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21 世纪的航空紧固件:铆接的变化和自动化的兴起


日期:04 4 月, 2022   浏览量:210次
04 4 月, 2022

铆钉和其他紧固件可能不属于火箭科学,但如果火箭要完全到达外太空,就必须正确紧固。商用飞机、军用飞机、武器系统、直升机、航天器和卫星也是如此。商用飞机需要大量的紧固件,但不像以前那么多。例如,波音公司在 1969 年推出的 747 拥有近 150 万个紧固件。与 2009 年推出的波音 787 形成鲜明对比的是,它只有数十万个紧固件。

是什么导致这个紧固件显着减少?787由50%的复合材料制成,与金属蒙皮飞机相比,可以用更少的紧固件组装。

航空航天制造商越来越多地设计由复合材料制成的飞机和航天器。他们也越来越多地使用自动化技术(机械臂)来安装紧固件。紧固件供应商通过开发用于复合材料的专用紧固件和制造由各种合金制成的更坚固的铆钉来做出回应。

铆接的变化

传统的铆接在航空航天装配中经历了成熟的过程。飞机组装商每年安装数百万个实心和盲铆钉。改变的是铆钉本身,铆钉的安装现在是自动化的,而不是手动的。

“在过去的几年里,通过调整金属的化学成分,我们能够将实心铆钉的强度提高 10% 以上,”Allfast Fastening Systems Inc. 工程副总裁 Omar Honegger 说。通过优化合金的晶粒,我们的铆钉底部直径现在可以扩大到原来螺丝直径的1.7倍,而且表面没有裂纹,是传统的1.5倍。”

实心铆钉有一个圆柱形底座,底部光滑(凸尾),通常有一个头部,尽管有些铆钉是无头的。这些铆钉宽 1/16 到 1/2 英寸,长 1/8 到 3.5 英寸,价格便宜(每个 3 到 20 美分)。

由于其出色的锁定特性,实心铆钉可用于组装飞机的主体结构。通常,它们用于将蒙皮连接到飞机框架上。

安装需要铆钉两侧的操作空间。安装时,用气枪将顶面用空气吹过孔,将底面压在保险杠上。铆钉底部的直径增加以将铆钉固定到位。两人安装需要一人操作喷枪,一人握住保险杠。一人安装需要保险杠安装牢固。

盲铆钉用于结构只有一侧可触及的地方。虽然比实心铆钉贵得多(每个 25 到 70 美分),但盲铆钉的强度要低得多。因此,它们主要用于组装飞机的二次结构,如天花板、侧壁和机舱部件。

它们包括一个铆钉套筒、一个锁环、一个驱动砧和一个锯齿形杆。安装时,装配工将专用工具压在铆钉头上,然后拉动工具扳机。这个动作将板夹在一起,将铆钉头固定到位并折断杆。盲铆钉宽 1/8 到 1/4 英寸,长 1/16 到 7/8 英寸。

在过去的几十年里,实心铆钉仅由一种或两种等级的铝合金制成。如今,它们由 9 种标准等级(1100、2017、2024、2117、2219、5056、7050、55000 和 V-65)之一的铝合金以及钛、不锈钢和碳钢以及镍和镍制成-铬合金制成。对于需要考虑腐蚀的位置,建议使用非铝铆钉。

盲铆钉一直是多件式紧固件,但在过去,这些件总是由相同的材料制成。这已不再是这种情况。供应商可以制造一种或多种金属(铝合金、不锈钢、镍和镍铬合金)的铆钉,以满足制造商的规格要求。

Honegger 说,铆钉的头部样式没有改变,但它们具有更严格的公差,以确保均匀性并消除二次熨平板操作的需要。Allfast 的 AF1061 实心铆钉有一个控制钻头,可消除刮擦操作。Allfast 还使用统计过程控制来生产公差为 ± 0.0004 英寸的铆钉头。

实心铆钉有万能(突出)、改良万能、100度沉头和膨胀头。NAS 1097 具有另一种头部类型,可减少冲洗并确保在非常薄的材料中进行冲洗安装。

一些铝铆钉的头部有代码标记,便于识别合金。例如,2017-T 制成的铆钉具有凸起的奶嘴形状,2024-T 制成的铆钉有两条划线,2117-T 制成的铆钉有凹槽。