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电磁铆接是一种新型的铆接工艺。电磁铆接在20世纪80年代中期还处于高电压电磁铆接设计,铆接设备大,安全性差,因此,高压电磁铆接设备未能得到广泛的应用。其实电磁铆接是在电磁成形工艺基础上发展起来的一种铆接工艺。目前,新型电磁铆接技术已经买入了自动化阶段,因为电磁铆接技术在铆接成型上的技术优势,电磁铆接已经被波音、空客等广泛应用。根据我国大飞机制造的发展战略要求,电磁铆接技术的发展和应用也显得尤为迫切。
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电磁铆接技术工作原理如下图:
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7 r: U' T }7 _, o4 D5 t交流电经过升压和整流后对电容器组进行充电。当开关闭合时,初级线圈中会产生快速变化的冲击电流,该电流在线圈周围产生瞬间变化的强磁场。强磁场使次级线圈中产生感应电流,进而产生涡流磁场,两磁场相互作用产生强大的涡流斥力,该斥力在放大器中经过多次反射和找折射并被放大,其输出波形和峰值改变了应力,这一应力使铆钉在短时间内完成塑性变形,完成镦粗成形。电磁铆接的基本工作原理就是通过充电后的电容器组对线圈放电,将贮存在电容器内的电磁能转变为机械,能使铆钉成形。电磁铆接原理图如上图。
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低压电磁铆接技术在大飞机制造应用中需满足的要求* y7 \* n0 W( `* d" c7 O) p
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目前的大飞机越来越多的使用复合材料、高强度的大直径铆钉、干涉配合铆钉等,就是为了减轻结构重量和提高大飞机的使用寿命。
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_, Y8 x" e, h+ x3 C5 r O大飞机中大量使用的大直径铆钉直径为6mm、8mm铝合金铆钉或钛合金铆钉,传统的锤铆铆接力是有限的,一般只能铆接4mm以下的铆钉,而压铆设备对铆接零部件的开敞性有要求,电磁铆接放电电流的上升时间为0.5ms,能瞬间变强磁场,长生13kN的脉冲力,对于高强度大直径铆钉的铆接是很有优势的。
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干涉配合铆接能提高大飞机结构的疲劳寿命,还可增加密封性,电磁铆接技术通过单击或双击即可完成干涉配合铆接,钉杆和镦头的成形基本上为同步,并可对干涉量大小进行参数控制。3 h( a5 \' V+ |1 I9 q
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大家都知道复合材料具有质轻、强度大等性能,因此,航空领域复合材料的应用很广泛,电磁铆接能够一次完成铆钉镦头成形,没有冲击,可获很高的铆接质量。
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' N) v: U+ p7 ?' [电磁铆接在国外已经得到广泛应用,例如美国Electroimpact公司的手持式电磁铆接设备HH503,在波音、空客中就有广泛应用。
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还有一种就是自动化电磁铆接设备,可以实现环槽钉的安装。
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我国电磁铆接技术也取得了一定进展,并且在电磁铆接实验装置、电磁铆接样机、电磁铆接工艺等方面有了长足的发展,尤其是高强度铆钉、复合材料铆接、干涉配合铆接等方面进行了大量的实验研究。
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3 j( |+ z% T6 H; l电磁铆接技术是作为一种新型铆接成形工艺方法,在复合材料、大直径铆钉铆接、干涉配合铆接等方面有着普通铆接技术无法比拟的优势,而且在大飞机铆接中发挥着巨大作用。
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