專利名稱：空心鉚釘?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空心鉚釘，特別是涉及飛機(jī)制造業(yè)上用的空心鉚釘。
在飛機(jī)制造業(yè)中，對(duì)飛機(jī)上的構(gòu)件之間的鉚釘連接幾乎都采用實(shí)心鉚釘，這種實(shí)心鉚釘帶有一個(gè)軸桿和一個(gè)扁頭，其鐓頭在裝配時(shí)通過軸桿材料的塑性成形而構(gòu)成的。所述鉚釘鐓頭可以通過例如錘打或擠壓來形成。上述類型的實(shí)心鉚釘一般由鋁合金、鈦合金或鎳銅塑性合金組成。安裝這種鉚釘需要對(duì)扁頭和鐓頭側(cè)進(jìn)行加工作業(yè)。以這種方式建立的鉚釘連接是相當(dāng)昂貴的。在自動(dòng)生產(chǎn)過程中對(duì)于安裝實(shí)心鉚釘?shù)男枨螅捎诒容^復(fù)雜的操作作業(yè)，至今只是滿足于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的鉚接。與實(shí)心鉚釘?shù)陌惭b情況相反，通過自動(dòng)鉚釘機(jī)安裝空心鉚釘不會(huì)產(chǎn)生任何問題，因?yàn)樵诮Y(jié)構(gòu)件的背面對(duì)空心鉚釘?shù)乃胁僮鬟^程均被取消?？招你T釘?shù)妮S桿是空心的，即由一個(gè)套管所組成。在所述的套管上設(shè)有鉚釘扁頭，其中在套管的通孔內(nèi)的帶有加粗端的拉拔芯棒是這樣安置的，即加粗端位于鉚釘鐓頭側(cè)，且為了便于安裝工具作業(yè)，芯棒有一足夠長(zhǎng)的端部從鉚釘扁頭中伸出。這種空心鉚釘可以用自動(dòng)鉚釘機(jī)安裝，通過鉚釘機(jī)按程序把鉚釘插入上述的鉚釘孔中，直至鉚釘扁頭與構(gòu)件材料相碰，然后從鉚釘套管中拉拔芯棒來完成。在上述過程中，芯棒加粗端從構(gòu)件背面伸出的套管區(qū)段內(nèi)擠入進(jìn)去并使套管擴(kuò)大，這樣就形成了鉚釘鐓頭。當(dāng)芯棒內(nèi)的拉應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，芯棒在一個(gè)預(yù)定的位置脫落，這樣鉚釘連接就建立起來了。在另一種實(shí)施形式中，空心鉚釘在一個(gè)附加的工藝過程中與芯棒的伸出部分分開。
現(xiàn)有的空心鉚釘(例如標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)ABS0219)的鉚接由于缺乏足夠的疲勞強(qiáng)度而只用于不重要的場(chǎng)合，因?yàn)檫€做不到在套管和芯棒之間有一個(gè)確定的載荷分布。在一個(gè)尚不屬于現(xiàn)有技術(shù)的空心鉚釘中采用了錐狀芯棒，其中所選的圓錐度很小，安裝好的鉚釘芯棒僅通過楔子效應(yīng)來確保固定的。具有這種構(gòu)造的空心鉚釘最初盡管在套管和芯棒有確定的載荷分布，但在持久負(fù)荷作用下鉚釘芯棒易松開。通用的空心鉚釘芯棒一般由例如鋼或適用的鎳合金組成，它們由于重量的原因而限制了其適用范圍。因此人們希望用鋁或鈦來制作鉚釘芯棒，但實(shí)踐表明，這些材料在套管和芯棒之間的拉拔過程會(huì)出現(xiàn)的高摩擦力而易造成冷焊，因而不能建立質(zhì)量穩(wěn)定的鉚接。為了提高空心鉚釘?shù)膹?qiáng)度，人們采用了各種技術(shù)解決方案。其中之一就是采用特殊類型的空心鉚釘，例如標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)NAS1921，但它們費(fèi)用昂貴，因而由于加工費(fèi)用而使它們的應(yīng)用只限于特殊場(chǎng)合。
因此本發(fā)明的目的在于生產(chǎn)一種上述類型的空心鉚釘，這種鉚釘盡管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但在鉚釘芯棒和套管之間具有確定的載荷分布，且所述的芯棒在持久負(fù)荷下具有足夠好的固定配合，特別是考慮了用鋁或鈦基合金這類輕金屬作為鉚釘芯棒的材料。
上述目的通過下述類的空心鉚釘來完成，即在空心鉚釘頭敷有膠合劑，該膠合劑當(dāng)鉚釘安裝后在套管和芯棒之間所形成的縫隙中永久硬化。
本發(fā)明的一個(gè)特殊優(yōu)點(diǎn)在于，該由二部分組成的空心鉚釘?shù)膹?qiáng)度特性與實(shí)心鉚釘相同，因此也滿足高的強(qiáng)度要求。本發(fā)明的空心鉚釘?shù)牧硪粋€(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在芯棒拉拔時(shí)由于膠合劑的作用而不會(huì)產(chǎn)生冷焊，所述的膠合劑還起防腐作用。
下面參考附圖，對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。


圖1示出了一個(gè)把兩個(gè)構(gòu)件連接在一起的空心鉚釘;
圖2為圖1所示細(xì)部Ⅱ的局部放大圖;
圖3示出了圖1所示的空心鉚釘?shù)男景舯焕o的狀態(tài);
圖4示出了圖2所示的空心鉚釘?shù)溺咁^形成的狀態(tài);
圖5示出了圖3所示的空心鉚釘?shù)淖罱K狀態(tài);及圖6示出了空心鉚釘?shù)牧硪唤Y(jié)構(gòu)布置。
圖1所示的空心鉚釘1具有一個(gè)芯棒2。芯棒2帶有一個(gè)錐形段3、一個(gè)加粗端4及一個(gè)尾端5。所說芯棒2裝在套管6中，該套管6帶有一個(gè)作埋頭作用的鉚釘扁頭7。通過空心鉚釘1將兩部件9和10連接起來。接納鉚釘?shù)目椎闹睆轿挥谝粋€(gè)預(yù)定的公差范圍。錐形段3上做有許多環(huán)形凹槽10。鉚釘套管6的內(nèi)表面是光滑的。從套管6上伸出的芯棒2的鐓頭側(cè)部分敷有絕氣的膠合劑，這樣相應(yīng)的凹槽10被填滿。所說的膠合劑包含在微膠囊中，而微膠囊本身又被合適的粘結(jié)材料所包入。一種合適的膠合劑的商標(biāo)為“LoctiteDriloc”。圖中所示的空心鉚釘?shù)牟贾弥幸淹坑心z合劑。為安裝空心鉚釘，采用了一安裝工具(圖中未示)，它給尾端5施加一個(gè)軸向拉力，其中該工具支撐在鉚釘扁頭7上以獲得一個(gè)反向力。
圖2示出了圖1中的細(xì)部Ⅱ，包括芯棒錐形段3，套管6和待鉚接的部件8。其中套管6和芯棒2之間的縫隙用11來表示。膠合劑13被敷設(shè)在芯棒2鐓頭側(cè)的自由端。該鐓頭側(cè)自由端的長(zhǎng)度可以這樣確定，即拉拔芯棒2時(shí)膠合劑就到達(dá)鉚釘扁頭7。
操作安裝工具，將達(dá)到如圖3所示的鉚釘芯棒的位置。在該位置加粗端4正好觸及套管伸出部分的邊緣。在繼續(xù)拉拔過程中，該加粗端4被拉入套管6中，由此形成了所述的鉚釘鐓頭。在圖中向右收斂的外形輪廓線a和a1表示出一錐形。在拉拔過程中，芯棒2受來自套管6的較大的徑向壓力，這樣使凹槽10之間的材料被塑性壓扁，導(dǎo)致芯棒被充分的平整或稱磨光，從而破壞了所述的微膠囊，使流體膠合劑13被釋放出來并遍布縫隙11。在拉拔芯棒2中，遍布縫隙11的絕氣膠合劑13還起潤(rùn)滑劑作用，這樣套管6和芯棒2均可避免由冷焊造成的損壞，從而本發(fā)明使用象鋁或鈦輕質(zhì)材料制造芯棒成為可能，這些輕質(zhì)材料至今為止被認(rèn)為是易于造成冷焊而不適合作芯棒材料的。
圖4示出了拉拔過程結(jié)束時(shí)鉚釘芯棒的位置。在該位置，加粗端4正好抵達(dá)由部件8的材料緊緊圍住的套管6這一部分。這時(shí)拉力突然上升，拉拔過程結(jié)束。在所述的芯棒位置形成如圖示開關(guān)的鉚釘鐓頭12。在整個(gè)拉拔過程中，由于芯棒呈錐形而使套管不斷延展，這樣在預(yù)先確定的孔的公差范圍的共同作用下，當(dāng)拉拔過程結(jié)束時(shí)，孔邊內(nèi)產(chǎn)生了預(yù)定的圓周應(yīng)力，該圓周應(yīng)力對(duì)空心鉚釘?shù)木_配合起了決定性作用。盡管由于膠合劑13的作用而使套管和芯棒之間的摩擦力減小，但芯棒由于其幾何結(jié)構(gòu)即楔子效應(yīng)，在拉拔結(jié)束時(shí)被可靠地固定住。
圖5示出了具有鐓頭12的空心鉚釘1處于完成鉚接的狀態(tài)，其中尾端5通過一個(gè)特別的操作工序被去掉。膠合劑的永久硬化起始于其在縫隙11內(nèi)的分布，在常溫下約過24小時(shí)后完全硬化。通過本發(fā)明所用的膠合劑，使鉚釘芯棒獲得一個(gè)附加的永久防松開的保證，因此用上述的方式制成的空心鉚釘在強(qiáng)度特性方面盡可能地相應(yīng)于實(shí)心鉚釘。
圖6示出了空心鉚釘處于鉚接完成狀態(tài)的另外一種形式，其中鉚釘鐓頭14是通過鐓壓套管伸出部分而成，它通過以下的結(jié)構(gòu)達(dá)到，即鉚釘軸桿16的加粗端15具有一個(gè)臺(tái)肩17。通過它在拉拔過程中給套管一個(gè)鐓壓力，從而形成隆起部18，它事實(shí)上構(gòu)成了鉚釘鐓頭。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施形式，芯棒上事先不帶有膠合劑，只是以后用手或分配器給芯棒敷上膠合劑。還可以這樣，即套管的內(nèi)表面至少涂有一層帶膠合劑的涂層。
除了上述的膠合劑，所有合適的膠合材料都可采用，特別是反應(yīng)型膠合劑列為考慮之列。這里優(yōu)先使用微膠囊形式，通過將微膠囊包入在具有反應(yīng)能力的樹脂中且微膠囊含有硬化劑的方式就成，所述的硬化劑一旦在安裝過程微膠囊破壞就會(huì)立即進(jìn)行硬化反應(yīng)。
還有一種可能的實(shí)施形式是，微膠囊外包有具有凝固反應(yīng)的中性粘結(jié)材料，該膠囊含有具有反應(yīng)能力的樹脂部分和硬化劑部分。
權(quán)利要求
1.一種空心鉚釘，特別是用于飛機(jī)制造業(yè)，用來形成支撐構(gòu)件間的鉚接，具有一個(gè)由一個(gè)加粗端和尾端組成的鉚釘芯棒，所述的芯棒在錐形段具有若干環(huán)形凹槽，且軸向被插入帶有一個(gè)扁頭的鉚釘套管中，其特征在于所述的空心鉚釘，具體地說是在凹槽(10)中，帶有膠合劑，所述的膠合劑在空心鉚釘安裝好以后會(huì)在套管(6)和芯棒(2)之間的縫隙中永久硬化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的空心鉚釘，其特征在于所說的膠合劑敷設(shè)在芯棒(2)從套管(6)伸出的鐓頭側(cè)這一部分上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所說的空心鉚釘，其特征在于所述的膠合劑被包在微膠囊中，所述的微膠囊在芯棒(2)的拉拔過程中被破壞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所說的空心鉚釘，其特征在于所述微膠囊外包有中性的粘結(jié)材料且含有樹脂部分和硬化劑部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空心鉚釘，更具體地說用于飛機(jī)制造業(yè)上，在支撐構(gòu)件間形成鉚接的空心鉚釘。它具有一個(gè)由一個(gè)加粗端和尾端組成的鉚釘芯棒，該芯棒在錐形段具有若干個(gè)環(huán)形凹槽且軸向插入帶有一個(gè)扁頭的鉚釘套管中。所述的空心鉚釘，具體地說是在凹槽10中，帶有膠合劑。所述的膠合劑在空心鉚釘安裝好以后會(huì)在套管和芯棒之間的縫隙中永久硬化。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，該由兩部分組成的空心鉚釘?shù)膹?qiáng)度與實(shí)心鉚釘?shù)膹?qiáng)度相當(dāng)，因而能滿足高強(qiáng)度的要求。
文檔編號(hào)F16B3/00GK1074280SQ92110658
公開日1993年7月14日 申請(qǐng)日期1992年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月18日
發(fā)明者朱根·克魯格, 霍爾格·克魯格, 海因里?！に雇袪柨?申請(qǐng)人:聯(lián)邦德國(guó)空中客車公司