波音飞机铆钉OVER-DRIVING 研究

■ 巩小波/山东太古飞机工程有限公司

0 引言

在当前航空业高速发展的背景下，铆接依然是飞机制造和维修最普遍的连接方式，这主要由飞机制造材料、材料特性、飞行特性、重量要求等决定。铆接可实现部件连接、载荷传递，铆接工艺对飞机安全至关重要。

铆接是通过对铆钉挤压、抽拉，使铆钉发生变形，来实现多个零件的相互连接。铆钉根据构型可分为实心铆钉和盲铆钉（抽芯铆钉）。本文分析的是实心铆钉的铆接工艺要求。铆钉铆接过程类似于锻造过程，在外力的作用下，铆钉杆身发生塑性变形，杆身高度减小而直径增大，以形成墩头的方式达到连接目的。在飞机制造及维修中，铆接工艺属于永久性连接，日常维护中不需要拆卸，拆除后铆钉不能再次使用必须报废。

1 波音飞机对铆钉铆接的要求

波音结构修理手册针对铆钉铆接的要求分为正常铆接和过铆/过镦（OVER-DRIVING 或OVER-DRIVEN），两者对铆钉墩头直径的要求不同，铆接墩头形状、大小、状态是判断铆钉是否被正确铆接的关键因素，结构修理手册（SRM）中就墩头是否满足要求有详细说明。

波音SRM 中将铆钉墩头的数值分为D 和H（见图1），D 分为NORMAL DRIVING 和OVER-DRIVING 两种，如表1 所示。

相同型号的铆钉OVER-DRIVING墩头直径大于NORMAL DRIVING。以下是作者对波音手册及维修方案中OVER-DRIVING 的使用原因分析：

图1 波音墩头尺寸示意

表1 波音铆钉墩头尺寸要求

1） 在结构连接中主要通过铆钉的杆身承受剪切力，墩头承受相应的拉应力。通过OVER-DRIVING 可以增大墩头直径，增大墩头与连接件表面的接触面积，因此可以增大铆钉的拉应力。

2） OVER-DRIVING 通过充分铆接可以增加孔壁内铆钉杆身的变形量，从而保证杆身与孔壁的充分结合，增强密封性。墩头直径变大，增加与连接件表面的接触面积，增强密封性。

3） OVER-DRIVING 通过充分铆接增加孔壁内铆钉杆身变形量，直径变大对连接件孔壁产生压力，连接部件孔壁发生变形，存在一定的压应力，从而提高连接部件孔壁的疲劳强度，增强耐久性。

4） OVER-DRIVING 铆钉铆接墩头的变形量较大，随铆接过程的延长，杆身发生变形硬化，容易出现墩头裂纹。

5） OVER-DRIVING 的铆接力度较NORMAL DRIVING 大，孔壁杆身变形量大，对于最外侧孔、孔距不满足1.7D的位置容易出现孔壁变形不均匀、边缘凸起、应力集中，导致疲劳裂纹出现、耐久性下降，板材较薄位置尤为明显。

2 案例分析

在飞机维修方案中，关键区域、主要结构的铆钉铆接通常要求OVER- DRIVING，对于边距不足1.7D 的位置一般会特别指出不需要OVER-DRIVING。

以下内容节选自波音公司对超手册修理方案的答复。

1） 某飞机//L/H BS482 FRAME REPAIR AT PENETRATION HOLE- DEVIATION TO SRM 53-00-07 REPAIR13。

波音回复为“Install all rivets over- driven to a minimum 1.4D driven head per SRM，51-40-2，Figure 3，Table II. Install rivets dry. ” 即所有的铆钉（BACR15BB）都应按照SRM 51-40-2，Figure 3，Table II over-driven。

2）//R/H BS482 FRAME REPAIR AT PENETRATION HOLE- DEVIATION TO SRM53-00-07 REPAIR13。

波音回复为“Install all rivets （except as noted） over-driven to a minimum 1.4D driven head per SRM 51-40-2， Figure 3， Table II. Install rivets dry. Do NOT overdrive the BACR15BB5D rivets that are identified as FL1 in Ref /E/ sketch。”

此方案中同一修理区域不同边距铆钉的铆接要求是不一样的。即波音认为，此区域的6 个SEM（除STUD HOLE 孔）紧固件的铆接，4 个边距小于1.7d 的孔不应采用OVER-DRIVEN，另两个边距大于1.7d 的孔则应采用OVER-DRIVEN，如图2 所示。

3 其他机型的要求

目前，针对铆钉墩头OVER-DRIVING 的特殊要求，只在波音飞机维修文件中出现。空客、CRJ、SAAB、ERJ等其他机型的维修文件中并没有类似要求，只是就铆钉安装后墩头的尺寸给出了极限值或范围值，如表2、表3 所示。

图2 波音回复对此区域的安装铆钉的具体解释

表2 2024、2117、3.1124铆钉墩头尺寸

表3 2017、7050、3.1324铆钉墩头尺寸

相对于波音飞机来说，空客飞机的要求更简单，同类型的铆钉只有一个极限值或范围值要求。其他机型也与空客类似。

4 总结

在飞机维修方案的设计及维修方案实施的过程中，需要明确安装铆钉的类型及相应的安装标准。维修施工过程中应严格按照手册、方案标准的要求来完成。不同类型的铆钉是否被正确地铆接，直接影响飞机在飞行中载荷的传递及结构的承载，只有严格执行维修标准才能确保飞行安全。