C919飞机为什么宁愿用100万颗铆钉，也不选择焊接？

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文：大嘴社科

编辑：大嘴社科

2022年12月9日，全球首架C919交付用户。这一系列的成功，不仅仅是中国航空工业历程中的一座标志性里程碑，也是以实力和技术背书的中国制造的骄傲和荣耀。

但你可能未曾留意到，C919的拼装并非使用焊接工艺，其闪光的机体背后，有一个默默无闻但却极为关键的角色，那就是微小的铆钉。你可能会对这个名字感到陌生，但铆钉其实是一种金属紧固件，它的使命就是把两个或更多的金属板牢牢地连在一起，形成一个坚固的结构。

你可能无法想象，C919飞机上，就有大约一百万颗这样的铆钉，它们安静地居住在飞机的各个角落，比如机身、机翼、尾翼等。这些铆钉看起来普通，不显眼，但其实它们是一道坚实的安全防线，承载着保护飞机的安全和性能的重任。

有些人可能会有疑问，为什么C919飞机需要这么多的铆钉？难道没有更高级的连接方式，比如焊接或胶粘吗？铆钉在飞机制造和维护中究竟扮演着怎样的角色，它的存在又有何种特殊性和重要性呢？这一切，都是值得我们深入探索的问题。

飞机这一款在天空中畅行的高速运输工具，要在高空环境下应对多种力量的交替挑战，诸如重力、阻力和升力等。因此，设计时对于飞机的重量、强度、稳定性，都有着近乎苛刻的要求。

为了赋予飞机更优雅的飞翔姿态，轻便且稳固的材料在制造过程中就成为了制造者的重要工具。铝合金、钛合金、复合材料等，这些轻质材料，它们不仅重量轻盈，同时强度卓越、抗腐蚀能力强，并且拥有出色的耐疲劳性能。

然而，虽然这些材料各具优势，但它们有一个共同的挑战，那就是对于焊接这种传统的连接方式的抵抗力。焊接，这个看似强大的连接方式，在面对这些特殊材料时，却成了力不从心的小丑。

焊接的高温会在材料上形成热影响区，可能导致材料性能的下降，甚至引发变形和开裂等一系列问题。同时，焊接过程对于操作者的技能和经验有着极高的要求，稍有不慎，就可能导致焊接质量的波动和不一致。

因此，焊接在飞机制造过程中的角色，往往被限制在一些非承力或承力较小的部位。这一切都使得焊接在这场舞台上，只能黯然退居幕后。

那么，在承力大或者需要保持外表光洁无瑕的部位，又该如何将不同的材料或者相同材料的不同部分紧密连接起来呢？

答案就在那个默默奉献的小巨人——铆钉。铆钉不同于螺钉，是一种通过物理力量将两个或更多的部件紧密拼接在一起的小巧连接器。它由头部和尾部组成，其中头部通常是圆形或半球形的，而尾部则常见为圆柱形或锥形。

说起现代铆钉的起源，则要追溯到遥远的上世纪。20世纪20年代,商业航空业发展日新月异,各飞机制造商竭尽全力研发高质量而价格低廉的飞机,以满足市场需求。然而,传统的焊接和螺栓连接技术始终无法达到理想的连接效果,这一难题始终困扰着各家飞机公司的工程师们。

1926年,知名的查尔斯霍尔铝飞机公司的技术专家沃德·霍尔终于找到了突破口。受轮船和重型机械铆接技术的启发,霍尔设计出一种可以减小飞机阻力的平头铆钉。这项创新专利为航空工业带来了革命性变化。1929年,霍尔的公司制造出第一架采用铆钉机身连接的飞机,它不仅机身更加流线型,而且各部件连接更加牢固。这架飞机的问世标志着铆钉技术正式应用于飞机制造。

此后,铆钉的种类和制造工艺不断丰富和改进,可用于不同材料和部位的连接,如实心铆钉、抽芯铆钉和击芯铆钉等。今日,一架现代飞机需要数十万上百万颗铆钉才能完成,这充分证明了航空工业对产品质量和安全性的严苛要求。沃德·霍尔的这一发明为飞机的大规模生产和商业化奠定了基础,他因此被公认为现代飞机铆钉的发明人。

从航天航空领域到日常的办公机器、电子产品，再到广大的运动场设备，这种盲铆钉已成为一种普遍而有效的机械连接方法。

在进行铆钉连接时，工人先将铆钉穿过预先钻好的孔洞，然后使用专用工具对尾部进行打扁或膨胀处理，形成一个与头部相对应的新的“头”。这就像是给两个部件之间插入了一颗结实的“楔子”，形成了一种静力连接。

铆钉的优势在于其特性的多元化。首先，铆钉的重量非常轻，一般只有焊接材料重量的1/3到1/5，对于追求轻便的飞机来说，无疑是一种重要的优势。

再者，铆钉的连接稳定性十分可靠，它的性能不会受到温度、湿度、腐蚀等因素的影响，同时，铆钉的连接具有一定的弹性，它能在飞机受到冲击或震动时缓解应力，防止开裂。

而除了本身性质可靠，铆钉也不会改变自己固定的材料的结构和性能，也不会产生应力集中。这就好像是一位巧手匠人，他不改变木头的本质，但能够将它们巧妙地拼接在一起，制作出坚固的家具。

此外，铆钉连接过程简便快捷，无需复杂的设备和高技术要求的操作人员，只需要一台专用的铆接机或者一把锤子就能完成。这种连接方式还可以进行单面操作，极为适合空间狭窄或者难以接触的部位。

铆钉的万能特性使其能适用于不同材料之间的连接，如金属与复合材料、金属与塑料等，而且还可以根据具体需求选择不同形状、尺寸、材质的铆钉。这样看来，铆钉的角色不仅仅是一个连接器，它更像是飞机制造中的一个“瑞士军刀”。

铆钉的能力还并不止于此。除了它们的轻巧、稳定和可靠，还有一个不容忽视的优点：它们可以显著提高飞机结构的刚度和强度。铆钉就像是无数的小手，牢牢地将飞机的蒙皮和骨架紧密地结合在一起，形成了一个坚实的整体。

这样一来，飞机就能更有效地抵抗空气动力学效应和结构应力，从而提高飞机的安全性和耐久性。这一切，都归功于那些在飞机上默默奉献的铆钉们，它们让我们的飞行之旅变得更加安心、安全。

当然，铆钉并非不会损坏，当出现不可避免的劳损时还是需要进行更换，但正是因为可以更换，其相比于焊接等一次性固定技术有了更多优点，因为可更换的部件让飞机的维修和改造变得可能。就像一个橡皮筋固定的结构，既可以轻松拆卸，也可以迅速重组，为飞机的维修工作带来了极大的便利。

铆钉的更换主要涉及三个步骤，即冷冻、自锁和故障排查。

首先，冷冻铆钉。这是一种利用低温液体，如液氮，使铆钉体积收缩的方法，旨在减少铆钉与孔壁之间的摩擦，从而降低拆除铆钉时的难度，以及避免对飞机零件造成的潜在损伤。

冷冻铆钉时，维修人员首先将低温液体倒入带有管道的容器中，然后将管道插入铆钉头部的孔洞，让低温液体流入铆钉内部，使其温度迅速降低。冷冻时间一般为几分钟到十几分钟，具体时间取决于铆钉的材料和尺寸。完成冷冻后的铆钉会变得脆弱，易于被钻子等工具拆除。

第二部，维修人员会使用自锁铆钉的自锁功能。这是一种创新的设计，它使铆钉在拆除过程中能够自我锁定在孔内，以防止铆钉掉落或飞出，造成可能的伤害或者遗失。

自锁铆钉的秘密在于其头部设置了一个可旋转的环形切口。在拆除过程中，这个切口会与孔壁之间形成一个稳定的楔形结构，从而使铆钉不能轻易被剔除。

对于自锁铆钉的处理，维修人员需要用到一种带有刀片的特殊工具，沿着切口方向旋转并推入铆钉头部，使切口打开并牢牢锁定在孔内。

最后，维修人员需要对故障进行排查。这是一项依赖各种精密检测手段和设备的工作，目的在于找出并分析铆钉故障的原因和可能影响。这项任务至关重要，因为只有通过详细的故障排查，维修人员才能确定是否需要更换铆钉，以及应该使用何种类型的新铆钉。

对于故障排查，有多种方法可供选择，包括目视检查、触摸检测、敲击测试、X光检测、超声波检测、拉伸试验等。这些方法让我们能够清楚地判断出铆钉是否出现了断裂、松动、变形、腐蚀等情况，以及这些情况对飞机结构可能造成了何种程度的损伤。

在检查完毕后，工人换上新的铆钉，直到飞机的使用寿命耗尽，一代代铆钉默默无言地执行着体积微小却意义重大的工作。

铆钉虽然小，但却是飞机上的小英雄，它们默默地承担着连接和保护飞机结构的重任。同时，我们也要感谢那些从事铆装工作的工人，他们用自己的双手和智慧，为飞机提供了优质的服务和保障。

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