當你坐上一架商業客機，翺翔在萬米高空俯視雲海與大地，是否曾想過這個巨大的“大鳥”是如何組裝而成的？在它光潔的外殼下，又隐藏了多少奧秘？
事實上，連接配接寬達60米、長近80米的機身和雙側機翼，就需要數以百萬計的小小鉚釘。
它們有如穿針引線的裁縫，把這個龐然大物牢牢固定，使之能迎風翺翔。
這麼多釘子，為什麼不用焊接？今天我們就來揭開飛機制造中的奧秘——難以替代的鉚接工藝。
輕盈的機身靠它支撐
當你乘坐飛機飛過大洋和高山時，是否會擔心這個“大鳥”的機身是否足夠堅固？其實，商業客機為了減重，廣泛采用鋁合金和複合材料制造機身與機翼。
這些金屬材料強度高但密度低，既能減輕重量，又保證了安全。
但輕巧的機身也更難連接配接。
根據相關資料，目前商業飛機主要使用2024、7075等系列的鋁合金，以及玻璃鋼/碳纖維增強複合材料。
這類材料綜合密度可比鋼材輕30%以上。
機身和機翼采用複合材料，相較于全金屬結構可減輕20%以上的重量。
正是材料的輕量化，帶來了巨大的飛行效率提升。
然而，這些先進材料的共性是不易焊接。
高強度鋁合金如7075在焊接時，熱影響區強度損失可達50%以上；玻複材在熱過程中也容易出現界面分層和基體燒蝕。
如果選擇焊接，飛機結構就失去了材料本身的輕量優勢。
此時，小小的鉚釘就派上了用場。
鉚接是一種機械連接配接，它利用沖壓工藝在部件的接合處形成嵌合，實作牢固的鎖定效果。
這一冷加工過程不會改變材料内部的金相組織，對強度的負面影響很小。
一顆标準鋼質鉚釘重約0.5克，卻可承受約500公斤的剪切載荷。
在飛機結構多個關鍵部位，以鉚釘陣列的形式連接配接，就産生了足以支撐機身和機翼的連接配接強度。
比如，空客A380使用了約500萬顆2127型号的鉚釘，形成了可靠的整體負荷路徑。
值得一提的是，鉚接連接配接還擁有獨特的斷裂抑制功能。
當連接配接受力不均時，周邊鉚釘可起到負荷再配置設定的作用，這有效抑制了沿單個鉚釘方向的裂紋擴充，保證了結構完整性。
這使其特别适用于飛機結構的可靠性設計。
飛機結構設計追求輕量化，這就需要依賴高強度和低密度的材料；而這些材料的共性是不易焊接連接配接。
此時，小小的鉚釘就發揮了獨特作用：密集的鉚釘陣列構成可靠的連接配接；冷加工過程不損傷材料性能；又具備裂紋擴充抑制的能力。
正是它們的存在，使輕盈的飛機能安全地翺翔于高空。
可靠性勝過焊接
為什麼飛機制造業青睐鉚接，而不采用表面看來更堅固的焊接呢？這就需要深入比較兩種連接配接方式的本質差別。
首先是連接配接強度。
焊接利用高溫使材料熔化結合，看似牢固；但飛機多采用高強度鋁合金，這類材料在熔焊過程中，部件強度很容易受損。
比如2024鋁合金焊接接頭抗拉強度下降幅度可達30%，而鉚接是冷加工，不改變材料微觀組織，對強度影響很小。
其次是連接配接穩定性。
飛機長時間工作，連接配接點承受的動載荷反複交替應用。
焊接接頭在疲勞載荷下，會逐漸出現微裂紋；而鉚接接頭疲勞破壞幾率較低。
相關實驗證明，相比焊接，鉚接接頭在高循環載荷下的使用壽命可提高1.5~2倍。
再有需要考量飛機使用的複雜環境。
飛行過程中溫差較大，連接配接點需要承受溫度載荷；同時還面臨腐蝕媒體。
這兩者都會加速焊接處産生應力腐蝕開裂，而鉚接連接配接對溫度和腐蝕的适應性更好。
最後一個優勢是維修便利性。
鉚接連接配接可以被簡單快速更換，大大節省了維護時間和成本。
相關資料顯示，鍛軋鉚釘技術可以使換釘時間縮短60%以上。
這可降低商業航空公司的整體營運支出。
可見，鉚接連接配接在飛機制造領域是非常理想的工藝選擇。
它為輕薄的現代客機提供了絕佳的支撐，保障了上百名乘客的旅途安全。
百萬計的小英雄
飛機制造業追求“每克必争”，是以選擇輕量化的鋁合金皮膚與結構。
這些部件需要用結實可靠的鉚釘連接配接：一架波音737需要約120萬顆；大型客機更是用量驚人，比如空客A380多達500萬顆！
這些小鉚釘承擔了飛機整體結構連接配接的重任。
一架波音737需要約120萬顆；大型客機更是高達500萬顆。
試想，埃菲爾鐵塔總零件數也就達2，500，000個，制造一架商業飛機的結構複雜性可見一斑。
這數百萬零碎部件的品質把控，可是絲毫馬虎不得。
鉚釘要求尺寸精度達到0.01毫米，表面處理層厚度誤差不超過2微米。
這樣苛刻的工藝程度，不亞于航天級精密制造。
稍有不慎，就可能讓這巨無霸“掉鍊子”。
更令人震驚的是，成百上千萬的鉚釘沒有一兩個是相同的！
飛機的各個部位所需規格形态各異，是以鉚釘要針對局部設計定制。
工程師需要計算不同載荷情況，設計合理的鉚型與間距。
而供應商要在保證單片品質的前提下，實作多類型并行生産。
可見，飛機背後是設計、制造、裝配各環節間的高度協同。
工程師們以昆蟲蛹化蝶的姿态“裁剪、縫合”，最終拼湊出巨大的“翼”。
正是無數零碎部件品質的綜合，造就了超遠端客機高效安全的商業飛行。
維修更換零難度
在長時間使用下，一些鉚釘也難免會松動或損壞；商業飛機為了長時間安全營運，必須實作快速維修與故障更換。
此時，與焊接相比，鉚接連接配接就大放異彩了。
相比焊接焊渣清理困難，斷裂鉚釘的更換十分簡便。
常用的冷擴脹鉚釘技術隻需簡單錘擊即可實作換釘。
整個過程用時在15分鐘左右，大大節省了維修時間。
這類快速更換鉚釘還有特殊的儲存處理。
簡單來說，就是在高強度鉚接後迅速置于低溫環境，使材料内部殘餘應力固定，進而獲得更高的連接配接強度。
這種“冷凍鉚釘”重新鉚接時，其高強度狀态可持續約10-15分鐘，充分滿足快速維修需求。
但有時問題并不在鉚釘，而是信号故障導緻飛機顯示鉚接問題。
某次A320客機就出現了這樣的狀況，維修團隊連續工作72小時才排除故障，最後在上萬個資料接頭中找到真正的1個失效點。
可見背後工作的繁重和挑戰性。
不過值得安慰的是，這種“虛驚”的機率非常之低。
飛機用鉚釘不僅自鎖穩固，也十分耐腐蝕。
很難出現大面積松動的情況，除非遭遇異常情況，如飛行資料記錄儀在墜機事故後的高溫燒毀。
小小鉚釘，大無畏！
飛機制造業要求極高的精度，是以廣泛采用機械連接配接。
這些看似渺小的鉚釘，承載着整個行業乃至一個民族的夙願。
正因為執着于品質的追求，中國的鉚釘和飛機才能在風雨後續寫輝煌。
簡簡單單的鉚接工藝，其内涵遠不止連接配接機身的作用。
它承載了設計師的心血，象征着制造業的進步，也彰顯了一個國家的崛起。
還有那些默默無聞的工作者，他們讓這些小小的零件發揮出巨大作用，他們造就了新時代的“中國翼”。
是以說，不要小看這無數零碎的鉚釘。
每一次班機起飛，每一個航點降落，它們都在背後注入無比堅固的力量！
我衷心期望，在高鐵縱橫的大陸上，藍天下也将有更多屬于我們的“大鳥”自信翺翔；中國制造的飛機将加速騰空而起，如鋼鐵的鉚釘一般堅固可靠！
參考資料
央視網，《人物》薛瑩：為大飛機裝配百萬顆小鉚釘的大國工匠2019年04月25日
北京市科學技術協會，為什麼甯願用上百萬顆鉚釘拼接飛機，也不選焊接？2023-10-27