航空緊固件的發(fā)展

1、航空鈦合金緊固件的發(fā)展[摘要]鈦舍空緊固件在現(xiàn)代飛機(jī)上應(yīng)用廣泛，本文簡(jiǎn)述了航空上使用的主要鈦緊固件品種，總結(jié)了國(guó)內(nèi)近年來(lái)鈦緊固件的發(fā)展?fàn)顩r，提出了國(guó)內(nèi)鈦緊固當(dāng)今，飛機(jī)性能的提高越來(lái)越依賴于先進(jìn)材料和先進(jìn)工藝技術(shù)。可以說(shuō)，鈦合金、先進(jìn)復(fù)合材料的使用量，代表了飛機(jī)的先進(jìn)程度。在第3代的蘇27飛機(jī)上已大量采用了鈦合金材料和鋁鋰合金材料；在第4代以F一22為代表的飛機(jī)上，復(fù)合材料的使用超過(guò)了30％鈦合金的用量也比較多；民機(jī)上復(fù)合材料的使用也日益

2、擴(kuò)大飛機(jī)制造主要考慮以下幾個(gè)方面：減輕結(jié)構(gòu)重量，防止電化學(xué)腐蝕，提高機(jī)體的壽命和可靠性以及耐溫等綜合性能在現(xiàn)代飛機(jī)加工中雖然大量采用整體成形技術(shù)(如金屬結(jié)構(gòu)的數(shù)控加工技術(shù)、化銑技術(shù)，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的共固化技術(shù)、RTM技術(shù)等)，減少了飛機(jī)裝配的工作量焊接及膠接技術(shù)的發(fā)展也取代了部分機(jī)械連接，但飛機(jī)裝配工作量仍占機(jī)體制造總工作量的30％。飛機(jī)的連接仍以機(jī)械連接為主，且對(duì)機(jī)械連接提出了更高的要求，在飛機(jī)連接裝配中大量采用自動(dòng)鉆鉚、新型緊固件、干

3、涉配合等技術(shù)。新型緊固件主要采用鈦合金，國(guó)外多年的應(yīng)用實(shí)踐證明，在飛機(jī)上采用鈦合金緊固件加干涉配合，能提高接頭強(qiáng)度，大大提高結(jié)構(gòu)的疲勞壽命(提高2～5倍)和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)密封在民機(jī)上使用可使結(jié)構(gòu)重量減輕4％。國(guó)外，如美國(guó)、法國(guó)等航空發(fā)達(dá)國(guó)家，從5o年代便開(kāi)始研制、生產(chǎn)鈦合金緊固件，經(jīng)過(guò)40多年的歷程，已經(jīng)發(fā)展了多種滿足各種使用要求的鈦合金緊固件，供應(yīng)了世界上航空制造技術(shù)多種型號(hào)飛機(jī)的裝配。l航空鈦合金緊固件鈦合金緊固件拉伸強(qiáng)度一般為1000～

4、1500MPa，相當(dāng)于30CrMnSiA鋼調(diào)整質(zhì)后的強(qiáng)度，鈦緊固件的抗剪強(qiáng)度與合金鋼也屬同一量級(jí)，但密度僅為鋼的58％，因此，在國(guó)外先進(jìn)飛機(jī)上，30CrMnSiAr鋼緊固件已基本上由鈦緊固件代替。由于比強(qiáng)度較高(可達(dá)到高強(qiáng)鋁合金的比強(qiáng)度)，耐溫達(dá)350℃，電位較低，抗疲勞、抗切口敏感性好，熱膨脹系數(shù)小，無(wú)磁性，鈦緊固件在飛機(jī)的鋁合金結(jié)構(gòu)、鈦合金結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上都可以大量采用?，F(xiàn)代飛機(jī)采用多種鈦合金緊固件，主要有普通鈦螺栓、干涉螺栓、

5、特種緊固件等。(1)螺紋鈦緊固件主要有：普通鈦螺栓、高鎖螺栓、艾迪螺栓系統(tǒng)等。普通鈦螺栓：按頭型分為沉頭(100。，130。)螺栓、六角螺栓十二角螺栓、十二角法蘭螺栓等。100。沉頭螺栓有多種槽形，如菲利普十字槽、高扭矩十字槽、三翼槽、高扭一字槽、康尼高扭一字槽等形式。桿徑有間隙型的、干涉型的。高鎖螺栓：它是一種可單面安裝的螺紋緊固件，是飛機(jī)上大量使用的緊固件之一，按受力可分為抗拉型、抗剪型。螺栓有100。沉頭和平凸頭，抗剪型用鋁高鎖螺

6、母，抗拉型螺栓采用不銹鋼螺母。桿徑分為間隙型、干涉型、短螺紋干涉型。螺母按用途分為普通高鎖螺母、密封高鎖螺母(內(nèi)有特氟龍墊圈)，自對(duì)中高鎖螺母(用于05。～7。斜面安裝)。艾迪螺栓緊固系統(tǒng)：是第4代螺母系統(tǒng)，其螺栓的螺紋上帶有5個(gè)槽，螺母上帶有3個(gè)凸起，凸起在套簡(jiǎn)作用下起驅(qū)動(dòng)螺母的作用，還起到安裝完畢時(shí)夾層達(dá)到一定的預(yù)載荷后填充到螺栓的螺紋凹槽中的作用。該系統(tǒng)的載荷可控制，不易損傷零件，適宜于復(fù)合材料的連接。(2)干涉緊固件：現(xiàn)代飛機(jī)疲

7、勞壽命要求越來(lái)越高，軍機(jī)壽命50008000飛行小時(shí)，民機(jī)500o0飛行小時(shí)，因此，需使用除孔壁強(qiáng)化外的干涉配合連接來(lái)提高結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。在民機(jī)上，幾乎100％的不可拆卸的傳剪緊固件都采用了干涉配合技術(shù)。金屬結(jié)構(gòu)使用的干涉緊固件，如MD銷釘，干涉高鎖螺栓、70。干涉螺栓、干涉環(huán)槽釘?shù)?，可采用鉚槍或拉槍兩種方式安裝在復(fù)合材料上采用帶村套的干涉環(huán)槽釘及近年來(lái)發(fā)展的Hr—U緊固件系統(tǒng)。(3)特種緊固件包括鈦環(huán)槽釘、單面螺紋抽釘?shù)?。鈦環(huán)槽釘：主

8、要用于高傳載接頭。用于金屬結(jié)構(gòu)的有100。沉頭、凸頭兩種，桿徑有間隙型、干涉型、加大型。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)用的鈦環(huán)槽釘有100。沉頭、130。沉頭、凸頭3種，其中干涉型是帶襯套的環(huán)槽釘，連接時(shí)使用拉槍完成，具有可控的預(yù)載荷汽車工業(yè)及航空航天等領(lǐng)域迅速得到應(yīng)用。能滿足設(shè)計(jì)要求。另外，生產(chǎn)能力也僅限于研制及小批量生產(chǎn)，滿足不了飛機(jī)裝配的大批量需求，需通過(guò)改造設(shè)備及工藝技術(shù)能力來(lái)提高(2)鈦緊固件的大批使用必須通過(guò)設(shè)計(jì)的需求牽引、研制的技術(shù)推動(dòng)相互

9、統(tǒng)一來(lái)實(shí)現(xiàn)。不但在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上使用鈦緊固件，在金屬結(jié)構(gòu)上也要大量選用鈦緊固件，才能達(dá)到使飛機(jī)大幅度減重的效果。為此，設(shè)計(jì)部門應(yīng)在可能的部位大膽選用鈦緊固件。(3)研制、開(kāi)發(fā)新材料、新結(jié)構(gòu)的鈦臺(tái)金緊固件，以滿足新材料、特殊結(jié)構(gòu)、高壽命、高可靠性的飛機(jī)裝配需要。有組織有目的地研制，并逐步在飛機(jī)上使用。(4)轉(zhuǎn)包生產(chǎn)需要的鈦緊固件量亦很大。目前，國(guó)產(chǎn)鈦緊固件性能已達(dá)到甚至超過(guò)國(guó)外，為了早日將國(guó)產(chǎn)緊固件用到轉(zhuǎn)包生產(chǎn)上，必須盡早通過(guò)適航才能替代