항공기가 용접 대신 리벳을 선택한 비결

비행기를 자세히 살펴보면 기체 표면에서 수많은 리벳을 관찰할 수 있습니다. 이 리벳 공정은 대형 교량 건설에서도 흔히 볼 수 있습니다.

C919 비행기에는 수백만 개의 리벳이 필요하지만 A380 여객기에는 500만 개가 넘는 리벳이 사용된다고 합니다.

그렇다면 번거로워 보이는 이 방법을 선택하는 대신 단순히 비행기를 용접하지 않는 이유는 무엇일까요? 리벳팅 프로세스?

단 1그램도 감량하기 위한 노력

항공우주 산업에는 "단 1그램도 줄이기 위해 노력한다"는 모토가 있습니다. 항공기 경량화를 위해 제조업체는 특정 용도에 맞게 가능한 가장 가벼운 소재를 사용합니다.

항공기의 외피는 일반적으로 무게를 줄이기 위해 매우 얇게 제작됩니다. 이렇게 얇은 외피를 용접하는 것은 엄청난 도전입니다.

또한 일부 항공기 기체는 내열성이 상대적으로 떨어지는 알루미늄으로 제작되기도 합니다. 따라서 용접 프로세스 는 많은 양의 열을 발생시키므로 알루미늄 기체를 가진 항공기에는 적합하지 않습니다.

전 세계 최첨단 상업용 항공기는 복합 소재를 광범위하게 사용합니다. 이러한 소재는 용접으로 인해 손상될 수도 있습니다. 서로 다른 재료 간의 연결은 물리적인 방식으로 고정되어야 합니다.

더 안정적이고 신뢰할 수 있는 리벳팅

처음 비행기를 탔을 때 저는 날개 창문 근처에 앉았습니다. 비행기가 난기류를 만났을 때 날개가 눈에 띄게 떨리면서 제 안의 불안감이 치솟았습니다.

난기류가 심할 경우 비행기의 날개가 크게 흔들리는 장면을 목격하신 분들도 많으실 겁니다.

이 지속적인 스윙 과정에서 날개의 피부는 늘어나거나 압축될 수 있습니다. 용접 공정을 사용하면 이러한 반복적인 응력 변화로 인해 용접 지점의 강도가 현저히 떨어집니다.

시간이 지남에 따라 이러한 용접 부위에 미세한 균열이 생길 수 있습니다. 제때 발견하지 못하면 상당한 안전 위험을 초래할 수 있습니다.

상업용 항공기는 보통 10년 이상 운항하기 때문에 용접 이음새는 금속 피로 문제가 발생하기 쉬워 연결 상태가 최선이 아닌 경우가 많습니다. 반대로 리벳팅은 연결된 부품 간의 진동 전달을 줄여 진동 균열의 위험을 낮출 수 있습니다. 반복적인 응력 변화 측면에서 리벳팅은 더 우수하고 안정적인 견고성을 제공합니다.

리벳팅으로 대량 생산이 용이하고 유지보수 비용이 절감됩니다.

용접 품질 는 작업자의 숙련도에 따라 크게 달라지며, 너무 얇거나 너무 두꺼울 때 상당한 무작위성이 있습니다. 일관된 표준을 설정하는 것은 어려운 일입니다.

반면 리벳팅 공정에 사용되는 리벳은 파라미터 오차를 최소화하여 품질 관리와 표준화된 생산이 용이합니다.

항공기 제조 과정에서 표준화에 대한 요구가 높다는 것은 누구나 알고 있는 사실입니다.

항공 산업에서 가장 중요한 측면은 품질 일관성입니다. 항공기에는 수백만 개의 리벳이 사용되며, 처음 생산된 리벳은 이후 생산되는 수천만 개의 리벳과 동일해야 합니다.

항공기에 사용되는 리벳의 강도는 1제곱센티미터에 승용차 10대의 무게에 해당하는 1100메가파스칼에 달합니다. 리벳 가공의 정밀도는 미크론 수준의 제어에 이릅니다.

이 개념은 대형 항공기 자체의 개념과 유사합니다. 최첨단 대형 항공기를 제조하는 것은 주요 국가에서도 그리 어려운 일이 아니지만, 수천 대의 동일한 제품을 생산하는 것은 엄청난 도전입니다.

리벳은 공기저항을 증가시키지 않고 오히려 감소시킵니다.

이렇게 눈에 띄는 리벳이 항공기의 공기 저항을 증가시키지 않을까 궁금해하는 분들도 있을 것입니다. 실제로 항공 제조에 사용되는 리벳은 주로 돌출형 헤드와 카운터 싱크 타입입니다.

공기역학적 형상이 필요하지 않은 항공기 내부에는 비용이 저렴하고 가공이 쉬운 돌출 헤드 리벳이 주로 사용됩니다.

반면에 카운터 싱크 리벳은 주로 매끄러워야 하는 항공기 외부 부품에 사용됩니다. 이 리벳은 항공기의 항력을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 제조 공정에서는 리벳 캡과 주변 구조물에 대한 엄격한 공차가 필요합니다. 항공기 표면을 만져보면 리벳의 존재를 거의 느낄 수 없습니다.

이 적용은 상당한 성과를 거두었습니다. 2차 세계대전의 데이터에 따르면 카운터싱크 리벳을 사용하면 항공기의 항력을 약 3%까지 줄일 수 있다고 합니다.

부러진 리벳은 어떻게 교체하나요?

일반적으로 교체 시 냉동 리벳을 사용합니다. 이 리벳은 열처리 후 빠르게 냉각되며 사용 후 15분 이내에 리벳을 교체해야 합니다.

이러한 동결 리벳의 강도는 상온 조건에서 증가하여 리벳 구조의 안정성을 향상시킵니다.

리벳이 느슨해지면 어떻게 되나요?

리벳 하나만 느슨해도 항공기 오작동 경보가 발령되어 유지보수 직원이 문제가 있는 리벳을 찾기 위해 24시간 내내 초과 근무를 해야 할 수도 있습니다.

2016년, A320 항공기의 문제를 해결하기 위해 정비 담당자들은 3일 동안 밤낮을 가리지 않고 고군분투했습니다. 가능한 모든 결함을 체계적으로 조사한 끝에 마침내 수백 개의 데이터 핀 중 직경이 1mm도 안 되는 느슨한 핀을 찾아냈습니다.

리벳 결함을 식별하고 수정하는 작업은 까다로울 수 있지만 걱정할 필요는 없습니다. 항공 나사는 자동 잠금 기능이 있어 풀릴 가능성이 매우 적습니다.

여러 가지 제약으로 인해 오늘날 우리가 보는 대부분의 항공기는 리벳으로 조립됩니다.

항공기 스킨의 개별 조각은 리벳을 사용하여 서로 연결되어 효과적으로 공중 갑옷을 형성합니다. 이를 통해 항공기의 플랩이 유연하게 움직일 수 있습니다.

프레스 리벳팅 프로세스

프레스 리벳팅은 엔지니어링 공정에서 외부 압력을 가하여 재료의 가소성을 변경하는 체결 방법입니다. 이 기술을 사용하면 구조물의 특수한 조립식 슬롯에 리벳 나사와 너트를 삽입하여 구성 요소 간의 안정적인 연결을 달성할 수 있습니다.

압입식 리벳 너트 스터드에는 일반적으로 일반적인 저탄소 강판, 알루미늄 합금판, 구리판이 사용됩니다. 스테인리스 스틸 및 고탄소 강판과 같이 경도가 지나치게 높은 재료의 경우 특수 제작된 고경도 리벳 너트 스터드가 사용됩니다. 따라서 스테인리스 스틸은 일반 프레스 리벳 스터드와 프레스 리벳 너트에는 거의 사용되지 않습니다. 판금 부품. 스테인리스 스틸이 자주 사용되지 않는 프레스 리벳 나사와 너트에도 동일하게 적용됩니다.

프레스 리벳팅 공정에 대한 분석과 함께 다음과 같은 소개를 통해 일반 언론 리벳팅 부품과 그 기술, 그리고 프레스 리벳팅 작업의 품질 관리 방법과 함께 프레스 리벳팅 공정에 대한 포괄적인 논의가 진행되었습니다.

I. 리벳팅 프로세스

1. 리벳 배치를 위한 구멍 크기는 표준 구멍 크기 차트에 따라 만들어야 합니다.

2. 특별한 경우(예: 모든 가공 후 리벳팅에 간섭이 발생하는 경우 및 표면 처리 완료된 경우) 리벳팅 공정 전에 제품의 표면 처리를 완료해야 합니다.

3. 리벳 부품의 색상을 선택할 때 제품 부품에 컬러 아연 도금을 선택한 경우 리벳 부품이 일치해야 합니다. 제품 부품에 청색 아연, 백색 아연, 니켈 및 산화물 도금을 선택한 경우 일반적으로 니켈 도금 리벳 부품이 사용됩니다. 표면 처리 전에 리벳 처리해야 하고 다음이 필요한 특수 제품 부품의 경우 브레이징 보강, 니켈 도금 리벳 부품도 도금 층의 화학적 특성이 용접 품질에 영향을 미치기 때문에 선택됩니다.

II. 일반적인 리벳 부품의 소개 및 가공 요구 사항

(I) 리벳 너트 및 가공 요구 사항

꽃이빨 리벳 너트의 두께(t)가 알루미늄 플레이트 가 1.0mm 이하인 경우 처리 코드 -0이 사용됩니다. 스테인리스 스틸 재질의 리벳팅의 경우 스테인리스 스틸은 단단하여 리벳팅 후 리벳 너트가 떨어지는 경향이 있기 때문입니다, 스폿 용접 를 사용하여 너트 주위를 강화하는 것이 일반적입니다.

리벳 팅 과정에서 다이가 한 번에 제자리에 있어야하며 너트의 모든 튀어 나온 부분이 틈을 남기지 않고 플레이트에 들어가야합니다. 수직도 너트와 플레이트 사이에 있습니다.

(II) 프레스 리벳 스터드 및 공정 요구 사항

프레스 리벳 스터드에는 스루홀 완전 나사산 프레스 리벳 스터드와 블라인드 홀 프레스 리벳 스터드가 있습니다. 이 글에서는 주로 이 두 가지 유형을 소개합니다. 스루홀 완전 나사산 스터드와 블라인드 홀 스터드의 차이점은 내부 구멍이 완전히 열려 있는지 여부와 나사산의 길이에 있으며 나머지 치수는 본질적으로 동일합니다.

프레스 리벳 스터드의 처리 요건은 다음과 같습니다. 일반적으로 전기 도금 전에 블라인드 홀과 스터드의 프레스 리벳팅은 수행하지 않습니다. 그 이유는 전기 도금 용액이 완전히 흘러나와 나사산의 부식을 방지하기 위해서입니다.

프레스 리벳팅 공정에서 다이를 한 번에 정확하게 배치해야 합니다. 스터드의 모든 모서리가 판금에 완전히 삽입되어야 하며 부품 표면과 수평을 이루어야 합니다. 이렇게 하면 판금의 평탄도와 스터드와의 직각도가 보장됩니다.

길이(L)가 30mm 이상인 스터드의 경우 스터드가 기울어지지 않도록 구조 분석 및 공정 요건에 따라 스폿 용접 보강이 필요합니다. 프레스 리벳팅에 스테인리스 강판을 사용하는 경우, 스터드의 외경 크기와 강판의 구멍 크기의 허용 오차는 ±0.05mm로 보장되어야 합니다.

(III) 프레스 리벳 나사 및 공정 요구 사항

프레스 리벳 나사는 크게 둥근 머리와 육각 머리 유형으로 나뉩니다. 둥근 머리 프레스 리벳 나사의 'S' 부분은 둥근 머리와 톱니 모양이며, 리벳팅 방식은 앞서 소개한 톱니 모양의 프레스 리벳 너트와 본질적으로 동일합니다.

육각 머리 나사의 'S' 부분은 육각 머리와 돌출부로 구성되어 있으며, 리벳팅 방식은 프레스 리벳 스터드의 리벳팅 방식과 동일합니다.

다음은 프레스 리벳팅 스터드의 가공 요건입니다: 일반적으로 두께가 1mm 미만인 시트는 프레스 리벳팅에 사용되지 않습니다. 프레스 리벳팅 금형을 처음 사용할 때 올바르게 배치하여 스터드의 모든 모서리가 시트에 완전히 삽입되고 부품 표면과 수평이 되어 시트의 평탄도가 좋고 스터드와 수직이 되도록 해야 합니다.

프레스 리벳팅 나사의 S값은 일반적으로 크기 때문에 프레스 리벳팅 중에 재료 압출이 발생하기 쉬워 부품 변형으로 이어집니다. 스테인리스 스틸 나사를 스테인리스 스틸 시트에 프레스 리벳팅할 때는 나사의 외경과 구멍 크기의 공차를 ±0.05mm 이내로 유지해야 합니다.

(IV) 풀림 방지 프레스 리벳 나사 및 공정 요구 사항:

느슨하지 않은 프레스 리벳 나사는 종종 고정이 필요하고 자주 분해 및 설치해야 하는 곳에 사용됩니다.

풀림 방지 프레스 리벳팅 나사의 가공 요건은 다음과 같습니다: 프레스 리벳팅 금형의 사용은 첫 번째 시도에서 나사의 모든 모서리가 시트에 완전히 삽입되고 부품 표면과 수평이 되어 시트의 평탄도와 나사와의 직각도가 양호하도록 올바르게 배치해야 합니다.

(V) 포지셔닝 핀 및 프로세스 요구 사항

프레스 리벳 포지셔닝 핀의 제작 요건은 다음과 같습니다. 구조 분석 및 공정 표준에 따라 포지셔닝 핀(L)의 길이가 20mm 이상인 경우 오정렬을 방지하기 위해 브레이징(원형 헤드의 스폿 용접)으로 포지셔닝 핀을 보강해야 합니다.

프레스 리벳팅 시 다이를 사용할 때는 처음에 정확하고 제자리에 위치해야 하며 포지셔닝 핀의 돌출 부분이 판금에 완전히 매립되어 부품의 표면과 수평을 이루어야 합니다. 이렇게 하면 판금의 평탄도와 포지셔닝 핀과의 직각도가 보장됩니다.

III. 리벳팅 공정의 품질 관리

1. 리벳팅 프로세스에는 리벳 너트, 나사, 스터드, 맞춤형 하드웨어 리벳(가이드 핀, 위치 지정 지지대 등), 정전기 핸드볼 베이스, 리벳팅 렌치 등의 고정 작업이 포함됩니다.

2. 제품 가장자리나 구멍 둘레에 리벳을 박으면 심각한 변형이 발생할 수 있습니다. 변형 정도에 따라 설계 도면에 따른 치수 및 미적 요구 사항을 충족하기 위해 필요한 조치(예: 재형성 또는 연마)를 취해야 합니다.

3. 리벳팅 후에는 정렬 불량이나 오프셋이 없어야 합니다. 나사산이 해당 구멍과 동심원으로 정렬되는지 확인하는 것이 중요합니다.

4. 리벳 부품의 재질, 사양 및 모델은 도면에 나와 있는 것과 일치해야 합니다. 잘못된 사양의 사용은 허용되지 않습니다.

5. 리벳팅 후 리벳팅된 부품 주변에 눈에 띄는 변형, 돌출 또는 움푹 들어간 부분은 허용되지 않습니다. 표면 처리로 감출 수 없는 눈에 띄는 인쇄물이나 몰드 자국이 없어야 합니다.

6. 리벳 부품은 리벳팅 후 느슨해지거나 분리되지 않아야 합니다. 견고성을 테스트해야 하며, 푸시풀 힘과 토크 값은 리벳 부품 사양에 대해 PEM에서 지정한 요구 사항을 준수해야 합니다.

7. 포장에 표시된 대로 생산 라인에 사용되는 리벳의 재질 및 모델 사양이 설계 도면과 일치하는지 즉시 확인해야 합니다. 포장에 혼합된 재료가 있는지 확인합니다.

8. 리벳팅 후 리벳팅된 부품의 나사산은 검사를 통과해야 하며, 이동/노고 게이지가 올바르게 작동해야 합니다.