当我们第一次看到飞机的时候,都会被它巨大的机身,完美的流线小小的震撼一把。心中也肯定会产生一个更加巨大的疑问:这么一架能够自由翱翔天际的庞然大物到底是怎么制造出来的?
飞机的设计制造是一个非常复杂的过程,可谓是一部二十四史。今天,金妹子向大家介绍一个飞机这个大世界的大功臣——小铆钉。通过这个小小铆钉,而窥见飞机制造的全景。
图:飞机上铆钉一窥
要讲铆钉,首先介绍一下制造飞机的材料
现代大型客机制造的主要材料是铝合金。传统的焊接技术并不适用,所以铆接被大量采用。物是一般,却是千般用途。所以铆钉也是形态各异,种类繁多。有大有小,有强有弱,有钢制铆钉,也有铝铆钉,有承受拉力的圆头铆钉,也有承受剪力的平头铆钉。除了铝合金材料不宜焊接而采用铆接。飞机制造中大量使用铆钉还有一个重要原因,那就是减轻重量。
飞机制造中有一句名言:“为减轻每一克重量而奋斗”,相比于螺栓、海拉等,成百万的铆钉节约的重量就非常可观了。
由于飞机的机身,机翼结构非常庞大,不可能像汽车车身那样整体成型。假如我们将飞机完全拆解开来,你可以想象一下木质结构的房子拆开来的结果,横梁,立柱,木板一大堆。
飞机则是一大堆铝合金的横梁,桁条,隔框,缘条,腹板,连接片等。要将这些成千上万的铝件拼积木一般组合起来,形成巨大坚固的飞机结构,并覆上蒙皮,完成基本的飞机形状。就需要上百万的紧固件将他们连接起来。由一盘散沙到一个支撑飞行的整体,都是一钉一铆的功劳。铆钉就是那穿衣线,在飞机制造中居功至伟。之于飞机身体,铆钉如同细胞。
飞机上用的紧固件的种类之多,一般人是难以想象的。一架飞机上的紧固件之多,也是一般人难以想象的。举例来说,一架波音-飞机,有万多个零部件,其中半数是紧固件。
飞机上常用的MSAD3铆钉
飞机上常用的铆钉可分为两大类:实心铆钉和专用铆钉
实心铆钉按铆钉钉头分主要有四种:
埋头铆钉AN46、普通头铆钉AN、半圆头铆钉AN和平头铆钉AN44。
这么多种铆钉,你都认识吗?
按材料主要可分为:
A铆钉:纯铝制成,强度低,防腐蚀性能好。
AD铆钉:铝合金制成,强度低于D铆钉和DD铆钉。这种铆钉的抗蚀能力较好,使用前无需再进行热处理。因此,这种铆钉在飞机结构上得到广泛应用。
B铆钉:镁合金制成,可以在室温下储存。主要用来铆接镁合金防止电化学腐蚀。
D、DD铆钉:和04铝合金制成,强度比AD要高,DD的强度最高。但是这两种铆钉使用前需要淬火,并在孕育期内完成铆打。使用后需放入冰盒里,故这两种铆钉也成为冰盒铆钉。
M铆钉:镍铜合金制成,也成蒙乃尔铆钉,可以在室温下储存和使用。
KE铆钉:铝锌镁铜合金制成,可以在室温下储存和使用。
这又是神马铆钉?
专用铆钉主要有盲铆钉(拉塞式摩擦锁定铆钉、拉塞式机械锁定铆钉)、高强度销式铆钉及Hi-Locks紧固件。
凡是上飞机的部件,都是要经过标准认证的。有的是行业协会的标准,比如AN(Army/Navy,陆军海军)标准;MS(MilitaryStandard),NAS(NationalAerospaceStandard)等等,也有飞机公司自己的标准,比如波音公司的标准,以BAC开头,铆钉标准是BACR(Rivet);垫圈标准是BACW(Washer);螺母标准是BACN(Nut)等等。
单说这铆钉的标准件号里,包含的信息就不少。制造实心铆钉,要依据美国联邦规范QQ-A-。接下来,按照MS或NAS系统来标识铆钉。我们至少需要知道一颗铆钉的如下信息:
1)铆钉头的形状
)铆钉的材质
3)铆钉杆的直径
4)铆钉的长度
铆钉头的外形
铆钉头部都有材质识别标志
举例:MS0AD4-5
MS0=美军标紧固件0类
=铆钉头的代码,universialhead,扁圆头(从AN标准继承来的,AN那里的件号是AN)
AD=铆钉材质的代码(材料是铜铝合金,含铜.6%,强度(strength)是7,psi)4=铆钉杆的直径是4/3=1/8英寸,直径以1/3英寸进位。5=铆钉杆的长度是5/16英寸,长度以1/16英寸进位。
AD铆钉的铆钉头中央,有个小凹坑作为识别标志。
常见的铝铆钉的材质还有:
(D):含铜4%,强度30,psi,铆钉头标识是一个凸起的小圆点。
04(DD):含铜4.4%,强度35,psi。铆钉头标识是两道凸起的线。
和04铆钉又叫冰箱铆钉,需要热处理。小直径的(D)铆钉不需要热处理,大直径的需要。所有的04(DD)铆钉都需要热处理。
DD铆钉,从材料库领出来的时候,热处理状态是T4,直接安装是打不动的。必须先在热处理炉里F-F温度范围保温1小时退火,然后再冷水中淬火,然后放到冰冷的一种酒精(Isopropylalcohol)里,放到冰箱里,用时取出。从冰箱里取出后,必须在0分钟内安装好,否则铆钉枪就打不动了。能打动也会发生裂纹。打好的DD铆钉的热处理状态是T31。
使用铆钉枪安装铆钉的过程
复合材料上也用铆钉,是特殊的铆钉,出于防腐蚀的考虑,材料只能是钛合金或莫奈合金。要粘接/铆接的复合材料板之间,仍然要涂树脂,或者封严胶(用什么怎么用严格遵守结构修理手册)。
铆钉杆上涂封严胶,然后装入铆钉孔安装。复合材料铆钉安装有个特殊要求,就是不能用普通的冲击式铆枪,只能用挤压式的,复合材料怕冲击。
复合材料上使用普通铆钉会引发材料的损坏
必须使用特殊铆钉
打铆钉的现场情景是这样的
那时候的飞机外部还都是这种近似圆头的铆钉
这两张照片上的工人,都没有戴护耳。打铆钉会产生很大的声响。打3/3、1/8英寸小直径的铆钉,不带护耳也没啥。如果是打5/3、3/16英寸直径铆钉,特别是在封闭环境里,最好是要戴上。
下面两张照片上的工人,都没有戴护耳。打铆钉会产生很大的声响。打3/3、1/8英寸小直径的铆钉,不带护耳也没啥。如果是打5/3、3/16英寸直径铆钉,特别是在封闭环境里,最好是要戴上。
最后分享几张铆钉近景图
来源:金蜘蛛紧固件网、航空制造网
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