飞机铆接所用到的铆钉主要分为两类:一类是普通的实心铆钉,另一种是特殊铆钉。
1、实心埋头铆钉能使飞机阻力减少3%
实心铆钉由实心材料制成,应用于航空制造领域的实心铆钉主要是凸头型和埋头型铆钉。铆钉深入材料后,它必须使用垫铁和专用铆接机双面敲击,将底部打成墩头,铆钉无法被拔出,形成整个结构的静连接。
(铆接工艺的目的在于最终形成墩头,使铆钉充分填充缝隙。图片来源:中国航空网)
在飞机的内部,由于没有气动外形的要求,主要采用成本较低,便于加工的凸头铆钉;而埋头铆钉主要用于飞机外表需要光滑的部分,能够有效降低飞机阻力,加工过程中对于钉帽和附近结构的公差有严格的要求,当你触摸飞机表面时,几乎感觉不到铆钉的存在。这项应用带来了显著的成效,根据二战时的相关数据,使用埋头铆钉后,飞机的阻力大约能够减少3%左右。
(凸头铆钉会对飞机构成额外的阻力,来源:哈工大教学视频)
实心铆钉的连接多用于受力剪切大的金属零件的连接。一般来说,铆接厚度不超过铆钉直径的五倍。
2、油箱这种高密封性的设备也用铆钉?
航空工业中所用到的特殊铆钉主要针对空间狭窄的场合,分为抽芯铆钉和击芯铆钉,原理类似。
抽芯铆钉是一种单面铆接用的铆钉,但须使用拉铆枪进行铆接。铆接时,铆钉钉芯由专用铆枪拉动,使铆钉底部膨胀,形成墩头,固定整个结构。
这类铆钉广泛用于汽车、船舶、飞机、机械、电器等产业上。航空工业中,埋头抽芯铆钉适用于机体表面等需要平滑的场合,封闭型抽芯铆钉适用于要求在高载荷环境下具备一定密封性能的连接部位,例如油箱。
击芯铆钉则是另一类单面铆接的铆钉,使用时比起前者要容易不少。铆接时锤击铆钉头部露出的钉芯,使之与钉头端面平齐,将底部打开,向两边弯曲,即完成铆接操作。击芯铆钉特别适用于空间狭小部位的铆接,由于操作较方便,在航空工业中比起抽芯铆钉有更广泛的应用。
(击芯铆钉铆接及原理示意图,来源:中国专利网)
3、铆钉断裂了怎么办?
除去铆钉本身,在具体的使用过程中,也有一些窍门。
随着飞机高强度的使用,航空铆钉也不可避免地会出现失效和断裂。这时候就需要使用“冷冻铆钉”来更换。
所谓“冷冻铆钉”就是指铆钉在淬火处理后迅速冷冻起来,以保存活性。使用时再拿出来,必须在十五分钟之内铆接完毕。工程师发现,这种“冷冻铆钉”的强