用于电磁效应（eme）技术的改进的杆状紧固件的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开内容的实施方式总体涉及用于在复合结构中应用的金属紧固件的紧固件技术领域，并且更具体地，涉及具有杆处理的紧固件以实现增加的润滑性以及增强的导电率。
【背景技术】
[0002]轻量复合材料被规则地用于航行器中的主结构。与传统的金属合金相比，纤维复合物在比强度和刚度方面提供显著改善。更好的比强度和刚度转化为重量减轻，该重量减轻转化为节约燃料和较低的操作成本。此外，复合物不会如铝那样腐蚀，并且它们更能抗疲劳。然而，这些航行器中的复合结构不会容易地将雷击产生的极度电流和电磁力传导出去。
[0003]使用复合材料的结构制造仍然需要紧固件用于许多组装操作。考虑到雷击和其他电磁效应(EME)问题，金属紧固件是导电的，创造了 EME设计。紧固件火花模式必须被设计为针对雷电情况(包括热粒子喷射(HPE))以及紧固件头的外表面与其他结构(或紧固件套管)之间的电弧。
[0004]当雷电击打安装有金属紧固件的碳纤维增强聚合物(CFRP)结构时，电流的大部分可以通过紧固件进入附近的结构中。当电能在两个表面之间传递时，接触电阻加热可能分解材料，并且在孔中或者在紧固件与有关内部的螺纹紧固件(诸如，螺母或易碎衬圈)之间的空间中生成热气(或等离子体)。
[0005]当前在许多复合结构中采用套管紧固件作为防雷电和结构要求的组合解决方案，该结构要求提供紧固件与复合接头中的相关孔之间的过盈装配。然而，在结构中套管产生额外重量，额外成本以及额外的组装时间并且可能具有额外的故障模式。
[0006]因此，希望的是提供适合于复合结构应用的紧固系统，该系统在克服现有技术紧固件安装过程的缺点的同时在不要求套管的情况下提供过盈装配以克服HPE和电弧放电。
【发明内容】
[0007]本文所公开的实施方式提供了用于提供电磁能保护的复合结构的紧固件系统，该紧固件系统具有以下杆，该杆在杆的终止于引入部中的第一端具有螺纹部。在杆的第二端具有头。杆被适配为与过盈装配孔的内表面紧密导电接触。
[0008]实施方式提供了在复合结构中用于紧固件的EME保护的方法，其中，复合接头中的孔被确定用于安装紧固件。紧固件直径被建立并且紧固件的杆被配置用于在孔中过盈装配。光滑涂层被沉积在紧固件的螺纹部和引入部上。然后，以形成有杆与孔之间的紧密导电接触过盈装配地将紧固件插入孔中。然后，在EME事件期间，可以转移电能。
[0009]已经讨论的特征、功能和优势可以在本公开内容的各种实施方式中独立地实现，或者可以在其他实施方式中结合，参考以下描述和附图可以了解本公开内容的更多细节。
[0010]进一步地，本公开内容包括根据下列项的实施方式:
[0011]项1.一种用于复合结构的接头，包括:复合层；邻近复合层的被联接元件，所述复合层和被联接元件具有延伸穿过其中的孔；紧固件，过盈装配地容纳在孔中并且具有杆；螺纹部，在杆的终止于引入部的第一端上；以及，头，在杆的第二端上；其中，杆被适配为与孔的内表面亲紧密导电接触。
[0012]项2.根据项I中所限定的用于复合结构的接头，其中，被联接元件是金属子结构体。
[0013]项3.根据项I中所限定的用于复合结构的接头，其中，引入部被配置为在不损坏复合材料的情况下扩展过盈装配孔的内表面。
[0014]项4.根据项I中所限定的用于复合结构的接头，其中，杆具有峰和谷的粗糙主体并且进一步包括主体上的光滑涂层，，所述涂层被抛光用于暴露峰以保持紧密导电接触，同时涂层保持存在于谷中用于光滑插入过盈装配孔中。
[0015]项5.根据项I中所限定的用于复合结构的接头，其中，软金属层被沉积在杆上，所述软金属层剪切用于插入过盈装配孔中，同时保持紧密导电接触。
【附图说明】
[0016]图1是航行器制造和服务方法的流程图；
[0017]图2是航行器的方框图；
[0018]图3是具有光滑涂层的杆中的滚花的第一实施方式的立体图；
[0019]图4是在杆中使用光滑涂层的滚花的细节截面图；
[0020]图5是第二实施方式的立体图，该实施方式具有在杆的螺纹和引入部上的光滑涂层，在杆的引入部和头之间的软金属涂层；
[0021]图6是杆的涂覆主体的细节截面图；
[0022]图7是以过盈装配安装在复合接头中的孔中的第一实施方式或第二实施方式的紧固件的部分截面图；以及，
[0023]图8是用于采用如实施方式中所限定的具有EME保护的紧固件系统的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]在不使用套管的情况下，本实施方式提供了通过紧固件的紧密导电接触用于各种EME保护要求，其中，各种EME保护要求包括雷击、高强度辐射域、故障电流、阴雨静电干扰和功能性接地。首个实施方式提供了具有其上添加干膜润滑涂层的粗糙杆表面的紧固件。然后，粗糙杆将被抛光以暴露峰中的紧固件贱金属并且在谷中保留光滑涂层。这保证了充分的导电性以维持用于闪电能量的高电流密度的键路径(bond path)以及用于过盈装配安装的润滑性。第二实施方式提供了具有两个变形例的紧固件杆。润滑涂层被至少添加至紧固件的引入几何体，而杆的剩余部分被涂覆有软金属。紧固件上的润滑涂层提供了足够的润滑性以确保紧固件可以被安装至过盈装配孔中，软金属确保良好的电键同时还有助于安装。在两个实施方式中，可以在没有套管的情况下完成过盈装配安装并且降低紧固件与结构之间的空隙防止空隙中的空气电离形成HPE。
[0025]参考附图，可在如图1中所示的航行器制造和服务方法100以及如图2中所示的航行器102的背景下描述本公开内容的实施方式。在预制造过程中，示例性方法100可包括:航行器102的规格和设计104以及材料采购106。在制造过程中，进行航行器102的部件和子组件制造108以及系统集成110。之后，航行器102可进行认证和交付112，以投入使用114。在为客户提供服务期间，安排航行器102进行例行维护和保养116 (其还可包括改造、重新配置、翻新等)。
[0026]可通过系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)来执行或者实施方法100的各个过程。为了该描述的目的，系统集成商可包括但不限于任意数量的航行器制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任意数量的承包商、分包商以及供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。
[0027]如图2所示，通过示例性方法100生产的航行器102可包括具有多个系统120和内部122的机体118。高级系统120的实例包括推进系统124、电气系统126、液压系统128以及环境系统130中的一种或者多种。可包括任意数量的其他系统。尽管示出了航空航天的示例，但本发明的原理可以应用于诸如汽车工业的其它工业。
[0028]在生产和服务方法100的任意一个或多个阶段过程中可采用本文中所呈现的设备和方法。例如，可以与航行器102在服务时制造部件或子组件类似的方式来制作或者制造对应于制造过程108的部件或子组件。另外，一个或多个设备的实施方式、方法的实施方式、或者其组合可以在生产阶段108和110期间使用，例如通过大幅加快航行器102的组件或者降低航行器102的成本。类似地，在航行器102处于服务时，一个或多个设备的实施方式、方法的实施方式、或者其组合可以例如且不限于用于维护和服务116。
[0029]本文中所描述的实施方式提供了紧固件系统，该紧固件系统提供在如图1和图2中所限定的航行器的方法或系统中的组件要求以及以上所描述的或任何相似的结构组件可以加以使用的EME保护。
[0030]如图3中所示，紧固件系统的第一实施方式并入了具有杆12的紧固件10，该杆在第一端上具有螺纹部14以及在第二端上具有头16。紧固件中可包括抗旋转特征件(诸如，六角孔17)，在螺纹部14上安装螺母期间使用。引入部18提供从螺纹部14至杆12的主体20的过渡。引入部18可并入圆形肩部19或锥拨以过渡地过盈装配地啮合杆的主体和孔的内表面。主体20并入了可以通过滚花或类似机械处理产生的粗糙表面。在示例性实施方式中，峰至谷的高度应该在0.0002英寸和0.001英寸之间。光滑的干涂层被添加至主体上包括滚花的紧固件。针对示例性实施方式，干涂层是“铝颜料涂层”，其在示例性实施方式中是酚醛树脂基(如矩阵)，并且包含润滑颜料、普通的铝粉或颗粒，诸如，BMS10-85酚醛基铝颜料涂层。还可以采用防腐蚀添加剂。在可替代实施方式中，可以采用环氧基涂