BR112020016118A2 - Fixador com anel de lubrificação para encaixe por interferência e método de montagem utilizando um tal fixador - Google Patents

Abstract

a invenção refere-se a um fixador para a montagem de pelo menos dois elementos estruturais, compreendendo uma abertura, o fixador compreendendo uma cabeça alargada (12) e uma haste (14) exibindo, antes do encaixe, um diâmetro externo (d1) maior do que um diâmetro interno (ds) da abertura, e uma porção de travamento compreendendo uma rosca de parafuso ou ranhuras anulares. o fixador compreende ainda um anel sacrificial de lubrificação (40) na superfície externa do fixador, estendendo pelo menos entre uma extremidade distal da haste e uma extremidade proximal da porção de travamento, o referido anel tendo, antes do fixador ser encaixado na estrutura, um diâmetro externo maior que um diâmetro da abertura. o anel sacrificial compreende uma resina polimérica formando uma matriz encapsulando moléculas dispersantes e moléculas de óleo. a invenção se aplica à montagem de estruturas de aeronaves.

Description

FIXADOR COM ANEL DE LUBRIFICAÇÃO PARA ENCAIXE POR INTERFERÊNCIA E MÉTODO DE MONTAGEM UTILIZANDO UM TAL FIXADOR

[001] A presente invenção refere-se a um fixador destinado a ser encaixado por interferência em uma abertura de uma estrutura de aeronave e a um método para encaixar um tal fixador em um conjunto de estruturas.

[002] Certas estruturas de aeronave são altamente tensionadas em carga de cisalhamento, e experimentam ciclos de carga altamente variáveis, essas normalmente sendo as estruturas das asas ou as juntas entre as estruturas das asas e a fuselagem. De modo a montar estas estruturas, utiliza-se fixadores encaixados por interferência, o que significa que os fixadores encaixados com uma folga negativa entre a haste do fixador e a abertura na estrutura destinada a aceitar o fixador. Em outras palavras, o diâmetro externo do fixador é maior do que o diâmetro da abertura antes do fixador ser encaixado. Este método de fixadores de encaixe por interferência torna possível melhorar a resistência da estrutura, notavelmente sua capacidade de suportar cargas cíclicas.

[003] Os fixadores encaixados por interferência atualmente em uso são do tipo de puxar ou do tipo de empurrar. Um terceiro tipo de fixadores, conhecido como fixadores de luva ou enluvado, permite que seja criada uma interferência na estrutura sem que haja atrito contra esta última durante a fase de encaixe.

[004] Os fixadores do tipo de puxar compreendem uma cabeça alargada destinada a encostar contra uma face da estrutura, chamada de face "frontal", ou em um escareado formado nesta face, uma haste, uma porção de travamento na forma de uma rosca de parafuso ou ranhuras de crimpagem, e uma haste de puxar compreendendo ranhuras de puxar. O fixador é dimensionado de modo que a haste de puxar se projete a partir da face oposta da estrutura - referida como a face "posterior". Essas ranhuras são presas por uma ferramenta que puxa a haste de puxar e insere o fixador até que a cabeça encoste na face frontal da estrutura. A haste é então quebrada ou removida. Estes fixadores são tipicamente os lockbolts GP™, LGP™ ou XPL™ da HUCK Manufacturing, ou os fixadores PULL-IN™ ou PULL-STEM™ da LISI AEROSPACE. Estes fixadores são descritos, por exemplo, nas patentes dos EUA RE30445, 6.702.684, 5.098.238 ou 6.665.922.

[005] Os fixadores de encaixe por empurrar são feitos dos mesmos elementos que os fixadores de encaixe por puxar, exceto pela haste de puxar. Eles são encaixados por interferência na estrutura, empurrando-os usando um martelo, uma pistola de martelo, ou um carneiro se for possível posicionar a estrutura em um gabarito de montagem. Estes fixadores são tipicamente fixadores HI-LITE™ descritos na Patente dos EUA 4.326.825.

[006] Fixadores enluvados são fornecidos com uma luva que aceita a haste do fixador, e podem ser instalados empurrando, puxando ou até parafusando. Neste caso, o fixador é mantido fixo rotacionalmente e uma porca é aparafusada na extremidade roscada. A rotação da porca força o corpo do parafuso, o qual é ligeiramente afunilado, para dentro da luva que é mantida axialmente na estrutura pela sua cabeça, de modo que a luva se expande radialmente na estrutura. Um tal fixador é descrito, por exemplo, no pedido de patente WO

2010/142901.

[007] A fim de proteger as partes contatando da corrosão galvânica e evitar qualquer captura entre a rosca do parafuso e a rosca de uma porca ou, alternativamente, entre a haste e a estrutura durante os encaixes por interferência, os fixadores também podem ser cobertos com um revestimento orgânico contendo pigmento de alumínio, tipicamente de cinco a treze micrômetros de espessura, do tipo HI-KOTETM, que foi desenvolvido e comercializado pela empresa HI-SHEAR Corporation, e que são descritos, por exemplo, nas patentes dos EUA 3.979.351 e EP 2 406 336 B1. Estes revestimentos têm uma certa capacidade de lubrificação, reduzindo as cargas de instalação do fixador durante a montagem na estrutura ou na luva no caso de um fixador enluvado.

[008] Fixadores aeronáuticos são geralmente lubrificados com álcool cetílico aplicado em toda a superfície externa do fixador. O álcool cetílico é um álcool graxo com a fórmula semidesenvolvida CH3(CH2)15-OH. À temperatura ambiente, o álcool cetílico adota a forma de um sólido branco ceroso ou de flocos. Para poder ser aplicado ao fixador, os flocos são diluídos em um solvente e o fixador é mergulhado na solução. Uma vez que o solvente tenha evaporado, os flocos sólidos de álcool cetílico cobrem o fixador.

[009] A Figura 1 representa, esquematicamente, um fixador inserível do estado da técnica, no decurso de ser encaixado por interferência em uma estrutura S destacada em seção transversal, que compreende uma abertura 8 de diâmetro DS. O fixador 1 compreende uma cabeça saliente, uma haste cilíndrica 2 de diâmetro externo D1 maior que DS, e uma extremidade roscada 3 cujo diâmetro máximo é menor do que o diâmetro D1 da haste cilíndrica e menor que o diâmetro da abertura DS. Uma zona de transição 4 conecta a haste 2 e a extremidade roscada 3. A zona de transição pode ter várias geometrias, tais como um ou mais raios, ou mesmo um ângulo. O fixador aqui compreende uma haste de puxar 5 equipada com ranhuras de puxar. O fixador é totalmente revestido com um revestimento orgânico anticorrosivo do tipo HI-KOTE™ 1.

[0010] Na Figura 2, o fixador da Figura 1 está parcialmente engatado na estrutura, criando interferência.

[0011] Como mostrado nas Figuras 1 e 2, em que as diferenças relativas em tamanho foram exageradas para maior clareza, um chanfro ou raio é geralmente feito na entrada para a abertura da primeira camada S1 da estrutura, de modo a acomodar o raio sob a cabeça do fixador. Este chanfro não existe nas outras camadas S2 e S3 no meio da montagem quando a perfuração é feita através de todas as camadas. Durante a transição de uma camada de estrutura para a seguinte, um efeito de escada geométrica surge porque a abertura da primeira camada é expandida radialmente pela haste de fixador já inserida, enquanto o diâmetro da abertura da camada seguinte é menor.

[0012] A empresa requerente descobriu que o efeito de escada acentua a força de encaixe quando o fixador 1 entra em uma camada compreendendo um material que é mais rígido do que o material da camada previamente passada, por exemplo quando o fixador passa de uma camada de material compósito para uma camada feita de metal, por exemplo, titânio, alumínio ou aço, ou quando o fixador passa através de uma primeira camada feita de alumínio seguida por uma camada feita de aço.

[0013] O efeito de escada é fracamente acentuado quando o fixador entra em uma camada compreendendo um material que não é tão rígido quanto o material da camada anteriormente passada, por exemplo quando o fixador passa de uma camada feita de metal para uma camada feita de compósito.

[0014] O efeito de escada é mostrado na Figura 3 que mostra um exemplo esquemático da força requerida para inserir um fixador 1 do encaixe por interferência da técnica anterior na estrutura S das Figuras 1 e 2, no caso de uma espessura de estrutura total de 60 mm, composto por três camadas S1, S2, S3, respectivamente, feitas de alumínio, compósito de fibra de carbono e titânio, cada camada com uma espessura de 20 mm. O fixador neste exemplo é capaz de suportar uma força de inserção máxima igual a 56 kN, representada pela linha horizontal pontilhada. O que significa dizer é que, se uma força maior do que 56 kN é conferida ao fixador, a haste de puxar do fixador quebrará. Quando o fixador 1 entra na primeira camada S1, a força de encaixe aumenta substancialmente linearmente com um primeiro gradiente. Ao entrar na segunda camada S2, o gradiente da força de encaixe diminui ligeiramente porque o material compósito da camada S2 deforma mais facilmente sob a força transmitida necessária para encaixe por interferência do fixador no alumínio.

[0015] Quando o fixador entra na terceira camada S3, o gradiente aumenta significativamente porque a camada S3 é feita de titânio. A força de inserção aqui atinge o limiar máximo antes que a haste 2 do fixador seja completamente inserida em toda a estrutura S. O fixador não está totalmente encaixado, o que significa dizer que a cabeça do fixador não está em contato com o fixador. A face frontal da estrutura

S e parte da haste 2 está fora da estrutura S. Para encaixar o fixador, uma força de encaixe maior do que a resistência máxima do fixador teria que ser imposta ao fixador e isso faria o fixador quebrar dentro da estrutura antes de ter sido instalado corretamente.

[0016] A empresa requerente observou que a inserção nas primeiras duas camadas rasga substancialmente a camada muito fina de lubrificante e / ou de revestimento anticorrosivo na zona de transição 4 e na haste 2. Com efeito, a zona de transição 4 é a primeira zona do fixador a entrar em contato com a estrutura S. Essa zona é a mais carregada em atrito contra a estrutura, pois durante o encaixe passa por toda a espessura da estrutura. Além disso, a zona de transição 4 experimentará os efeitos de escada geométrica à medida que passa através das camadas, as quais tendem a localizar as forças de contato e levam à rápida deterioração de quaisquer revestimentos que possam existir ou mesmo de sua geometria.

[0017] Quando o fixador entra na terceira camada S3, a rigidez do titânio, combinada com o contato direto entre o fixador e a estrutura, leva a um aumento acentuado na força necessária para inserir o fixador como um encaixe por interferência na terceira camada.

[0018] A empresa requerente também observou que as aberturas feitas em diferentes materiais tinham diferentes diâmetros, devido às diferentes condições em que os materiais são cortados durante a perfuração com a mesma ferramenta. A diferença de diâmetro pode, portanto, acentuar o fenômeno de efeito de escada geométrica. O efeito de escada também pode ser criado quando as camadas são pré-perfuradas e então alinhadas, e as aberturas das várias camadas têm um defeito de alinhamento.

[0019] Além disso, quanto mais a espessura da montagem aumenta, mais a área de atrito entre a haste do fixador e a abertura aumenta. Em altos níveis de interferência, existe, portanto, uma probabilidade aumentada de que o fixador não seja inserido completamente em montagens grossas, devido à maior probabilidade do revestimento anticorrosivo e / ou lubrificante ser arrancado.

[0020] O documento dos EUA 3.779.127A descreve um fixador destinado a ser encaixado por interferência em uma abertura para montar uma estrutura. O fixador compreende dois bulbos de diâmetros maiores que o diâmetro nominal da haste do fixador e que se destinam a expandir a abertura para um diâmetro maior que o diâmetro da haste. Quando o fixador previamente coberto com um lubrificante é introduzido à força na abertura, a superfície traseira 48 de um bulbo 28 permite a parede de abertura se recuperar elasticamente suavemente para um reservatório de lubrificante 52, e uma quantidade de lubrificante preso na parte oca entre os dois bulbos é coletada e transportada ao longo e facilita o progresso da segunda lâmpada de maior diâmetro. Com essa solução, a expansão da abertura para além do diâmetro da haste do fixador é uma necessidade que não se aplica a todos os materiais e, em qualquer caso, não é necessariamente desejada.

[0021] É um objetivo da invenção superar esses problemas. Assim, um objeto da invenção é um fixador para a montagem de pelo menos dois elementos estruturais, o fixador compreendendo uma cabeça alargada e uma haste lisa cilíndrica ou afunilada exibindo, antes do encaixe, um diâmetro externo maior do que um diâmetro interno de uma abertura de destino, uma porção de travamento compreendendo uma rosca de parafuso ou ranhuras anelares e exibindo um diâmetro externo sempre menor do que o diâmetro interno da abertura de destino, e uma porção de transição entre uma extremidade distal, em relação à cabeça alargada, da referida haste lisa e uma extremidade proximal, em relação à cabeça alargada da referida porção de travamento.

[0022] O fixador compreende ainda, pelo menos, um anel sacrificial contendo um lubrificante a base de óleo disposto em uma superfície exterior do fixador, posicionado em uma superfície exterior da haste lisa e / ou da porção de travamento e ou da porção de transição, referido anel sacrificial exibindo, antes do encaixe do fixador na estrutura, um diâmetro externo maior do que um diâmetro externo máximo da porção de travamento e maior do que um menor diâmetro da abertura com a qual a haste lisa irá interferir após o fixador ser encaixado, referido anel sacrificial compreendendo uma resina polimérica formando uma matriz encapsulando moléculas dispersantes e moléculas lubrificantes.

[0023] Assim, o anel sacrificial é o primeiro a entrar em contato com a parede da abertura quando o fixador está sendo encaixada por interferência na estrutura - ou na luva se o fixador for encaixado por interferência em uma luva - e com cada uma das camadas da estrutura que são formados pelos elementos estruturais que estão sendo montados. A natureza da matriz do anel permite armazenar micro gotas de lubrificante e atuar como uma esponja pegajosa que libera as gotas de lubrificante durante a inserção quando o anel é comprimido e desgastado entre a parede da abertura e a superfície de haste de fixador.

[0024] O anel sacrificial corresponde a um depósito adicional de material, separado da parte estrutural do fixador formado pela cabeça, a haste lisa, a porção de travamento e, quando apropriado, uma haste de puxar, o anel tendo uma forma substancialmente toroidal. Na presente descrição “forma substancialmente toroidal” significa um toro com uma seção transversal de geratriz que não é necessariamente circular em uma aceitação generalizada da ideia de um toro, mas que é mais ou menos regular, o furo central de tal toro tem a parte estrutural do fixador passando por ele. Uma razão pela qual a seção transversal pode não ser circular é porque a porção interna da superfície de anel geralmente segue o perfil da superfície subjacente do fixador. Outra razão pela qual a seção transversal pode não ser circular é porque uma porção externa da superfície de anel pode formar uma esfera sobre 360 ° em torno do fixador, a esfera tendo uma seção transversal maior na direção radial do que a outra parte do anel no mesmo ângulo. As Figuras 4A a 4E, Figuras 7 e 8 mostram anéis tendo uma forma substancialmente toroidal de acordo com o significado da presente descrição.

[0025] O anel tem a capacidade de desgastar ou corroer facilmente quando esfregado em contato com outro material. O anel sacrificial garante a confiabilidade da inserção do fixador durante o encaixe por força na estrutura: o anel será escavado ou corroído ou desgastado pela estrutura ou pela luva, assim, gradualmente à medida que o fixador é inserido, deixando o material de lubrificação do anel sacrificial na interface entre a haste lisa e a estrutura ou a luva, e o fixador não experimentará praticamente nenhum desgaste. O termo "lubrificante" deve ser entendido como significando qualquer material ou substância que, interposto entre duas superfícies, reduz o atrito ou desgaste entre estas duas superfícies em contato e em movimento relativo. Assim, o anel sacrificial de lubrificação desgasta-se ou torna-se destruído durante a inserção e, ao fazê-lo, lubrifica a superfície interior da abertura ao longo da inserção.

[0026] Em uma modalidade, o lubrificante compreende um óleo sintético ou mineral contendo pelo menos 80% em volume de óleo.

[0027] O fixador de acordo com a invenção pode também compreender pelo menos uma ou mais das seguintes características, consideradas isoladamente ou em combinação, em que estas combinações são tecnicamente possíveis: - o lubrificante compreende uma mistura de óleo sintético ou mineral e álcool cetílico, - as moléculas dispersantes circundam as moléculas lubrificantes, - a resina polimérica compreende polímero acrílico, - o anel sacrificial exibe, antes do encaixe do fixador na estrutura, uma forma substancialmente toroidal, - o anel sacrificial exibe, antes do encaixe do fixador na estrutura, um diâmetro externo maior que o diâmetro mais largo da abertura com a qual a haste lisa irá interferir após o fixador ser encaixado, - o anel sacrificial exibe, depois do fixador ter sido encaixado na estrutura, um diâmetro externo menor do que o diâmetro externo que tinha antes do encaixe, - o anel sacrificial é cisalhado ou cortado em pelo menos duas porções após o fixador ter sido encaixado na estrutura; - uma porção cisalhada ou cortada do anel sacrificial é posicionada entre uma superfície exterior da estrutura e uma superfície da cabeça do fixador depois do fixador ter sido encaixado na estrutura, - o anel sacrificial é desgastado durante o encaixe do fixador na estrutura; - uma ranhura circular é formada de modo que seja rebaixada em relação à superfície externa da haste lisa, na haste lisa ou na região da porção de transição, na qual a ranhura circular do anel sacrificial é posicionada, o anel sacrificial tendo uma forma que complementa a ranhura circular de modo a assegurar a retenção do anel sacrificial na ranhura circular;

[0028] Outro assunto da invenção é um método de montagem que implementa um fixador da invenção.

[0029] Para a montagem de pelo menos dois elementos estruturais compreendendo uma abertura exibindo, antes do encaixe, um diâmetro interno, o método compreende os passos de - fornecer um fixador compreendendo uma cabeça alargada, uma haste lisa exibindo, antes do encaixe, um diâmetro externo maior do que o diâmetro interno da abertura ou do que um diâmetro interno de uma luva que deve ser inserida na referida abertura, uma porção de travamento compreendendo uma rosca de parafuso ou ranhuras anelares exibindo um diâmetro externo sempre menor do que o diâmetro interno da abertura de destino, e uma porção de transição entre uma extremidade distal, em relação à cabeça alargada, da referida haste lisa e uma extremidade proximal, em relação à cabeça alargada, da referida porção de travamento, e um anel sacrificial de lubrificação a base de óleo disposto em uma superfície exterior do fixador, posicionado em uma superfície exterior da haste lisa e ou da porção de travamento e / ou da porção de transição, o referido anel exibindo, antes do encaixe do fixador na estrutura, um diâmetro maior do que um diâmetro externo máximo da porção de travamento e maior que um menor diâmetro da abertura ou da luva com a qual a haste lisa irá interferir após o fixador ter sido encaixado, referido anel sacrificial compreendendo uma resina polimérica formando um matriz encapsulando moléculas dispersantes e moléculas lubrificantes - encaixar forçadamente o fixador na abertura ou na luva colocada na abertura, durante esse passo o anel sacrificial da lubrificação é desgastado por interferência com uma parede interna da abertura ou da luva, de modo a liberar uma substância lubrificante entre uma extremidade distal da haste lisa e uma extremidade proximal da haste lisa.

[0030] Outro assunto da invenção é uma composição à base de água para formar um anel de um fixador de acordo com a invenção, compreendendo 20% a 60% em volume de resina à base de água, 35% a 75% em volume de lubrificante à base de óleo insolúvel em água, e 1% a 10% em volume de dispersante.

[0031] Em outras modalidades, a composição à base de água pode compreender: - 25% a 50% em volume de resina à base de água, 45% a 70% em volume de um lubrificante à base de óleo insolúvel em água e 4% a 6% em volume de dispersante. - 10% a 60% em volume de resina à base de água, 2,5% a 20% em volume de álcool cetílico, 35% a 70% em volume de um lubrificante à base de óleo insolúvel em água e 1% a 10% em volume de dispersante. - 25% a 45% em volume de resina à base de água, 2,5% a 10% em volume de álcool cetílico, 45% a 70% em volume de um lubrificante à base de óleo insolúvel em água e 5% a 10% em volume de dispersante, - o lubrificante insolúvel em água compreende pelo menos 80% em peso de óleo na composição total do um lubrificante à base de óleo insolúvel em água, - a composição à base de água tem uma viscosidade entre

20.000 e 50.000 Cp (20 kg/(m.s) e 50 kg/(m.s)), medida com um viscosímetro RVT Brookfield, com uma agulha Mobile 7, a 20 rpm e 25 ° C.

[0032] Outro assunto da invenção é um método para formar um fixador de acordo com a invenção, para montar pelo menos dois elementos estruturais, o método compreendendo os passos de: - fornecer um fixador compreendendo uma cabeça aumentada e uma haste cilíndrica ou cônica exibindo, antes do encaixe, um diâmetro externo maior que o diâmetro interno de uma abertura de destino, uma porção de travamento compreendendo uma rosca de parafuso ou ranhuras anulares exibindo um diâmetro externo sempre menor que o diâmetro interno da abertura de destino, e uma porção de transição entre uma extremidade distal, em relação à cabeça aumentada, da referida haste lisa e uma extremidade proximal, em relação à cabeça aumentada, da referida porção de travamento,

- aplicar uma composição à base de água de acordo com qualquer composição à base de água da invenção em uma superfície externa do fixador, posicionada em uma superfície externa da haste lisa e ou da porção de travamento e ou da porção de transição, - secar a composição à base de água, tal que a água evapora e forma um anel sacrificial exibindo, antes do encaixe do fixador na estrutura, um diâmetro externo maior que o diâmetro da abertura com a qual a haste lisa irá interferir após o fixador ter sido encaixado, o referido anel sacrificial compreendendo uma resina polimérica formando uma matriz encapsulando moléculas dispersantes e moléculas lubrificantes.

[0033] A substância lubrificante à base de óleo, armazenada no anel sacrificial antes do encaixe do fixador, é assim distribuída gradualmente à medida que o fixador é inserido, nas paredes de contato do fixador e da estrutura ou da luva.

[0034] As forças de inserção são assim reduzidas, garantindo assim que o fixador possa ser inserido com força aceitável e impedindo que o fixador ou a estrutura sejam danificados.

[0035] Em uma modalidade, o anel sacrificial de lubrificação é cisalhado ou cortado em pelo menos duas porções durante o passo de encaixe.

[0036] Em uma modalidade, o método compreende um passo posterior de eliminação de pelo menos uma porção de anel sacrificial.

[0037] A invenção e as suas várias aplicações serão melhor compreendidas a partir da leitura da seguinte descrição e do estudo das Figuras anexas. Estas são dadas apenas a título de indicação, sem limitar de qualquer forma a invenção. As Figuras mostram:

[0038] - Figuras 1 e 2: já descritas, um fixador da técnica anterior, respectivamente, antes da inserção em uma estrutura e durante uma fase de inserção;

[0039] - Figura 3: já descrita, uma curva da força de interferência encaixando um fixador da técnica anterior em uma estrutura pré-perfurada;

[0040] - Figura 4: um fixador visto na vista lateral de acordo com uma modalidade da invenção, antes de ser encaixado em uma estrutura;

[0041] - Figuras 4A, 4B, 4C: detalhes da Figura 4, de acordo com três modalidades da invenção, compreendendo um anel sacrificial de lubrificação na zona de transição, em seção transversal;

[0042] - Figura 4D: detalhe da Figura 4, de acordo com uma modalidade da invenção, compreendendo um anel sacrificial de lubrificação na haste lisa;

[0043] Figura 4E: detalhe da Figura 4, de acordo com uma modalidade da invenção, compreendendo um anel sacrificial de lubrificação na porção de travamento;

[0044] - Figuras 5 e 6: curvas da força medida de fixadores de encaixe da técnica anterior e fixadores de acordo com várias modalidades da invenção em dois conjuntos de múltiplas camadas;

[0045] Figura 7: detalhe da estrutura de um anel sacrificial compreendendo um primeiro anel de lubrificação e um segundo anel sólido para proteger o primeiro anel;

[001] Figura 8: detalhe da estrutura de um anel sacrificial compreendendo uma estrutura matricial contendo moléculas dispersantes e lubrificantes;

[002] Figuras 9, 10 e 11: curvas da força medida de encaixar fixadores da técnica anterior e fixadores de acordo com outras modalidades da invenção em conjuntos de duas camadas;

[0046] Nestas Figuras, elementos idênticos mantêm as mesmas referências. Na descrição que segue, por convenção, o termo "distal" significa "distante da cabeça do fixador", e o termo "proximal" significa "perto da cabeça do fixador".

[0047] Na descrição, os termos "frontal" e "posterior", exceto quando houver indicação ou evidência em contrário, devem ser entendidos em relação à direção de inserção de um fixador na abertura da estrutura. O posterior está, portanto, no lado da cabeça do fixador e a frontal na direção oposta.

[0048] A Figura 4 representa esquematicamente uma vista lateral de um fixador 10 de acordo com uma modalidade da invenção.

[0049] O fixador 10, substancialmente de revolução em torno de um eixo X do referido fixador, compreende uma cabeça escareada 12, uma haste cilíndrica lisa 14 exibindo um diâmetro externo D1 e uma porção de travamento 18, que no fixador ilustrado é roscada, exibindo um diâmetro externo D2 medido nas cristas da rosca de parafuso, D2 sendo menor que D1. Uma porção de transição 16 conecta o diâmetro D1 da haste cilíndrica 14 com o diâmetro D2 da porção de travamento roscada 18. Esta porção de transição pode ser curva ou afunilada. O fixador também compreende uma haste de puxar

19. O fixador 10 destina-se a ser inserido em uma abertura em uma estrutura S, de diâmetro DS. O diâmetro DS é, antes do encaixe do fixador 10, menor que o diâmetro D1 da haste lisa 14 e maior que o diâmetro D2 da porção roscada, de modo que nem as roscas de parafuso nem a estrutura sejam danificadas medida que o fixador é introduzido na abertura.

[0050] No exemplo ilustrado, o fixador 10 é feito de liga de titânio e a sua superfície exterior é totalmente revestida com uma camada de revestimento do HI-KOTE™ tipo 1, destinada a proteger a estrutura contra a corrosão galvânica. O fixador pode, no entanto, estar descoberto, por exemplo jateado com areia, compreender uma fina camada de óxido anódico obtida, por exemplo, por anodização sulfúrica, compreender uma camada de alumínio ou outro revestimento. O fixador pode também compreender porções de revestimento que são anelares, em bandas paralelas ao eixo do fixador, ou na forma de uma hélice, como mostrado na patente FR3008754B1 da empresa requerente. O fixador 10 compreende ainda um anel sacrificial 20, 30 (apresentado em seção transversal apenas nas Figuras 4A, 4B, 4C, 4D e 4E) estendendo pelo menos ao longo da zona de transição 16, nomeadamente, pelo menos em parte, entre uma extremidade distal da haste e uma extremidade proximal da porção roscada (Figuras 4A, 4B, 4C), sobre a haste lisa 14 (Figura 4D) ou então sobre a porção de travamento 18 (Figura 4E).

[0051] Nas modalidades das invenções, o anel sacrificial tem uma distância máxima a partir do eixo X do fixador, representando um diâmetro externo máximo do anel sacrificial, mesmo que o anel sacrificial não seja precisamente circular. O diâmetro externo máximo do anel sacrificial é maior que o diâmetro externo máximo das roscas de parafuso ou das ranhuras anulares. Nesta configuração, o anel sacrificial é o primeiro a entrar em contato com a parede da abertura / furo. Em outras palavras, o anel sacrificial é configurado de tal forma que seria considerado ter um encaixe de interferência com a abertura / furo. Portanto, as roscas de parafuso ou as ranhuras anulares são configuradas para ter um encaixe de folga na abertura / furo, enquanto o anel sacrificial e a superfície externa da haste lisa são configurados para ter um encaixe de interferência.

[0052] O anel sacrificial tem, por conseguinte, uma forma tórica envolvendo o fixador, um eixo do toro sendo substancialmente coincidente com o eixo X do fixador. Uma definição ampla da ideia de um toro será considerada aqui na medida em que a seção transversal que gera o volume do anel não é necessariamente um círculo e pode adotar formas mais ou menos achatadas ou deformadas, como nos exemplos ilustrados, particularmente como um resultado do método utilizado para depositar os materiais que formam o anel sacrificial e como resultado das características exibindo ao serem depositados.

[0053] De acordo com as modalidades nas Figuras 4A e 4B-4E, a distância máxima do anel sacrificial a partir do eixo X do fixador é maior que o diâmetro externo da porção de haste lisa 14 imediatamente adjacente à porção de transição 16. Além disso, de acordo com as modalidades das Figuras 4A, 4C e 4D, a distância máxima do anel sacrificial a partir do eixo X é maior que o diâmetro externo da porção de haste lisa imediatamente adjacente ao anel sacrificial na direção proximal. Nestas modalidades, o anel sacrificial entra em contato com a face frontal na abertura / furo antes ou ao mesmo tempo que a porção adjacente da haste lisa 14.

[0054] De acordo com uma modalidade da invenção representada na Figura 4A, o anel 20 cobre uma porção do fixador ao longo de um comprimento L em uma direção axial do fixador, compreendendo a primeira rosca 24 da porção de travamento roscada 18 e a zona de transição 16. O anel pode também, nesta modalidade, estender sobre parte da haste lisa 14 adjacente à zona de transição (Figura 4C) e ou estender sobre uma parte da porção de travamento 18, vantajosamente uma parte da referida haste lisa e / ou porção de travamento.

[0055] De acordo com uma modalidade da invenção, representada na Figura 4B, o fixador compreende uma ranhura anelar 22 na zona de transição 16, caracterizada por uma forma côncava da referida zona de transição na vista em seção transversal da Figura 4B. O anel 20 neste exemplo é uma esfera anelar cuja superfície interior, situada radialmente em direção ao lado do eixo X do fixador, se conforma à forma da ranhura, e da qual uma superfície exterior, situada radialmente no lado oposto para o eixo X do fixador, corresponde a uma zona de transição destinada a estar em contato com a parede da abertura.

[0056] Uma vantagem com esta modalidade é que utiliza a geometria oca desta ranhura para segurar mecanicamente o anel no fixador, sem meios particulares de ligação ou de depósito. Outras formas de perfil côncavo podem ser usadas para criar a ranhura anelar 22.

[0057] De acordo com uma modalidade, o anel sacrificial 20 cobre parte da haste lisa 14, Figura 4D. Em outra modalidade, uma modalidade exemplar do qual está ilustrada na Figura 7, o anel sacrificial 20 cobre parte da haste lisa 14, a porção de transição 16 e parte da porção de travamento 18.

[0058] De acordo com uma modalidade, o anel sacrificial 20 cobre parte da porção de travamento 18, Figura 4E.

[0059] O anel sacrificial, que é formado com um plano do referido anel substancialmente perpendicular ao eixo do fixador, pode ser contínuo sobre a periferia do fixador ou pode ser descontínuo e exibir segmentos periféricos seguindo um do outro para formar um anel segmentado. Nesta modalidade, a porção do perímetro coberta pelos segmentos é igual a ou superior a 50 por cento e os espaços separando os segmentos são suficientemente pequenos para que a lubrificação fornecida pelos segmentos à medida que o fixador está sendo encaixado é distribuída substancialmente uniformemente.

[0060] Um tal resultado é obtido, por exemplo, quando os espaços que separam os segmentos de anel são de uma dimensão ao longo do perímetro do fixador que é menor do que a altura do anel ao longo do eixo longitudinal do fixador.

[0061] Um anel sacrificial de lubrificação 20 pode ser produzido a partir de vários materiais.

[0062] O anel, por exemplo, compreende um material de lubrificação.

[0063] Um material de lubrificação pode compreender um polímero fluorado. Por exemplo, o material pode compreender 100% de politetrafluoroetileno (referido como "PTFE"), ou uma mistura de PTFE e outro material tendo propriedades de lubrificação. Por exemplo, o anel 20 pode compreender 85% de PTFE e 15% de grafite, ou 40% de PTFE e 60% de bronze, ou alternativamente uma mistura de PTFE e dissulfureto de molibdênio. Durante a inserção na abertura de uma estrutura, partículas destes materiais, tendo propriedades de lubrificação, são arrancadas e contidas a montante do local do anel sacrificial no fixador, na zona de transição ou em outra localização, conforme o caso, nomeadamente naquela parte da abertura na qual o fixador já engatou, entre a parede da abertura e uma parede externa do fixador.

[0064] Outro material de lubrificação adequado para formar o anel 20 é um polímero de lubrificação, possivelmente contendo partículas sólidas de lubrificação, tais como partículas de grafite ou partículas de álcool cetílico. Durante a inserção, tal como com o material polimérico fluorado, as partículas de lubrificação são arrancadas e espalhadas entre a parede da abertura e uma parede externa do fixador.

[0065] O anel é por exemplo, obtido por mistura de partículas sólidas de lubrificação em uma composição líquida polimerizável e depois por aplicar a composição no estado líquido ou pastoso e compreendendo as partículas de lubrificação, ao fixador para formar o anel sacrificial. A composição, vantajosamente colocada sob condições favoráveis para polimerização, por exemplo a uma temperatura recomendada para o polímero utilizado, polimeriza, aprisionando as partículas de lubrificação sólidas.

[0066] Em outra modalidade da invenção representada na Figura 4C ou na Figura 7, um anel sacrificial 30 compreende um primeiro anel de lubrificação 26 compreendendo álcool cetílico e um corpo graxo, coberto por um segundo anel sólido 28 criando um invólucro do referido primeiro anel, cujo invólucro é destinado a ser destruído durante a inserção. Evidentemente, o anel 30 pode ser posicionado no fixador 10 nas modalidades ilustradas nas Figuras 4A, 4B, 4D ou 4E.

[0067] O primeiro anel 26 é obtido, por exemplo, por dispersão de cristais brutos de álcool cetílico em um óleo, tal como, por exemplo, um óleo disponível comercialmente vendido sob o nome comercial "biolub" em proporções, tornando possível obter um composto pastoso, por exemplo. ¾ p / p de álcool cetílico e ¼ p / p de óleo. O composto é aplicado no estado quente ao fixador frio. Na prática, o composto esfria em apenas alguns segundos, permitindo que os cristais de álcool cetílico solidifique. Em seguida, uma composição líquida polimerizável é aplicada ao primeiro anel pastoso 26 de modo a cobrir completamente uma superfície livre do referido primeiro anel 26 e formar um segundo anel 28 sobreposto no referido primeiro anel. O segundo anel 28 é então polimerizado e / ou seco, por exemplo, ao ar livre. O segundo anel 28 possibilita o fornecimento de contenção para o material de lubrificação pastoso do primeiro anel 26 e, devido à sua composição e à maneira como é aplicado para formar uma camada sobreposta ao primeiro anel, é naturalmente destruído quando o fixador 10 é inserido em uma abertura. O segundo anel 28 é por exemplo, formado com um polímero comercializado sob o nome comercial Vibraseal® pela empresa LOCTITE, ou com base em um polímero de polissulfureto conhecido como argamassa selante na indústria aeronáutica sob o nome de produto "PR", ou mesmo um silicone. Uma espessura do segundo anel 28, resultante da quantidade da composição líquida polimerizável utilizada para o fazer, é escolhida de modo que o referido segundo anel se deforme à medida que o fixador é introduzido na abertura, e depois rompe quando o anel é comprimido na abertura uma vez que o fixador foi inserido na referida abertura. O primeiro anel 26 pode ser produzido a partir de outras composições de lubrificação pastosas ou mesmo cerosas desde que possam ser cobertas com um segundo anel formador de invólucro.

[0068] O produto de lubrificação utilizado para produzir o anel sacrificial pode ser um óleo contendo ácido cetílico, ou uma graxa.

[0069] No caso geral do uso de um óleo, o óleo, que pode ser mineral ou sintético, será escolhido levando em consideração sua viscosidade cinemática e seu limiar de solubilidade em ácido cetílico.

[0070] A capacidade de umidificação e consistência da mistura de óleo / ácido cetílico e, portanto, a possibilidade de formar um anel de lubrificação estável no fixador são dependentes desses parâmetros.

[0071] A capacidade de umidificação depende das características reológicas dos materiais de contato e, portanto, do tratamento de material e de superfície do fixador e vantajosamente será verificada, se não determinada, experimentalmente de modo a formar um anel de lubrificação com as características mecânicas e dimensionais desejadas.

[0072] Quando uma graxa é usada, sua capacidade de formar um anel de lubrificação é conectada com a consistência da graxa, por exemplo, expressa em termos de grau de NLGI (medida de acordo com a norma ASTM D217-6).

[0073] Uma graxa com baixo teor de NLGI correspondente a uma graxa que é muito fluida, não permitirá a criação de um anel de lubrificação estável. Uma graxa com um grau de NLGI alto correspondente a uma graxa que é muito pastosa não poderá ser depositada satisfatoriamente no fixador.

[0074] A graxa escolhida terá, com vantagem, um grau de NLGI entre 00 e 2, ou até mesmo um grau 3 para graxas exibindo números próximos ao grau 3.

[0075] A graxa usada pode ser um produto simples, onde aplicável contendo aditivos.

[0076] A graxa pode ser uma mistura de cera com óleo, em cuja mistura a cera, representando entre 20% em peso e 50% em peso da graxa, forma uma matriz porosa que aprisionando o óleo.

[0077] Preferencialmente, a graxa será selecionada a partir de graxas com um ponto de fusão maior que a temperatura na qual a graxa deve ser aplicada ao fixador, por exemplo, um ponto de fusão entre 25 ° C e 250 ° C.

[0078] Quando o anel sacrificial 30 compreende um segundo anel 28, este último forma uma barreira física que protege o lubrificante do primeiro anel 26. Mecanicamente, o segundo anel protege o primeiro anel de modo que não haja perda de produto de lubrificação durante os vários manuseamentos do fixador antes do referido fixador estar encaixado. O segundo anel também fornece uma barreira estanque que isola o produto de lubrificação a partir de agentes externos (oxigênio, umidade, contaminantes) capazes de degradar a qualidade da graxa.

[0079] O material do segundo anel também precisa ser capaz de ser formado sem danificar o primeiro anel e, por essa razão, será dada preferência a um material cujo endurecimento não exija aquecimento ou não produza calor excessivo, por exemplo, endurecimento por evaporação de um solvente ou por fotopolimerização. Depois do endurecimento, o material do segundo anel também precisa manter uma flexibilidade suficiente para que ele não seja quebrado pelos manuseamentos do fixador até o ponto em que estiver encaixado.

[0080] Como já foi apontado, o segundo anel pode ser formado por meio de uma argamassa à base de polissulfureto ou uma argamassa de silicone. O segundo anel também pode ser formado usando selantes, muitas vezes aplicados no estado líquido e endurecendo através da evaporação de um solvente, tal como os selantes usados nas roscas de parafuso de porcas e parafusos usados para montagem.

[0081] O anel 20 ou 30 pode ser formado em uma ferramenta e depois deslizado para o fixador se este anel permitir o seu manuseamento sem danos. O anel 20 ou 30 pode também ser formado por adição de material de lubrificação diretamente ao fixador, por exemplo por depósito manual ou automático de uma composição líquida ou pastosa que polimeriza ou seca, por sobremoldagem ou por fabricação aditiva. Este anel pode ser adicionado em vários estágios na fabricação do fixador e possivelmente sofrer operações de usinagem ou de maquinagem necessárias para a fabricação do fixador.

[0082] A composição e a forma do anel, a espessura do anel 20 ou 30 e a sua posição no fixador são preferencialmente escolhidas de modo que a superfície do fixador 10 que é coberta pelo anel 20, 30 não seja a primeira superfície a entrar em contato com a parede da abertura durante o encaixe do fixador. Tipicamente, a espessura de um anel 20 ou 30 na dimensão radial é de pelo menos 0,2 mm, o que é muito superior às espessuras das camadas finas de lubrificação da técnica anterior que são concebidas para não se danificar quando o fixador é montado.

[0083] O maior diâmetro externo do anel 20, 30 também é escolhido para ser maior que o menor diâmetro da abertura em que o fixador é encaixado, assim como também para ser um encaixe por interferência com todos os elementos da estrutura que serão montados. Este maior diâmetro externo do anel pode ser igual ou maior que o diâmetro da haste lisa 14, desde que permaneça maior que o diâmetro da abertura o que deve ser entendido aqui, para aberturas não cilíndricas complexas, significar pelo menos maior do que o menor diâmetro da abertura com a qual o fixador estará em um encaixe por interferência. Por exemplo, neste caso de abertura complexa, este maior diâmetro externo do anel é maior do que o maior diâmetro da abertura com a qual a haste lisa estará em um encaixe por interferência após o fixador ter sido encaixado.

[0084] A Figura 5 mostra os resultados da medição das forças de inserção durante os testes conduzidos pela empresa requerente em quatro fixadores inseridos em uma estrutura de 38,1 mm de espessura, compreendendo três camadas adjacentes cada uma com 12,7 mm de espessura. A primeira camada S1 é feita de alumínio, a segunda camada é feita de aço e a terceira camada S3 é feita de alumínio. Cada fixador tem um diâmetro de 16/32" (12,70 mm), é capaz de suportar uma força de tração máxima de 56 kN e é inserido em uma abertura na estrutura com um alto nível de interferência de 154 μm.

[0085] O fixador A é um fixador de titânio, não revestido, nu, representando um fixador da técnica anterior. Este fixador dificilmente entra na segunda camada S2 da estrutura e não pode ser inserido adicionalmente, pois a resistência máxima de inserção é alcançada após 15 mm.

[0086] O fixador B é um fixador de titânio totalmente revestido com revestimento anticorrosivo de HI-KOTE™ 1NC, representando um fixador da técnica anterior, descrito na patente EP2406336B1. Este fixador vai até a segunda camada S2 da estrutura, mas não pode ser inserido na terceira camada da estrutura.

[0087] O fixador C é um fixador de titânio revestido com HI-KOTE™ 1NC e fornecido com um anel de PTFE 20 na zona de transição. O fixador C é totalmente inserido na estrutura com uma força de inserção de cerca de 42 kN.

[0088] O fixador D é um fixador de titânio revestido com HI-KOTE™ 1NC e fornecido com um anel 30 compreendendo um anel 26 de álcool cetílico e óleo coberto com um segundo anel 28 do polímero Vibraseal® na zona de transição e parte da haste lisa 14. O fixador D é totalmente inserido na estrutura com uma força de inserção de cerca de 19 kN.

[0089] Nos casos C ou D, a parede da abertura esfrega contra o anel 20 ou 30 durante toda a inserção e, devido à natureza do material do anel, rasga partículas de material de lubrificação (álcool cetílico ou PTFE) que permanecem presas entre a haste e a parede da abertura. À medida que o fixador avança através da espessura da estrutura, essas partículas tornam possível manter baixas forças de atrito entre a haste e a parede da abertura. Devido à sua espessura e composição, o anel 20 ou 30 mantém uma capacidade de lubrificação significativa na zona de transição e impede o contato direto entre o material de base do fixador e a estrutura ao longo da fase de inserção.

[0090] A empresa requerente descobriu durante o teste que o uso de um anel sacrificial também poderia executar uma função de selar o fixador na estrutura. Especificamente, à medida que o fixador C ou D é inserido na estrutura, o anel 20 ou a segunda camada 28 do anel 30 é cisalhado ou cortado em duas porções no seu maior diâmetro externo. No caso do fixador D, o material do anel 26 é esmagado e retido entre as duas porções separadas do anel

28. A porção proximal não pode entrar na abertura devido à interferência, e permanece situada entre uma superfície exterior da estrutura e o lado inferior da cabeça do fixador. A porção distal está na abertura e atua como uma reserva de lubrificante fornecido pelo anel 26, o qual é depositado nas paredes da abertura até que a porção rosqueada ressurja da estrutura. Quando o fixador está completamente inserido, a porção de anel proximal está em contato com o lado inferior da cabeça do fixador e com a superfície exterior proximal da estrutura, e a porção de anel distal é removida pela porção roscada do fixador.

[0091] Em todos os casos, o anel sacrificial após a inserção tem um diâmetro externo menor que o diâmetro externo antes da inserção. Dependendo do nível de interferência e dependendo do material utilizado, o anel pode ser simplesmente desgastado ou cortado em pelo menos duas porções, empurrado para trás em cada lado da zona de transição 16. Assim, após a inserção, pode ser benéfico remova as porções empurradas de volta, ou pelo menos a porção empurrada de volta para a porção de travamento. No caso de um anel 30, pode ser necessário eliminar a porção do anel 28 empurrada de volta para a porção de travamento, e limpar o material de lubrificação pastoso 26, o qual terá sido empurrado de volta para a zona de travamento, sob a cabeça, ou ambos, por exemplo, usando um pano.

[0092] A Figura 6 mostra os resultados de medições de forças de inserção durante testes conduzidos pela empresa requerente, relacionando-se com três fixadores inseridos em um conjunto compreendendo quatro camadas adjacentes. As primeiras três camadas S1', S2' e S3'são feitas de material compósito, e a quarta camada S4' é feita de alumínio. Cada fixador A', B' e C' tem um diâmetro de 16/32" (12,70 mm), é capaz de suportar uma força de tração máxima de 56 kN e é inserido em uma abertura na estrutura com uma interferência média de 89 μm.

[0093] O fixador A' é um fixador de titânio cuja superfície exterior sofreu oxidação anódica sulfúrica e é coberto com uma camada de lubrificação de um revestimento HI-SLIDE™ compreendendo uma mistura de poliolefina e de politetrafluoroetileno, representando um fixador da técnica anterior, descrito em pedido de patente FR3026446A1. Este fixador é totalmente inserido na estrutura com uma força de inserção de cerca de 52 kN, o que é, portanto, próxima da força de inserção máxima para o fixador A'.

[0094] O fixador B' é um fixador de titânio nu compreendendo bandas de revestimento anticorrosivo de HI- KOTE™ 1NC, representando um fixador da técnica anterior,

descrito na patente FR3008754B1. Este fixador é totalmente inserido na estrutura com uma força de inserção de cerca de 46 kN.

[0095] O fixador C' é um fixador de titânio simples que inclui bandas de revestimento anticorrosivo de HI-KOTE™ 1NC descrito na patente FR3008754B1, e fornecido com um anel 30, representando um fixador de acordo com uma modalidade da invenção. Este fixador é totalmente inserido na estrutura com uma força de inserção de apenas cerca de 21 kN.

[0096] No teste da Figura 6, a interferência é menor do que no teste anterior e os fixadores são inseridos em materiais que são "mais macios" do que os materiais do teste anterior. Os fixadores da técnica anterior entram, assim, na espessura total da estrutura, mas com níveis de força que ainda são altos, ou mesmo muito próximos do nível máximo de força permissível para estes fixadores.

[0097] Pode ser notado que, nas curvas da Figura 6, o aumento acentuado após um gradiente que é comum a todos os testes, ao sair da camada final, corresponde a puxar o ferramental quando a cabeça do fixador está em contato com a superfície de modo a conseguir uma ruptura deliberada da haste de puxar.

[0098] Como mostrado pelas curvas C e D na Figura 5 e curva C' na Figura 6, a presença de um anel sacrificial de lubrificação torna possível reduzir significativamente as forças de encaixe para níveis altos e médios de interferência em estruturas multicamadas em comparação com as forças necessárias para encaixar fixadores da técnica anterior.

[0099] Uma vez executado o passo de limpeza, se existir algum, um parafuso ou um colar pode então ser montado na porção de travamento 18 do fixador para finalizar o encaixe do fixador e a montagem da estrutura. Quando o anel sacrificial cobre inicialmente um revestimento anticorrosivo, este anel, sacrificado durante o encaixe, impede a erosão do revestimento, de modo que possa executar totalmente sua função anticorrosiva em contato com a estrutura, com a porca, ou com qualquer outro elemento em contato com a superfície exterior do fixador 10.

[00100] A redução na força de montagem significa que a instalação é mais fácil para os operadores, ferramentas mais leves podem ser usadas, e os riscos de danos à estrutura são limitados. Manter a lubrificação contínua durante toda a inserção também evita que o fixador se quebre à medida que é inserido na estrutura e as operações complexas de removê- lo e de encaixar um novo fixador.

[00101] A invenção também torna possível encaixar fixadores como um encaixe por interferência em estruturas mais espessas, ou estruturas com um nível mais alto de interferência, ou em estruturas compreendendo múltiplas camadas e materiais "duros" como titânio ou aço inoxidável, que têm a desvantagem de produzir altas forças de atrito.

[00102] Naturalmente, a geometria do fixador não está restrita àquela descrita no pedido. Um anel sacrificial 20 ou 30 pode ser utilizado em um fixador tendo, por exemplo, uma cabeça protuberante em vez de uma cabeça escareada, uma haste afunilada em vez de uma haste lisa cilíndrica, ranhuras de travamento em vez de uma rosca de parafuso. É também possível que o fixador não compreenda uma haste de puxar e / ou compreenda uma luva cujo diâmetro interno seja menor do que o diâmetro externo da haste do fixador - se o fixador seja cilíndrico ou afunilado - e cujo diâmetro externo é menor que o diâmetro interno da abertura antes do encaixe do fixador na luva. Tal fixador é, por exemplo, descrito na patente FR 2 946 707 do requerente.

[00103] Além disso, outras modalidades do anel sacrificial de lubrificação podem ser previstas. Por exemplo, o anel pode compreender uma estrutura de matriz porosa, cujos poros são preenchidos com substância lubrificante líquida, seca ou gordurosa. No momento da inserção, a matriz está gasta e a substância lubrificante é liberada.

[00104] Um anel 40 tendo uma estrutura de matriz porosa é mostrado na Figura 8. O anel 40 compreende uma matriz porosa seca de resina 42 que encapsula um lubrificante à base de óleo líquido ou pastoso 44. A matriz porosa seca 42 é facilmente comprimida e desgastada durante a instalação por interferência de modo a libertar lubrificante líquido ou pastoso 44 durante toda a instalação. Na Figura 8, o anel 40 está disposto na haste lisa (14), na porção de transição (16) e na porção de travamento (18), mas o anel 40 pode ser disposto de outra forma como o anel 20 mostrado nas Figuras 4A, 4B, 4D ou 4E.

[00105] O anel 40 pode ser obtido, por exemplo, misturando uma resina à base de água adaptada para formar uma matriz porosa uma vez seca, um lubrificante insolúvel em água compreendendo óleo e um dispersante solúvel em água e, em seguida, aplicando a composição no estado pastoso ao fixador. A composição colocada em condições favoráveis à secagem, por exemplo à temperatura ambiente, forma um anel pegajoso de um material compreendendo principalmente polímeros dispostos para formar uma estrutura 3D e lubrificante armazenado em um estado disperso encapsulado na estrutura 3D, ou matriz. O material de anel, uma vez seco, forma um material não em camadas no qual nódulos lubrificantes muito finos são incorporados.

[00106] Uma resina à base de água preferida adaptada para formar uma matriz porosa tem, no estado líquido, uma viscosidade entre 20.000 e 50.000 Cp (20 kg/(m.s) e 50 kg/(m.s)), medida com um viscosímetro RVT Brookfield, com uma agulha Mobile 7, a 20 rpm e 25 ° C. Acima de 50.000 Cp (50 kg/(m.s)), a composição que compreende a resina pode ser muito viscosa e pode formar um esfera muito grande no fixador. Abaixo de 20.000 Cp (20 kg/(m.s)), a composição que compreende a resina pode ser muito líquida e seria difícil de aplicar no fixador, pois fluiria em torno da superfície de fixador e não poderia formar um anel pastoso.

[00107] Uma resina à base de água adequada, adaptada para formar uma matriz porosa depois de seca, é um selante polimérico acrílico, como o selante LOCTITE® Vibra-Seal 503 ou o selante LOCTITE® Vibra-Seal 516 usado como selantes de rosca para aplicações de processamento a granel.

[00108] Outra resina à base de água adequada adaptada para formar uma matriz porosa depois de seca é o TecSeal® 516 fabricado pela Tectorius. Outra resina à base de água adequada adaptada para formar uma matriz porosa depois de seca compreende resina polimérica de epóxi.

[00109] Um lubrificante insolúvel em água preferido tem uma viscosidade entre 10 e 100 Cst (1,0×10-5 m²/s e 1,0×10-4 m²/s), para permitir uma boa liberação do lubrificante a partir da matriz porosa.

[00110] Um lubrificante insolúvel em água adequado é um lubrificante de óleo sintético, como o BOELUBE® 70106, fabricado pela The Orelube Corporation de Plainview, NY 11803, usado como lubrificante para usinagem.

[00111] Outro lubrificante insolúvel em água adequado é um óleo mineral, como o AeroShell Turbine Oil fabricado pela Shell.

[00112] Um lubrificante insolúvel em água preferido compreende pelo menos 80% em peso de óleo na composição total do lubrificante insolúvel em água.

[00113] O lubrificante insolúvel em água também pode compreender uma combinação de um primeiro lubrificante insolúvel em água e um segundo lubrificante insolúvel em água. Em um exemplo, o primeiro lubrificante é um óleo sintético ou mineral, e o segundo lubrificante é álcool cetílico.

[00114] Um dispersante contém moléculas com um grupo hidrofóbico - geralmente uma longa cadeia de hidrocarbonetos, que é lipofílica e atraída por graxa ou óleo - e um grupo hidrofílico - geralmente com uma extremidade iônica, atraído pela água. Tipicamente, quando um dispersante é adicionado a uma mistura bifásica de água e óleo, o grupo hidrofílico se orienta em direção às moléculas de óleo, enquanto a extremidade iônica se orienta em direção à molécula de água. Se dispersante suficiente é adicionado à mistura de óleo e água, o dispersante dispersa o óleo em microgotas para a água, as moléculas dispersantes se formando como uma concha ao redor das moléculas de óleo, como o óleo e a água de duas fases parecem formar apenas uma fase. Os dispersantes são comumente usados para emulsificar componentes à base de óleo na água, por exemplo, para limpar e controlar derramamentos de óleo no oceano.

[00115] O requerente imaginou adicionar esse dispersante a uma mistura de resina à base de água adaptada para formar uma matriz porosa depois de seca, e um lubrificante insolúvel em água, como o dispersante, dispersa esse lubrificante em microgotas na resina à base de água, e forma uma concha de moléculas dispersantes ao redor das microgotas de lubrificante. Uma vez aplicada a composição no fixador, a água evapora durante o passo de secagem. As restantes moléculas de resina formam uma estrutura matricial que encapsula as microgotas de lubrificante cercadas pelas moléculas dispersantes.

[00116] Uma primeira composição à base de água preferida pode compreender: - 20% a 60% em volume de resina à base de água, - 35% a 75% em volume de lubrificante à base de óleo insolúvel em água, e - 1% a 10% em volume de dispersante.

[00117] Uma segunda composição à base de água preferida pode compreender: - 25% a 50% em volume de resina à base de água, - 45% a 70% em volume de lubrificante à base de óleo insolúvel em água, e - 4% a 6% em volume de dispersante.

[00118] Enquanto a quantidade exata de cada componente dependeria de vários parâmetros, como quantidade de água na resina à base de água, ou proporção e / ou pureza do óleo no lubrificante insolúvel em água, o requerente descobriu vários pontos em relação às proporções de cada componente.

[00119] Se a quantidade de resina à base de água é muito baixa na composição, a resina pode não ser capaz de formar uma matriz e a composição pode ser muito pastosa ou muito líquida, e pode não ser capaz de secar o suficiente para formar um anel pegajoso.

[00120] Pelo contrário, se a quantidade de resina à base de água for muito alta, o anel pode ser principalmente uma matriz de resina que encapsula poucas quantidades de lubrificante, e pode não ser capaz de liberar o suficiente compreendendo lubrificante durante a inserção de fixador nas estruturas.

[00121] Se a quantidade de lubrificante insolúvel em água for muito baixa, o anel pode estar muito seco e pode não ser capaz de permitir a inserção de fixador.

[00122] Pelo contrário, se a quantidade de lubrificante insolúvel em água for muito alta, o anel poderá ser solidificado no momento em que a composição líquida for aplicada no fixador, mas o lubrificante poderá vazar a partir da matriz de resina com o tempo, por exemplo, durante o armazenamento do fixador.

[00123] A quantidade de lubrificante não deve ser muito baixa em comparação com o teor de água da composição, ou pode levar à formação de pedaços de lubrificante, em vez de gotas muito pequenas de lubrificante.

[00124] Em outra modalidade, uma terceira composição à base de água pode compreender: - 10% a 60% em volume de resina à base de água, - 2,5% a 20% em volume de álcool cetílico, - 35% a 70% em volume de lubrificante à base de óleo insolúvel em água, e - 1% a 10% em volume de dispersante.

[00125] Como o álcool cetílico é sólido à temperatura ambiente, ele pode ser adicionado ao lubrificante à base de água no estado sólido e a mistura pode ser aquecida, por exemplo, entre 35 ° C e 60 ° C, para que a mistura seja adicionada em um estado líquido à resina à base de água.

[00126] Uma quarta composição à base de água preferida pode compreender: - 25% a 45% em volume de resina à base de água, - 2,5% a 10% em volume de álcool cetílico, - 45% a 70% em volume de lubrificante à base de óleo insolúvel em água, e - 5% a 10% em volume de dispersante.

[00127] As Figuras 9 a 11 mostram os resultados da medição das forças de inserção durante os testes realizados pela empresa requerente em fixadores da técnica anterior e fixadores 10” da Figura 8 com diferentes configurações de acabamento inseridas em uma estrutura que compreende duas camadas adjacentes S1, S2 feitas de alumínio. Cada fixador 10” tem um diâmetro de 16/32 polegadas (12,70 mm), é capaz de suportar uma força de tração máxima de 56,5 kN e é inserido em uma abertura na estrutura com um alto nível de interferência superior a 130 µm, que é considerado um alto nível de encaixe de interferência.

[00128] O fixador A” da Figura 9 é um fixador de titânio nu, não revestido, representando um fixador da técnica anterior. Este fixador mal entra na segunda camada S2 da estrutura e não pode ser inserido mais, pois a força máxima de inserção é atingida após 34 mm na estrutura.

[00129] O fixador B” da Figura 9 é um fixador de titânio nu, não revestido, compreendendo um anel 40 como representado na Figura 8, o anel compreendendo uma mistura de óleo sintético, álcool cetílico, dispersante e polímero acrílico. O fixador B” é totalmente inserido na estrutura com uma força de inserção de cerca de 38 kN.

[00130] Fixador C” da Figura 10 é um fixador de titânio revestido com tiras de HI-KOTE ™ 1NC, representando um fixador da técnica anterior. O fixador C” é totalmente inserido nas duas camadas da estrutura com uma força de inserção de cerca de 53 kN.

[00131] Fixador D” da Figura 10 é um fixador de titânio revestido com tiras de HI-KOTE ™ 1NC e fornecido com um anel 40 como representado na Figura 8, o anel compreendendo uma mistura de óleo sintético, dispersante e polímero acrílico. O fixador D” é totalmente inserido na estrutura com uma força de inserção de cerca de 39 kN.

[00132] Fixador E” da Figura 10 é um fixador de titânio revestido com tiras de HI-KOTE ™ 1NC e fornecido com um anel 40 como representado na Figura 8, o anel compreendendo uma mistura de óleo sintético, álcool cetílico, dispersante e polímero acrílico. O fixador E” é totalmente inserido na estrutura com uma força de inserção de cerca de 34 kN.

[00133] Fixador F” da Figura 11 é um fixador de titânio totalmente revestido com revestimento anticorrosivo de HI-KOTE ™ 1NC mergulhado em álcool cetílico, representando um fixador da técnica anterior. Este fixador é inserido na estrutura com uma carga de inserção de 39 kN.

[00134] Fixador G” da Figura 11 é um fixador de titânio totalmente revestido com o revestimento anticorrosivo de HI-KOTE ™ 1NC, fornecido com um anel 40, como representado na Figura 8, o anel compreendendo uma mistura de óleo sintético, álcool cetílico, dispersante e polímero acrílico. O fixador G” é totalmente inserido na estrutura com uma força de inserção de cerca de 30 kN.

[00135] Nos casos de fixadores B”, D”, E” ou G” , a parede da abertura esfrega contra o anel 40 durante toda a inserção e, devido à natureza do material de anel, se comprime e libera gotas líquidas ou pastosas de óleo, ou óleo e graxa, que permanecem presas entre a haste e a parede da abertura. À medida que o fixador B”, D”, E” ou G” avança através da espessura da estrutura, essas gotas permitem manter baixas forças de atrito entre a haste e a parede da abertura. Devido à sua composição, o anel 40 mantém uma capacidade de lubrificação significativa na zona de transição e evita o contato direto entre o material base do fixador e a estrutura ao longo da fase de inserção.

[00136] Em todos os casos, o anel sacrificial após a inserção tem um diâmetro externo menor que o diâmetro externo antes da inserção. Dependendo do nível de interferência e do material utilizado, o anel pode ser simplesmente desgastado ou cortado em pelo menos duas porções, empurrado de volta em cada lado da zona de transição 16. Assim, após a inserção, pode ser benéfico remover as porções empurradas de volta, ou pelo menos a porção empurrada de volta para a porção de travamento e para limpar o material lubrificante pastoso que será empurrado de volta para a zona de travamento, sob a cabeça, ou ambos, por exemplo, usando um pano.

[00137] Conforme mostrado pelos testes, a invenção torna possível encaixar os fixadores como encaixes de interferência em estruturas mais espessas, ou estruturas com um nível mais alto de interferência, ou em estruturas que compreendem várias camadas e materiais "duros", como titânio ou aço inoxidável, que possuem a desvantagem de produzir altas forças de atrito.

[00138] A invenção também permite omitir o revestimento lubrificante ou anticorrosivo na haste do parafuso e / ou no interior da luva, no caso de um fixador enluvado. A omissão do revestimento torna possível melhorar a condutividade elétrica entre a haste do parafuso e a parede da luva ou da estrutura, principalmente para passar a corrente elétrica quando um raio atinge um fixador ou uma estrutura de uma aeronave.

[00139] A invenção também é uma alternativa mais barata aos fixadores com revestimento total ou parcial, cuja fabricação é mais longa do que os fixadores sem revestimento e pode exigir tecnologias ou habilidades específicas para atender a tolerâncias muito finas na espessura, posições e dimensões de revestimento.

[00140] Em outro exemplo, o anel sacrificial pode compreender partículas de lubrificação oleosas ou pastosas microencapsuladas e depositadas em uma ou mais camadas, e um aglutinante que permite que as microcápsulas sejam mantidas em posição no fixador para constituir o anel sacrificial. Durante a inserção, as microcápsulas são rebentadas e o lubrificante é liberado.

[00141] Em outro exemplo, o anel sacrificial pode compreender um revestimento de lubrificação concebido para sofrer abrasão, compreendendo uma matriz e partículas de lubrificação retidas na matriz. Este tipo de revestimento é utilizado, por exemplo, no campo das turbomáquinas, para criar vedantes sujeitos a abrasão em uso.

[00142] Um e o mesmo fixador também pode compreender uma pluralidade de anéis sacrificiais.

Claims (23)

REIVINDICAÇÕES

1. Fixador para a montagem de pelo menos dois elementos estruturais, o fixador compreendendo uma cabeça alargada (12) e uma haste lisa cilíndrica ou afunilada (14) exibindo, antes do encaixe, um diâmetro externo (D1) maior do que um diâmetro interno (DS) de uma abertura de destino, uma porção de travamento (18) compreendendo uma rosca de parafuso ou ranhuras anulares exibindo um diâmetro externo sempre menor que o diâmetro interno (DS) da abertura de destino, e uma porção de transição (16) entre uma extremidade distal, em relação à cabeça aumentada (12), da referida haste lisa e uma extremidade proximal, em relação à cabeça aumentada (12), da referida porção de travamento, caracterizado pelo fato de que o referido fixador compreende pelo menos um anel sacrificial (40) contendo um lubrificante à base de óleo, disposto em uma superfície externa do fixador, posicionado em uma superfície externa da haste lisa (14) e ou da porção de travamento (18) e ou da porção de transição (16), o referido anel sacrificial exibindo, antes do encaixe do fixador na estrutura, um diâmetro externo maior que um diâmetro externo máximo da porção de travamento e maior que um menor diâmetro da abertura com a qual a haste lisa irá interferir após o fixador ser encaixado, o referido anel sacrificial compreendendo uma resina polimérica formando uma matriz encapsulando moléculas dispersantes e moléculas lubrificantes.

2. Fixador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o lubrificante compreende um óleo sintético ou mineral contendo pelo menos 80% em volume de óleo.

3. Fixador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o lubrificante compreende uma mistura de óleo sintético ou mineral e álcool cetílico.

4. Fixador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que moléculas dispersantes envolvem as moléculas lubrificantes.

5. Fixador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a resina polimérica compreende polímero acrílico.

6. Fixador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anel sacrificial (40) exibe, antes do encaixe do fixador na estrutura, uma forma substancialmente toroidal.

7. Fixador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anel sacrificial (40) exibe, antes do encaixe do fixador na estrutura, um diâmetro externo maior que o diâmetro mais largo da abertura com a qual a haste lisa irá interferir após o fixador ter sido encaixado.

8. Fixador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o anel sacrificial (40) exibe, após o fixador ter sido encaixado na estrutura, um diâmetro externo menor que o diâmetro externo que possuía antes do encaixe.

9. Fixador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o anel sacrificial (40) é cisalhado ou cortado em pelo menos duas porções depois que o fixador é encaixado na estrutura.

10. Fixador, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que uma porção cisalhada ou cortada do anel sacrificial é posicionada entre uma superfície externa da estrutura e uma superfície da cabeça do fixador depois que o fixador é encaixado na estrutura.

11. Fixador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o anel sacrificial (40) é desgastado durante o encaixe do fixador na estrutura.

12. Fixador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o anel sacrificial (40) está disposto na haste lisa (14), na porção de transição (16) e na porção de travamento (18).

13. Fixador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende uma ranhura circular (22) formada de modo que seja rebaixada em relação a uma superfície externa da haste lisa (14), na referida haste lisa ou na região da porção de transição (16), e em cuja ranhura circular o anel sacrificial (40) está posicionado, o referido anel sacrificial tendo uma forma que complementa a referida ranhura circular, de modo a garantir a retenção do anel sacrificial na ranhura circular.

14. Método de montagem para montar pelo menos dois elementos estruturais compreendendo uma abertura exibindo, antes do encaixe, um diâmetro interno (DS), o método caracterizado pelo fato de que compreende os passos de - fornecer um fixador conforme definido com qualquer uma das reivindicações anteriores, - encaixar forçadamente o fixador na abertura ou na luva colocada na abertura, durante esse passo o anel sacrificial de lubrificação é desgastado por interferência com uma parede interna da abertura ou da luva, de modo a liberar uma substância lubrificante entre um extremidade distal da haste lisa (14) e uma extremidade proximal da referida haste lisa.

15. Método de montagem, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o anel sacrificial de lubrificação (40) é cisalhado ou cortado em pelo menos duas porções durante o passo de montagem.

16. Método de montagem, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende um passo posterior para eliminar pelo menos uma porção do anel sacrificial.

17. Composição à base de água para formar um anel (40) de um fixador conforme definido com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que compreende 20% a 60% em volume de resina à base de água, 35% a 75% em volume de lubrificante à base de óleo insolúvel em água, e 1% a 10% em volume de dispersante.

18. Composição à base de água para formar um anel (40) de um fixador conforme definido com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que compreende 25% a 50% em volume de resina à base de água, 45% a 70% em volume de lubrificante à base de óleo insolúvel em água e 4% a 6% em volume de dispersante.

19. Composição à base de água para formar um anel (40) de um fixador conforme definido com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que compreende 10% a 60% em volume de resina à base de água, 2,5% a 20% em volume de álcool cetílico, 35% a 70% em volume de lubrificante à base de óleo insolúvel em água, e 1% a 10% em volume de dispersante.

20. Composição à base de água para formar um anel (40) de um fixador conforme definido com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que compreende 25% a 45% em volume de resina à base de água, 2,5% a 10% em volume de álcool cetílico, 45% a 70% em volume de lubrificante à base de óleo insolúvel em água, e 5% a 10% em volume de dispersante.

21. Composição à base de água para formar um anel (40) de um fixador, conforme definido com qualquer uma das reivindicações 17 a 20, caracterizada pelo fato de que o lubrificante à base de óleo insolúvel em água compreende pelo menos 80% em peso de óleo na composição total do lubrificante insolúvel em água.

22. Composição à base de água, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 21, caracterizada pelo fato de que a composição à base de água tem uma viscosidade entre

20.000 e 50.000 Cp (20 kg/(m.s) e 50 kg/(m.s)), medida com um viscosímetro RVT Brookfield, com uma agulha Mobile 7, a 20 rpm e 25 ° C.

23. Método para formar um fixador conforme definido com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende os passos de: fornecer um fixador compreendendo uma cabeça aumentada (12) e uma haste lisa cilíndrica ou afunilada (14) exibindo, antes do encaixe, um diâmetro externo (D1) maior do que um diâmetro interno (DS) de uma abertura de destino, uma porção de travamento (18) compreendendo uma rosca de parafuso ou ranhuras anulares exibindo um diâmetro externo sempre menor que o diâmetro interno (DS) da abertura de destino, e uma porção de transição (16) entre uma extremidade distal, em relação à cabeça alargada (12), da referida haste lisa e uma extremidade proximal, em relação à cabeça aumentada (12), da referida porção de travamento,

aplicar uma composição à base de água conforme definida com qualquer uma das reivindicações 17 a 22, em uma superfície externa do fixador, posicionada em uma superfície externa da haste lisa (14) e ou da porção de travamento (18) e ou da porção de transição (16), secar a composição à base de água, tal que a água evapora e forma um anel sacrificial exibindo, antes do encaixe do fixador na estrutura, um diâmetro externo maior que o diâmetro externo máximo da porção de travamento e maior que o diâmetro da abertura com o qual a haste lisa irá interferir após o fixador ter sido encaixado, o referido anel sacrificial compreendendo uma resina polimérica formando uma matriz encapsulando moléculas dispersantes e moléculas lubrificantes.