專利名稱：空心鉚釘的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種空心鉚釘，特別是涉及飛機制造業上用的空心鉚釘。
在飛機制造業中，對飛機上的構件之間的鉚釘連接幾乎都采用實心鉚釘，這種實心鉚釘帶有一個軸桿和一個扁頭，其鐓頭在裝配時通過軸桿材料的塑性成形而構成的。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扁頭和鐓頭側進行加工作業。以這種方式建立的鉚釘連接是相當昂貴的。在自動生產過程中對于安裝實心鉚釘的需求，由于比較復雜的操作作業，至今只是滿足于簡單的結構構件之間的鉚接。與實心鉚釘的安裝情況相反，通過自動鉚釘機安裝空心鉚釘不會產生任何問題，因為在結構件的背面對空心鉚釘的所有操作過程均被取消。空心鉚釘的軸桿是空心的，即由一個套管所組成。在所述的套管上設有鉚釘扁頭，其中在套管的通孔內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，且為了便于安裝工具作業，芯棒有一足夠長的端部從鉚釘扁頭中伸出。這種空心鉚釘可以用自動鉚釘機安裝，通過鉚釘機按程序把鉚釘插入上述的鉚釘孔中，直至鉚釘扁頭與構件材料相碰，然后從鉚釘套管中拉拔芯棒來完成。在上述過程中，芯棒加粗端從構件背面伸出的套管區段內擠入進去并使套管擴大，這樣就形成了鉚釘鐓頭。當芯棒內的拉應力達到一定值時，芯棒在一個預定的位置脫落，這樣鉚釘連接就建立起來了。在另一種實施形式中，空心鉚釘在一個附加的工藝過程中與芯棒的伸出部分分開。
現有的空心鉚釘(例如標準型號ABS0219)的鉚接由于缺乏足夠的疲勞強度而只用于不重要的場合，因為還做不到在套管和芯棒之間有一個確定的載荷分布。在一個尚不屬于現有技術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來確保固定的。具有這種構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，但實踐表明，這些材料在套管和芯棒之間的拉拔過程會出現的高摩擦力而易造成冷焊，因而不能建立質量穩定的鉚接。為了提高空心鉚釘的強度，人們采用了各種技術解決方案。其中之一就是采用特殊類型的空心鉚釘，例如標準型號NAS1921，但它們費用昂貴，因而由于加工費用而使它們的應用只限于特殊場合。
因此本發明的目的在于生產一種上述類型的空心鉚釘，這種鉚釘盡管結構簡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。
本發明的一個特殊優點在于，該由二部分組成的空心鉚釘的強度特性與實心鉚釘相同，因此也滿足高的強度要求。本發明的空心鉚釘的另一個優點是，在芯棒拉拔時由于膠合劑的作用而不會產生冷焊，所述的膠合劑還起防腐作用。
下面參考附圖，對本發明作更詳細的描述。
圖1示出了一個把兩個構件連接在一起的空心鉚釘;
圖2為圖1所示細部Ⅱ的局部放大圖;
圖3示出了圖1所示的空心鉚釘的芯棒被拉緊的狀態;
圖4示出了圖2所示的空心鉚釘的鐓頭形成的狀態;
圖5示出了圖3所示的空心鉚釘的最終狀態;及圖6示出了空心鉚釘的另一結構布置。
圖1所示的空心鉚釘1具有一個芯棒2。芯棒2帶有一個錐形段3、一個加粗端4及一個尾端5。所說芯棒2裝在套管6中，該套管6帶有一個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。接納鉚釘的孔的直徑位于一個預定的公差范圍。錐形段3上做有許多環形凹槽10。鉚釘套管6的內表面是光滑的。從套管6上伸出的芯棒2的鐓頭側部分敷有絕氣的膠合劑，這樣相應的凹槽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材料所包入。一種合適的膠合劑的商標為“LoctiteDriloc”。圖中所示的空心鉚釘的布置中已涂有膠合劑。為安裝空心鉚釘，采用了一安裝工具(圖中未示)，它給尾端5施加一個軸向拉力，其中該工具支撐在鉚釘扁頭7上以獲得一個反向力。
圖2示出了圖1中的細部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被敷設在芯棒2鐓頭側的自由端。該鐓頭側自由端的長度可以這樣確定，即拉拔芯棒2時膠合劑就到達鉚釘扁頭7。
操作安裝工具，將達到如圖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，從而本發明使用象鋁或鈦輕質材料制造芯棒成為可能，這些輕質材料至今為止被認為是易于造成冷焊而不適合作芯棒材料的。
圖4示出了拉拔過程結束時鉚釘芯棒的位置。在該位置，加粗端4正好抵達由部件8的材料緊緊圍住的套管6這一部分。這時拉力突然上升，拉拔過程結束。在所述的芯棒位置形成如圖示開關的鉚釘鐓頭12。在整個拉拔過程中，由于芯棒呈錐形而使套管不斷延展，這樣在預先確定的孔的公差范圍的共同作用下，當拉拔過程結束時，孔邊內產生了預定的圓周應力，該圓周應力對空心鉚釘的精確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構即楔子效應，在拉拔結束時被可靠地固定住。
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，其中尾端5通過一個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內的分布，在常溫下約過24小時后完全硬化。通過本發明所用的膠合劑，使鉚釘芯棒獲得一個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度特性方面盡可能地相應于實心鉚釘。
圖6示出了空心鉚釘處于鉚接完成狀態的另外一種形式，其中鉚釘鐓頭14是通過鐓壓套管伸出部分而成，它通過以下的結構達到，即鉚釘軸桿16的加粗端15具有一個臺肩17。通過它在拉拔過程中給套管一個鐓壓力，從而形成隆起部18，它事實上構成了鉚釘鐓頭。
根據本發明的另一個實施形式，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，特別是反應型膠合劑列為考慮之列。這里優先使用微膠囊形式，通過將微膠囊包入在具有反應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立即進行硬化反應。
還有一種可能的實施形式是，微膠囊外包有具有凝固反應的中性粘結材料，該膠囊含有具有反應能力的樹脂部分和硬化劑部分。
權利要求
1.一種空心鉚釘，特別是用于飛機制造業，用來形成支撐構件間的鉚接，具有一個由一個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形凹槽，且軸向被插入帶有一個扁頭的鉚釘套管中，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在套管(6)和芯棒(2)之間的縫隙中永久硬化。
2.根據權利要求1所說的空心鉚釘，其特征在于所說的膠合劑敷設在芯棒(2)從套管(6)伸出的鐓頭側這一部分上。
3.根據權利要求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.根據權利要求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材料且含有樹脂部分和硬化劑部分。
全文摘要
本發明涉及一種空心鉚釘，更具體地說用于飛機制造業上，在支撐構件間形成鉚接的空心鉚釘。它具有一個由一個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環形凹槽且軸向插入帶有一個扁頭的鉚釘套管中。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在套管和芯棒之間的縫隙中永久硬化。本發明的優點在于，該由兩部分組成的空心鉚釘的強度與實心鉚釘的強度相當，因而能滿足高強度的要求。
文檔編號F16B3/00GK1074280SQ92110658
公開日1993年7月14日 申請日期1992年9月15日 優先權日1991年9月18日
發明者朱根·克魯格, 霍爾格·克魯格, 海因里希·斯托爾肯 申請人:聯邦德國空中客車公司