飞机的运行速度高、空间大等特点,对其可靠性提出了严苛要求。铆钉以其工艺简单、便于拆卸、可靠性强等特点,得以在飞机上大显身手。能在飞机上使用的铆钉,自然也都不同凡响。比强度是衡量铆钉性能的重要指标。简单来说,比强度高就是强度高,重量轻。不论是飞机、轮船、汽车,还是手机、相机、电脑,我们生活中用到的工业制品,都是由诸多的零部件组合而成,而零件与零件的连接方式有很多种。
用铆钉把零件连接成为一个整体,称为铆接。以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料的方法,称为焊接。利用螺丝螺母进行连接,简称螺接。早期的飞机,主要采用了木质桁架和帆布蒙皮的结构。当时尽管也用铆接,但使用量远没有今天的飞机这么大。
铆接更稳定更可靠
相信第一次做飞机的朋友都深有体会,靠近机翼窗户的位置,当飞机遇上气流上下颠簸时,机翼也发生明显的抖动,不少朋友都见过这样的场景,如果颠簸得比较严重,飞机的机翼会大幅度地上下摆动。在这个反复的摆动过程中,机翼的蒙皮会被拉伸,或者挤压。如果采用的是焊接工艺,那焊接处在这个反复的应力变化下,强度就会显著下降。日积月累这些焊接的地方,很有可能就会产生一些细小的裂纹,如果没被及时发现,那可就是非常大的安全隐患了。
民用飞机通常要服役十几年,焊缝容易产生金属疲劳问题,连接效果并不理想。而铆接可以减少接件之间的震动传递,从而降低震裂风险,对这种反复的应力变化,牢固度要更好、更可靠一些。国际上最先进的客机大量使用复合材料,复合材料也会受到焊接的破坏,不同材料的相互连接必须采用物理方式固定。
随着航空行业的不断发展,飞行速度、高度不断提高,特别是高硬度铝合金成为飞机制造的主要材料之后,铝合金高温易变形、机械性能降低的弊端日益显现,而飞行中的共振和应力变化又使得焊接点非常容易断裂。因此,铆接成为飞机零部件连接的最终选择。
目前,对铆钉的比强度要求高达1100兆帕,相当于1平方厘米的面积上要承受10辆小轿车的重量。高端铆钉不仅要采用比强度较高的材料,而且对其加工精度要求也非常高,达到微米级控制,一微米大约相当于成人头发直径的八十分之一。
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