航空铆钉类紧固件分解技术

世界所有生产线上正在批量生产的客机，大部分都是采用铝合金制成的铆接结构。铆钉目前仍然是飞机结构连接设计最常选用的标准件。一般的轻型飞机上，铆钉的使用数量就多达10万个，而空客的大型客机铆钉的使用量则多达万个。

随着近年来，航空工业不断壮大和发展，飞机逐步扩大应用整体结构、钛合金结构和复合材料结构，对铆接连接件的品种、质量等要求大大提高，为满足铆接件的一些特殊要求，国内外研制了一些特种铆钉，如环槽铆钉、抽芯铆钉、螺纹空心铆钉、高抗剪铆钉、钛合金铆钉等铆接工艺设备。简单、连接牢固可靠、抗震、耐冲击制造成本相对较低的铆钉在实际飞机制造工程阶段，面对设计更改、各类结构故障返工、返修以及不同客户需求的改装、用户在使用过程中产生损伤后的修复工作时，都要采用分解技术将已经铆接完成的铆钉拆除下来。工程预算阶段，制造商通常将铆钉的定额量增加10%左右，主要用于生产过程损耗和拆解更换使用。铆钉分解技术在飞机制造的实际工程阶段应用的频率非常高，在实际操作过程中，因分解铆钉而引发的次生故障率也比较高。目前，国内大多数航空企业紧固件拆除工艺现状主要还是采用风钻与钻头等并辅助简单工具的分解模式。

常用铆钉分解工艺技术分析

1.1　钻冲法分解铆钉

对于埋头或梯型头、圆头、半圆头等类的实芯铆钉，需要使用比芯钉杆公称直径小一级的钻头从钉头部一侧的中心位置钻孔，深度需要控制在接近而不能超过钉杆的高度，直至铆钉头脱落为止，主要避免伤及结构件。然后用与铆钉杆相同直径的冲头冲掉残余的钉杆及镦头部分。对于抽芯铆钉，由于铆钉结构较为复杂，铆钉的芯杆和钉套的材料不尽相同，鼓包型抽芯铆钉等类型的抽芯铆钉的干涉量较小，所以，分解铆钉的难度较大。通常航空企业采用以下几种方式：

（1）冲击法：将专用导套放在环圈上面，冲头沿导套引向铆钉尾端，铆钉鐓头面用空心顶把顶住，轻叩铆枪，将芯杆冲出，然后使用钻头将钉体部分分解掉。

（2）钻击法：将钻套放在环圈上面，用与铆钉直径相同的钻头钻铆钉钉帽，然后用铆钉冲将铆钉冲出。

（3）环圈拆除法：用空心铣刀洗切环圈，在铣去足够量的环圈材料后，用铆钉冲将铆钉冲出。

（4）环槽劈开法：用小錾子沿纵向劈开环圈，然后使用铆钉冲把铆钉冲出。

1.2　打磨法分解铆钉

通过打磨铆钉头部，使用打磨器、冲子和不同等级的钻头拆除铆钉。在打磨过程中尽可能多地磨掉铆钉头部（图1），同时要注意控制打磨姿态和打磨量，不能损伤到周围的铆钉和结构零件表面。使用冲头和锤子在已经打磨完成的工作面上打出冲点（图2），主要作用是为分解时钻头的行进方向提供引导。这时选择的钻头要比铆钉直径小一个等级，钻出剩下的铆钉销的一部分（图3），确保钻出的孔完全处于铆钉杆的中心，这样钻出的孔才不会扩大，同时也为下一级钻孔提供导向的作用。最后换成与铆钉直径同级的一个钻头小心地钻出铆钉杆。

1.3　錾冲法分解铆钉

将扁平的金属錾子置于铆钉头刚好唇口的位置铲除铆钉头部。使用约3-lb的锤子击打扁錾子的尾部（图4），直至铲除铆钉头部。最后用冲子敲出铆钉的钉杆（图5）。对于铆钉膨胀过紧，难以冲出需要按照图3的操作步骤分级钻掉铆钉杆部分。

基于飞机设计紧凑、结构复杂，无论是用打磨器打磨掉铆钉头还是使用专用的錾子来铲除铆钉的头部的工艺方法，主要还是应用在要求相对较低的民用领域。这两种方法都存在着明显的技术缺陷，打磨法极易给产品周围结构件的表层带来损伤，铲除法对于大直径或高强度铆钉不具备可操作性，同时也将不可避免地对结构件的孔壁造成损伤，因此在现今航空产品制造过程中并没有被广泛采用。

专用工具分解铆钉工艺分析

2.1　使用铆钉分解器分解铆钉

美国专业飞机维护公司（AircraftSpruceSpecialtyCo.）研发出一种专门用于铆钉分解的工具（图6）。这种工具使用户能够快速而准确地去除铆钉和盲孔紧固件。根据不同的铆钉类型，需要选择相应规格的导向和钻头来分解铆钉。按照不同铆钉安装好钻孔附件，安装到正确的位置后锁紧（图6）。然后参照结构的材料厚度相应调整钻头露出部分，保证钻孔的深度恰好使铆钉能够被分解掉（图7）。最后利用调整好的铆钉分解器钻掉铆钉的钉杆部分，冲出残余镦头部分（图8）。

2.2　易钻（E-drill）分解铆钉等紧固件工艺技术

E-drill是世界首创手持式电火花无应力切削加工工艺，能够实现迅速切削所有的导电材料，在航空工业上主要应用于拆卸铆钉等各种紧固件和钻孔工作。操作者从程序库选择紧固件类型，手持式终端将会指示操作者用哪个电极系统并会给紧固件预切割一个深度，通过真空定位器或导向冲头的方式定位紧固件的中心位置。精密尺寸的电极从紧固件头部切出一个圆槽，在电极和机身结构之间产生一个易断截面（图9）。闭合回路的流体系统包含过滤水、冲洗切削区域并去除切削产生的碎屑能吸走和收集碎屑并进行适当处理。E-drill切削完成后，最后的步骤为利用冲头把残余的紧固件金属块破裂后冲出。

综合分析

通过对实芯类铆钉以及抽芯类铆钉分解工艺技术的研究，综合分析传统工艺技术的优点和缺点，得到了不同类型紧固件拆除的要点和控制方向。为更多种类航空紧固件的分解工艺技术的发展奠定了基础。伴随着军、民机市场的快速增长，根据航空紧固件和连接结构的特点，采用适应的分解工艺技术能够大幅度提高工作效率。

注：根据核心技术期刊整理