一架飞机有成千上百万的铆钉,不嫌麻烦吗?用焊接不行?

教育   2024-08-04 09:51   山东  

你坐过飞机吗?

你可曾近距离观察或触摸过飞机的“皮肤”吗?

飞机的整个外壳皮肤叫做“蒙皮”。如果你近距离观察,会发现蒙皮上有很多一行行,一排排的“圆疙瘩”。这些疙瘩就是铆钉,通过铆接工艺,将成千上万小块铝合金连接起,形成整个飞机的外壳,即蒙皮。

或许有人会问,为啥一定要用铆接?

一架飞机有成千上百万的铆钉,不嫌麻烦吗?

用焊接不行吗?焊接不仅生产效率高,而且结实耐用。飞机不是越结实越安全吗?

其实并非如此。


众所周知,制造飞机过程中,金属零件的连接方式有三种:焊接,螺接和上面提到的铆接。螺接即是用螺丝和螺母进行连接;焊接是通过高温将金属无缝对接的工艺;铆接是把两块需要连接的零件,在连接处打孔,把铆钉放进去,再把铆钉加压变形,从而达到固定的目的。比如剪刀,钳子,中间的转轴就是一颗铆钉。

飞机的整个制造中,焊接和螺接只占一小部分,铆接才是飞机制造中使用最多的工艺,尤其是蒙皮的组装连接,一架飞机上使用的铆钉,可能多达百万。


为什么要抛弃焊接而选择铆接,主要从下面5个方面进行考虑。


第一,焊接本身这个工艺存在的缺陷,不适合蒙皮的连接。

1,焊接质量很大程度上依赖于操作工人的手艺,焊薄了焊厚了,随机性比较大,不便于制定统一的标准。

2,焊接过程中,焊缝内部容易产生气泡,裂纹等焊接缺陷,而且检修员难以发现这些微小的缺陷,这就给维修带来难度,等于给飞机留下安全隐患。

第二,飞机的材料决定。

假如你近距离接触飞机,用手触摸按压飞机的表面,可能你会吃惊,庞大的飞机表面竟如此“柔软”,以至于感觉一拳能砸出一个坑来。假如换成一辆同等价位的豪车,可能即使把手锤烂,豪车表面依然毫发无损。


这是因为飞机蒙皮的材质是轻便的铝合金,而且非常薄,只有大约2毫米厚。铝合金焊机性非常差,不耐高温,易变型。再加上很薄,这就更不适合焊接了。有些飞机用的复合材料,更容易被焊接破坏。不同材料之间的连接,必须使用铆接。


即使现在焊接的技术有了高速发展,能够焊接高精度的金属焊缝,但并不是一般工人能够掌握,尤其对于大批量的焊接,实用性就相对较差。

第三,飞机的工作特性。

飞机常常在天空的气流中长距离飞行,这就造成机身,尤其是机翼的颠簸,抖动。假如采用焊接工艺,久而久之,就会造成金属疲劳,导致裂纹。好比把铁丝不停地上下扭动,铁丝就会断裂一样。


铆接就不会出现这样的问题,由于铆接孔的存在,极大缓冲了颠簸,抖动的力量,保护了蒙皮,哪怕一个地方出现裂纹,铆接孔也能防止裂纹的扩大延伸。


由此可见,飞机需要的并不是静态的牢固和结实,而是需要能承受连续的颠簸抖动,依然结实如初。从这看,显然铆接要强于焊接。

第四,出于维修方便考虑。

飞机的使用寿命基本在20年左右,所以难免有维修的工作。选择什么连接工艺,必然也要以方便维修为原则。

焊接实现的是永久性连接,往往一处有了问题,整片材料就都废了,对于昂贵的飞机材料,这就非常浪费。既增加了工作量,还增加了维修成本。

铆接则非常便于拆除,哪里坏了换哪里,铆接便于拆卸,只要把需要维修的部分进行更换即可,非常方便。


以上通过四个方面解答了,为什么飞机蒙皮要用铆接而不用焊接?分别是:焊接特性的天然缺陷;飞机的材料特性;飞机的使用特性;飞机的维修特性。正因如此,让铆接这一古老的工艺,搭乘上人类最快交通工具,重新焕发出生机。

(国际上最先进的客机大量使用复合材料,只能采用铆接工艺)


写在最后。

最近,东航坠机事件像一把锥子,抵在亿万国人心上。搜救工作、黑匣子、祭拜、亲属安置、理赔善后······,无数双关切的眼睛关注空难的后续工作,用各种方式表达哀思。

这个时候,在为死者祈福之余,可能会重新审视飞机的安全性,想多了解一些飞机的知识,故此我以一个焊工的角度,分享了我所知道的一些浅薄的飞机知识,如有遗漏错误,敬请指正。

我是真诚分享焊接知识的十年焊工李秉真,点赞在看,感恩相遇

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