航空機が溶接ではなくリベットを愛する秘密

飛行機をよく見ると、その表皮には無数のリベットがある。このリベット打ちは、大きな橋の建設でもよく見られる。

C919型機が数百万個のリベットを必要とするのに対し、A380型旅客機は500万個以上と言われている。

では、なぜこのような一見面倒な方法を選ばず、単純に飛行機を溶接しないのだろうか？ リベット加工?

1グラムでも減らす努力

航空宇宙産業には、"1グラムでも軽くするために努力する "というモットーがある。航空機を軽くするために、メーカーは特定の用途に合わせて可能な限り軽い素材を使用する。

航空機の表皮は一般に、軽量化のために非常に薄く作られている。このような薄い表皮を溶接で接合するのは非常に困難な作業である。

さらに、航空機のボディには耐熱性に比較的劣るアルミニウム製のものもある。そのため 溶接工程 は大量の熱を発生させるため、アルミボディの航空機には明らかに適さない。

国際的に最先端の民間航空機は、複合材を多用している。これらの素材も溶接によって損傷する可能性がある。異なる素材同士の接合は、物理的な方法で固定されなければならない。

リベットはより安定し、信頼できる

初めて飛行機に乗ったとき、私は翼の窓際に座っていた。飛行機が乱気流に遭遇したとき、翼が大きく揺れた。

乱気流が激しいと、飛行機の翼が大きく揺れる。

この連続的なスイングの過程で、翼の表皮は伸びたり縮んだりする。溶接プロセスを使用した場合、このような応力変化が繰り返されると、溶接部の強度は著しく低下する。

時間の経過とともに、これらの溶接部分には小さな亀裂が生じる可能性がある。発見が遅れれば、重大な安全上の問題を引き起こす。

民間航空機は通常10年以上使用され、溶接継ぎ目は金属疲労の問題を起こしやすく、その結果、最適な接続ができない。逆に、リベッティングは接続された部品間の振動伝達を減少させることができ、それによって振動亀裂のリスクを低下させる。繰り返される応力変化の点で、リベッティングはより優れた、より信頼できる堅固さを提供する。

リベットによる大量生産とメンテナンスコストの削減

溶接品質 薄すぎるか厚すぎるかはオペレーターの技量によるところが大きく、かなりのランダム性がある。統一基準を設けるのは難しい。

対照的に、リベッティング・プロセスで使用されるリベットはパラメータ誤差が最小であるため、品質管理と標準化された生産が容易である。

航空機製造において、標準化の要求が高いことは誰もが知っている。

航空産業で最も重要な点は、品質の一貫性である。航空機には何百万個ものリベットがあり、最初に製造されるリベットはそれに続く何千万個ものリベットと同一でなければなりません。

航空機のリベットに要求される強度は1100メガパスカルと高く、これは1平方センチメートルにセダン10台分の重量に相当する。リベット加工の精度はミクロン・レベルの制御に達する。

この考え方は、大型航空機そのものと似ている。最先端の大型航空機を製造することは、主要国にとってそれほど難しいことではないが、同じ製品を何千機も製造することは途方もない挑戦である。

リベットは空気抵抗を増加させず、逆に減少させる。

このような目立つリベットは、航空機の空気抵抗を増加させるのではないか？実際、航空製造に使用されるリベットは、主に突出頭部と皿型である。

航空機内部では、空気力学的な成形の必要がないため、低コストで加工が容易な頭部突出型リベットが主に使用される。

一方、皿リベットは、主に航空機の外装部品で平滑である必要がある部分に使用される。それらは、航空機の抵抗を効果的に減少させることができる。製造工程では、リベット・キャップとその近傍の構造に対して厳しい公差が要求される。航空機の表面に触れても、リベットの存在はほとんど感じられない。

この応用は重要な結果をもたらした。第二次世界大戦時のデータによると、皿リベットを使用することで航空機の抗力を約3%減少させることができる。

折れたリベットの交換方法は？

通常、交換には冷凍リベットを使用する。このリベットは熱処理後急速に冷却され、使用後15分以内にリベットされなければならない。

このような凍結リベットの強度は、通常の温度条件下で増大し、それによってリベット構造の安定性を高める。

リベットが緩むとどうなるのか？

たった一つのリベットの緩みが、航空機の故障警報を引き起こす可能性があり、問題のあるリベットを見つけるためにメンテナンス・スタッフが24時間態勢で残業する必要がある。

2016年、A320型機のトラブルシューティングのため、整備担当者は3昼夜にわたって執拗な作業を続けた。可能性のあるすべての不具合を系統的に調査した結果、直径1ミリにも満たない何百本ものデータピンの中から、ついに緩んだピンを特定した。

リベットの不具合を特定し修理する作業は大変ですが、心配することはありません。航空用ネジはセルフ・ロック式で、緩む可能性はごくわずかです。

さまざまな制約から、今日私たちが目にする航空機のほとんどはリベットで組み立てられている。

航空機の表皮の各部分はリベットで連結されており、効果的に空中装甲を形成している。これにより、航空機のフラップは柔軟に動く。

プレス・リベット工程

プレス・リベット締結は、エンジニアリング・プロセスにおいて材料の可塑性を変えるために外圧を加える締結方法である。この技術により、リベット・スクリューとナットを構造体の特別なプレハブ・スロットに挿入することができ、それによって部品間の信頼できる接続を達成する。

圧入リベット・ナット・スタッドには、一般的な低炭素鋼、アルミニウム合金板、銅板が通常使用される。ステンレス鋼や高炭素鋼板のような硬度が高すぎる材料には、特別に作られた高硬度のリベットナット・スタッドが使用される。その結果、ステンレス鋼は一般的なプレス・リベット・スタッドやプレス・リベット・ナット 板金 部品である。ステンレス鋼の使用頻度が低いプレス・リベット・スクリューやナットも同様である。

プレス・リベットの工程を分析することで、次のようなことがわかる。 一般紙 リベット部品とその技術、そしてプレス・リベット作業の品質管理方法と併せて、プレス・リベット工程に関する包括的な議論が行われてきた。

I.リベッティング工程

1.リベットを配置する穴のサイズは、標準穴サイズ表に従って作られなければならない。

2.特別な場合を除き（例えば、すべての機械加工とリベット締結の後に、リベット締結と干渉が発生した場合など）。 表面処理 が完了している場合）、製品の表面処理はリベッティング工程の前に完了していなければならない。

3.リベット部品の色を選択するとき、製品部品にカラー亜鉛メッキが選択されている場合、リベット部品は一致すべきである。製品部品に青亜鉛、白亜鉛、ニッケル、酸化メッキを施す場合、ニッケル・メッキのリベット部品が一般的に使用される。表面処理前にリベット止めが必要で、かつ以下のものが必要な特殊な製品部品には、ニッケル・メッキのリベット止め部品が一般的に使用される。 ろう付け メッキ層の化学的特性が溶接の品質に影響するため、補強のためにニッケルメッキを施したリベット部品も選ばれる。

II.一般的なリベット部品の紹介と加工要件

(I) リベットナットとその加工条件

花歯リベット・ナットの厚さ(t)が、1.5mm以上であるとき。 アルミ板 が1.0mm以下の場合は、加工コード-0を使用する。ステンレス材でのリベットの場合、ステンレスは硬く、リベット締結後にリベットナットが脱落しやすいため、 スポット溶接 通常、ナットを強化するためにナットの周囲に使用される。

リベッティング工程では、金型は一度に所定の位置に配置されなければならず、ナットのすべての突出部分は、良好な状態を確保するために、隙間なくプレートに入らなければならない。 矩 ナットとプレートの間

(II) プレスリベットスタッドとその加工条件

プレス・リベット・スタッドには、貫通穴全ねじプレス・リベット・スタッドと盲穴プレス・リベット・スタッドがあります。この記事では、主にこの2つのタイプを紹介する。貫通穴全ねじスタッドと盲穴スタッドの違いは、内穴が完全に開いているかどうかとねじ山の長さにあり、その他の寸法は基本的に同じです。

プレス・リベット付きスタッドの加工要件は以下の通り である。通常、ブラインド・ホールとスタッドのプレス・ リベット加工は、電気めっきの前には行わない。これは、電気めっき液が完全に流出し、ねじ山の腐食を防ぐためである。

プレスリベット工程では、金型を一度に正確に位置決めする必要があります。スタッドのすべての角が板金に完全に埋め込まれ、部品の表面と同一平面になる必要があります。これにより、シートメタルの良好な平坦性とスタッドとの垂直性が保証されます。

長さ(L)が30mm以上のスタッドについては、スタッドの傾きを防止するため、構造解析および工程要件に従ってスポット溶接による補強が必要である。プレスリベットにステンレス鋼薄板を使用する場合、スタッドの外径サイズと薄板の穴サイズの公差は±0.05mmを確保する必要があります。

(III) プレス・リベットねじとそのプロセス要件

プレス・リベット・スクリューは、主に丸頭タイプと六角頭タイプに分けられる。丸頭プレス・リベットねじの「S」部分は、丸頭とセレーションであり、リベット止め方法は、先に紹介したセレーション付きプレス・リベット・ナットのそれと基本的に同じである。

六角頭のねじの「S」部分は六角頭と突起からなり、リベット止めの方法はプレスリベット止めスタッドと同じである。

スタッドをプレス・リベットで打ち込む際の加工条件を以下に示す：一般に、厚さ1mm未満のシートはプレスリベット打ちには使用しない。プレスリベット用金型の使用は、スタッドのすべての角がシートに完全に埋め込まれ、部品表面と同一平面になり、シートの良好な平坦性とスタッドとの垂直性が得られるように、最初の試みで正しく位置決めされなければならない。

プレスリベット用ねじのS値は通常大きいので、プレスリベット時に材料の押し出しが発生しやすく、部品の変形につながる。ステンレスねじをステンレス鋼板にプレスリベット止めする場合、ねじの外径と穴の大きさの公差を±0.05mm以内に維持する必要があります。

(IV) ゆるみ止めプレスリベットねじとその工程要件：

緩み止めプレスリベットねじは、固定が必要で頻繁に分解・取り付けを行う場所によく使用される。

緩み止めプレスリベットねじの加工要件は以下の通りである：プレスリベット用金型の使用は、最初の試みで正しく位置決めされ、ねじのすべてのコーナーがシートに完全に埋め込まれ、部品表面と面一であることを確認し、シートの良好な平坦性とねじとの垂直性を提供する必要があります。

(V) ポジショニングピンとそのプロセス要件

位置決めピンの長さ（L）が20mmを超える場合、構造解析と工程標準に基づき、位置決めピンのズレを防止するため、ろう付け（丸頭でのスポット溶接）により位置決めピンを補強する必要がある。

プレス・リベット打ちの間の金型の使用は、正確で、最初に所定の位置になければならず、位置決めピンの突出部分は、部品の表面と同一平面になるように、板金に完全に埋め込まれなければならない。これにより、板金の平坦性と位置決めピンとの良好な直角度が保証される。

III.リベッティング工程における品質管理

1.リベット・ナット、ねじ、スタッド、カスタム・ハードウェア・リベット（ガイド・ピン、位置決め支柱など）、静電ハンド・ボウル・ベース、リベット・レンチの締め付けが含まれる。

2.製品の端部や穴の周囲にリベッティングを施すと、大きな変形が生じることがある。変形の程度に基づき、設計図面どおりの寸法および美観の要件を満たすために必要な措置（再形成または研磨など）を講じる必要がある。

3.リベット止めの後、ズレやオフセットがあってはならない。ねじ山が対応する穴と同心に揃うようにすることが重要である。

4.リベット部品の材質、仕様、型式は図面のものと一致していなければならない。誤った仕様の使用は認められない。

5.リベット留め後、リベット留め部品の周囲に目立つ変形、突出、くぼみがあることは容認できない。表面処理で隠せないような、目に見える刻印や型跡があってはならない。

6.リベット止め部品は、リベット止め後に緩んだり外れたりしてはならない。その固さは試験されなければならない；押し引き力とトルク値は、リベット部品の仕様についてPEMによって指定された要件に適合しなければならない。

7.生産ラインで使用されるリベットの材料と型式の仕様が、包装に表示されているように、設計図面に適合しているかどうかを速やかに確認することが肝要である。包装の中に混合材料がないかチェックすること。

8.リベット留めした後、リベット留めした部品のネジ山が検査に合格しなければならない： ゴー／ノー・ゴー・ゲージが正しく機能しなければならない。