铆接技术对航天业的影响
2013-03-10

      飞机上不大量使用焊接工艺还有一个问题,是关于材料的,前面说过,飞机蒙皮材料主要用铝合金,而铝合金化学性质比较活跃,容易和空中的氧形成一种学名叫三氧化二铝的薄膜覆盖在合金表面,此薄膜熔点远高于铝的熔点,会阻碍熔合,同时容易产生夹渣,而且铝在液态的时候会溶解大量氢气,在冷却的时候这些氢气不仅会产生氢脆,还会产生大量气孔,这都是焊接大忌,因此焊接铝合金的时候需要使用惰性气体进行保护。这无疑增加了加工的成本。

由于焊接是局部受热,加热区的热金属要受到周围未加热的冷金属的拘束,不能自由膨胀,冷却的时候一样,不能自由收缩,这样一来部分加热区的金属就会受压应力和拉应力产生残余应力,由于无法自由膨胀和收缩,就会产生变形。同时在焊接的时候,空气中的氧原子,氢原子和氮原子会在焊缝里形成气孔,还会使材料的强度,塑性和韧性大大下降,而著名的氢脆也会在这时产生,这些问题和其它一些问题会使焊缝产生裂缝甚至会出现突发性,事前无明显预兆的断裂。而飞机的振动将会使这些问题出现的时间大大提前。

将飞机蒙皮焊接在一起的焊缝断裂了那飞机在空中的命运也就可想而知了。

当然有人会说可以使用热处理对付应力这些东西,同时加上其他预防手段。没错,热处理里是有一个去应力退火的工艺,可是去应力退火是需要有一个专门的退火炉,将需要退火的金属构件进行加热,加热到规定温度后然后随炉缓慢降温,而飞机能为它建立一个退火炉吗?而且飞机大小有别,这退火炉的大小肯定也不能一样,一般金属构件退火的时间长达几个小时甚至十几个小时,在战时谁能忍受这种拖延,并且问题的关键就是即使进行退火处理,也不能保证效果的。

以上这些方式相比起铆接来,铆接工艺相当成熟,在铆接时由于对铆钉的敲击,铆钉会产生变形从而很好的将两个连接面结合在一起。由于铆钉径向的变形也可以将铆钉孔填满,防止缝隙产生。

此外军用飞机比起民用飞机来,军用飞机的结构比同等民用飞机复杂、零部件多,同时由于战损率高而导致维护量大。使用大量铆接(飞机蒙皮)主要是便于拆解维护、局部更换受损件,提高飞机出勤率,飞机不可能作为一次性产品使用的。而民航飞机、运输机有大量的维修空间,蒙皮就可以很大。因此民用飞机上可以使用什么整体壁板而军用机上却从来没有这东西。

当然大量使用铆接只限于飞机蒙皮机构,而飞机其他结构部分还是使用其他方式的多,比如说起落架焊接工艺就使用的相当的多。

   
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