飛機的運行速度高、空間大等特點,對其可靠性提出了嚴苛要求。鉚釘以其工藝簡單、便于拆卸、可靠性強等特點,得以在飛機上大顯身手。能在飛機上使用的鉚釘,自然也都不同凡響。比強度是衡量鉚釘性能的重要指標。簡單來說,比強度高就是強度高,重量輕。不論是飛機、輪船、汽車,還是手機、相機、電腦,我們生活中用到的工業制品,都是由諸多的零部件組合而成,而零件與零件的連接方式有很多種。
用鉚釘把零件連接成為一個整體,稱為鉚接。以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料的方法,稱為焊接。利用螺絲螺母進行連接,簡稱螺接。早期的飛機,主要采用了木質桁架和帆布蒙皮的結構。當時盡管也用鉚接,但使用量遠沒有今天的飛機這么大。
鉚接更穩定更可靠 相信第一次做飛機的朋友都深有體會,靠近機翼窗戶的位置,當飛機遇上氣流上下顛簸時,機翼也發生明顯的抖動,不少朋友都見過這樣的場景,如果顛簸得比較嚴重,飛機的機翼會大幅度地上下擺動。在這個反復的擺動過程中,機翼的蒙皮會被拉伸,或者擠壓。如果采用的是焊接工藝,那焊接處在這個反復的應力變化下,強度就會顯著下降。日積月累這些焊接的地方,很有可能就會產生一些細小的裂紋,如果沒被及時發現,那可就是非常大的安全隱患了。
民用飛機通常要服役十幾年,焊縫容易產生金屬疲勞問題,連接效果并不理想。而鉚接可以減少接件之間的震動傳遞,從而降低震裂風險,對這種反復的應力變化,牢固度要更好、更可靠一些。國際上最先進的客機大量使用復合材料,復合材料也會受到焊接的破壞,不同材料的相互連接必須采用物理方式固定。
隨著航空行業的不斷發展,飛行速度、高度不斷提高,特別是高硬度鋁合金成為飛機制造的主要材料之后,鋁合金高溫易變形、機械性能降低的弊端日益顯現,而飛行中的共振和應力變化又使得焊接點非常容易斷裂。因此,鉚接成為飛機零部件連接的最終選擇。
目前,對鉚釘的比強度要求高達1100兆帕,相當于1平方厘米的面積上要承受10輛小轎車的重量。高端鉚釘不僅要采用比強度較高的材料,而且對其加工精度要求也非常高,達到微米級控制,一微米大約相當于成人頭發直徑的八十分之一。
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