钣金课程(手动工具)
(一)、锯割
1 工具简介
锯条用优质工具钢或钨钢制作,长度规格从6到16英寸。10英寸长的锯条是最常采用的。锯条有两种类型:全钢锯条和挠性锯条。后者仅仅齿是硬的。作业时要选取最好的锯条,包括找出正确的类型和齿锯。全硬锯条对于锯黄铜、工具钢、铸铁和厚重的工具是最好的。挠性锯条一般最好锯空心形状和小薄的金属件。锯条齿锯指每英寸齿数。产品规格有每英寸14、18、24和32齿的。
2 使用工具时,遵守以下步骤:
(1)、选取适于作业的锯条。
(2)、把锯条装在弓架上,注意锯齿应朝前。
(3)、调整锯条在弓架上的张力防止锯条弯曲和滑脱。
3、锯割的操作
要保证锯割的质量、安全和提高效率,必须注意工件夹持操作的基本姿势和动作要领。
(1)、工件的夹持
夹持工作时要使锯割线与钳口上平面垂直,并要接近钳口夹紧,与钳口距离过大或未夹紧会在锯割中产生工作弹动,产生噪音,并易折断锯条。
(2)、手锯握法
右手握锯柄,,左手五指分开握住锯弓前端,拇指压于锯弓上面,掌握锯弓,保持锯弓方向。
(3)锯割时站立姿势
站在虎钳前适当位置,两脚分开,左脚在前,脚尖接近钳台,左膝自然弯曲;右脚在后,脚掌约2/3的部分踏在虎钳的中心线上,右膝挺直。
(4)起锯方法
起锯方法右两种:一种是由近边起锯,另一种是由远边起锯。由近边起锯时要倒拉锯,锯时用力要轻;由远边起锯要推锯,推动时用力要轻。起锯时行程要短,锯条与工作的夹角约为15度,角度过大易打掉锯齿,过小容易划伤工作。起锯的方法可总结为:轻(压力轻)、慢(速度慢)、小(起锯角小)、短(行程短)。
(5)锯割的要领
锯割时,两臂、两腿和上身三者协调一致;两臂弯曲,同时用力推进,手锯退回时不要用力。锯条与锯割面必须垂直,作直线运动,并与锯条全长锯割。锯硬材料时,压力要大,速度要慢,锯软材料时,压力要小,速度快。一般每分钟推锯约40-50次。工件快锯断时,速度要慢,压力要轻,行程要短。
(二)、錾子
1錾子是硬钢切割工具,能够用于切割和錾平任何比錾子本身软的金属。它能在受限制范围内使用,以及切铆钉、从螺栓上錾除咬噬或损坏的螺母一类的工作。
2錾子通常是用八角工具钢棒做成的,并经规范性淬火和回火。因为刃口稍有点凸,故錾切时中心部位承受最大的冲击,从而较弱的两角被保护,一般用来切割钢丝。扁铁或小的棒和杆。切割角应为60度到70度。
錾掉铆钉头等3錾切:是利用手锤敲击錾子切割金属的一种方法,用于毛料表面切削加工、分割板料、。
4錾子的握法:
(1)、正握法:左手握住錾身,以中指与掌心夹持,顶端露出10-15毫米,露出过长、过短都容易使手锤打到手上。錾子不能握得过紧或过松,若过紧手容易疲劳,过松錾子跳动,錾切面不光滑,切削角不易掌握。这种方法主要用于水平面得錾切。
(2)、反握法:适用于水平及侧面錾切。
(3)、立握法:用于垂直方向的錾切。
5錾切的站立姿势和基本动作:
锤击时,操作者站在虎钳左侧,面向前方,身体与錾切方向成45度。两脚打开与肩同宽,并形成30度角,站立时,左腿稍弯,右腿自然伸直,身体正直稍向前倾,保持平衡、自然。头部不可探前探后,两眼注视錾刃。錾切时,应根据材料的不同。确定切削角大小。若切削量大或材料过硬时,錾切角要大,反之要小。錾切应有节奏地进行,錾切速度一般为每分钟30-60次。
(三)、锉刀
大多数锉刀是优质工具钢做的并经淬火和回火。锉刀有各种形状和尺寸,可由横截面、总体形状或它们的特殊用途任一方面来识别,必须考虑不同的工件类型和材料以选择锉刀的齿纹。
锉刀用于锉平端面、倒圆角、去掉金属上的毛刺和碎片、矫直不平的边、锉光孔和槽和打平毛边。
锉刀有三个特征,分别是:(1)长度;(2)种类和名称,涉及到锉齿的粗糙度;(3)刻纹。
最常用使用的锉刀有以下几种:手锉、平锉、细锉、方锉、圆锉或鼠尾锉、三角锉和三棱锉、半圆锉、修光锉、 槽锉、刀锉、木锉、曲齿锉。
锉刀的握法:
(1)较大锉刀的握法:右手握锉柄,柄端抵住掌心,拇指压在锉柄上面;左手掌轻压在锉尖上面,无名指、中指勾住锉尖下面,其他手指自然弯曲。右手推动锉刀并保持推动的方向,左手使锉刀保持水平。
(2)中型锉刀得握法:右手握锉柄,柄端抵住掌心,拇指压在锉柄上面;左手只用拇指和食指轻扶锉尖。右手推动锉刀,并保持推动的方向,左手使锉刀保持水平。
(3)、小锉刀的握法:用小锉刀(什棉锉)时,为避免锉刀弯曲,用左手的几个手指压在锉刀的中部。最小的锉刀只用一只右手,把食指压在锉刀面上即可。
锉削的姿势
锉削的运动是由身体运动和手臂运动配合而成、锉削时两脚站立,先面对虎钳,然后左转与虎钳约成45度角,左脚在前,支持身体重量,左膝随锉刀前后运动,动作要协调,左臂弯曲时,右小臂与工作表面始终保持水平。
在锉削时,两手施加的压力以锯齿刚吃入工作为好,压力太大会折断锉刀,太小会使锉削效率降低,且易磨钝挫齿。压力一般以15-18公斤为宜,速度为每分钟40-60次,太快易疲劳且伤挫齿。锉削时,随着锉刀的前进把左手的压力均匀地逐渐转移到右手上,即左手压力逐渐减小,右手压力逐渐增大。
1、平面锉削基本方法:
1(1)横锉法:又称移锉法是一种最常用的锉削方法,锉削时锉刀的方向与工件侧边约成40度斜角。为了使整个平面能够均匀地锉到,锉削过程中,锉刀回程时向工件边缘移动5-10毫米,约为锉刀宽度的一半。
(2)交锉法:从工件的左右倾斜交叉锉削,锉刀的运动方向是交叉的。先向右倾斜30度-40度锉削一遍,然后向左倾斜30度-40度进行斜锉,如此轮换进行。由于锉痕交叉,可以清楚地看出工件表面的高低程度,平面容易锉平。这种锉法适宜粗锉平面,效率较高。
(3)顺锉法:这种锉法在使用斜锉或交锉法后采用。锉刀沿工件长侧边平行的方向前后往返运动,锉削时不易形成前后力矩,只适于锉光,锉顺锉纹用。
(4)推锉法:当工件表面已经锉平,尺寸已接近要求时,采用推锉法。两手横推锉刀,两拇指放在锉刀边上,推动锉刀沿工作表面移动,使锉刀横向锉削。这种锉法适于精加工,工件表面锉纹顺直,光洁度好。
2锉削板件圆弧的方法
(1)、外圆弧:锉削时锉刀沿圆弧表面的切线方向,向前推进并作上下摆动。
(2)、内圆弧:锉刀在锉削过程中,同时完成三种运动。即向前推进的同时,锉刀向左移动,并作顺时针转动,其旋转角度约为90度。
3打磨
要得到光滑的表面,必须进行锉削后的打磨,打磨一般用细锉、油光锉、细砂布或油石进行,用细锉和油光锉打磨工件时,可在锉刀上涂上粉笔末,工件上涂上一层油,用砂布打磨时,可将砂布包在锉刀上进行。
(四)、麻花钻头
麻花钻头是尖头工具,通过旋转运动在材料上钻孔。它是圆形淬硬的钢棒做的,沿钻头体的长度有螺旋出屑槽(凹槽),圆锥尖上有出屑槽尾端形成的切屑刃。
麻花钻头在开始变钝时应磨锋利。对大多数钻削,麻花钻头切削角118度(轴线与边夹角59度)是足够的,然而对铝等软的材料而言,90度切削角更有效。
磨钻头的常规程序如下:
(1)、磨钻头时,调整砂轮机工具架到便于放手背的高度上。
(2)、在右手或左手的拇指和食指之间握住钻头,另一只手握住靠近钻柄的钻体。
(3)、手放在工具架上,使钻头的中心线同砂轮的磨削而成59度角。钻柄端稍低一点。
(4)缓慢地对着砂轮放进钻头的刃边,以顺时针方向转钻头,并逐渐降低钻柄,保持对砂轮面的压力直到接近钻光的后部。
(5)、用量规检查打磨的结果,以确定刃口是否在同样长度上并为59度角。
钻孔是铰孔和划窝前的必须工序,钻孔时要使用符合规定尺寸的钻头,不能使用加大尺寸的钻头,检查钻头尺寸时应查看杆上的字头或数字,或用钻头量具测量钻头直径。只能用直的钻头,不允许使用杆上有毛刺及切削刃上有缺口的钻头。否者,孔就会加大。如发现钻头不是由于钻卡装的不好而引起摇摆,就应停止使用此钻头不要用饨的钻头钻孔,用钝钻头的结果浪费时间,钻的孔质量不高。
钻孔时握钻枪的正确方法是用两只手牢牢地握住钻枪,伸开左手的拇指和食指按住工件稳住钻枪,以便在钻孔时起定位作用,并在孔钻透时起缓冲器和制动器作用。这种方法仅适用于短钻头,钻孔时尽量使用短钻头。除必要的情况外,不宜使用加长钻头。因为加长钻头容易摇摆,而且不容易扶持和保持稳定,使用加长钻头时,一定要用支撑器。开钻前转动钻枪或空转钻枪,检查钻头有无晃动。如果晃动,说明钻柄上有毛刺或钻杆弯曲或钻头没有夹紧。
要用足够的压力使钻头钻通金属,但决不要在钻头力上用力过大。用力过大会使钻头折断或零件分离。用力过大也可能钻成椭圆孔,使孔不能保持在一条直线上,并产生许多大毛刺(在安装紧固件前必须把大毛刺清除掉)这里所讲的压力具体体现就是进刀量(单位为IPR-英寸每转)进刀量在实际操作中要与钻枪的转速相配合,根据钻孔材料的不同及时调整。一般在维修手册中都有钻孔方面的具体规定,要严格按规定执行,否则钻出的孔就是不合格的。
钻头尖一钻破加工件,既应减轻对钻头的压力。这样做可以减少在加工件另一边产生毛刺。更重要的是,这样做钻头就不会不必要地往前钻。如钻透孔时对钻头施力过大,零件会被钻卡碰伤,下面的结构也会被钻头尖部位碰伤。在工作时应尽量使用钻头限位器。
两块零件一起钻孔时,必须使用C形夹钳,定位销,螺栓或某些挡块将其夹在一起。如果不将两块零件夹紧,钻孔时就会脱开,使钻屑夹在零件之间,并使下面一个零件的孔钻偏。如果两零件在钻孔后又拆开,则在重新装配时,必须将接合面毛刺去掉,否则不能很好贴合,这一点对钛合金结构尤为重要。
钻孔时始终要使钻头与零件表面保持垂直。通常的问题是钻头还在孔内时将钻枪斜向一边,这样会使钻头的旋转刃切削零件,这是不允许的。
不要使钻枪负荷过大,避免负荷过大的办法是:不要用大力强迫钻头前进,不要使钻头倾斜或橇起,不要使用不符合规格的钻头或钝钻头。
钻头上要用适当的润滑剂,这样可钻出合格的孔径,改善孔的光洁度,延迟钻头寿命。
常用金属板材
铝合金
铝的强度,硬度很低,而且不能热处理强化。它主要用做铝合金的包铝层,起防腐做用。为了提高铝的强度和硬度,使其能作为受力结构材料使用,在铝中加入一定量的合金元素使其合金化,这样就得到一系列性能各异的铝合金。飞机上80%的机体结构是铝合金结构。
铝合金的分类
铝合金按其加工方法可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。变形铝合金塑性较高,适于压力加工。铸造铝合金难以进行压力加工,但铸造性能好,适于铸造。
飞机结构上常用的铝合金主要是变形铝合金。变形铝合金又可以分为可热处理强化的铝合金和不能热处理强化的铝合金。
不能热处理强化的变形铝合金
不能热处理强化的变形铝合金分为AL-MN系防锈铝合金和AL-MG系防锈铝合金。这些铝合金耐蚀性能好,且具有良好的塑性和焊接性。它们的时效强化效果不明显,所以不能进行热处理强化。但是可用冷做硬化来提高强度和硬度。
AL-MN系防锈铝合金含有少量锰元素。它们的强度很低,不能用做飞机结构件,仅用做飞机非结构件。例如小的飞机整流罩
AL-MG系列防锈铝合金含有少量的MG元素和铬合金元素。经过冷做硬化可提高强度。它们不用做飞机结构件,可用做油箱或者液压管等的材料。
可热处理强化的变形铝合金
AL-CU-MG系硬铝合金
这类硬铝材料构件表面要进行阳极化处理或涂阿洛丁,使其表面形成一层致密的氧化膜,起防腐作用。对硬铝板材通常采用表面包纯铝的方法提高防腐能力。硬铝合金具有较高的强度极限,抗疲劳性能和断裂韧性好。因此在飞机结构上疲劳问题比较突出的结构部位,例如机翼下翼面的蒙皮和桁条,水平尾翼上翼面的蒙皮和桁条,机身蒙皮等,都采用硬铝合金。
AL-ZN-MG系超硬铝金
这类超硬铝合金经热处理强化后,拉伸强度和压缩屈服强度均超过一般硬铝合金。超硬铝合。但它有高的挤压强度极限和屈服极限,另外,拉伸与剪切强度极限也较高。在飞机结构上,承受交变压应力或疲劳问题不突出的结构件上,例如机翼上翼面蒙皮和桁条,机身隔框和桁条,机翼翼肋。水平尾翼下翼面的蒙皮和桁条,垂直尾翼等,通常采用这种超硬铝合金。
硬铝合金和超硬铝合金是不允许焊接的。
AL-CU-MG-SI系锻造铝合金
这类铝合金的主要特性是热塑性好,适合锻造,故称为锻造铝合金,简称锻铝。这种铝合金的强度极限稍低于硬铝合金的强度极限。它主要用于制造飞机结构受载很大的,形状很复杂的锻件。
最小弯曲半径与毛料展开长度计算
一、 材料的最小弯曲半径
材料的弯曲半径越小,说明材料的塑性越好,越易弯曲。但是弯曲半径(内侧的半径)的大小,除了决定于材料的塑性以外,还与材料的厚度,纤维方向,热处理情况,表面质量和锤击均匀程度等有关。弯曲半径太小,材料就会产生断裂,所以弯曲时弯曲半径应有一个最小限度,即最小弯曲半径。
性质相同的材料,若弯曲半径一定,厚度越厚,材料的两面离中性层越远,变形就越大,越易断裂。
板料的纤维方向对板件的最小弯曲半径也有很大的影响。一般板料是用碾压方式制成的,材料的结晶颗粒碾压厚变得又扁又长,成为具有纤维方向的金相组织。从而使板料在不用方向具有不同的机械性质。顺纤维方向的抗拉、抗压强度较大。因此,当弯折线垂直于纤维方向弯曲时,材料不被折裂,最小弯曲半径就较小。当弯折线平行于纤维方向弯曲时,最小弯曲半径较大。所以下料应尽可能使弯折线垂直于纤维方向。如果一个零件同时需向几个方向弯曲,则应把弯曲成都较大部位的弯折线垂直于材料纤维方向。
由于刚淬火的硬铝有一定的时效期,时效期间塑性好,人们常利用时效期进行弯曲。退火后的硬铝板具有长期的塑性。因此,弯曲较厚的硬铝板时,应进行退火后弯曲,但弯曲成形后必须进行淬火。经验证明:经验证明:1毫米以内的硬铝板不经过淬火或退火,也可以进行弯曲。
表面质量的好坏直接影响到弯曲半径的大小,若表面划伤或捶击不均匀,就会引起板料在弯曲时的应力集中,容易产生裂纹。
总之,板料的弯曲半径不得小于该材料的最小弯曲半径。否则,板料表面受力过大,超过该材料的强度极限时,外表面就会拉伸而断裂。
板料手工弯曲法
一、 弯曲工具:手工弯曲的工具有木榔头、铝锉刀、划线工具、横胎及R规等。
一、 材料弯曲的方法:
(一) 在砧铁上弯曲
材料在弯曲前必须要边缘光滑,弯折线准确;然后把板料沿弯折线放在砧铁工作部分的顶边上,并保持平行;再用木榔头敲打弯折面,直至敲成所需的角度,此中方法只适合于板料短边的弯折。
(二) 用压平法弯曲
薄铝合金板料(厚度在0.4毫米以下)弯折成形时,把板对准弯折线放在砧铁上,用光滑的圆棒平压板料即可成型。
(三) 用模胎弯曲
若在模胎(角型材)上把板料弯折成90度时,把板料夹在模规之间,模规夹在虎钳上,然后用榔头轻而平地敲打弯折面,直至90度为止,其具体做法如下:
1、选择合适的模胎(角铁),检查表面是否光滑,并用R规检查角铁转角处的弧度是否符合要求,该转角处的弯曲半径不得小于被弯材料的最小弯曲半径。另外,角铁的角度应稍小于板料的弯折角度这是因为板料有弹回现象。
2、根据土纸或实物来下料(淬火侣伴必须做退火处理),下料尺寸必须准确无误,弯折线用油笔画(最好垂直于纤维方向),板料边缘应无毛刺,以防出现裂纹。
3、板料必须加紧,夹正,不能偏斜,若略有偏移就做不到按弯折线进行弯折。
4、将板料夹在横胎中,用榔头逐次敲打成90度,其具体步骤如下:
(1)锤面应与弯折线保持平行,以防因敲打而产生凸凹现象。(2)用榔头轻敲弯折面,从两端敲打,以防变形。(3)将板料分数次敲打,使之逐步弯折,知道所需角度为止。因分次敲打时,板料逐步拉伸不易出皱裂;否则,边缘会出现皱纹,易产生裂纹。
三、弯曲质量的检查
零件表面应光滑,无划伤、裂纹、尺寸符合要求。
铆接
把零件铆在一起以前,必须先清除贴和面上的毛刺和尖土并保证所有孔完全对正。铆接时,各层零件要用夹子或定位销紧紧地夹在一起。板材应在最后铆接前每隔一定距离铆上工艺铆钉。
铆接蒙皮时。钻孔和铆接通常要从蒙皮中部开始沿各个方向四处进展。铆钉要填满整个孔,不允许用顶铁碾压钉杆形成镦头,因为这样不能填满铆钉孔。
冰箱铆钉时经过热处理的2024铝合金制成的,铆钉热处理后要立即放到冷藏箱内,(-78.5度F)防止它变得太硬,以致无法使用。冰箱铆钉自冷藏箱内取出后,必须在15分钟内完成铆接。取出后不能再放回冰箱。
蒙乃尔及A286铆钉用手工铆接时,其直径最大只能到1/4英寸,通常要用重的、慢速的铆枪;顶铁必须使用比用来铆同样规格尺寸铆钉所用顶铁更重些。钛合金结构上蒙乃尔和A286铆钉与孔之间的间隙不超过0.006英寸。再钛合金结构上,铆接蒙乃尔和A286铆钉,不论压铆和手铆,其镦头直径均不得小于钉杆直径的1.5倍。
一、 手工铆接
在某些情况下,必须手工安装铆钉,可以根据加工的部位和施工接近性使用一下两种方法重的任意一种。
1、用手铆工具和锤子打击铆钉的钉头端,用合适的顶铁顶住钉杆。
2、用手铆工具和锤子打击铆钉杆端,而用固定在虎钳上的手铆工具顶住铆钉头,这种方法称做逆铆、它通常用在手铆中,在气铆中一般不采用。
当采用以上的任意一种方法时,都要使锤子的敲击次数达到最少。敲打次数太多会改变铆钉或铆钉周围材料的晶体结构,造成连接强度降低。要始终做到顶铁和铆接工具与铆钉垂直对正。误用铆接工具和顶铁,会导致划坏或擦伤铆钉头或板材,并可能引起腐蚀。形成铆钉镦头的直径应当是钉杆直径的1.5倍,镦头高度应当约是直径的1/2。
二、 气动铆接
气动铆接的过程与手铆相同,对于手铆来说,击打铆钉的力量是利用手铆装置和锤子施加的。对于气动铆接来说,力量是用一个铆接装置和气动锤或气动铆枪施加的。
为使气动铆枪得到良好的铆接质量,要遵守下列基本要求:
1、铆钉的牌号选择正确类型和牌号的铆枪及相应的铆接装置并正确安装。
2、调整铆枪速度(每分钟振动次数),在按下扳机启动铆枪之前,要牢牢地使铆卡对着木块加压,以测试铆枪速度,在没有抵住铆接装置时,决不能进行操作,否则可能引起限位弹簧破坏,使铆卡飞出铆枪造成危险。
3、使铆接装置与加工件垂直,防止损伤铆钉头或者周围的材料,用铆枪击打铆钉力量要适中。
4、拿开顶铁,检查铆钉的镦头。镦头直径应当是铆钉直径的1.5倍,高度应为铆钉直径的一半。如果铆钉需要进一步敲击,则重复3的工序,完成该铆钉的安装工作。
5、把一小片胶布粘到铆卡的凹型端,可以校正不合适的凹形状况。
6、在没有保护层的蒙皮表面。安装埋头铆钉时,先把铆钉插进孔内,在上面放一块新的蒙皮胶带,然后连胶带一起进行铆接,同时要使用钟形铆卡及铆卡罩。
7、铆接通过密封胶的铆钉,使用顶铁时,应先把铆钉擦干净。
三、压铆机铆接
用压铆法装配铆钉能形成十分匀称的铆钉镦头。每个铆钉都是一次成型的;所有铆钉头都受到同样均匀压力;所有铆钉镦头成型差不多一样;并且每个铆钉杆都能充分而均匀地膨胀,完全充满每个铆钉孔。
手提式压铆机特别适于铆接大的组装件。对于大的组装件,必须使铆接工具相对工件移动。当使用压铆机时,要遵守下列规则:
1、仔细地选择并装入与铆钉相匹配的铆卡装置。装入时,一定要确保断开气源并关掉压铆机;
2、调整压铆机压力,使其与所用铆钉直径相适合;
3、调整铆卡间隙,使其与所使用铆钉的长度相匹配。
4、使用压铆机之前,在一块废板料上试验压力和间隙。废板料必须要与铆接的板接的板料一样厚,而且所用的铆钉直径和长度也要一样。
如果被铆接的零件较小,容易用手握住,则可在台钳或专门的夹具上固定压铆机。而用手抓住被铆接的零件机惊醒铆接。
三、 铆接的标准
(一)一般要求
为了在航空器即结构修理中得到良好的结构性能,在铆接完成后必须对全部铆钉进行检查。这种检查包括检查铆钉的铆头和镦头一圈周围蒙皮和结构件的变形。可以使用标尺或铆钉规检查铆钉镦头的状况,看它是否符合要求。钉头的变形可只用目视检查。出现不良铆接的最常见原因是不适当的顶撞、铆接装置滑动或安装角度不对以及铆钉孔或铆钉尺寸有错等。另外的一些原因是:埋头铆钉与埋头窝不一样高;在铆接过程中,加工件不适当地固定在一起;存在毛刺;铆钉太硬,敲打铆钉的次数太多或太少等。
当原来的铆钉孔扩大时,为了得到铆钉和板的足够连接强度,用加大尺寸的铆钉(直径加大1/64或1/32英寸)替换原铆钉。
(三) 埋头紧固件的选取
1、铆钉类型和牌号的选取
在飞机结构维修中要尽量选用与被连接件材料相同的紧固件,如果被连接件为铝合金,应选用铝合金铆钉,例如2017-T3、2024-T3、2117-T3和7050-T3等材质的铆钉,尽量不选用合金钢或不锈钢紧固件,以防产生电偶腐蚀。
在一般修理件上,通常使用2117-T3铆钉,因为它无需热处理,使用方便,铆钉的柔韧性和强度一般情况下也可满足要求,且具有较高的耐腐蚀性能。2024-T3铆钉是具有高强度的铝合金铆钉,可用在高应力零构件连接上,要注意,决不能用直径2117T3铆钉代替2024T3铆钉,因为它的传剪能力比相同直径的2024T3铆钉低。
2、 铆钉直径的确定
在飞机结构修理中,通常采用以下方法确定铆钉直径:
(1) 当借用原铆钉孔或更换旧铆钉时,一般应将铆钉加大1级或2级。如原铆钉孔完好,也可不加大孔径,采用原尺寸的铆钉。
(2) 当修理中,施工连接部位没有原铆钉孔时,可根据周围受力状态和受力大小大致相同部位上的铆钉直径来确定所需的铆钉直径。
(3) 按如下公式确定铆钉直径:
D=2√S
式中D为铆钉直径,S为损伤件与补强件的厚度之和
在受力结构上不能使用直径小于0.156IN的铆钉。若按上式计算出铆钉直径太大,则应改用螺栓。
3、 铆钉头类型的确定
铆钉的钉头类型应该由安装位置确定。对具体修理作业,要选用的铆钉头类型可参照周围区域上的铆钉头类型确定。应遵循的一般规则是:对于要求光滑气动外形的部位,例如,从机翼前缘到翼剖面最厚处,从机身头部到其横剖面最大处等,应当使用埋头铆钉。在其余的大部分部位上可使用通用型,铆钉头(扁圆头)的铆钉。如果需要较高的强度,且间距允许,可以使用圆头铆钉。如果不具备必要的间距,则使用平头铆钉。
4、 铆钉杆长度的确定
确定铆钉杆长度时,必须首先确定被连接件的叠合厚度。这个叠合厚度值称为铆接厚度,铆钉杆长度应当等于铆接厚度加上成型镦头所需要的钉杆长度取铆钉直径的1.5倍。
5、 铆钉间距
铆钉间距是指同一行上两个相邻铆钉的中心之间的距离。最小铆钉间距为铆钉直径得倍,此值应满足在极限载荷作用下,构件不发生钉间撕裂破坏和拉伸破坏的需要。一般铆钉间距为铆钉直径的4-6倍。如果铆钉间距大于等于铆钉直径的4倍,一般不会发生构件的撕裂破坏。当损伤构件受压时,为防止补强片在两相邻紧固件间产生局部失稳,应根据补强片的厚度,确定合理的铆钉间距。
6、 铆钉行距
两相邻行铆钉中心线之间的距离称为铆钉铆钉行距。最下铆钉行距为2.5倍铆钉直径,一般铆钉行距间距的75%。
7、 铆钉边距
铆钉边距为最靠边被连接边缘之铆钉的中心线至被连接边缘的距离。最小铆钉边距为铆钉直径德倍,一般铆钉边距取2.0---2.5倍的铆钉直径。铆钉边距小于2倍铆钉示警,可能会产生撕裂破坏。
8 铆钉数目的确定
在确定连接铆钉的类型和钉杆直径后,可根据等强度修理准则确定所需要的铆钉数目。同时还必须考虑到由于钉杆与钣件之间的挤压作用可能产生的破坏情况。也就是说,要根据钉孔挤压强度总和应与构件的损伤处最大承载能力相等的关系校核铆钉的数目。
9, 铆钉铆接的质量要求
(1) 顶铁形状不合适会使铆钉头歪斜;顶铁轻,不能提供必要的顶撞力,铆钉次数过多会使铆钉产生冷作硬化;顶铁太重,易形成过分扁平的镦头。正确的镦头高度应是铆钉直径的1/2。下表给出了铆钉直径与顶铁重量的对应值。
铆钉直径(IN) 顶铁近似重量(IB)
3/32 2—3
1/8 3---4
5/32 3---4.5
3/16 4----5
1/4 5---6.5
(2)铆枪的气压调节不适当,也会影响铆接质量,如果压力较低,会使铆钉产生冷作硬化,镦头出现裂纹。
(3)当采用埋头铆钉时,预制出铆钉孔后,应再窝件的耐久性。一般会说,埋头窝深度与板厚之比应在0.67左右,最大不超过0.8。
铆钉的损伤模式与检查
二、 铆钉的受力状态
当飞机结构件受载荷P时,铆钉杆与上部钉孔之间产生挤压力P1,铆钉头与埋头窝之间产生挤压力P2。通常P1﹥P2。
三、 铆钉连接的静载破坏模式
1、 剪切破坏
剪切破坏是常见的铆钉破坏形式,表现为铆钉杆的破坏。这种破坏是由于被连接件的相对滑移引起的。如果铆钉杆的承载超出了屈服极限,并且继续超载,则相邻板之间会产生永久性的滑移,使铆钉杆产生折曲。当相对滑移量足够大时,铆钉杆产生剪切破坏。
2、 挤压破坏
在薄板上采用大铆钉可能会引起铆钉孔边缘出现挤压破坏,产生挤压破坏的板件必须更换。
3、 铆钉头破坏
铆钉头的破坏可能是由于连接处出现复合受载,使铆钉头受拉伸应力引起的,铆钉头和钉杆交界面的剪切会造成铆钉头破坏;对于厚板来说,引起铆钉头撬动的作用力,也可能破坏铆钉头,铆钉头脱落或任何明显的铆钉头歪斜都必须更换铆钉。
四、 铆钉的疲劳损伤和应力腐蚀损伤
在飞机结构振动环境严重或气动吸力高的部位,铆钉会承受交变拉应力的作用。因此,在这些部位的铆钉容易产生疲劳破坏。通常,发动机进气口处的蒙皮要求铆接质量高,因为该部位的铆钉不但承受较高的交变应力作用,而且环境条件也不好。该部位多次发现有铆钉断裂掉头现象。
五、 损伤铆钉的检查
受损伤铆钉的最明显特征是铆钉孔中发生松动现象。根据以下特征确认铆钉是否松动:
1、当压动铆钉头旁边的蒙皮时,蒙皮离开铆钉头并形成肉眼可见的明显间隙,说明铆钉已松动。
2、铆钉松动后,铆钉头与埋头窝之间将因摩擦而产生金属粉末,这种粉末与污物附在铆钉头与铆钉孔之间的缝隙内而呈现黑圈。所以,检查飞机时,,如果发现铆钉周围有黑圈,表明铆钉已松动。
3、在机身密封舱部位上的铆钉,如果铆钉头的背气流的一边形成黑色尾迹,这说明铆钉已松动,同时也表明蒙皮内可能产生腐蚀。
4、铆钉头已突出构件表面,或者发生卷边翘起现象,则说明铆钉的松动已经很严重了。
5、铆钉头周围的油漆层出现碎裂或裂纹,表明铆钉有可能错动或松动。
6、一般情况下,钉头倾斜或铆钉松动将成群地出现,并且钉头多半向同一方向倾斜。如果铆钉出现倾斜,但不成群出现,并且不是向同一方向倾斜,那么这种钉头倾斜可能是由于铆接质量不高造成的。
各种飞机容易出现铆钉松动的部位不完全一样。一般来说,铆钉松动多发生在构件受力大、变形大以及撞击和振动剧烈的部位。例如,在加强肋与冀梁腹板、蒙皮的连接处,铆钉就比较容易松动。
为了防止铆钉松动,在修理中应保证铆接质量合乎要求,在维护中要注意检查。对松动的铆钉,应及时按规定更换,不允许把原铆钉重新打紧。因为对于已经产生了永久性变形的铆钉进行敲打,不仅难以达到使钉杆良好填充钉孔的目的,而且会加速损坏。
通常情况下,应用大一级的铆钉替换这些已松动铆钉。
(四) 埋头紧固件的安装要求
埋头紧固件在安装时允许埋头高于或低于安装表面,但在气动敏感区和非敏感区的安装工艺标准是不同的。
1、 非气动敏感区的安装工艺标准
(1)、剪切头铆钉
铆钉埋头部分高于安装表面0.0-0.005英寸。但允许不超过10%的不相邻的铆钉埋头部分低于安装表面不超过0.005英寸,高于安装表面不超过0.007英寸。剪切头埋头铆钉的埋头部分高于或低于安装表面是指铆钉头的外圆表面(非铆钉头的拱起部分)高于或低于安装表面。
(2)、拉铆钉
铆钉埋头部分高于安装表面不超过0.007英寸,低于安装表面不超过0.002英寸,锁环和抽杆高于铆钉头不超过0.015英寸。
(3)其他铝质埋头铆钉
铆钉埋头部分高于安装表面不超过0.007英寸,低于安装表面不超过0.002英寸。
(4)锁螺栓和HI-LOK
埋头部分高于安装表面不超过0.005英寸,低于安装表面不超过0.003英寸。
(5)、可拆卸的螺钉和螺栓及不可拆卸的螺钉和螺栓:
埋头部分高于安装表面不超过0.003英寸,低于安装表面不超过0.01英寸。
2、 气动敏感区的安装工艺标准
(1) 液密铆钉(只用于机翼)
铆钉埋头部分高于安装表面不超过0.001英寸-0.003英寸,不允许低于安装表面。
(2) 剪切头铆钉
铆钉埋头部分高于安装表面不超过0.0英寸-0.003英寸,但允许不超过10%的不相邻的铆钉埋头部分低于安装表面不超过0.005英寸,高于安装表面不超过0.006英寸。
(3) 其他铝质埋头铆钉
埋头部分高于安装表面不超过0.0-0.002英寸,(机身部分可至0.003英寸)。不允许铆钉埋头部分低于安装表面。
3、 埋头铆钉的微量切削
埋头铆钉安装后如未达到安装工艺标准,可使用微量切削器进行微量切削加工以其达到标准,但是切削量不可超过标准。钢质、钛质紧固件和剪切头埋头铆钉不允许切削。
(1)微量切削器是气动的,带有止动装置,并有带弹力可转动的橡胶稳定脚来防止刀具滑动。刀具铣掉安装表面不得超过0.002英寸。
(2)、在切削前必须试铣,以保证铆钉的强度,切削后铆钉头高出安装表面部分必须满足规定要求,切削后铆钉头直径(D)必须满足规定,选用刀具的直径必须满足相关规定
a) 】拆除铆钉
当更换或拆除铆钉时,要非常小心,这样可使铆钉孔保持它的原尺寸和形状,并且没有必要用大一号的铆钉去替换。如果铆钉拆除不当,连接强度可能减弱,并且使得更换铆钉出现困难。
当拆除铆钉时,要在钉头端拆除,可使用手工工具、电钻,或者两者结合使用,比较好的方法是钻透钉头并且用冲头冲下铆钉的残余部分。首先,在凸头铆钉铆钉头上锉平小块面积,并用中心冲冲窝。对于薄金属来说,在冲窝时,为避免把金属板压陷下去,要用顶铁顶住铆钉镦头。操作步骤如下:
1、选择比铆钉杆尺寸小一点的钻头,钻出铆钉头。使用钻枪时,先把钻头放在铆钉上,并用手把卡头转几圈。这样做有助于钻头定位,避免钻头打滑划伤部件。孔要钻到铆钉头的深度,而且钻枪要始终与工件垂直。不要钻的太深,这样会使钉杆随钻头旋转而引起划伤。达到深度时,铆钉头会断开并沿钻杆上升。如果铆钉头没有自行断开,则把冲头插入孔中,并朝任一方向稍稍扭动,直到铆钉头脱开为止。
2、用稍比铆钉杆直径小一点的冲头打出铆钉杆,对于薄金属板或无支撑的结构板件来说,当冲出铆钉杆时,要用顶铁撑住板件。
3、拆除平头铆钉的过程,除了不必锉平一小块面积之外,均与凸头铆钉一样。要特别注意,不要使凹窝或埋头孔被拉成椭圆。铆钉头应当被钻到接近顶层板厚1/2的地方。