值得收藏!航空紧固件知识即将到来

北京时间2022年6月5日,神舟十四号载人飞船成功发射,此次任务还将实现多个首次。近年来,我国的航空航天事业蓬勃发展,获得了举世瞩目的成就。随着航空航天事业的发展,我们对航空紧固件的需求也相应地变大了。用于航空航天的紧固件由于其使用环境是在高温、高压、高强度下,故它的质量要求也特别高,目前全球范围内,航空航天紧固件厂家主要集中在欧洲、美国等国家和地区。下面奥展小编将给大家展开讲一下航空紧固件,帮助大家了解航空航天中的重要纽带——紧固件。

紧固件是一类将两个以上零件紧固连接起来的一类机械零件,应用极为广泛,被称为“工业之米”。航空航天紧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,能满足航空航天特殊技术要求的紧固件。航空航天紧固件一般应用在飞机、卫星、火箭等航空航天飞行器上,是一种典型的高端紧固件,也是航天航空器中的一种必须的基础性零部件,其性能要求较其他领域的紧固件要高得多。航空紧固件根据其不同的分类标准,我们可以将其分很多类,每一大类中还包含了很多不同的规格、种类,用以满足不同材料和结构的多样需要。

航空紧固件有多种分类标准,下面奥展小编将介绍一些常见的分类:①按紧固件是否可拆卸分为可拆卸紧固件和永久性紧固件,其中可拆卸紧固件包括螺栓、螺丝和螺母;永久性紧固件包括高锁螺母、普通铆钉等;②按产品类型进行分类,分为螺栓(螺钉) 类、螺母类、单面紧固件类、特种紧固件类等;③按紧固件使用的材料进行分类,分为碳素结构钢紧固件、合金结构钢紧固件、不锈钢紧固件、高温合金紧固件、铝合金紧固件、钛合金紧固件、钛铌合金紧固件和非金属紧固件等;④按装配操作要求的差异分类,分为单面连接紧固件和双面连接紧固件;⑤按工作载荷的性质的差异,紧固件分为抗拉型和抗剪型两类。

航空紧固件按产品种类进行分类较为普遍,接下来奥展小编将详细介绍一下铆钉类紧固件、螺栓类紧固件、螺母类紧固件、单面紧固件和特种紧固件:

(1)铆钉类紧固件:用在航空航天上的紧固件,质量的保障和轻便是最为重要的选择因素。铆钉类紧固件就是飞机上使用量最大的紧固件之一,其材料有铝合金、不锈钢、耐热合金、钛合金等,目前大多数铆钉主要用于铝合金、钛合金复合材料较薄结构的连接,使用直径一般在Φ4mm以下,同时为了满足飞机结构高寿命的要求,大都采用自动钻铆机和柔性装配系统进行装配,随着铆钉材料强度的不断提高,还开发出了相应的重要部位使用的承力铆钉,如双金属铆钉和高抗剪铆钉,其强度均可达到抗剪型钛合金高锁螺栓的强度。

(2)螺栓类紧固件:飞机上承载较大部位所使用最多的紧固件是螺栓类紧固件,其中螺栓主要包括普通螺栓、高锁螺栓、锥形螺栓等。高锁螺栓是一种可以单面使用的螺纹紧固件,是现在航空事业中运用较多的一种螺栓类型。对于飞机设计,减重是一项重要指标,采用高比强度材料可实现对比强度较低的大规格紧固件的替代,因此在飞机机体结构上大量采用1100MP的TC4钛合金紧固件,另外,在设计中除要考虑比强度外,还需考虑抗疲劳、耐腐蚀、刚性、脆性、相容性、耐热性等性能。

(3)螺母类紧固件:螺母类紧固件与螺栓配套使用,具有多种结构形式以满足不同场合的使用, 包括六角螺母、十二角螺母、花键螺母、托板螺母、桶形螺母、高锁螺母等,大多数螺母都采用了自锁结构形式。托板螺母包括有耳托板螺母、无耳托板螺母、游动托板螺母和成组游动托板螺母等,具有密封和不密封两种密封形式,其中无耳托板螺母可提高结构寿命;六角螺母在飞机上具有较大的使用量;十二角螺母在发动机和高强螺栓上使用量较大;高锁螺母与高锁螺栓配套使用,使用量较大,包括抗剪型高锁螺母和抗拉型高锁螺母两种,具有普通高锁螺母、自对准高锁螺母、密封高锁螺母以及镦制型高锁螺母等结构。

(4)单面紧固件:飞机不开敞部位使用的紧固件主要有两种结构形式,一是可拆卸部位如口盖、 舱门部位使用的托板螺母/螺栓和快卸紧固件,二是永久连接部位所大量采用的单面抽钉。其中,抽钉可主要分为两大类:一类是拉拔型抽钉,具有单面铆钉和单面螺栓之分:一类是螺纹抽钉,具有间隙型、干涉型和主承力结构型,其中大底脚钛合金单面螺纹抽钉是专门为复合材料结构装配而设计,干涉单面螺纹抽钉紧固系统可以提高密封及抗疲劳等性能,高强抽钉紧固系统则可用于主承力结构。

(5)特种紧固件:包括环槽钉及环槽钉紧固系统、快卸锁类紧固件和复合材料紧固件。环槽钉及环槽钉紧固系统是一种双面安装单面施铆的永久性紧固件,在波音公司和空客公司飞机上大量应用,按配合形式可分为间隙型和干涉型,按安装形式可分为拉铆型和镦铆型。目前大部分采用受载均匀的钛合金环槽钉紧固系统,如钛合金环槽钉和环槽钉紧固系统。快卸锁类紧固件主要用于口盖和仓门部位连接,具有多种结构形式,可实现快速装卸功能,其可靠性要求较高,需满足高达1500次可靠拆卸的指标要求。复合材料紧固件是用复合材料制造的紧固件,包括铆钉、螺栓、螺钉和螺母等,是用于解决重量、强度、腐蚀、雷击、雷达图像等问题的理想紧固件,目前其强度最高可达到高强铝铆钉的剪切强度,仅能使用于飞机次承力结构。

我国目前的航空航天紧固件生产厂家数量还较少,未来拥有航空航天紧固件生产技术的厂家将更加有竞争优势,企业可以加大自主研发的力度,突破现有的技术、资金壁垒。

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