盲紧固件的制作方法

文档序号:40326452发布日期:2024-12-18 13:03阅读:20来源:国知局
盲紧固件的制作方法

本发明涉及紧固件,且更具体来说,涉及用于将暴露于雷击的碳纤维增强复合工件固定在一起的盲紧固件。


背景技术:

1、当工件的一侧上仅存在有限的物理或可见通道时,通常使用盲紧固件将多个工件固定在一起。存在对飞行器结构使用碳纤维增强复合材料的趋势,因为这些材料具有良好的强度重量比、刚度以及抗疲劳诱发的损伤性。还存在天然层和混合层流机翼设计的趋势,以实现更高燃料效率。此等机翼通常具有较薄横截面,机翼内部具有有限通道。

2、飞行器通常被雷电击中。这对于具有固有较低电导率的碳纤维增强复合结构尤其重要,且因为金属紧固件通常是并未完全分布在复合飞行器的蒙皮上的雷电电流的主要通路。在此等情形下,雷电电流可通过紧固件与复合结构之间的电弧而产生有害点火源。尽管雷击的主要危险是产生燃料蒸气的潜在点火源的紧固件电弧,但材料的焦耳加热、等离子体活动以及沿着紧固件/结构组合件的材料蒸发会对紧固件和周围结构产生实质性物理损坏。

3、碳纤维增强复合材料通常由粘合聚合物(通常称为基质)与高强度碳纤维的组合构成。碳纤维的定向、基质纤维比以及纤维和基质两者的组成可以经调整以实现特定应用的特定目标特性。碳纤维增强复合材料的机械特性、电特性以及环境特性还可受引入到粘合基质的各种类型的添加剂影响。

4、已研发广泛范围的制造技术,但许多制造技术采用某种分层制造工艺,其涉及将纤维组合成单向或编织织物层,所述层接着以准各向同性叠层的方式彼此上下堆叠,例如相对于彼此为0°、+60°或-60°。在一些情况下,基质与个别层组合。在其它情况下,在已堆叠个别层之后将基质灌注到堆叠中。制造技术继续演变以降低成本,但二维堆叠层比三维堆叠更常见。二维堆叠技术的变体通常用于制造飞行器结构区段,诸如机身和机翼。虽然一些技术能够实现特征的大规模集成,但仍需要将子区段与紧固件机械地接合以形成组合件。在用不同材料构建子区段的情况下尤其如此。

5、其中一个挑战是子区段或个别部分具有固有的各向同性机械和电特性,所述特性是其构造的堆叠分层性质的产物。因此,复合飞行器的发展导致对机械紧固件有更大需求,所述机械紧固件通过比金属飞行器中使用的机械紧固件明显更低的导电性而可与复合结构电兼容;且因此更易遭受雷电损坏。各向异性电阻特性和升高的接触电阻直接影响通过紧固件接合的飞行器区段中的电连接区域内的电流路径和所得电场。这些电不规则性还直接影响飞行器对高频波的电磁响应。

6、更多地使用碳纤维增强复合材料以及天然层和混合层流机翼的趋势产生对在紧固件组合件自身的组件之间具有低固有接触电阻以及在紧固件与周围复合结构之间具有低接触电阻的盲紧固件的需要。此等紧固件将使得雷电电流能够以相对小的不利影响从一个结构元件传递到另一结构元件且通过周围结构。随着飞行器结构内的电流和电场的演变,由界面电阻率引起的紧固件表面与内部接头之间的低电连续性对于影响电流分佈将为关键的。


技术实现思路

1、在一些实施例中,一种紧固件包含:套筒,其包含第一端和与第一端相对的第二端,管状部分,其具有外部表面、内部表面、在第二端处形成于内部表面内的内部螺纹以及定位于第一端处的头部;芯螺栓,其包含芯螺栓的第一端和与第一端相对的第二端、靠近芯螺栓的第一端的圆柱形部分、靠近芯螺栓的第二端的外部螺纹部分以及圆柱形部分与螺纹部分之间的螺尾(runout),其中芯螺栓配置成安置在套筒内,且其中外部螺纹配置成以螺纹旋拧方式啮合套筒的内部螺纹;以及插入件,其配置成安置在套筒内且围绕芯螺栓的靠近其第二端的一部分,其中插入件经大小设定和塑形以在紧固件处于预安装位置时邻接套筒的内部螺纹和芯螺栓的螺尾且保持在所述内部螺纹与所述螺尾之间,其中插入件配置成通过芯螺栓相对于套筒的安装运动在套筒的内部螺纹与芯螺栓的螺尾之间压缩,同时通过芯螺栓的安装运动对套筒产生压缩负载,且其中插入件配置成响应于插入件的压缩而与套筒中的球部同时变形且促进所述球部的形成。

2、在一些实施例中,芯螺栓包含外部表面,其中插入件配置成填充芯螺栓的靠近其第二端的外部表面与套筒的靠近套筒的管状部分的第二端的内部表面之间的空隙,且其中插入件配置成提供套筒与芯螺栓之间的导电路径。在一些实施例中,套筒由钢构成。在一些实施例中,套筒的内部表面与芯螺栓的外部表面之间的第一摩擦系数和套筒的内部表面与插入件的外部表面之间的第二摩擦系数经选择以促进在安装紧固件期间套筒与芯螺栓之间和套筒与插入件之间的滑动接触。

3、在一些实施例中,套筒包含位于套筒的外部表面上的第一层,其中第一层包含第一硬度,和位于套筒的内部表面上的第二层,其中第二层包含第二硬度,且其中第二硬度大于第一硬度。在一些实施例中,第一层为涂层。在一些实施例中,涂层由金属基涂层构成。在一些实施例中,涂层是选自由银、金、镍、镉、铜以及铅或其合金组成的群组。在一些实施例中,涂层由青铜构成。在一些实施例中,第二层由氧化物层构成。在一些实施例中,套筒包含位于第二层上方的第三层。在一些实施例中,第二层由碳构成,且第三层由氮和碳构成。

4、在一些实施例中,插入件由铜构成。在一些实施例中,插入件由蒙乃尔(monel)合金构成。在一些实施例中,插入件包含涂层。在一些实施例中,涂层是选自由银、金以及镍组成的群组。在一些实施例中,套筒包含靠近插入件的带退火部分。在一些实施例中,芯螺栓包含位于其第一端处的头部,且其中套筒的头部包含经大小设定和塑形以收纳芯螺栓的头部的凹穴。在一些实施例中,套筒的头部配置成安装在多个工件中的可进入孔中,且其中球部配置成定位在工件的盲侧上。

5、在一些实施例中,一种紧固件包含:套筒,其具有第一端和与第一端相对的第二端,管状部分,其具有定位于第一端处的头部、靠近第一端且具有第一内径的第一部分、邻近第一部分且具有小于第一部分的第一内径的第二内径的第二部分、靠近第二端且具有内部螺纹的第三部分以及定位于第一部分与第二部分之间的台阶;芯螺栓,其包含芯螺栓的第一端和与第一端相对的第二端、靠近芯螺栓的第一端的圆柱形部分、靠近芯螺栓的第二端的外部螺纹部分以及圆柱形部分与外部螺纹部分之间的螺尾,其中芯螺栓配置成安置在套筒内,且其中外部螺纹配置成以螺纹旋拧方式啮合套筒的内部螺纹;以及插入件,其配置成安置在套筒内且围绕芯螺栓的靠近其第二端的一部分,其中插入件经大小设定和塑形以在紧固件处于预安装位置时邻接套筒的台阶和芯螺栓的螺尾且保持在所述台阶与所述螺尾之间,其中插入件配置成通过芯螺栓相对于套筒的安装运动在套筒的内部螺纹与芯螺栓的螺尾之间压缩,同时通过芯螺栓的安装运动对套筒产生压缩负载,且其中插入件配置成响应于插入件的压缩而与套筒中的球部同时变形且促进所述球部的形成。



技术特征:

1.一种紧固件,其包括:

2.根据权利要求1所述的紧固件,其中所述芯螺栓包含外部表面,其中所述插入件配置成填充所述芯螺栓的靠近其所述第二端的所述外部表面与所述套筒的靠近所述套筒的所述管状部分的所述第二端的所述内部表面之间的空隙,且其中所述插入件配置成提供所述套筒与所述芯螺栓之间的导电路径。

3.根据权利要求1所述的紧固件,其中所述套筒由钢构成。

4.根据权利要求3所述的紧固件,其中所述套筒的所述内部表面与所述芯螺栓的所述外部表面之间的第一摩擦系数和所述套筒的所述内部表面与所述插入件的所述外部表面之间的第二摩擦系数经选择以促进在安装所述紧固件期间所述套筒与所述芯螺栓之间和所述套筒与所述插入件之间的滑动接触。

5.根据权利要求4所述的紧固件,其中所述套筒包含位于所述套筒的所述外部表面上的第一层,其中所述第一层包含第一硬度,和位于所述套筒的所述内部表面上的第二层,其中所述第二层包含第二硬度,且其中所述第二硬度大于所述第一硬度。

6.根据权利要求5所述的紧固件,其中所述第一层为涂层。

7.根据权利要求6所述的紧固件,其中所述涂层由金属基涂层构成。

8.根据权利要求6所述的紧固件,其中所述涂层是选自由银、金、镍、镉、铜以及铅或其合金组成的群组。

9.根据权利要求6所述的紧固件,其中所述涂层由青铜构成。

10.根据权利要求5所述的紧固件,其中所述第二层由氧化物层构成。

11.根据权利要求10所述的紧固件,其中所述套筒包含位于所述第二层上方的第三层。

12.根据权利要求11所述的紧固件,其中所述第二层由碳构成,且所述第三层由氮和碳构成。

13.根据权利要求1所述的紧固件,其中所述插入件由铜构成。

14.根据权利要求1所述的紧固件,其中所述插入件由蒙乃尔合金构成。

15.根据权利要求1所述的紧固件,其中所述插入件包含涂层。

16.根据权利要求15所述的紧固件,其中所述涂层是选自由银、金以及镍组成的群组。

17.根据权利要求4所述的紧固件,其中所述套筒包含靠近所述插入件的带退火部分。

18.根据权利要求1所述的紧固件,其中所述芯螺栓包含位于其所述第一端处的头部,且其中所述套筒的所述头部包含经大小设定和塑形以收纳所述芯螺栓的所述头部的凹穴。

19.根据权利要求1所述的紧固件,其中所述套筒的所述头部配置成安装在多个工件中的可进入孔中,且其中所述球部配置成定位在所述工件的盲侧上。

20.一种紧固件,其包括:


技术总结
一种紧固件包含套筒、芯螺栓以及插入件。所述套筒包含管状部分和内部螺纹。所述芯螺栓包含圆柱形部分、具有外部螺纹的螺纹部分以及所述圆柱形部分与所述螺纹部分之间的螺尾。所述芯螺栓安置在所述套筒内且所述外部螺纹啮合所述内部螺纹。所述插入件安置在所述套筒内且围绕所述芯螺栓的一部分。所述插入件在预安装位置中邻接所述内部螺纹和所述螺尾且保持在所述内部螺纹与所述螺尾之间。所述插入件通过所述芯螺栓的安装运动在所述内部螺纹与所述螺尾之间压缩,同时对所述套筒产生压缩负载。所述插入件响应于所述压缩而与所述套筒中的球部同时变形且促进所述球部的形成。

技术研发人员:L·L·海洛克
受保护的技术使用者:豪迈航空航天公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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