工艺科普｜铆接到底是啥？

"飞机翱翔的安全密码藏在百万颗铆钉里：铝合金材料拒绝焊接，冷铆热铆精准到头发丝的八十分之一，每颗铆钉承载10辆轿车的重量——这就是航空工业用0.05毫米公差守护的生命防线。"

飞机制造中的铆接工艺是一项关键技术，为什么飞机不用焊接而要采取铆接的工艺？首先，与它的制造材料——铝合金等复合材料息息相关，它们不易焊接。飞机在天空中翱翔，承载着人们的生命安全与信任，其制造材料的任何一点瑕疵都可能带来无法估量的后果，随时可能威胁到飞机的安全运行。
一、铆接工艺的基本原理与分类
1. 基本原理
铆接是一种通过铆钉将多个工件连接起来的机械连接方法。铆钉通过塑性变形形成长久性连接，利用钉杆与孔壁之间的过盈配合传递载荷。铆接过程一般包括定位、夹紧、制孔（或补孔）、施铆和松开等工序。铆钉在钉孔中受力变形，形成钉头和墩粗部分，从而实现工件间的可靠连接。

2.铆接工艺分类
飞机铆接工艺主要按以下三个维度进行分类：
①按温度控制：
冷铆接：在常温下进行铆接，适用于直径小于10mm的钢铆钉和塑性较好的有色金属、轻金属及合金。
热铆接：将铆钉加热到一定温度后进行铆接，一般直径大于10mm的钢铆钉加热到1000-1100℃进行热铆，钉杆上的单位面积锤击力为650-800MPa。热铆接的紧密性较好，但铆杆与钉孔间有间隙，不能参与传力。
②按铆接方式：
早期主要采用手工操作，通过铆钉枪进行铆接，劳动强度大但灵活性高。后续随着工业发展开始以机械铆接为主，使用**铆接设备进行铆接，提高了效率和一致性。
③按铆钉类型：
实心铆钉：由实心金属制成，具有较好的强度和耐用性，是飞机结构中使用*****的铆钉类型。
空心铆钉：中间或完全空心，重量更轻，但强度较低，适用于一些轻载连接。
盲铆钉：单面安装的铆钉，适用于不可接触的连接面，如机翼内部结构。
二、铆接工艺在飞机制造中的具体应用
1. 应用场景与铆钉选择
铆接工艺在飞机制造中几乎无处不在，主要应用于以下结构：
机身结构：飞机机身主要由前机身、中机身和尾段组成，通过铆接工艺将不同尺寸的蒙皮和机体结构紧密拼接起来。一架中型客机全身遍布上百万颗铆钉，一般一架空客A380则使用约500万颗铆钉。
机翼结构：机翼是飞机升力的主要来源，也是铆接工艺应用的重要部位。机翼前端的活动部件，铆钉必须做成“埋头”的，也就是砸进去后表面和蒙皮齐平，不然空气流过时会产生湍流，飞机油耗会增加。
尾翼结构：尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，负责操纵飞机俯仰和偏转。尾翼的安定面和可动舵面之间也通过铆接工艺连接。
复合材料连接：随着复合材料在飞机结构中应用比例的增加（现代战机可达40-60%），铆接工艺在复合材料连接中尤为重要。复合材料几乎没有塑性，在铆接过程中极易受到冲击而损坏，因此需要采用先进的铆接技术和工艺。

2.铆钉材料与规格标准

飞机铆钉的材料选择与规格标准极为严格，材料有多严苛？比航天零件还挑！
主要考虑以下因素：
材料类型：
铝合金铆钉：轻量化优先，主要用于连接蒙皮。
钛合金铆钉：强度更高（1100-1250MPa）、耐腐蚀性更好，通常用于连接飞机骨架、起落架等关键部件。
不锈钢铆钉：具有优异的耐腐蚀性能，适用于需要长期暴露在潮湿或腐蚀性环境中的部位。
尺寸公差：
直径公差：飞机铆钉的尺寸一致性要求极高，如C919国产大飞机上使用的国产铆钉直径公差要求为0到0.05毫米，相当于头发直径的八十分之一。
孔径公差：冷铆时钉孔直径应与钉杆直径接近；热铆时钉孔直径与钉杆的差值应略大些。
强度要求：飞机上铆钉的比强度要求高达1100MPa，相当于1平方厘米的面积上要承受10辆小轿车的重量。不同材料的铆钉对应不同的强度等级，如钛合金铆钉的抗剪强度通常在2500N以上。
3. 工艺参数与质量控制
工艺参数和质量控制这方面非常重要且谨慎，差 1 毫米飞机都有可能解体！飞机铆接工艺需要严格控制以下参数：铆接压力：铆接速度、铆接力
飞机铆接质量要求极高，铆钉直径公差要求0到0.05毫米，且必须保证百万颗铆钉完全一致。国家标准和国际标准对铆钉的材料、尺寸、强度等均有严格规定。