具有增强的电能分散属性的紧固件的制作方法

本公开涉及紧固件的领域，并且具体地涉及分散电能的紧固件。

背景技术：

紧固件被用于航空业以机械地联合飞行器的各种结构部件。例如，形成飞行器翼的蒙皮的一部分的复合物板或金属板可以经由紧固件相互连结。在飞行器结构中，通常期望以过盈安装紧固件，这意味着紧固件的直径大于容纳该紧固件的孔的直径。紧固件的过盈配合安装能有利于飞行器装配操作并且改善接头性能。因为紧固件旨在增强飞行器的结构强度，所以仍期望确保安装紧固件的行为不损坏飞行器的下面的结构部件。具体地，如果用太大的力强制过盈配合紧固件通过复合物零件，则可能造成复合物部件脱层或经历其他问题。因此，过盈配合紧固件可以使用润滑剂，该润滑剂减少安装期间用于驱动紧固件的力的量。过量的力也可能导致损坏紧固件，并且在包含金属零件和复合物零件的接头中，还可能额外地导致金属零件的有害的拉毛、刮伤或过度变形。紧固件插入力的大小可以通过将润滑剂应用到紧固件或孔、通过限制过盈量、或者通过使用将紧固件驱动或拉进孔中以产生期望的过盈状态之外的其他手段来控制。

尽管考虑到紧固件的结构强度很重要，但对于紧固件，从圆周结构充分地传导和/或分散电能也很重要。因此，对于紧固件，以防止能量在紧固件处积累的方式将电能有效地分散到圆周结构部件依然是重要的。

虽然结构强度和电气兼容性均保持是期望的，然而在设计紧固件时平衡这两个需求是复杂的过程。例如，紧固件可以被涂层以便增强润滑能力并且从而减少用于安装紧固件的力的量。然而，涂层和/或成品表面(finish)可以使紧固件与其圆周电绝缘，从而混淆紧固件充分地耗散电能的能力。作为另一示例，使用覆套在保护性金属套筒中的紧固件可以提供充分的能量耗散水平并在紧固件安装过程中减少损坏复合物零件的可能性。然而，这类紧固件通常是昂贵的。

至少由于这些原因，设计者继续寻找在满足结构设计约束和电气设计约束两者中达到平衡的紧固件设计。

现有技术包括us2013/183119a1，其公开了一种螺丝钉，该螺丝钉头部的下面提供有装满润滑剂的凹陷袋状物。当该螺丝钉被紧固到接头上时，润滑剂从袋装物中释放，以便在多次松开和紧固过程中防止磨损和划伤。us2013/183119a1不是过盈配合紧固件。

技术实现要素：

本发明关注在紧固件将以过盈状态安装进孔的区域中不规则(例如，斑状/喷溅状的)涂层(例如金属着色涂层)到紧固件上的涂敷。例如，紧固件可以包含拉式锁紧螺栓，该拉式锁紧螺栓包括尺寸被设置用于与飞行器的结构部件过盈配合的柄部。紧固件的表面可以是裸露的，或者可以用成品表面(finish)部分地或整体地涂镀(例如，阳极化，或经由喷砂处理等在裸露金属上形成的成品表面)。此外，紧固件的一部分涂镀有不规则的(即非图案化)高润滑性涂层，诸如金属着色涂层和/或干膜润滑剂，使得涂层随机地散布有裸露的(或成品表面的)金属区域。以此方式，涂层的应用增强了润滑性，而不会大幅度危害紧固件的导电性。这是因为其余的暴露的未被涂层覆盖的区域(例如，裸露的或阳极化的金属区域)在非连续地沿着紧固件的整个圆周(即，全360°)的紧固件表面处提供期望水平的电能分散。

具体地，本发明提供一种方法，该方法提供用于航空业或相似行业的紧固件，该方法包含以下步骤：

提供紧固件，该紧固件包含：

头部；

柱形柄部，其从头部延伸并且尺寸被设置为与对应的孔配合接合；

其中柱形柄部具有表面，以及

用喷涂器以不均匀、间断的方式在紧固件上喷涂涂层，从而使柄部表面的不规则部分暴露并且没有涂层，并且也柄部表面的不规则部分被涂层覆盖，

其中涂层展现比柄部表面更高的润滑性，使得柄部表面的不规则的涂层覆盖部分展现比柄部表面的暴露并且没有涂层的不规则部分更高的润滑性，并且

其中涂层展现比柄部表面更高的电介质耐电压，使得在柄部表面的不规则的覆盖部分的涂层的电介质耐电压被满足之前，电荷经由柄部表面的暴露并且没有涂层的不规则部分耗散。

其中用于喷涂器的压力、暴露时间和/或孔口尺寸被调整，以便作为设计选择的事项调整被涂层覆盖的柄部表面面积的百分比覆盖。

涂层优选地包含al或cu金属着色涂层和/或二硫化钼涂层。

在将涂层喷涂到柄部上方之前，柄部表面可以被阳极化。

润滑剂可以被涂敷，其覆盖柄部，其中在已经涂敷涂层之后涂敷润滑剂，其中润滑剂优选地不被融合、烘烤或以其他方式稳固地粘附到紧固件上/或与紧固件成为一体，并且其中润滑剂可以在紧固件的安装期间充当牺牲性润滑剂，并且其中润滑剂优选地包含鲸蜡醇。

涂层喷涂的步骤还优选地在紧固件头部的圆周上喷涂涂层。

涂敷涂层可以使柄部的宽度增加少于0.0254cm(百分之一英寸)并且被涂敷的柄部的半径大于未涂敷的柄部的半径。

优选地校准涂层喷涂器以调整被喷涂在紧固件上的涂层的各个点或斑块的尺寸，其中例如，校准喷涂器以喷涂在大约紧固件圆周的十分之一到紧固件圆周的千分之一之间的涂层点。

用于喷涂器的压力、暴露时间和/或孔口尺寸被调整，以便作为设计选择的事项优选地在30％到70％之间调整被涂层覆盖的柄部表面面积的百分比覆盖。

本发明进一步具体涉及优选地通过该方法所提供的用于航空业或相似行业的紧固件，该紧固件包含：

头部；

柱形柄部，其从头部延伸并且尺寸被设置为与对应的孔配合接合；其中柱形柄部具有光滑表面和直径，

涂层，其中涂层以不均匀、间断的方式被涂敷到紧固件上，从而使柄部的表面的不规则部分的暴露并且没有涂层，并且从而也使柄部的表面不规则部分被涂层覆盖，由此涂层增加柄部的直径并且在柄部的光滑表面上形成峰状物，其中涂层展现比柄部表面更高的润滑性，使得柄部表面的不规则的涂层覆盖部分展现比柄部的表面的暴露并且没有涂层的不规则部分更高的润滑性，并且

其中涂层展现比柄部表面更高的电介质耐电压，使得在覆盖柄部表面的不规则的涂层覆盖部分的涂层的电介质耐电压被满足之前，电荷经由柄部表面的暴露并且没有涂层的不规则部分耗散。

柄部表面优选地包含成品表面，例如阳极化表面。

柄部优选地从由从钛、铁合金和镍合金组成的群组中选择的材料制成。

涂层可以包含al或cu金属着色涂层和/或二硫化钼涂层。

紧固件可以进一步包含覆盖柄部与涂层的润滑剂，其中润滑剂优选地不被稳固地粘附到紧固件上，使得润滑剂可以在紧固件的安装期间充当牺牲性润滑剂，并且其中润滑剂优选地包含鲸蜡醇。

涂层还优选地在喷涂期间以不均匀、间断的方式被涂敷到紧固件头部，从而使有紧固件头部的不规则部分暴露并且没有涂层，并且从而也使紧固件头部的不规则部分被涂层覆盖，其中优选地，紧固件头部的在安装之后不与孔接触的区域不被涂敷。

涂层可以使柄部的宽度增加少于0.0254cm(百分之一英寸)。

被涂敷的柄部的半径大于未涂敷的柄部的半径。

涂层优选地覆盖柄部表面面积的30％到70％。

紧固件也优选地不被掩膜。

本公开也涉及以下条款，这些条款不应与权利要求混淆。

1.一种用于航空业或相似行业的紧固件，该紧固件包含：

头部；

从头部延伸并且尺寸被设置为与对应的孔配合接合的柱形柄部；以及间断地喷斑的涂层，

其中，

涂层展现比柄部的表面更高的润滑性，并且其中

涂层展现比柄部的表面更高的电介质耐电压。

2.根据条款1所述的紧固件，其具有以下一项或更多项：

涂层形成非图案化马赛克，

涂层使柄部的不规则的随机成形的部分暴露，

柄部尺寸被设置以与孔以过盈配合接合。

3.根据条款1或2所述的紧固件，其中：

紧固件进一步包含从柄部延伸的引入过渡件，并且

引入过渡件展现从等于柄部的直径到小于柄部的直径的逐步变化的直径。

4.根据条款1到3中任一条款所述的紧固件，其具有包含下列项的一项或更多项：

拉式锁紧螺栓或桩式锁紧螺栓。

5.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中柄部的表面包含成品表面，例如阳极化表面或裸露金属。

6.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中柄部从由从钛、铁合金和镍合金组成的群组中选择的材料制成。

7.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中紧固件进一步包含覆盖柄部与涂层的润滑剂，其中润滑剂优选地包含鲸蜡醇，并且其中润滑剂不被稳固地粘附到紧固件上，使得润滑剂在紧固件的安装期间充当牺牲性润滑剂。

8.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中涂层间断地喷斑在柄部的整个圆周上方。

9.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中涂层覆盖柄部的表面面积的百分之三十到百分之七十。

10.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中涂层间断地覆盖头部的圆周。

11.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中头部包含六边形凹槽。

12.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中涂层对表面的覆盖使柄部的宽度增加少于0.0254cm(百分之一英寸)。

13.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中涂层融合到柄部。

14.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中被涂层覆盖的柄部的表面面积的百分比在横穿柄部的圆周时保持恒定。

15.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中涂层是高润滑性涂层。

16.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中涂层包含金属着色涂层和/或干膜润滑剂。

17.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其中涂层包含al或cu金属着色涂层和/或二硫化钼涂层。

18.根据前述条款中任一条款所述的紧固件，其进一步包含可拆卸的销钉尾，其中销钉尾可通过可模锻的套环来替换，和/或其中紧固件不被掩膜。

19.一种用于提供喷斑有涂层的紧固件的方法，经喷斑的紧固件用于航空业或相似行业中，所述方法包含：

提供包含头部和柱形柄部的紧固件，柱形柄部从头部延伸；以及将斑状涂层以如下方法涂敷到紧固件：使柄部表面的不规则部分暴露并且没有被涂层覆盖，其中涂层比展现柄部的表面更高的润滑性，并且其中涂层展现比柄部的表面更高的电介质耐电压。

20.根据条款19所述的方法，其中涂敷涂层包含形成非图案化马赛克。

21.根据条款19或20所述的方法，其中涂敷涂层包含：

确定要被涂层覆盖的柄部的表面面积的期望量；

基于表面面积的期望量调整喷涂器；以及

经由喷涂器在表面上方喷斑涂层。

22.根据条款19到21中任一条款所述的方法，其中涂敷涂层包含在表面上方喷溅涂层。

23.根据条款19到22中任一条款所述的方法，其中围绕柄部的整个圆周间断地喷斑涂层。

24.根据条款19到23中任一条款所述的方法，其中涂层包含al或cu金属着色涂层和/或二硫化钼涂层。

25.根据条款19到24中任一条款所述的方法，其中涂敷涂层包含在部分柄部上喷斑涂层，柄部的尺寸被设置成与孔过盈配合。

26.根据条款19到25中任一条款所述的方法，其进一步包含在柄部上喷斑涂层之前使柄部的表面阳极化。

27.根据条款19到26中任一条款所述的方法，其中涂敷涂层包含间断地覆盖柄部的裸露金属。

28.根据条款19到27中任一条款所述的方法，其进一步包含在涂敷涂层之间加热涂层。

29.根据条款19到28中任一条款所述的方法，其进一步包含涂敷覆盖柄部的润滑剂，其中润滑剂优选地包含鲸蜡醇，其中润滑剂优选地在已经涂敷涂层之后被涂敷，其中润滑剂不被融合、烘烤或以其他方式稳固地粘附到紧固件上/与紧固件成为一体，并且其中润滑剂可以在紧固件的安装期间充当牺牲性润滑剂。

30.根据条款19到29中任一条款所述的方法，其中柄部的表面的暴露并且不被涂层覆盖的不规则部分是随机成形的。

31.根据条款19到30中任一条款所述的方法，其中涂敷涂层包含覆盖柄部表面面积的百分之三十到百分之七十。

32.根据条款19到31中任一条款所述的方法，其进一步包含在头部的圆周上方涂敷涂层。

33.根据条款19到32中任一条款所述的方法，其中涂敷涂层使柄部的宽度增加少于0.0254cm(百分之一英寸)。

34.根据条款19到33中任一条款所述的方法，其进一步包含将涂层稳固地粘附到柄部，例如以融合或烘烤的方式。

35.根据条款19到34中任一条款所述的方法，其中涂敷涂层包含在横穿柄部的圆周时使被涂层覆盖的柄部的表面面积保持恒定的百分比。

36.根据条款19到35中任一条款所述的方法，其进一步包含涂敷涂层以完全覆盖紧固件的引入过渡件的整个圆周。

37.一种方法，优选地用于将飞行器部件紧固在一起，包含：

通过将紧固件的柄部驱动进孔中而在紧固件与孔之间形成配合，该紧固件根据前述条款1-18中任一条款所述并且可根据前述条款19到36中任一条款获得，

在柄部与孔之间积累电能，

使电能围绕涂层通过；以及

沿着柄部的整个圆周，在柄部的未被涂层覆盖的不规侧部分处耗散电能。

38.根据条款37的方法，其中通过选择具有大于孔的直径的紧固件并且将紧固件放置进孔中来形成过盈配合的配合。

39.根据条款37或38的方法，其进一步包含，在优选地通过在紧固件上的销钉尾折断处模锻套环或者通过在紧固件的螺纹上旋紧螺母的方式而形成配合并提供紧固件的固定之后，折断销钉尾。

40.根据前述条款37到39中任一条款所述的方法，其中孔是在飞行器的蒙皮中的孔。

41.根据前述条款37到40中任一条款所述的方法，其中孔在飞行器的燃料箱处。

42.根据前述条款37到41中任一条款所述的方法，其进一步包含：

将柄部保持在孔中以防止柄部在螺母的安装期间旋转。

43.根据条款37到42中任一条款所述的方法，其中驱动柄部进入孔中包含修剪涂层。

44.根据条款37到43中任一条款所述的方法，其中：

耗散在孔与紧固件之间的电能包含在被阳极化的柄部上的位置处传递通过柄部的电流。

45.可根据前述条款19到36中任一条款得到的一种飞行器紧固件。

46.包含根据条款1到38中任一条款所述的紧固件的飞行器。

47.一种提供用于航空业或相似行业的紧固件的方法，该方法包含以下步骤：

提供紧固件(250)，其包含：

头部(430)，

柱形柄部(440)，其从头部(430)延伸并且尺寸被设置为与对应的孔配合接合；

其中柱形柄部(440)具有表面(520)，以及

用喷涂器以不均匀、间断的方式在紧固件(250)上喷涂涂层(510)，从而使柄部(440)的表面(520)的不规则部分暴露并且没有涂层，并且从而也使柄部(440)的表面(520)的不规则部分(590)喷斑有涂层(510)，

其中涂层(510)展现比柄部(440)的表面(520)更高的润滑性。

使得柄部(440)的表面(520)的不规则的涂层覆盖部分(590)展现比柄部(440)的表面(520)的暴露并且没有涂层的不规则部分更高的润滑性，

其中涂层(510)展现比柄部(440)的表面(520)更高的电介质耐电压，

使得在柄部(440)的表面(520)的不规则的覆盖的部分(590)的涂层(510)的电介质耐电压被满足之前，电荷经由柄部(440)的表面(520)的暴露并且没有涂层的不规则部分耗散，

其中校准涂层喷涂器以调整被喷涂在紧固件上的涂层的各个斑块的尺寸，并且其中喷涂器的压力、暴露时间和/或孔口尺寸被调整，以便作为设计选择事项在30％到70％之间调整被涂层(510)覆盖的柄部(400)的表面面积的百分比覆盖。

48.一种方法，针对提供用于航空业或相似行业的紧固件，该方法包含以下步骤：

提供紧固件(250)，其包含：

头部(430)，

柱形柄部(440)，其从头部(430)延伸并且尺寸被设置为与对应的孔配合接合；

其中柱形柄部(440)具有表面(520)，以及

以不均匀、间断的方式在紧固件(250)上涂敷涂层(510)，从而使柄部(440)的表面(520)的不规则部分暴露并且没有涂层，并且从而也使柄部(440)的表面(520)的不规则部分(590)被涂层(510)覆盖，

其中涂层(510)展现比柄部(440)的表面(520)更高的润滑性。

使得柄部(440)的表面(520)的不规则的涂层覆盖部分(590)展现比柄部(440)的表面(520)的暴露并且没有涂层的不规则部分更高的润滑性，

其中涂层(510)展现比柄部(440)的表面(520)更高的电介质耐电压，

使得在柄部(440)的表面(520)的不规则的覆盖部分(590)的涂层(510)的电介质耐电压被满足之前，电荷经由柄部(440)的表面(520)的暴露并且没有涂层的不规则部分耗散。

49.一种方法，针对提供用于航空业或相似行业的紧固件，该方法包含以下步骤：

提供紧固件(250)，其包含：

头部(430)，

柱形柄部(440)，其从头部(430)延伸并且其尺寸被设置为与对应的孔配合接合；

其中柱形柄部(440)具有表面(520)，以及

以不均匀、间断的方式在紧固件(250)上涂敷涂层(510)，从而使柄部(440)的表面(520)的不规则部分暴露并且没有涂层，并且从而也使柄部(440)的表面(520)的不规则部分(590)被涂层(510)覆盖，

其中涂层(510)展现比柄部(440)的表面(520)更高的润滑性。

使得柄部(440)的表面(520)的不规则的涂层覆盖部分(590)展现比柄部(440)的表面(520)的暴露并且没有涂层的不规则部分更高的润滑性，

其中涂层(510)展现比柄部(440)的表面(520)更高的电介质耐电压。

使得在柄部(440)的表面(520)的不规则的覆盖部分(590)的涂层(510)的电介质耐电压被满足之前，载荷经由柄部(440)的表面(520)的暴露并且没有涂层的不规则部分耗散，

其中在紧固件(250)上喷涂涂层的步骤被实施而无需对紧固件进行掩膜(250)。

其他方面(例如，涉及本发明的方法和计算机可读介质)可以在下文被描述。已经讨论的特征、功能和优势可以在各种实施例中被单独实现，或者可以在其它实施例中被结合，其进一步细节可以参考以下说明和附图而获知。

附图说明

现在仅以示例的方式并参考附图描述本发明。在所有附图上，相同附图标记代表相同元件或相同类型的元件。

图1是飞行器的图示。

图2是根据本发明的包括紧固件的部分机翼蒙皮的剖视图。

图3是根据本发明的紧固件的放大图。

图4a-图4b是根据本发明的紧固件的附加视图。

图5是根据本发明的涂敷到紧固件上的间断涂层的放大图。

图6是根据本发明的在被安装的紧固件处的斑驳的间断涂层的放大图。

图7是示出根据本发明的用于制造紧固件的方法的流程图。

图8是示出根据本发明的用于安装紧固件的方法的流程图。

图9是示出根据本发明的用于在紧固件与孔之间交换电能的方法的流程图。

图10是根据本发明的紧固件的框图。

图11是根据本发明的飞行器制造与维护方法的流程图。

图12是根据本发明的飞行器的框图。

具体实施方式

附图和以下说明示出本发明。

图1示出示例性飞行器的结构，该示例性飞行器可以使用根据本发明的紧固件。具体地，图1是飞行器的图示。飞行器100包括机头110、机翼120、机身130和机尾140。

图2是由图1中的视图箭头2指示的飞行器100的部分机翼蒙皮200的剖视图。如图2所示，机翼蒙皮200包含多个复合物零件或金属零件210、220，该多个复合物零件或金属零件包括孔230。紧固件250被驱动通过孔230(例如，以形成过盈配合)，并且用固定件240(例如，其上模锻的套环或带螺纹的螺母)固定。可以在销钉尾(pintail)已经被从紧固件250上折断的位置处，在紧固件250上模锻固定件240。紧固件250可以包含拉式锁紧螺栓、柱式锁紧螺栓、hi-lok品牌销钉、或任何其他类型的永久型销钉式紧固件。

图3是附连零件210、220以形成部分蒙皮200的紧固件250的放大图。图3对应于图2的区域3。图3示出每个零件可以包含复合物零件，该复合物零件包括一个或更多个层/板层310(例如，在固化的树脂基质内的碳纤维)。在进一步的示例中，零件210和220是金属。图3进一步示出，在区域320内，紧固件250被放置成与零件210过盈配合。虽然实现过盈配合，但在紧固件250与零件210之间的某些位置处可能仍保留小的空气间隙(未显示)。这些空气间隙由表面不规则性造成，当在复合材料中钻孔时可能发生表面不规则性。这些小空气间隙进而使紧固件250的小部分与复合物零件210绝缘。紧固件250可以进一步包括提供腐蚀保护和增强的润滑性的涂层。涂层可有利于紧固件250的安装，但是也可以使紧固件250与复合物零件210和220电绝缘。理想的是，绝缘水平足够低以便保证低电介质耐电压，从而保证在通过区域320进行电气放电的情况下，在紧固件250的壁330与复合物零件210的壁340之间不出现明显的电弧。尽管图3示出紧固件250被用于复合物-复合物接头，然而紧固件250也可以被用于金属-复合物接头，或者任何合适的位置。

图4a是紧固件250的并且与图3的区域4相对应的附加视图。图4a示出锁紧螺栓配置，其被设计成用于与模锻的金属套环(未显示)一起安装。紧固件250进一步包括头部430、柄部440、引入过渡件450、折断沟槽460、特征件470和销钉尾480(包括特征件482)。特征件470和/或特征件482可以是环形形状(例如圆环)，使得通过将紧固件250直接推进孔230中来将紧固件250强压就位。特征件470和/或特征件482可以带螺纹的。图4b示出被实施为螺纹紧固件的紧固件250，其包括槽410和420(例如，六边形凹槽、棱形的“星形驱动”/torx槽，或其他合适的利于紧固件250安装进孔230中的槽)。特征件470可以包含螺纹，该螺纹被设计为适应于带螺纹的套环或螺母(未显示)。图4a-图4b进一步示出涂层覆盖区域490，其中高润滑性涂层(例如，金属着色涂层或干膜润滑剂)以不均匀、间断的方式涂敷到紧固件250上。紧固件250的头部430和柄部440以外的区域可以被高润滑性涂层完全涂镀，以便于紧固件的安装。

图5是图4a和图4b的紧固件250的涂层覆盖区域490的特写视图。具体地，图5示出涂层510(例如，al或cu金属着色涂层、诸如二硫化钼等的干膜润滑剂涂层等等)可以被间断地涂敷在区域490内。涂层覆盖区域490可以包围紧固件的承载部分，包括紧固件头部430和柄部440，止于紧固件引入过渡件450处。涂层覆盖区域490的表面可以包含裸露金属(例如，钛或具有增强的导电属性的铁基或镍基合金)或成品表面(例如，阳极化)。图5示出涂层覆盖区域490的区域522，其中紧固件250的一些原始表面/成品表面520在涂敷高润滑性涂层之后保持可见。紧固件头部430的在安装后不与孔230接触的区域不需要接收涂层510。

与通常使用的紧固件成品表面或裸露金属相比，涂层510有益地增加了紧固件250的润滑性(和/或耐腐蚀性)。当涂层510被涂敷到柄部440的表面520上时，紧固件250在安装期间所承受的滑动摩擦力的大部分由涂层510承担。幸好，在紧固件插入孔230中以达到过盈的安装状态期间，柄部440的被涂层510覆盖的部分在需要最高量的润滑性的紧固件250的区域中。因此，柄部440可以沿着其最润滑的部分滑入孔230中，减少参与安装紧固件250的力的量。

在涂层510提供以上提及的涉及紧固件安装的好处时，涂层510可以不提供充分的导电性以保证紧固件250适当地耗散电能。例如，与具有范围在零到六十伏特的电介质耐电压或者其他一些内在低电压的阳极化金属相比，由金属着色涂层所形成的涂层510可以具有范围在零到两千伏特的电介质耐电压。这意味着在柄部440上的均匀的金属着色涂层将使柄部440经历电能的高电压放电(例如，约两千伏特的放电)，这是不期望的。因此，虽然期望涂层510保证与结构设计约束的兼容性，但由于涂层510展现低于期望水平的电能传导性，其恶化了与电气约束有关的问题。

为了解决该问题，以涂层510的不规则、不均匀的和/或非图案化马赛克590涂敷间断地涂镀柄部440和/或头部430，而不是用涂层510均匀地涂镀整个紧固件250(或柄部440和头部430)，也不是将涂层510的固体区域(例如条带)涂敷到紧固件250。该技术的好处在于，其消除了对掩膜紧固件250(例如，为了涂敷涂层510的固体条带或带)的需要，这去除了包含在紧固件250的制作中的步骤，并且因此减少了成本。另外，该技术平衡了涉及电气涉及约束和结构设计约束的问题。

使用不均匀的涂镀存在附加的好处。具体地，可以经由喷溅来涂敷涂层510，以在头部430和/或柄部440上形成斑状/喷溅状的膜。如本文中使用的，斑状/喷溅状的布置包含涂层跨越头部430和/或柄部440的整个周长的随机分布。通过调整喷涂器的压力、暴露时间和/或孔口尺寸，区域490中的被涂层510覆盖的表面面积的百分比可以被仔细地调整。这使得紧固件250的电属性和物理属性能够按照期望被调整。例如，柄部440(和/或头部430)的被涂层510覆盖的表面面积的百分比可以作为设计选择事项在百分之三十到百分之七十之间变化。该百分比甚至可以沿着紧固件的轴向长度而变化。对于将需要大量的力来安装的紧固件(例如，具有柄部440的长的握固长度/轴向长度的紧固件，或者具有直径较大的柄部的紧固件)，涂层510的百分比面积可以增加。与此相反，对于暴露于较高电流并且其中紧固件250插入力需求可能要求较低的紧固件，涂层510的百分比面积可以减少。

柄部440上的涂层510的百分比面积也可以根据表面520是以成品表面(例如阳极化)为特征还是裸露金属而改变。如果表面520是裸露金属，则可以在仍满足电约束的同时允许更多的涂层510，而且也可以需要更多的涂层510以保证用于克服与层压板板层的摩擦的力的量不超过预定的量。如上所述，如果紧固件250被太大的力驱动，则其可能损坏下面的结构部件(例如，通过使孔230周围的区域中的那些部件脱层并且造成板层分离)。以相似的方式，如果表面520是阳极化的，则可以允许较少的涂层510以符合结构约束，而且也可以需要较少的涂层510以保证充分的电能分散。

除涂层510以外，可选的润滑剂530也被显示。润滑剂530被涂敷到紧固件250(例如，经由浸蘸或喷涂)。在将涂层510喷斑之后涂敷润滑剂530。另外，润滑剂530可以被涂敷到柄部440或整个紧固件250。然而，润滑剂530与涂层510的实质性不同在于润滑剂530不被融合、烘烤或否则稳固地粘附到紧固件250上/与紧固件205成为一体。相反地，润滑剂530包含在安装期间充当牺牲性润滑剂的传统润滑剂(例如，机油、鲸蜡醇、蜡、密封剂等等)。也就是说，大部分润滑剂530在安装期间被擦掉/擦去或以其他方式被耗散，并且因此润滑剂530的绝缘属性基本不影响紧固件250的电属性。因为紧固件250的安装包含过盈配合，所以仅有润滑剂530(例如没有涂层510)不足以保证被施加到紧固件250的驱动力将低于期望的摩擦的阈值水平。具体地，过盈配合中包含的过盈接触保证润滑剂530将在安装期间被刮掉，这意味着涂层510在很大程度上限定用于紧固件250的安装力的量。因此，可以认为润滑剂530是涂层510的可选的补充，但不能替代涂层510的作用。图5进一步示出可以被应用到引入部分/过渡件450的附加的和/或可替换的涂层/成品表面。涂层510可以进一步继续到包括引入过渡件450的区域595中。在区域595中可以使用与涂层510不同的高润滑性涂层。可以完成由涂层510对区域595的覆盖(例如，所显示的)，以便完全覆盖引入过渡件450的圆周。在另一实施例中，该覆盖可以以与上文描述的用于柄部440的相似的方式来喷斑。

图6示出在紧固件250被安装到飞行器100的蒙皮200处之后的紧固件250的进一步视图。如图6所示，安装紧固件250的力(例如，通过将紧固件250在方向d上强压进直径较小的孔中)已经引起修剪部分涂层510，造成涂层510具有斑驳的外观600。这更改了涂层510在紧固件250上的布置，但是基本上不改变涂层510所占据的表面面积的量。为了讨论的目的，注意的是，关于涂层510所占据的表面面积的期望百分比针对安装之前涂层510所占据的表面面积的量。

将参考图7-8讨论紧固件250的制作和操作的说明性细节。

图7是示出用于在示例性实施例中制作紧固件250的方法700的流程图。方法700的步骤参考图1的紧固件250被描述，但是本领域技术人员将理解，方法700可以被执行用于其他紧固件(例如，螺栓、螺钉、铆钉等等)，以便实现期望的结果。在本文中描述的流程图的步骤不是包括一切的，并且可以包括未显示的其他步骤。在本文中描述的步骤也可以按可替换的顺序执行。

根据方法700，获取紧固件250，紧固件250包括头部430和柱形柄部440(步骤702)。柄部440包括可以是裸露金属或阳极化金属的表面520。在一个实施例中，紧固件250可以由钛、铁合金或镍合金锻造形成，或者可以从前驱物零件机械加工而成。可替换地，紧固件250可以从大量制造紧固件的供应商处获得。紧固件250可以进一步包含在其部分表面或整个表面上的成品表面。

高润滑性涂层510被喷斑在柄部440上方(步骤704)。涂层510可以进一步以相似方式被涂敷到头部430。涂层510被间断地涂敷(例如喷斑)在头部430和/或柄部440的不规则(例如随机成形的)部分上方，并且使柄部440的不规则部分暴露。这跨越柄部440的表面(例如，跨越柄部440的整个圆周和/或头部430的整个圆周并且轴向延伸)形成喷溅状/斑状覆盖布置的非图案化马赛克，确保柄部440的表面面积的期望百分比被涂层510覆盖。如以上讨论，涂层510增强柄部440的润滑性，减少将柄部440以过盈配合安装进孔230所使用的力的量。这进而有助于克服过盈配合摩擦。然而，如果涂层510以完全覆盖柄部440的整个表面的方式跨越整个柄部440涂敷，则涂层510将与零件210和220电绝缘，造成紧固件250分散电能的能力被削弱。

以不均匀、不规则的方式(例如非图案化方式)涂敷涂层510提供进一步的和看起来矛盾的好处，即涂层510在平均上沿着柄部440的整个圆周保持均匀分布，即使被涂层510占据的特定区域是随机的。以此方式，柄部440的圆周的部分(例如，30°，60°，90°，120°等等)均不具有与暴露的表面520的涂层510的基本上不同的比率(例如，在横穿圆周时这些部件的比率保持基本相同/恒定，诸如在期望值的百分之十以内)。因此，不同于沿着紧固件250的圆周的涂层510的“条带”图案的涂敷，其中该“带条”图案涂敷将必然引起未涂镀的区域在插入期间经历更大的局部摩擦量(和因此更高的损坏风险)，紧固件250包括更加均匀的润滑性(在逐区域的基础上)。紧固件250因此实现比条带紧固件更好的润滑性，并且制造成本低于需要掩膜的条带紧固件。另外，不同于条带的系统，电流不必须为了达到电能耗散可以发生的区域而在紧固件250处流经大的固态涂镀区域/条带。因此，紧固件250沿着其圆周(在平均上)展现比条带紧固件更均匀/更好的电能耗散能力(例如，电介质耐电压)。涂层510少量地增加紧固件250的宽度/直径。因此，被涂镀的柄部的半径因此也大于未涂镀的柄部的半径。

例如，涂层510可以使紧固件250的宽度增加千分之几英寸(例如，少于百分之一英寸)。这意味着当涂层不一致时，被涂镀的紧固件的直径不一致。然而，添加的厚度对安装基本上没有影响。涂层510增加柄部的直径，使得涂层510在柄部的无涂层、暴露、不规则的部分处延伸超出柄部表面。这样，涂层510产生从柄部表面突出并且延伸远离柄部表面的峰状物。在涂敷涂层之后，柄部不被抛光。涂层510可以由高润滑性金属着色有机材料或干膜润滑剂组成。涂层510可以在涂敷之后被热处理(例如固化)，以保证涂层510热融合到柄部440并且不被擦掉或被扰乱(除了例如当柄部440被配合进孔230中)。在一个实施例中，喷斑包含在柄部440上方物理地喷溅涂层510。这意味着不需要掩膜。

随着涂层510被成功涂敷，润滑剂530(例如鲸蜡醇)被涂敷到紧固件250(步骤706)。例如，紧固件250可以浸蘸和/或被均匀喷涂润滑剂530(即，饱和的，使得在覆盖中没有不规则性)，以便覆盖紧固件250。在润滑剂530是鲸蜡醇的实施例中，润滑剂530可以本身是牺牲性的，在紧固件250的安装期间被擦掉并且从而保证对柄部440的传导性(例如绝缘)的干扰最小。

方法700可以经由形成、机械加工、喷涂和/或浸蘸的大批量处理被执行，以保证用于飞行器制造的紧固件250的充分的生产量。因为不需要掩膜(例如，因为紧固件250不被掩膜以及随后被喷涂有连续涂层510的固态条带)，投入制造紧固件250的劳动量和时间被减少。

随着紧固件250被成功地制造，飞行器制造者可以期望在飞行器(例如，飞行器100)上安装紧固件250。为此，图8是示出用于在实施例中使用半自动或手动装配过程来安装紧固件250的方法800的流程图。根据方法800，有预定直径的孔(例如，通过根据数控(nc)程序的自动化机械、通过技术人员等等)被钻入飞行器中(步骤802)。通过机械获得具有适当直径和握固长度的紧固件250(步骤804)。直径可以被选择，以使其比孔大(例如，大千分之几英寸)。例如，可以通过将紧固件(或一批紧固件)加载进紧固件插入机械(未显示)中来执行该步骤。紧固件插入机械可以包含机械末端执行器，机械末端执行器可以根据由控制器/处理器所实施的数控(nc)程序来操作，以便选择将紧固件250安装于其中的孔。在一个实施例中，孔230位于飞行器的燃料箱处。孔230的直径被设置大小，使得当紧固件250被安装时，在公差内实现过盈的指定水平。随着选定孔230，固件插入机械通过将柄部440驱动/插入到孔230中而形成柄部440与孔230之间的过盈配合(步骤806)。该操作可以通过经由特征件470(例如螺纹)将柄部440扭转进孔230中，或者通过将柄部440直接强压就位而被执行。柄部440可以在插入之后被保持在孔230中以防止旋转。例如，这可以在将固定件240(例如螺母)安装到紧固件250上期间被执行。在多个紧固件250已经以此方式被安装之后，操作员接下来根据期望使用手持或自动工具安装套环或螺母。在所有情况下，由于柄部440被涂层510部分覆盖，因此柄部440的润滑性被增强，减少所使用的安装力的量。随着柄部440以过盈配合就位，紧固件250执行其紧固期望的结构部件(例如，每个均形成部分蒙皮200的复合物或金属零件)的作用。步骤802-806可以在飞行器100的制造期间被重复多次(例如，几百或几千次)，以便紧固飞行器100的各种部件。一旦飞行器100被完全制造，其随后可以在飞行中被操作。

方法700-方法800使用紧固件，该紧固件展现优于先前的涂镀紧固件系统的优势在于紧固件250保证润滑性的结构需求被满足，同时还保证紧固件250安全地耗散电能。与金属套筒覆套的紧固件相比，另一系统有时在相似的应用中被使用，方法700-800以低得多的成本提供一件式紧固件。

随着紧固件250被安装，飞行器100的操作(例如，在飞行期间)可以造成电能在紧固件250处积累。该能量可以是闪电击的结果。该积累载荷继续累积，直到其克服表面520的电介质耐电压，在该点处孔230与紧固件250之间的电能在表面520上的位置处耗散。当能量在紧固件250处耗散时，该耗散在表面520的暴露部分与孔230之间而不在涂层510与孔230之间发生。涂层510可以具有比表面520更高的电介质耐电压。因此，在涂层510的电介质耐电压被满足之前，电荷可以经由表面520耗散。该操作是有益的，这是因为通过表面520的相对较大的面积耗散电荷防止了电弧的产生，例如将耗散电压限制在大约零到六十伏特之间(优选地在零到二十伏特之间)。

图9是说明用于在紧固件250与孔230之间耗散电能的方法900的流程图。电能在紧固件250与孔230之间积累(步骤902)。这可以在例如飞行期间发生。接下来，积累的电能围绕涂层510横穿，涂层510覆盖紧固件250的表面520(步骤904)。由于涂层510展现比表面520更高的电介质耐电压，因此电能围绕涂层510通过而不是经由涂层510进入紧固件250中。接下来，电能在柄部440的表面520与孔230之间耗散(步骤906)。该行为沿着柄部440的整个圆周(即，整个360°)在不规则部分处间断地执行，其可以发生在未被涂层510覆盖的每个位置中的任何位置处。

在进一步的实施例中，喷涂器可以被校准以调整被涂敷到紧固器250的各个斑点或斑块的尺寸。例如，为了保证被随机涂敷的斑块在紧固件250的给定部分中所占据的表面面积的百分比方面基本上不变化，可以期望的是，在紧固件250的周长的大约十分之一到千分之一之间选择点尺寸。

示例

在以下示例中，在在飞行器的结构上安装半自动钛拉式锁紧螺栓紧固件的背景下，附加的过程、系统和方法被描述。

图10是示例性实施例中紧固件1040和伴随的机器的框图。具体地，图10示出包括头部1041的钛拉式锁紧螺栓紧固件1040。紧固件1040进一步包括柄部1043，柄部1043本身包括表面1044(例如，阳极化表面或裸露金属表面)和高润滑度涂层1045。涂层1045被间断地、不规则地，和/或以不均匀的样式(例如随机地)在头部1041和柄部1043上涂敷，使表面1044的不规则部分暴露，同时使表面1044的其他部分被覆盖。在紧固件1040的制作期间使用自动化喷涂设备完成涂层1045涂敷。紧固件1040进一步包括引入过渡件1046，当引入过渡件1046从柄部1043延伸进特征件1047(例如螺纹)中时，引入过渡件1046的直径逐渐减小。折断沟槽1049也被示出。特征件1047和销钉尾1052由颈部/折断沟槽1049分离。销钉尾1052包括特征件1050(例如圆环状环)，其允许模锻工具接合紧固件1040并且在套环1053的安装和模锻期间保持接头夹紧。销钉尾1052将在紧固件1040的安装之后被折断，并且销钉尾1052包括特征件1050和槽1051。紧固件1040被润滑剂1060覆盖。在安装期间，套环1053将被模锻到特征件1047上并将紧固件1040锁止在合适位置。

图10示出的进一步的部件包括零件1070，零件1070包含层压板1080，每个层压板1080包含独立的板层1082。在一些区域中，被连结的一个或更多个结构零件1070可以是金属的。装配设备可以包括数制钻孔和紧固件插入机械1090以及手持紧固件插入工具和模锻工具1095。模具1010(紧固件1040由其形成)、喷涂器1030(其通过经由孔口1036从储蓄器1034喷涂金属着色涂层(例如铝着色涂层)来将涂层1045涂敷到柄部1043)、以及紧固件插入机械1090(其安装紧固件1040)也被示出。紧固件插入机械1090和/或喷涂器1030的操作可以被控制器1022根据存储的nc程序1024来指导。

更特别地参考附图，本发明可以在图11所示的飞行器制造与维护方法1100和图12所示的飞行器112的背景下被描述。在预生产期间，示例性方法1100可以包括飞行器1102的规格与设计1104以及材料采购1106。在生产期间，进行飞行器1102的部件与子组件制造1108和系统整合1110。此后，飞行器1102可以经历认证与交付1112以便投入使用1114。当被客户投入使用中时，飞行器1102被安排进行例行的维护与检修1116(这还可以包含修改、重新配置、翻新等等)。本文公开的装置和方法可以在生产与服役方法1100的任何一个或更多个合适的阶段期间(例如，规格与设计1104、材料采购1106、部件与子组件制造1108、系统集成1110、认证与交付1112、服役1114、维护与检修1116)和/或飞行器1102的任何合适的部件中(例如，机身1118、系统1120、内部件1122、推进系统1124、电气系统1126、液压系统1128、环境系统1130)被采用。

方法1100的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或操作者(例如，客户)来执行或实施。为了本说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可以包括但不限于任何数量的卖主、分包商和供应商；并且操作者可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。

如图12所示，示例性方法1100生产的飞行器1102可以包含带有多个系统1120和内部1122的机身1118。高层次系统1120的示例包括推进系统1124、电气系统1126、液压系统1128和环境系统1130中的一个或更多个。可以包括任意数量的其他系统。虽然显示航空航天示例，但本发明的原理可被应用于其他产业，诸如汽车业。

如上文提及的，本发明可以在生产与维护方法1100的任何一个或更多个阶段期间被采用。例如，和生产阶段1108对应的部件或子组件可以按照与在飞行器1102投入使用时生产的部件与子组件相似的方式被制作或制造。并且，一个或更多个装置实施例、方法实施例或其组合可以在生产阶段1108和1110期间被使用，例如，由此大幅度加快飞行器1102的装配或减少飞行器1102的成本。相似地，一个或更多个装置实施例、方法实施例或其组合可以在飞行器1102维护时被使用，例如但不限于维护与检修1116。例如，本文描述的技术和系统可被用于步骤1106、1108、1110、1114和/或1116，和/或可以被用于机身1118和/或内部1122。这些技术或系统甚至可以被用于系统1120，系统1120包括例如推进系统1124、电气系统1126、液压系统1128和/或环境系统1130。

紧固件250可以固定机身1118的部分，并且紧固件250在部件与子组件制造1108期间被制造。然后，紧固件250可以被固定以便在系统整合1110期间紧固机身1118的部件，并且然后，紧固件250可以在使用1114中被利用直到磨损致使紧固件250不可使用。接下来，在维护与检修1116中，紧固件250可以被丢弃并且由新制造的零件替换。

附图所示或本文描述的各种控制元件(例如电气或电子部件)中的任何控制元件可以被实现为硬件、运行软件的处理器、固件或若干这些的组合。例如，元件可以被实现为专用硬件。专用硬件元件可以被称为“处理器”、“控制器”或一些相似的术语。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或者由多个独立处理器(其中一些可以是共享的)来提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为特指能够运行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(dsp)硬件、网络处理器、专用集成电路(asic)或其他电路系统、现场可编程门阵列(fpga)、用于存储软件的只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、非易失性存储装置、逻辑电路、或者一些其他物理硬件部件或模块。

并且，控制元件可以被实现为指令，该指令可由处理器或计算机运行以执行该元件的功能。指令的一些示例是软件、程序代码和固件。当指令被处理器运行时，指令是可操作的以引导处理器执行该元件的功能。指令可以被存储在处理器可读取的存储设备中。存储设备的一些示例是数字或固态存储器、诸如磁盘和磁带的磁性存储介质、硬盘驱动器或者光学可读数字数据存储介质。