铆钉是由头部和钉杆构成的一类紧固件,主要用于连接两个带通孔,一端有帽的零件(或构件)的钉形物件。随着社会需求的需要,铆钉的使用范围也非常的广泛,让小编最为难忘的就是,之前网上流传的“航母上的一个铆钉可以换一辆奥迪车”和“为什么飞机不用焊接,要用铆钉呢?”这两个问题就是一个小小铆钉引起的大奥秘,中华标准件网小编今天就来分解下,小小铆钉里面的奥秘。
小小航母铆钉价格为何上万块?
我们都知道航母日常任务之一是要满足舰载机的起降要求。舰载机在起飞时,发动机的温度会迅速上升,而作为战斗机起降的甲板需要经过特殊设计加工,这就要求航母甲板必须具有耐高温以及抗冲击力的功能。为了保护舰面场不受高温破坏,需要在飞行甲板表面安装一层耐高温的贴面板。而贴面板材质特殊,是现有技术无法焊接的,最后只能选择铆钉铆接固定。
能承受高温的铆钉制造材料比较特殊,全是用钛合金打造,钛合金以其独特的高强度、耐高温、耐腐蚀、重量轻等性能,成为不二之选。这些航母甲板铆钉因采用特殊材料、特殊工艺,并且小批量制造,因此价格自然很贵。
当然这些铆钉要固定展开的钢板也不是一件容易的事情,每个区域的压强、承重、咬合度都会因为起降作业而慢慢变化,要想制造出强度和韧性都满足要求的铆钉也需要很高的技术水平。
可见,技术要求高,材料比较特殊成本高,当然制造成的铆钉也是不会便宜到哪里去,再说,一架航母的造价也最起码要几百亿美元吧,比如美国斯坦尼斯号航母总造价达到330亿美元,可想航母上的零部件能便宜到哪里去。
回头在想想,为什么飞机制造中用大量的铆接,而不是焊接呢?
在制造一架大型飞机时,用到的铆钉数量多达数十万甚至上百万,多个零件连接的方式有很多种,比如利用铆钉进行连接,简称铆接;以加热高温或高压方式连接金属,简称焊接;利用螺丝螺母进行连接,简称螺接;那为何在制造飞机时都选择铆接,而不是焊接,或者其他方式呢?其主要原因有三点:
1、复合材料等轻质材料不适宜焊接
航空工业中有一句箴言:“为减轻每一克重量而奋斗。”为减轻飞机重量,飞机制造中会因地制宜地使用尽可能轻的材料,而这些材料除了钢结构比较适合焊接之外,铝合金不宜焊接,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。
2、焊缝容易产生金属疲劳问题
民用飞机通常要服役十几年,而焊缝容易产生金属疲劳问题,使得连接效果不佳。
首先,焊接的过程中,焊接金属受到散热速率不同的影响,会产生形变和很大的内应力,结构在复杂的载荷和受力条件下容易损坏;此外,由于焊接实际上是一个金属再加工的过程,焊缝附近的金属力学性能会与母材有显著削弱,成为飞机结构的弱点,并且这个变化无法测定,因此一般飞机上较少使用焊接。
3、铆接更可靠稳定
铆接的可靠性和一致性要远高于焊接或螺接,焊接质量很大程度上依赖于操作工人的手艺,而铆接的连接强度比较稳定可靠,各项参数误差极小,容易进行品控和标准化生产,如有操作失误,也可以进行铆钉的替换。
由于铆接适用于受较大冲击或震动载荷的金属结构连接,这种高效率的连接方式能够加强结构的稳定性,上百万枚铆钉节约的重量也十分可观了。
航空铆钉在飞机中的作用好比连接人体骨骼之间的软组织,如果人没有软组织,骨架再坚固也无用,航空铆钉的重要性可见一斑。
温馨提示,目前中国航空工业已完成实现,高端铆钉生产供应的自主保障,同时,数字化控制的自动钻铆技术也日趋成熟,将有助于大型或超大型整体结构件与骨架之间连接,中国航空工业的科技人员们正在努力,不远的将来,随着材料技术和制造技术的革命性创新,或许可以实现飞机的无铆钉连接,铆接也将成为飞机的历史。
