一文講清航空緊固件

近年來，我國航空航天事業(yè)蓬勃發(fā)展，獲得了舉世矚目的成就。隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，我們對航空緊固件的需求也相應(yīng)地變大了。用于航空航天的緊固件由于其使用環(huán)境是在高溫、高壓、高強(qiáng)度下，故它的質(zhì)量要求也特別高，目前全球范圍內(nèi)，航空航天緊固件廠家主要集中在歐洲、美國等國家和地區(qū)。今天，法士威就給大家講解一下航空航天中的重要紐帶——航空緊固件。

緊固件是一類將兩個(gè)以上零件緊固連接起來的一類機(jī)械零件，應(yīng)用極為廣泛，被稱為“工業(yè)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(shù)要求的緊固件。

航空航天緊固件一般應(yīng)用在飛機(jī)、衛(wèi)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(chǔ)性零部件，其性能要求較其他領(lǐng)域的緊固件要高得多。航空緊固件根據(jù)其不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，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(guī)格、種類，用以滿足不同材料和結(jié)構(gòu)的多樣需要。

一）航空緊固件常見分類

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?shù)龋?/span>

②按產(chǎn)品類型進(jìn)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(jìn)行分類，分為碳素結(jié)構(gòu)鋼緊固件、合金結(jié)構(gòu)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(zhì)的差異，緊固件分為抗拉型和抗剪型兩類。

二）航空緊固件特殊分類

航空緊固件按產(chǎn)品種類進(jìn)行分類較為普遍，接下來詳細(xì)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(zhì)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(jī)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(shù)鉚釘主要用于鋁合金、鈦合金復(fù)合材料較薄結(jié)構(gòu)的連接，使用直徑一般在Φ4mm以下，同時(shí)為了滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)高壽命的要求，大都采用自動(dòng)鉆鉚機(jī)和柔性裝配系統(tǒng)進(jìn)行裝配，隨著鉚釘材料強(qiáng)度的不斷提高，還開發(fā)出了相應(yīng)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(qiáng)度均可達(dá)到抗剪型鈦合金高鎖螺栓的強(qiáng)度。

（2）螺栓類緊固件：飛機(jī)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(xiàn)在航空事業(yè)中運(yùn)用較多的一種螺栓類型。對于飛機(jī)設(shè)計(jì)，減重是一項(xiàng)重要指標(biāo)，采用高比強(qiáng)度材料可實(shí)現(xiàn)對比強(qiáng)度較低的大規(guī)格緊固件的替代，因此在飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)上大量采用1100MP的TC4鈦合金緊固件，另外，在設(shè)計(jì)中除要考慮比強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(shù)螺母都采用了自鎖結(jié)構(gòu)形式。托板螺母包括有耳托板螺母、無耳托板螺母、游動(dòng)托板螺母和成組游動(dòng)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(jié)構(gòu)壽命；六角螺母在飛機(jī)上具有較大的使用量；十二角螺母在發(fā)動(dòng)機(jī)和高強(qiáng)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(zhǔn)高鎖螺母、密封高鎖螺母以及鐓制型高鎖螺母等結(jié)構(gòu)。

（4）單面緊固件飛機(jī)不開敞部位使用的緊固件主要有兩種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)型，其中大底腳鈦合金單面螺紋抽釘是專門為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)裝配而設(shè)計(jì)，干涉單面螺紋抽釘緊固系統(tǒng)可以提高密封及抗疲勞等性能，高強(qiáng)抽釘緊固系統(tǒng)則可用于主承力結(jié)構(gòu)。

（5）特種緊固件：包括環(huán)槽釘及環(huán)槽釘緊固系統(tǒng)、快卸鎖類緊固件和復(fù)合材料緊固件。環(huán)槽釘及環(huán)槽釘緊固系統(tǒng)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(jī)上大量應(yīng)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(huán)槽釘緊固系統(tǒng)，如鈦合金環(huán)槽釘和環(huán)槽釘緊固系統(tǒng)?？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(jié)構(gòu)形式，可實(shí)現(xiàn)快速裝卸功能，其可靠性要求較高，需滿足高達(dá)1500次可靠拆卸的指標(biāo)要求。復(fù)合材料緊固件是用復(fù)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(qiáng)度、腐蝕、雷擊、雷達(dá)圖像等問題的理想緊固件，目前其強(qiáng)度最高可達(dá)到高強(qiáng)鋁鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度，僅能使用于飛機(jī)次承力結(jié)構(gòu)。