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来源：西贝九日

周末参观了名为“法老的国度”，一场介绍古埃及文明的展览，当我第一次近距离看到木乃伊时，我才真正感受到了“生”对于古埃及文明的重要程度，死亡只是中断，是生命延续的一种必然，制作木乃伊、建造金字塔，无非是为来世新生做准备。

这两天翻了翻古埃及的神话故事，奥西里斯与赛特的王位之争、伊西斯的智慧都给人留下很深刻的印象。我想恐怕只有深入了解这些英雄的故事，才能真正了解古埃及文明。

言归正传，航空制造业的英雄呢？我想可以考虑下航空紧固件，它甚至可以被称为是“无名英雄”。航空紧固件可能不像发动机那样让人说起来就兴奋十足，但是一架客机上却实实在在地需要上百万件紧固件，比如波音747上紧固件的数量达到三百万件，每天数百万人的安全可以说都取决于对航空紧固件的正确选择和使用。

航空紧固件与其它普通工业紧固件的差别很大，而且在很多方面根本不具备可替换性，甚至根本没有可比性而言。举个例子，对于飞机上使用的螺栓，有些材料是耐腐蚀钢，并经过严格的热处理工艺，其拉伸强度可以超过125KSI；相比之下，普通工业紧固件的材料大多是低碳钢，而且几乎没有足够的防腐蚀处理，其拉伸强度介于50-60KSI之间。

如果从产品类型上来区分，航空紧固件可以分为：

• 螺栓/螺丝
• 螺母
• 铆钉/垫圈/销
• 其它特殊产品
• 如果从应用类型上来区分，航空紧固件可以分为：
• 永久连接紧固件
• 可拆卸式连接紧固件
• 紧固件材料的选择通常会涉及到以下五个方面：
• 最高和最低应用温度
• 环境抗腐蚀要求
• 疲劳及载荷力
• 防松方式
• 应力腐蚀开裂问题

因此，对于航空紧固件材料的选择，需要参考剪切强度、拉伸强度、疲劳强度、应用温度、防腐蚀能力等参数。以安装固定飞机引擎为例，将一个7-8吨重的发动机固定到机翼上可能只需要少量的几个螺栓，因此这些螺栓必须具备足够的强度。目前用于固定发动机的紧固件大多是特殊的钛合金螺栓。

对于航空紧固件来说，比较常见的材料有合金钢、不锈钢、铝合金、钛合金、镍基合金等，其中铝合金和钛合金材料占了绝大多数。

铝合金材料代表着重量轻、卓越的导热性和导电性、耐腐蚀能力和优秀的延展性。大多数用在飞机结构上的实心铆钉的材料就是铝合金。根据强度等级和热处理条件不同，又可以细分为多种铝合金材料，其中1100, 2017-T, 2024-T, 2117-T和5056是最常见的五个等级。但是在高温应用环境下，铝合金材料的强度会急剧下降，所以不适合于高温应用。

钛合金的强度与中等强度合金钢的强度相差无几，但是其重量只有后者的一半不到。钛合金的强度、耐腐蚀性、耐高温能力都很赞，因此被更加广泛地应用在飞机机身、发动机等结构中。其应用温度在-210C°至425C°，所以即使成本略微高一些，但从降低重量的角度考虑，钛合金仍是结构紧固件的首选材料。

在大多数钛合金紧固件的失效模式中，对于设计的选用以及材料的认知不足往往是最主要的原因。例如，钛合金的零部件不可以进行镀镉或镀银处理，因为这会是钛合金在常温下脆化的来源。

此外，在钛合金紧固件安装过程中，施加的扭矩、摩擦系数、装配工艺等都是非常复杂的不确定因素，在某些极限情况下，多重因素的合力作用会导致钛合金紧固件发生失效。比如钛合金螺纹紧固件在安装过程中，非常容易发生滑丝等问题，因此选用钛合金紧固件时，其表面润滑处理就变得更为重要。

由此可见，在飞机结构设计中，对于紧固件的选用，需要更加专业的技术知识以及更加详细的考虑。

那些容易被误解的紧固件概念

满不懂: 您了是学什么专业的？

假行家: 通信工程。

满不懂: 嚯嚯嚯！手机特别熟吧？

假行家: 还行，手机就是通信终端的一种。

满不懂: 听不懂! 我就问你能给我这个老年机改成最新的iPhone吗？

假行家: 你快打住吧！我这专业是跟手机有关，但我偏重于软件和程序。

满不懂：哦！编程呀，懂了！你看看能给我编个程序，把我支付宝账户弄个几百万，怎么样？

假行家: ……

一年一度的高考已经结束了，但随之而来的是对学校和专业的选择。看看近些年来新增的那些热门专业，大数据应用、机器人工程、智能制造，无一不是更加专业、更加适应时代需求的学科。然而并不是每个人都能真正了解各个专业的学习内容以及将来可能从事的行业，我想这在很大程度上和以前专业划分不够细致有关。

其实放在任何一个领域，总有一些概念容易被混淆，有些无关技术本身，即使发生混淆也无伤大雅，比如对标准件的定义，在多数情况下，紧固件和标准件二者似乎是等同的，怎么称呼倒也无所谓。

标准件通常指符合公开规范中对设计、制造、测试、验收标准等各项要求的零件，如NAS、AN、SAE等。这类零件有许多规格、性能和用途，标准化、系列化和通用化程度极高。此外，仍然有许多紧固件、密封件、轴承等零件，它们的制造是遵照零件制造商自己的规范要求，因为这些标准或规格并未成为公开规范，因此这些零件还不能划入标准件的定义。

有些定义或名称则需要严格的区分，因为这涉及到零件的选用、安装等问题，正所谓“失之毫厘，谬之千里”。我们简单举几个例子：

1）自锁力矩和锁紧力矩

自锁螺母是非常常见的一种紧固件，绝大多数的自锁螺母是通过螺母颈口变形来实现自锁的。因此，自锁螺母在与螺栓配合安装时，螺栓需要突破自锁螺母的变形，才能完成安装，而在这个过程中，需要施加的扭力，也就是用来突破自锁螺母变形区域的扭力值，被称为自锁力矩。

锁紧力矩可以被定义为将被连接的飞机零件配合面，固定在最终安装位置，在紧固件锁紧方向上测量的力矩。

自锁力矩是在拧紧自锁螺母的过程中，当螺母与螺栓的螺纹部分完全啮合，且还没有和被连接的飞机零件接触时的力矩值。在安装过程中，自锁力矩受外界因素影响明显，包括转速、紧固件尺寸、摩擦系数等。

锁紧力矩标量的是在使用紧固件锁紧飞机零件过程中，用于在接头处产生张紧力的力矩，而这个张紧力会有效提高接头处等疲劳强度，就是大家熟知的预紧力。

2）哪个是螺栓？哪个是螺纹销钉？

首先，螺栓和螺纹销钉都属于螺纹式紧固件，都需要配合螺母来完成安装。其次，从应用上来说，都可以采用不同的头部形状来满足抗拉、抗剪的应用要求。

我想他们的区别，从外观上来看，可能就是钉尾。螺纹销钉的钉尾通常有一个内六角凹槽，而螺栓的尾部则没有这个凹槽。这又是为什么呢？

这个是由他们的安装特点决定的，螺纹销钉在安装时，要保证钉杆不动，工具转动的是螺母或套环，所以在非干涉配合下，需要一个六角工具抓住螺纹销钉的钉杆，让它保持不动；而螺栓与螺母配合，尤其是与托板螺母配合时，安装工具驱动的往往是螺栓，因此螺栓不需要辅助安装的内六角凹槽。

3）单面安装的盲螺栓和盲拉钉

二者外形及其相似，但是机械强度、应用类型却相差很大。盲螺栓比盲拉钉具有更高的强度，用于需要高强度连接的接头。有时，盲螺栓可以直接替换高锁螺栓和环槽铆钉。目前很多盲螺栓由钛合金制成，其额定的剪切强度几乎都要远远高于盲螺钉。

此外，二者在直径尺寸、填充安装洞的能力方面也都存在差异。因此，虽然二者作为单面安装的紧固件概念，几十年来并行发展，但是还是各自有自己的分工领域。

就像我们不要把机械工程理解为修理自行车，把生物工程理解为养鸡养鸭一样，很多航空紧固件的定义不能从其名称来下定论，尤其是中文名称。就拿刚才提到的盲螺栓和盲拉钉，都是单面安装，规格相似、安装方法相似，恐怕只有你真正了解了它们的区别，那么在需要替代高锁螺栓或是替代实心铆钉的时候，才不至于像满不懂和假行家一样。

航空紧固件件号总结

P/N

Part Number

零件号码

件号对于一个零件的重要性就好比姓名对于我们每个人的重要性一样，从设计阶段的选用，到试验阶段的测试认证，再到装配制造阶段的采购，只要你用紧固件，那就离不开件号，而且还就不能搞错。

一架飞机上紧固件的数量是百万级的，它们虽不像起落架、引擎等那样显而易见，确是飞机的重要组成部分，从机头到机尾，遍及飞机的每一个角落。

在说件号之前，我们先大致了解下航空紧固件的类型有哪些。

从应用角度来区分，可以分为可拆卸式和永久式安装两大类。更加详细的区分，请您参考之前的文章，“你真的了解航空紧固件吗？”此外，广泛意义的航空紧固件还包括螺纹护套、快卸紧固件、门锁结构和液压管路件等。

紧固件的件号通常情况下由两部分组成：

1） 规范号或标准号

2） 零件信息，包括尺寸、材料和表面处理等

例如BACB30XT8HK16， BACB30XT就是标准号，代表是波音标准的100度沉头环槽钉；后面的字母和数字则反映零件的基本信息，8代表直径1/4英寸，H代表选择退胶槽，K代表紧固件表面是铝喷涂处理，16代表夹层厚度1英寸。

这里重点说一下直径代码和夹层厚度代码，这里面的数字不是实际的直径或长度尺寸，而是代码。通常情况下，对于铆钉来说，其直径代码是以1/32英寸为单位，因此上面例子中直径代码-8就是1/4英寸；而几乎所有紧固件长度代码都是以1/16英寸为单位，因此上例中长度代码-16就是1英寸。

目前在航空制造领域，会经常遇到的紧固件标准有以下这些：

MS 美国军用标准

NAS 美国航空标准

AS 隶属于SAE的航空标准

MA 隶属于SAE的米制航空标准

AN 美国空军海军标准

DIN 德国工业标准

EN 欧洲标准化委员会标准

BAC 波音标准

ABS/ASNA/NSA 空客标准