科学家发明全新铆接技术：一架商业飞机生产时间可减少1周

铆接（英文名 riveting）即铆钉连接，是一个机械词汇，是利用轴向力将零件铆钉孔内钉杆墩粗并形成钉头，使多个零件相连接的方法。铆钉，是一种机械紧固件，是蘑菇状的金属针，其圆柱形的"茎"（或柄）被推入需要连接的两片金属的对准的孔中。铆钉的"帽"（或头）最终停留在一块金属的表面上，而钉柄则从另一块金属上伸出来。然后用锤子敲击该柄，使其散开并变平。这样，板材就被一侧的头部和另一侧被压扁的柄固定在一起。

不过由于镁的材质特性，如果在室温下敲打，由它制成的铆钉很可能会碎掉。这个问题可以通过在烤箱中预热这种铆钉来解决--以使其变得更软--但这需要时间和能源消耗。因此，镁质铆钉并不经常使用。虽然铝铆钉可以用来连接镁板，但它们比镁的同类产品重约30%。因此，利用它们部分抵消了使用镁金属板的重量节省。

建立在叫做“摩擦搅拌焊接”（friction stir welding）的现有技术上，华盛顿州太平洋西北国家实验室的科学家们现在已经开发出了他们声称的更好的铆接镁的方法，称为旋转锤铆接（Rotating Hammer Riveting，RHR）。

这个过程开始时，镁质铆钉的柄在室温下被插入两片镁的孔中。然后，一个被称为锤子的工具被推到柄的尾端。尽管它的名字，这个锤子并不像你工具箱里的那个--相反，它是一个具有凹面的固体金属圆柱形装置，它像一个钻头一样快速旋转。

当锤子对着柄部旋转时，它产生摩擦，反过来产生热量。这种热量使镁变软，足以使锤子施加的压力能够迅速将其压扁。首席科学家王天浩（Tianhao Wang，音译）博士说：“我们花了很多时间来寻找锤子的旋转速度和我们将其插入铆钉的速度之间的正确平衡。但我们最终在加工范围内找到了一个甜蜜点，在RHR过程中，铆钉头不会粘附在工具上，也不会开裂”。

重要的是，该技术也可以应用于常用的铝合金 2024 制成的铆钉。因为这种金属如果在室温下储存，实际上太硬了，不能用来做铆钉，所以必须先加热，使其变软，然后储存在冷冻室里，使其保持这种状态。随后，在从冰箱中取出后必须尽快使用，以免它变热和重新硬化。

然而，如果将RHR用于未经处理的铝合金2024铆钉，它们在室温下很容易变平。更重要的是，每个铆钉的安装据称只需要四分之一秒，而常规安装需要1到3秒。

关于这项研究的论文的通讯作者 Scott Whalen 博士说：“如果 RHR 被采用，这将意味着在一架商业客机的一小部分上减少整整一周的铆接时间”。

该论文近期发表在《Journal of Magnesium and Alloys》

Source:PNNL