飞机电磁加热铆接技术分析研究

摘 要：电磁加热铆接技术的出现很好的解决了飞机冷铆接所存在的不足，对提升飞机铆接质量有着比较重要的改善作用。本文通过对飞机电磁加热铆接技术进行简单的概述，结合我国电磁加热铆接技术在飞机铆接过程中的实际情况，对具体的技术细节进行阐述，望能够对我国飞机应用电磁加热铆接技术有所指导意义。 
中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-6865955.htm
　　关键词：飞机铆接；电磁加热；分析研究 
　　一、飞机电磁加热铆接技术概述 
　　铆接技术作为对飞机进行结构链接和修理最为关键的方法，主要应用在飞机机壁结构上将蒙皮和部分物件进行链接，1970年之前飞机铆接技术中还主要是采用冷铆技术为主，冷铆中主要采用气动锤铆、液压压铆两种方法，分别采用冷气作为铆接动力，冷铆中所采用的铆枪体积小，重量较轻，所以使用也就比较方便，这种铆接技术能够有所发展也是因为这一大优势。 
　　1970年以后，随着当代飞机设计使用寿命和可靠性的要求越来越高，大量钦合金、高强度钢的应用越来越多，由于钦合金铆钉的硬度高，塑性差，铆接时铆钉杆的膨胀量小，不易填满铆孔，难以形成墩头，并且经常产生裂纹，这就不得不采用新的热铆接方法和工艺。国外如美国、俄罗斯热铆接设备主要采用电阻加热的原理给铆钉加热后铆接，如美国的隐形飞机机件大量采用热铆接方法，热铆接后基本看不出铆钉的痕迹。 
　　到目前为止，磁感应加热原理的热铆接技术在我国还没有应用到飞机结构的铆接，也无成型的电磁热铆接设备，因此开展电磁热铆接技术的研究研制具有自主知识产权的电磁热铆接设备具有十分重要的意义。 
　　二、飞机电磁加热铆接技术分析 
　　（一）主要电路分析 
　　飞机电磁加热铆接技术中将逆变主电路作为整个技术应用系统中的主要电路，另外还有整流电路、滤波电路等，感应加热之后的负载可以作为感应线圈和被加热工件，也可以等效看做一个电感或者是串联的电阻，在实际的应用过程中为了能够将电路中的功率因数以及逆变器的输出功率进行改变，一般会采取补偿电容的方法，使补偿后的负载在电源的工作频率上谐振。由于电路工作于谐振频率附近，此时振荡电路对于基波具有最小阻抗，所以负载电流接近于正弦波，输出电压为近似方波。同时为避免逆变器上、下桥臂间的直通，换流必须遵循先关断后开通的原则，在关断与开通间必须留有足够的死区时间。 
　　（二）谐振频率的跟踪分析 
　　由于该铆接技术中所使用的逆变主电路中是利用串联谐振方式，所以能够对串联谐振的特点进行全面表现，在谐振的时候，电路内部电流会达到最大的值，那么偏离谐振点的电流值就会不断降低，所以在利用该铆接技术的时候一定要对谐振电流进行实时监督，以此判断电路内部精确变化，调整逆变器工作频率点使输出电流始终保持在最大极值工作状态就能实现谐振频率的自动跟踪，即可采用自校正极值寻优控制算法让逆变器工作在谐振频率附近，功率因数接近于1。这样既可满足感应加热工艺，又保证系统的可靠稳定、提高电路的热功效率和热稳定性。 
　　（三）铆接零部件的温度控制分析 
　　飞机电磁加热铆接技术在进行实际运用的时候，必须根据实际情况，定制出专门的铆接零部件，使用最多的零部件就是铆钉，所以在此对铆钉的温度控制进行分析。铆钉的温度在很大程度上会决定着飞机铆接效果的好坏，假若铆钉温度过高会对飞机需要铆接的部位产生损伤，假若温度过低，会导致铆接过程很不顺利，所以在进行飞机实际铆接的时候必须将铆钉的温度控制在规定范围内。具体做法是通过进行大量的试验，将各种飞机材料以及不同尺寸的铆钉放在进行加温，控制加热时间，然后将铆钉的温度进行记录，存在飞机铆接系统中，在进行相关位置的铆接时，就可以参考相关的数据资料，对铆钉的温度进行控制，避免温度不适宜对铆接位置或者铆接过程造成阻碍。 
　　（三）铆枪的设计分析 
　　铆枪是实现飞机电磁加热铆接技术最为关键的装置，能够提升飞机铆接效率，实现加热和铆接工作的同步进行。飞机电磁加热铆接技术中所使用的铆枪能够和空军部队中的气动铆枪进行匹配工作，也就是说温度加热到一定程度之后就可以将内部安装的铆钉进行击发，实现自动化铆接，但是还需要采用气动铆枪进行加固。 
　　与此同时，加热装置必须包括包括磁场吸收屏蔽装置，这是因为装在气动铆枪上的加热装置产生脉冲强磁场会使线圈周围所有金属导体产生涡流发热，而气动铆枪材料本身是高强度钢，它和加热装置靠得太近会使铆枪本身发热；同时开放的磁场对人体健康也有危害，所以必须严格的对脉冲磁场吸收。所以设计的电磁热铆枪应包括加热线圈、铆钉夹持装置、磁场吸收屏蔽装置、骨架等，所有材料都应是非金属材料。 
　　结论 
　　电磁加热铆接技术作为一种新型飞机铆接技术，不仅在噪音处理上比其他铆接技术好，还有这较高的热效率，劳动强度也不是很高，最为重要的是可以实现电磁铆接和气动铆接技术的一体化运行，对于飞机铆接质量有着比较好的提升价值。 
　　通过对飞机电磁加热铆接技术进行分析，可以看出我国在对该项技术应用在飞机铆接中的程度还不是很熟练，所以相关部门必须加大电磁加热铆接技术的宣传力度，大力培养相关专业人才，使我国飞机铆接技术能够摆脱传统铆接技术的限制，提升飞机铆接质量，使得飞机铆接效果能够提升一个档次。