux composites. Les matériaux composites présentent une plasticité minimale et sont susceptibles d'impact sur les dommages pendant les fascinants, nécessitant des techniques et des processus avancés de rivetage
2. Matériaux et spécifications de rivet
Les normes de sélection et de spécification des matériaux pour les rivets des avions sont exceptionnellement strictes. Dans quelle mesure les exigences matérielles sont-elles strictes? Encore plus rigoureux que ceux des composants aérospatiaux!
Les facteurs suivants sont principalement considérés:
Type de matériau:
- Rivets en alliage en aluminium: le choix préféré pour les applications légères, principalement utilisées pour connecter les peaux d'aéronef.
- Rivets en alliage en titane: Offrez une résistance plus élevée (1100–1250 MPa) et une résistance à la corrosion supérieure, généralement utilisée pour des composants critiques tels que l'air artisanat Structures de cadre et train d'atterrissage
- Rivets en acier inoxydable: Fournir une excellente résistance à la corrosion et convient aux zones exposées à une humidité prolongée ou à des environnements corrosifs.
Tolérance dimensionnelle:
- Tolérance au diamètre: les rivets des avions exigent une cohérence dimensionnelle exceptionnellement élevée. Par exemple, l'exigence de tolérance au diamètre pour les rivets domestiques utilisés sur le grand avion domestique C919 est de 0 à 0,05 mm, ce qui équivaut à un quatre-vingtième du diamètre d'un cheveux.
- Tolérance au diamètre du trou: Pour le rivetage à froid, le diamètre du trou doit correspondre étroitement au diamètre de la tige de rivet, tandis que pour le rivetage chaud, une différence légèrement plus grande entre le trou et les diamètres de la tige est autorisée.
- Exigences de résistance: l'exigence de résistance spécifique pour les rivets des avions est aussi élevée que 1100 MPa, équivalent à soutenir le poids de 10 voitures sur une zone de 1 siècle carré. Les rivets fabriqués à partir de différents matériaux correspondent à des niveaux de résistance variables. Par exemple, les rivets en alliage en titane présentent généralement des résistances au cisaillement dépassant 2500 N.
3. Paramètres de processus et contrôle de la qualité
Les paramètres du processus et le contrôle de la qualité sont critiques et doivent être méticuleusement pris en compte. Une différence de 1 mm peut entraîner la désintégration de l'avion. Le processus de rivetage des avions nécessite un contrôle strict des paramètres suivants: pression rivetante, vitesse de rivetage et force rivetante.
Les exigences de qualité des rivets d'avion sont exceptionnellement strictes, avec une tolérance de diamètre de rivet de 0 à 0,05 mm. Le premier rivet doit être identique au millionième rivet Les normes nationales et internationales imposent des réglementations strictes sur les matériaux, les dimensions, la résistance et les autres spécifications de rivets.