为什么飞机用铆接而不是焊接?
- 2020-04-27 14:26:2512107
【机床商务网栏目 科技动态】如果你仔细看飞机的“表皮”,你会发现它的蒙皮上有许多铆钉。为什么飞机的“表皮”是用铆接而不是焊接呢?这就需要从制造材料、工作特性以及铆接的特点说起了。
一.制造材料
现代飞机使用早的制造材料是铝合金。铝合金有一个明显的特点——焊接性能极差。用传统的焊接方式焊接后,焊接区域的局部会有应力集中,让金属变得很脆,而且易产生砂眼、气泡、微裂纹等缺陷,于是这些位置的性能低于非焊接区。这在航空制造业中是无法接受的。
虽然现在已经衍生出一些比较特殊的焊接工艺,像搅拌摩擦焊接和激光焊接,但是相关技术过于复杂,而且难以保证工艺稳定性。对于同一种材料来说,越薄越不容易焊接。飞机蒙皮厚度一般只有2毫米左右,即使能焊接,难度也会非常大,一般的操作人员根本无法胜任,这不利于飞机批量生产。
以波音787和空客A350XWB机体为例,它们是以复合材料为主,这些复合材料是多种单一材料通过复合的方法,再经过特殊工艺制成的,焊接的难度比铝合金还要大,制造商几乎不使用焊接。
二.工作特性
飞机在高空高速飞行的过程中,机身蒙皮承受的是巨大的拉力。发动机在工作时存在振动,同时飞机自身也会产生振动。飞机在每个航班中经历的各种力都是不断变化的,因此会存在疲劳问题。而拉力、振动和疲劳,都是引起焊接性能退化的主要原因。
飞机在恶劣的环境中长时间工作,就可能在焊接处萌生细小裂纹。更为可怕的是,接下来裂纹会沿着焊缝进一步扩大,甚至导致飞机在空中解体,发生机毁人亡的惨剧。而铆接和螺接具有很好的抗振动、抗疲劳等特点,而且由于有连接孔的存在,天然地具有抗裂纹继续扩大的能力。
三.使用特性
正常飞机的使用寿命一般都在20年以上,机体内有很多复杂而精密的仪器,在长时间使用过程中,各种器件都有可能出现不同程度的损耗,采用铆接便于后期的维修和更换。
如果采用焊接的话,飞机的蒙皮就要全部进行更换,这样会无形增加维修费用和单次维修难度。即便不发生任何设备故障,也需要定期对飞机进行检查和维护,包括需要把连接的部位拆开进行检查和维护。焊接是一种不可拆卸连接,一旦拆开,整体结构就会被破坏。
四.航天器中多用焊接
焊接的特点是速度快、密封性好,被广泛应用于航天、船舶和汽车制造领域。
在航空器中使用焊接,主要考虑工作环境和使用寿命两个原因。航空器主要考虑的是密封性,进入宇宙中在真空的环境下不必须考虑大气层的摩擦力,连声音也很难传递,共振也是不必考虑的范畴。而航天飞行器多数回收利用几次就废弃了,因此人们不会过多考虑使用寿命和原件更换。
(原标题:飞机为啥用铆接不用焊接?)