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航空航天中的重要紐帶——螺絲,有什么不一樣?

 

近年來,我國的航空航天事業蓬勃發展,獲得了舉世矚目的成就。隨著航空航天事業的發展,我們對航空緊固件的需求也相應地變大了。用于航空航天的緊固件由于其使用環境是在高溫、高壓、高強度下,故它的質量要求也特別高,目前全球范圍內,航空航天緊固件廠家主要集中在歐洲、美國等國家和地區。下面給大家展開講一下航空緊固件,幫助大家了解航空航天中的重要紐帶——緊固件。

 

 

緊固件是一類將兩個以上零件緊固連接起來的一類機械零件,應用極為廣泛,被稱為“工業之米”。航空航天緊固件特指用于航空航天,使用特定材料加工,有特殊性能或用途,能滿足航空航天特殊技術要求的緊固件。

 

航空航天緊固件一般應用在飛機、衛星、火箭等航空航天飛行器上,是一種典型的高端緊固件,也是航天航空器中的一種必須的基礎性零部件,其性能要求較其他領域的緊固件要高得多。航空緊固件根據其不同的分類標準,我們可以將其分很多類,每一大類中還包含了很多不同的規格、種類,用以滿足不同材料和結構的多樣需要。

 

 

航空緊固件常見的分類:

①按緊固件是否可拆卸分為可拆卸緊固件和永久性緊固件,其中可拆卸緊固件包括螺栓、螺絲和螺母;永久性緊固件包括高鎖螺母、普通鉚釘等;

②按產品類型進行分類,分為螺栓(螺釘) 類、螺母類、單面緊固件類、特種緊固件類等;

③按緊固件使用的材料進行分類,分為碳素結構鋼緊固件、合金結構鋼緊固件、不銹鋼緊固件、高溫合金緊固件、鋁合金緊固件、鈦合金緊固件、鈦鈮合金緊固件和非金屬緊固件等;

④按裝配操作要求的差異分類,分為單面連接緊固件和雙面連接緊固件;

⑤按工作載荷的性質的差異,緊固件分為抗拉型和抗剪型兩類。

 

航空緊固件特殊分類

 

航空緊固件按產品種類進行分類較為普遍,接下來詳細介紹一下鉚釘類緊固件、螺栓類緊固件、螺母類緊固件、單面緊固件和特種緊固件:

 

(1)鉚釘類緊固件:用在航空航天上的緊固件,質量的保障和輕便是最為重要的選擇因素。鉚釘類緊固件就是飛機上使用量最大的緊固件之一,其材料有鋁合金、不銹鋼、耐熱合金、鈦合金等,目前大多數鉚釘主要用于鋁合金、鈦合金復合材料較薄結構的連接,使用直徑一般在Φ4mm以下,同時為了滿足飛機結構高壽命的要求,大都采用自動鉆鉚機和柔性裝配系統進行裝配,隨著鉚釘材料強度的不斷提高,還開發出了相應的重要部位使用的承力鉚釘,如雙金屬鉚釘和高抗剪鉚釘,其強度均可達到抗剪型鈦合金高鎖螺栓的強度。

 

 

(2)螺栓類緊固件:飛機上承載較大部位所使用最多的緊固件是螺栓類緊固件,其中螺栓主要包括普通螺栓、高鎖螺栓、錐形螺栓等。高鎖螺栓是一種可以單面使用的螺紋緊固件,是現在航空事業中運用較多的一種螺栓類型。對于飛機設計,減重是一項重要指標,采用高比強度材料可實現對比強度較低的大規格緊固件的替代,因此在飛機機體結構上大量采用1100MP的TC4鈦合金緊固件,另外,在設計中除要考慮比強度外,還需考慮抗疲勞、耐腐蝕、剛性、脆性、相容性、耐熱性等性能。

 

 

(3)螺母類緊固件:螺母類緊固件與螺栓配套使用,具有多種結構形式以滿足不同場合的使用, 包括六角螺母、十二角螺母、花鍵螺母、托板螺母、桶形螺母、高鎖螺母等,大多數螺母都采用了自鎖結構形式。托板螺母包括有耳托板螺母、無耳托板螺母、游動托板螺母和成組游動托板螺母等,具有密封和不密封兩種密封形式,其中無耳托板螺母可提高結構壽命;六角螺母在飛機上具有較大的使用量;十二角螺母在發動機和高強螺栓上使用量較大;高鎖螺母與高鎖螺栓配套使用,使用量較大,包括抗剪型高鎖螺母和抗拉型高鎖螺母兩種,具有普通高鎖螺母、自對準高鎖螺母、密封高鎖螺母以及鐓制型高鎖螺母等結構。

 

 

(4)單面緊固件:飛機不開敞部位使用的緊固件主要有兩種結構形式,一是可拆卸部位如口蓋、 艙門部位使用的托板螺母/螺栓和快卸緊固件,二是永久連接部位所大量采用的單面抽釘。其中,抽釘可主要分為兩大類:一類是拉拔型抽釘,具有單面鉚釘和單面螺栓之分:一類是螺紋抽釘,具有間隙型、干涉型和主承力結構型,其中大底腳鈦合金單面螺紋抽釘是專門為復合材料結構裝配而設計,干涉單面螺紋抽釘緊固系統可以提高密封及抗疲勞等性能,高強抽釘緊固系統則可用于主承力結構。

 

 

(5)特種緊固件:包括環槽釘及環槽釘緊固系統、快卸鎖類緊固件和復合材料緊固件。環槽釘及環槽釘緊固系統是一種雙面安裝單面施鉚的永久性緊固件,在波音公司和空客公司飛機上大量應用,按配合形式可分為間隙型和干涉型,按安裝形式可分為拉鉚型和鐓鉚型。目前大部分采用受載均勻的鈦合金環槽釘緊固系統,如鈦合金環槽釘和環槽釘緊固系統??煨舵i類緊固件主要用于口蓋和倉門部位連接,具有多種結構形式,可實現快速裝卸功能,其可靠性要求較高,需滿足高達1500次可靠拆卸的指標要求。復合材料緊固件是用復合材料制造的緊固件,包括鉚釘、螺栓、螺釘和螺母等,是用于解決重量、強度、腐蝕、雷擊、雷達圖像等問題的理想緊固件,目前其強度最高可達到高強鋁鉚釘的剪切強度,僅能使用于飛機次承力結構。

 

 

      我國目前的航空航天緊固件生產廠家數量還較少,未來擁有航空航天緊固件生產技術的廠家將更加有競爭優勢,企業可以加大自主研發的力度,突破現有的技術、資金壁壘。


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