万磁王 发表于 2013-11-29 00:30:12

铆钉
  用来造飞机机身的材料,主要是密度低,强度高的铝合金。最常用的铝合金系列是铝铜合金系列 2XXX,代表合金是 2024,国内叫硬铝;和铝锌合金系列 7XXX,代表合金是 7075,国内叫超硬铝。
  2024 抗拉伸性能好,所以用来做机身、大翼下半部蒙皮,7075 抗挤压性能好,所以用来做机身、大翼上半部蒙皮,以及龙骨梁、隔框、桁条(这三个就算是骨架了)。遗憾的是,这两种铝合金的可焊接性很差,只能是用铆接,而不是焊接了。
  当然话也不能说死,有一种飞机的方向舵、升降舵尾端蒙皮,很薄的一层蒙皮,用一层很薄的衬里(有点像镶边、骨衬)加强,用的就是点焊,老技术了。
  如果采用现代汽车行业的点焊工艺,是不是就得使用焊接性能非常好的钢板来造飞机啊?钢架结构的飞机是有的,不是主流。
  飞机上有焊接的铝合金部件,是焊接性能和抗腐蚀性能很好的铝镁合金系列 5XXX,代表合金是 5056,典型部件是飞机外挂油箱和液力管。
  飞机上用的紧固件的种类之多,一般人是难以想象的。一架飞机上的紧固件之多,也是一般人难以想象的。举例来说,一架波音 747-400 飞机,有 600 万多个零部件,其中半数是紧固件。
飞机上常用的 MS20426AD3 铆钉

万磁王 发表于 2013-11-29 00:31:59

  简单地、挂一漏万地介绍一下飞机上的铆钉。凡是上飞机的部件,都是要经过标准认证的。有的是行业协会的标准,比如 AN(Army/Navy,陆军海军)标准;MS(Military Standard),NAS(National Aerospace Standard),等等, 也有飞机公司自己的标准,比如波音公司的标准,以 BAC 开头,铆钉标准是 BACR(Rivet);垫圈标准是 BACW(Washer);螺母标准是 BACN(Nut)等等。
  单说这铆钉的标准件号里,包含的信息就不少。制造实心铆钉,要依据美国联邦规范 QQ-A-430。接下来,按照 MS 或 NAS 系统来标识铆钉。我们至少需要知道一颗铆钉的如下信息:
铆钉头的外形  1/铆钉头的形状
  2/铆钉的材质
  3/铆钉杆的直径
  4/铆钉的长度
铆钉头部都有材质识别标志  举例:MS20470AD4-5
  MS20=美军标紧固件 20 类
  470=铆钉头的代码,universial head,扁圆头(从 AN 标准继承来的,AN 那里的件号是 AN470)
  AD=铆钉材质的代码(材料是 2117 铜铝合金,含铜 2.6%,强度(strength)是 27,000psi)
  4=铆钉杆的直径是 4/32=1/8 英寸,直径以 1/32 英寸进位。
  5=铆钉杆的长度是 5/16 英寸,长度以 1/16 英寸进位。
  AD 铆钉的铆钉头中央,有个小凹坑作为识别标志。
  常见的铝铆钉的材质还有
  2017(D):含铜 4%,强度 30,000psi,铆钉头标识是一个凸起的小圆点。
  2024(DD):含铜 4.4%,强度 35,000psi。铆钉头标识是两道凸起的线。
  2017 和 2024 铆钉又叫冰箱铆钉,需要热处理。小直径的 2017(D)铆钉不需要热处理,大直径的需要。所有的 2024(DD)铆钉都需要热处理。
  DD 铆钉,从材料库领出来的时候,热处理状态是 T4,直接安装是打不动的。必须先在热处理炉里 930F-950F 温度范围保温 1 小时退火,然后再冷水中淬火,然后放到冰冷的一种酒精(Isopropyl alcohol)里,放到冰箱里,用时取出。从冰箱里取出后,必须在 20 分钟内安装好,否则铆钉枪就打不动了。能打动也会发生裂纹。打好的 DD 铆钉的热处理状态是 T31。

万磁王 发表于 2013-11-29 00:32:44

  最近一次安装冰箱铆钉,持铆钉枪打铆钉的是个新手,没有经验,掌握不好力度,一颗铆钉打几次,结果发现有的铆钉出现裂纹,必须重新打。安装冰箱铆钉的要点就是力度合适,一气呵成,一次成功。
使用铆钉枪安装铆钉的过程  复合材料上也用铆钉,是特殊的铆钉,出于防腐蚀的考虑,材料只能是钛合金或莫奈合金。要粘接/铆接的复合材料板之间,仍然要涂树脂,或者封严胶(用什么怎么用严格遵守结构修理手册)。铆钉杆上涂封严胶,然后装入铆钉孔安装。复合材料铆钉安装有个特殊要求,就是不能用普通的冲击式铆枪,只能用挤压式的,复合材料怕冲击。
复合材料上使用普通铆钉会引发材料的损坏必须使用特殊铆钉(右)打铆钉的现场情景是这样的着两张照片都是二战时期的,那时候的飞机外部还都是这种近似圆头的铆钉。现在的飞机讲究多了,刚出厂的飞机,机身外部一般都用平头铆钉,有些飞机也会在机身外部用到圆头铆钉,但都是在机身尾部气动影响不大的地方  这两张照片上的工人,都没有戴护耳。打铆钉会产生很大的声响。打 3/32、1/8 英寸小直径的铆钉,不带护耳也没啥。如果是打 5/32、3/16 英寸直径铆钉,特别是在封闭环境里,那最好是戴上了。当然,干活是干活,宣传是宣传,可能戴上护耳照相影响整体画面的美观。

万磁王 发表于 2013-11-29 00:33:22

  2010 年我就遇到过这么一次,一架 B737-200 做非常大的修理,我和搭档打铆钉安装一块很大的加强片,位置是中部机身左侧蒙皮,搭档在外面打铆钉,我在里面拿顶铁。我当时全部老保用品穿戴整齐,一个摄影者就在我后面拍照。工间休息的时候,刚起身准备走,又请求我能不能配合他再照几张。那就配合一下吧,他要求我胳膊这个位置,身体那个位置,脸部这样,目光那样,……,嘿嘿,全都是干不了活的位置。
  最常见的护耳有这么三种:
  传统护耳,我觉得这种实际上是最舒适的。我当摄影模特的时候,戴的是这种,黄色的。
  这种耳塞,机库有多处供应箱,随便取用。方便,一次性使用。
  还有这种,根据个人耳孔形状分别定制的,材料是硅胶。我也有一副,蓝色的。我现在不常用它,嫌不太舒服。颜色自选,我原先选透明或肉色,后来听劝选了蓝色。透明或肉色丢了不好找。

万磁王 发表于 2013-11-29 00:34:04

钻孔
  飞机停场、起飞、飞行、降落、停场过程中,大翼的受力情况非常复杂,不停地上下摆动。一般来说,大翼是最容易产生疲劳裂纹的飞机部件。大翼的设计、制造要求非常高。高深的咱头痛,就说简单的,简单的说。
  飞机大翼上表面的铝合金板,主要合金元素是铝-锌-镁-铜,代表合金 7075-T6;翼梁翼肋也用 7075 系列;下表面的铝合金板,主要合金元素是铝-铜-镁,代表合金 2024-T3。各家制造商都有各自的高招,但万变不离其宗。含量、热处理状态可以改变,元素没法变。
  疲劳裂纹容易从紧固件孔处产生。在大翼铝合金板上钻孔是很讲究的。首先,预钻一个小直径的孔;第二步用绞刀(reamer)把小孔修成光滑的孔;第三步用一种特殊的工具把这个孔膨胀挤压一下;最后用绞刀把孔修成光滑的最终直径的孔。用这种技术加工的高质量的孔,在大多数情况下,能有效提高疲劳寿命 3 倍以上。
绞刀(Reamer)  这就是FTI公司的 Split Sleeve Cold Expansion 技术,简单图示:
1/预先润滑的有缝套管套到工具上2/连杆带套插入孔中3/启动(液压式的)工具,作动杆从空和套管中抽出,逐渐加大对空的挤压力度,然后逐渐减小。注意杆的直径是不均匀的,杆头比后面粗4/取出有缝套管丢弃5/用绞刀将孔修到最终直径孔周围的应力分布示意图。有一种专门的偏振片,以孔为中心贴到工件表面上,就可以看到这样的光环,但一般都达不到这么理想的圆形

万磁王 发表于 2013-11-29 00:34:52

五金工具
  来加拿大之前,做的工作种类很多,有些也与五金工具密切相关,但真正上手使用,却是很少。
  到加拿大后,也算顺利,很快就找到这份“专业工作”—本地华人都熟悉这词儿。
  立刻就发现和国内不同的地方了:接到 OFFER 的同时,也接到一份个人必备工具清单。工具竟然要自己买!而且工具箱都要自己买!国内可是到工具房领工具,收工后交回工具房的。
  买就买吧。看别人的工具箱啥样,就买啥样的吧。就这样,到 Canadian Tire 买了一个工具箱,550 多元。我的工具箱和这个有点像,不完全一样。没注意原产地哪里,不是加拿大就是中国,到现在为止,我很满意它的质量。这个是 Cabinet,后来根据需要又买了一个 Chest,放在 Cabinet 上的,有六个抽屉。
  买了一把气钻,也是在 Canadian Tire。50 加元不到。用了很短一段时间,实在不好用,干不成活儿,弃置不用。原产地 哪里也没仔细看。然后就买了一把 Chicago Pneumatic 的,厂家原来的名称是 Desoutter Ltd,UK。
  干飞机结构修理这一行,最重要的工具就是这手钻了。这把钻的型号是 C22-P,200W,3300r/min,使用气压 6.3bar,钻头最大直径 1/4 英寸。价钱是 380 多加元,加上税超 400 加元了。非常顺手好用。拥有这种钻的同行不少。
C22-P  最常用的钻头的材质是高速钢和钴合金,我们用的钻头都是美加生产的。很少见有人磨钻头继续用的,钝了就扔。在国内,这磨钻头可是钣金工必须技能了。
  这类英制钻头,价格从几十美分到几十美元不等。国内航空公司从航材公司手里买的价格,能比美加的价格高得多。高多少?高到国内航空公司的钣金工都把宝贵的时间用来磨钻头了……
  国内造不出英制钻头?我不相信,也不知道。但你修英美制飞机,就得有英制钻头啊。
  从一位资深飞行员+机械员+教员那里,听来一个磨钻头的故事,不保证真实性了,就当故事吧。加拿大伐木工人伐下的木头,现由直升机把原木吊到河边或路边,然后运出山。
  一架吊原木的直升飞机悲剧了。悲剧之后总得有个说法,有个原因。查不出原因的时候,往死人身上推往往是简便方法,这一点哪里都一样。所以,基本定调飞机失事原因是直升飞机驾驶员误操作。
  冤枉啊!飞行员的母亲非常不满,她对她的儿子非常信任:我儿子从小到大,做任何事情都是认真仔细,从来没有出过任何差错,他绝对不可能在工作中出差错!
  在这位伟大的母亲呼吁督促之下,经过很长时间,终于查出,事故原因在于一个传动轴,在某家公司(不在美加,也不在中国)大修的时候,钻的孔有超出标准的偏差,经过一段时间的震动,紧固件松脱,悲剧了。
  查到这根轴,后面的问题就好查了,钻那个孔的,只有一个经验丰富的老工人,他有一个习惯,就是磨钻头……,磨偏心了。
  逝去的年轻飞行员是德裔。另外,飞行员都有一个工作习惯,说是规定更合适一些,就是严格执行工作单(Checklist)的每一条指令。这是防止工作出错的非常有效的措施。
  失之毫厘,谬之千里。这样的例子在航空领域太多了。
  打铆钉的铆枪,也是必备的。好的铆枪,比如 CP 的 CP-4444,将近 500 加元。一般的 200 加元左右。
CP-4444  说一点国产工具吧。我用的锉刀有几把是美国产的 Nicoleson 的,很好用,价格也贵,单价都在 10 加元以上。最近去了 Princess Auto,看到五把 8 寸长的锉刀一套才 3 加元多一点,便宜啊,看着也挺好的,国产,买下。用了几次,恨不得扔了。
  螺刀,我买的第一套螺刀是国产的,十多把一套,不到 20 加元。现在都找不到了。用着太累,手疼。最好的螺刀是 Snap-on 的,rachet,国内叫卡拉式的吧?手柄握着非常舒服,前部吸螺刀头的磁铁吸力很强,终生保修保换。一把 100 加元左右。
Snap-on 螺丝刀  我有这么一把 Snap-on 的鸭嘴钳,价钱是32.25美元,税另加。这个价格远远超过一般的钳子。您看它有特别之处吗?
  飞机上、发动机上很多螺栓上到规定力矩后,要用保险丝把螺栓头绑紧,简称打保险。这种钳子用来打保险,非常好用。还有专门打保险的保险钳。
  另有一个小故事。在工作过程中工具损坏时有发生,那就报废吧。早年间航空公司不知道终生全保之说。有些作工具买卖的业务员就说了,工具坏了,也修不成了,您给我得了……。转身到 Snap-on 换新工具了。
  业务扩大,购入一批钣金设备,如剪板机、折边机、台钻、滚圆机……,全是原产中国的,便宜。可是大家谁用谁摇头,用过都叹气。有人甚至在那台折边机上写了句:“make honey from dog shit”。
  这些工具的问题是,质量稳定地用着不顺手。
  设计者可能就没有用过自己的设计出来的工具。反倒是美帝生产的简单工具,用着顺手,可以看出使用者参与设计的痕迹,贯彻了“从实践中来,到实践中去”的方针。

万磁王 发表于 2013-11-29 00:35:54

飞机与漆
  不管是飞机还是汽车,喷漆无非就是两大目的:保护和美观。对飞机来说,更重要的是保护,防治材料直接暴露于有害环境中,发生腐蚀。
正在喷漆作业的波音 747   时至今日,铝合金材料还是在飞机上广泛地使用着:蒙皮,隔框,桁条,等等。铝合金部件的保护算是一个大题目。

万磁王 发表于 2013-11-29 00:36:28

  首先,所有的蒙皮材料,表面全有一层薄薄的纯铝层,英文叫”clad”,纯铝比铝合金的抗腐蚀性能高得多。理工科同学都知道原电池是怎么回事。
  在纯铝上直接喷漆,不是不可以,但喷上后过段时间肯定就掉漆,那是为什么呢?小时候买布要布票,用布做窗帘是很奢侈的,很多人家就从厂里弄点漆回家,刷到玻璃上,就当窗帘了。可是好景不长,油漆在玻璃上待不住,经常剥落下来。玻璃表面太光滑了。这是一个道理。
  纯铝太光滑,漆层粘不住,必须处理一下。
  首先需要表面处理,可以是电化学处理,也可以是化学处理。用一种类似洗碗布的东西 3M 公司的 Scotch Brite,在弱碱性的溶液洗净铝材表面,暴露出纯铝,(当然没有包铝层的就是露出铝合金了)然后用去离子水冲洗,怎么算洗干净了呢?
这玩艺儿洗浴盆都好使!  水断试验:去离子水洒到表面,形成一层均匀的水膜,这就干净了;如果局部水膜不连续,那就是不干净。
  洗净以后的部件,接着进行处理,生产厂家都是电化学处理,就是铬酸阳极化处理;修理厂家用化学处理方法,阿罗丁处理。阿罗丁是汉高公司的注册商标。Alodine 600、Alodine 1000、Alodine 1200 等等……。特别指出一下,油箱里的部件,要用阿 600,油箱里的底漆也是专门的标准。阿 600 还有一个特殊的用途,就是有些地方,需要导电性良好,不能喷漆,但必须化学处理,这时候必须使用阿 600。处理后铝表面一般成淡金黄色,也有无色的。想想 American Airlines 飞机闪闪发光的金属原色吧!为了防腐,不处理是不可能的,但处理的确是很漂亮!
Alodine 600 处理过的铝合金American Airlines 经过阳极化处理的波音 767

万磁王 发表于 2013-11-29 00:37:01

  处理的目的是在纯铝表面形成一层致密的氧化层。同时为下一步处理打基础。
  接着就要喷底漆了。底漆是表面处理层和表面漆的过度层。实际上也是最关键的保护层。所有的铝合金结构件都必须有底漆。从历史到今天,底漆的种类也不少,我们还是以波音飞机来说吧,其余类似。最常用的是双组分的环氧树脂底漆:基漆和固化剂。一般是绿色和黄色。整机喷漆一般用静电喷涂设备,小部件用一般的喷枪就可以了。显然,用于这两种设备的漆是不一样的。
底漆一般是绿色和黄色

万磁王 发表于 2013-11-29 00:37:52

  最后是表面漆。表面漆兼有保护和装饰作用。波音用的表面漆是聚氨酯漆。这种漆层的良好性能至少表现在以下几个方面:抗化学溶剂:如丙酮、MEK。飞机上使用的液力油是腐蚀性非常强的,但聚氨酯漆不怕。另外就是抗摩擦性能很好。想想飞机在沙尘暴天气里的飞行环境吧……
  雷达罩,就是飞机最前面的那个圆锥形的罩子。复合材料制成。内外表面各有不超过 4 层的玻璃纤维布,中间是纸蜂窝(Nomex,像纸但不是真正的纸)。其主要作用是整流和保护其下的气象雷达。说气象雷达有点“眼睛”的作用,大家不会反对吧?如果此说成立,那么雷达罩又点像眼镜。
P-3 飞机的雷达罩  气象雷达的作用:及时发现航路上的雷雨区。有些气象雷达还有发现风切变的功能。
  雷达罩的修理不是哪个维修公司都能干的。飞机结构修理手册 SRM 上对雷达罩的损伤位置、范围和修理方法有极其严格的规定,原则上按 SRM 修理就不会错。可遗憾的是,您检查时发现损伤只有一小块儿,但去除损伤时,会越修越大,最后收不了场。怎么会这样呢?因为玻璃纤维层与层之间,玻璃纤维层与蜂窝之间,用树脂粘接的并不特别牢固。雷达罩修理范围如果比较大,势必影响雷达波发射和回收的功率,这是个大问题。本来校正视力 1.2,正常,换副眼镜,得,矫正视力剩 0.7 了。更要命的是开飞机的飞行员还不知道!
正在维修 P-3 雷达罩的美国海军机械师
页: 1 [2] 3 4
查看完整版本: 侃侃修飞机的那些事