航空中的铆接：飞机中飞机“金属缝合”工艺背后的工程原理
飞机制造中的铆接过程是一项关键技术。 为什么飞机使用铆接过程而不是焊接？主要是，它与制造材料紧密相关—复合材料，例如铝合金，不容易焊接。 飞机在天空中飙升，承担着乘客的安全和信任的责任。 制造材料中的任何缺陷都可能导致不可估量的后果，并可能随时损害飞机的安全操作。
I. 铆接过程的基本原理和分类
1. 基本的 P 原则
铆接是一种机械固定方法，它使用铆钉连接了多个工件。 铆钉通过塑性变形而通过铆钉柄和孔壁之间的干扰拟合创建永久连接。 铆接过程通常涉及定位， 冲压 , 冲孔 , 成型 ，并发行。 铆钉在铆钉孔内发生变形，以形成铆钉头和扩展的部分，从而在工件之间建立了安全的连接。
飞机铆接过程主要根据以下三个维度进行分类：
1. 根据温度控制：
- 冷铆接：在室温下进行铆接，适用于直径小于10毫米的钢铆钉，以及具有良好可塑性的非有产金属，浅金属和合金。
- 热铆接：将铆钉加热到特定温度后进行铆接。 通常，将直径超过10毫米的钢铆钉加热到 1000–1100°c用于热铆接，铆钉杆上的每单位面积锤子为650至800 MPa。 热铆接可以提供出色的紧密度，尽管铆钉杆和铆钉孔之间存在差距，从而阻止了它参与力传播。
2. 根据铆接方法：
- 最初，主要使用铆钉枪进行的手动铆接是主要方法。 虽然劳动密集型，但它提供了很高的灵活性。
- 随着工业进步，机械铆接成为主要方法，利用专门的铆接设备来提高效率和一致性。
3. 根据铆钉类型：
- 固体铆钉：由固体金属组成，这些铆钉具有出色的强度和耐用性，使它们成为飞机结构中最广泛使用的类型。
- 空心铆钉：这些铆钉具有空心中心或完全是空心的，重量较轻，但强度较低，使其适合于轻轻载荷的连接。
- 盲目铆钉：从一侧安装，这些铆钉是连接不容易访问的表面的理想选择，例如机翼的内部结构。
II. 铆接技术在飞机制造中的特定应用
1. 应用程序方案和铆钉选择
铆接在飞机制造中广泛使用，主要应用于以下结构：
• 机身结构：飞机的机身主要由前机身，中型和尾部组成。 通过铆接过程将不同尺寸的皮肤和机身结构牢固地连接在一起。 一架中型客运飞机在其体内包含数百万个铆钉，而空中客车A380通常使用约500万个铆钉。
• 机翼结构：机翼是飞机升降机的主要来源，是铆接的关键组成部分。 机翼前缘的铆钉是可移动的零件，必须是pointersunk，这意味着表面必须在安装后与皮肤齐平。 无法实现这一目标可能会导致气流中的湍流，从而增加燃油消耗。
• 尾巴结构：尾部包括水平稳定器和垂直鳍，该鳍控制着飞机的俯仰和偏航。 尾巴的稳定器和可移动控制表面也通过铆接连接。
• 复合材料的连接：由于复合材料构成了越来越多的飞机结构（考虑到 40–在现代战斗机中60％），铆接技术对于复合材料连接尤其重要。 复合材料表现出最小的可塑性，并且容易在铆接过程中受到影响的损害，因此需要先进的铆接技术和过程
2. 铆钉材料和规格
飞机铆钉的材料选择和规范标准非常严格。 材料要求有多严格？比航空部门的组件更严格！
以下因素主要考虑：
材料类型：
- 铝合金铆钉：轻巧应用的首选选择，主要用于连接飞机皮肤。
- 钛合金铆钉：提供更高的强度（1100–1250 MPa）和耐腐蚀性，通常用于临界组件（例如空气） 工艺 框架结构和起落架
- 不锈钢铆钉： 提供出色的耐腐蚀性，适用于暴露于长时间湿度或腐蚀性环境的区域。
尺寸公差：
- 直径公差：飞机铆钉需要极高的维度一致性。 例如，在C919国内大型飞机上使用的家用铆钉的直径耐受性要求为0至0.05毫米，相当于头发直径的八十年代。
- 孔直径耐受性：对于冷铆接，孔直径应与铆钉柄直径紧密匹配，而对于热铆接，孔和柄直径之间的差异稍大。
- 强度要求：飞机铆钉的特定强度需求高达1100 MPa，相当于在1平方英里的区域支撑10辆汽车的重量。 由不同材料制成的铆钉对应于不同的强度水平。 例如，钛合金铆钉通常表现出超过2500N的剪切强度。
3. 过程参数和质量控制
过程参数和质量控制至关重要，必须精心考虑。 1mm的差异可能导致飞机瓦解。 飞机铆接过程需要严格控制以下参数：铆接压力，铆接速度和铆接力。
飞机铆接质量要求非常严格，铆钉直径耐受性为0至0.05mm。 第一个铆钉必须与百万铆钉相同 国家和国际标准对铆钉材料，维度，强度和其他规格施加了严格的法规。