CN105650081A - 一种带衬套结构的双金属铆钉 - Google Patents

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刘智昂
唐伟
魏亮亮
黄金湖
吴家任
黄孝庆
张晓玲
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08—Hollow rivets; Multi-part rivets

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明创造提供一种带衬套结构的双金属铆钉，包括钉体和衬套两个分件；所述钉体由两种不同金属材料通过惯性摩擦焊接方法连接在一起制成，连接部分形成焊缝；所述衬套套装于所述钉体之上，并与所述钉体过盈配合。本发明创造在保持安装孔结构完整的情况下保证可靠的连接性能，还具有较强的疲劳性能。

Description

一种带衬套结构的双金属铆钉
技术领域
本发明创造属于紧固件安装技术领域，尤其涉及一种带衬套结构的双金属铆钉。
背景技术
在航空、航天飞行器中，由于对自身重量控制较为严格，为了减轻重量，很多采用复合材料作为机体材料。钛合金铆钉是一种新型的紧固件，常常用于基体材料的铆接安装。在机体材料安装过程中，一方面要求安装孔中钉体部分具有较高强度，不能过度变形，另一方面又要求铆接安装后钉体铆接部分塑性较好，更易于与机体材料相互铆接。另外，由于要求安装孔中的钉体部分强度较高，因此变形能力会相对减弱，那么安装时安装孔若与钉体采用间隙配合，则在安装后钉体与安装孔之间容易存在间隙，疲劳性能差；若安装时安装孔与钉体采用过盈配合，则会破坏复合材料的安装孔结构，容易导致机体材料分层。
惯性摩擦焊接(InertiaFrictionWelding，IFW)是摩擦焊工艺中的一种，卡特彼勒公司在20世纪60年代初发明了惯性摩擦焊，目前世界上比较著名的惯性摩擦焊设备制造商为美国MTI公司。惯性摩擦焊通过在待焊材料之间摩擦，产生热量，在顶锻力的作用下材料发生塑性变形与流动，进而连接母材。惯性摩擦焊可焊接异种金属，焊接过程中不易造成漏焊，缺陷极少，多用于压气机转子的生产。
发明内容
本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种带衬套结构的双金属铆钉，在保持安装孔结构完整的情况下保证可靠的连接性能，还具有较强的疲劳性能。
本发明创造提供的一种带衬套结构的双金属铆钉，包括钉体和衬套两个分件；所述钉体由两种不同金属材料通过惯性摩擦焊接方法连接在一起制成，连接部分形成焊缝；所述衬套套装于所述钉体之上，并与所述钉体过盈配合。
其中，所述钉体包括头部、杆部和尾部三个部分；头部的外径自杆部的一侧向端部方向递增；杆部安装后位于安装孔内；尾部的外径自杆部的一侧向端部方向递减。
其中，所述钉体上位于头部一侧的部分采用强度较高的钛合金材料制成；所述钉体上位于尾部一侧的部分采用塑性较好的钛合金材料制成。
优选的，所述焊缝位于所述杆部和尾部的交界处、或位于所述杆部上靠近尾部的位置上。
其中，所述衬套具有与钉体的尾部重合套装的尾段、还具有与钉体的至少一部分杆部重合套装的杆段、以及能够与钉体头部尺寸相匹配的头段；所述衬套的杆段与安装孔为间隙配合。
其中，所述衬套由片状薄金属材料构成。
本发明创造结构简单、便于加工，采用双金属与惯性摩擦技术连接，能够很好的解决在航空航天器中要求的高承载和良好塑性的双重要求，衬套的设置不会造成安装孔和复合机体材料的损坏，且安装稳定性好、抗拉抗剪以及抗疲劳强度优异。
附图说明
图1是本发明创造一种实施方式的整体结构示意图；
图2是钉体结构示意图；
图3是衬套结构示意图；
图4是本发明创造安装后的结构示意图。
其中，1-钉体；11-焊缝；12-头部；13-尾部；14-杆部；2-衬套；21-头段；22-杆段；23-尾段；3-机体材料。
具体实施方式
下面通过结合附图对本发明创造进行进一步说明。
本发明创造结构一种实施方案如图1-3所示，包括钉体1和衬套2两个分件；所述钉体1由两种不同金属材料通过惯性摩擦焊接方法连接在一起制成，连接部分形成焊缝11；所述衬套2套装于所述钉体1之上，并与所述钉体1过盈配合。
其中，所述钉体1包括头部12、杆部14和尾部13三个部分；头部12的外径自杆部14的一侧向端部方向递增，便于对所述钉体1的固定、夹持等操作，以及安装过程中便于被压入安装孔；杆部14安装后位于安装孔内，能够起到支撑和承载作用；尾部13的外径自杆部14的一侧向端部方向递减，便于自安装孔中通过，并在安装压力的作用下进行塑性变形，形成与安装孔附近的机体材料的铆接(图4)。
其中，所述钉体1上位于头部12一侧的部分采用强度较高的钛合金材料制成，有利于提高钉体在安装孔内的支撑强度；所述钉体1上位于尾部13一侧的部分采用塑性较好的钛合金材料制成，有利于提高安装后的塑性变形能力，更易于与安装孔附近的机体材料相互铆接。优选的，所述焊缝11位于所述杆部14和尾部13的交界处、或位于所述杆部14上靠近尾部13的位置上；焊缝11位置的设置能够最大限度地发挥两种不同金属材料分别在杆部14需要的支撑、承载作用，以及在尾部13需要的塑性变形作用。
其中，强度较高的钛合金材料可以为是Ti-6Al-4V，塑性较好的钛合金材料可以为Ti45Cb。
其中，所述衬套2具有与钉体1的尾部13重合套装的尾段23、还具有与钉体1的至少一部分杆部14重合套装的杆段22、以及能够与钉体头部12尺寸相匹配的头段21；所述衬套2的杆段22与安装孔为间隙配合。
其中，所述衬套2由片状薄金属材料构成。在安装过程中，衬套2随着挤压变形被压入安装孔中，衬套2在安装孔中的部分由原来的间隙配合变为过盈配合(图4)，使安装完成后，安装结构具有一定的预紧力，因此，衬套结构的设置能够很大程度上提高产品的疲劳性能与防松性能，同时还不会造成机体材料的安装孔及层状结构的破坏。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带衬套结构的双金属铆钉，包括钉体和衬套两个分件；所述钉体由两种不同金属材料通过惯性摩擦焊接方法连接在一起制成，连接部分形成焊缝；所述衬套套装于所述钉体之上，并与所述钉体过盈配合。
2.根据权利要求1所述的一种带衬套结构的双金属铆钉，其特征在于，所述钉体包括头部、杆部和尾部三个部分；头部的外径自杆部的一侧向端部方向递增；杆部安装后位于安装孔内；尾部的外径自杆部的一侧向端部方向递减。
3.根据权利要求2所述的一种带衬套结构的双金属铆钉，其特征在于，所述钉体上位于头部一侧的部分采用强度较高的钛合金材料制成；所述钉体上位于尾部一侧的部分采用塑性较好的钛合金材料制成。
4.根据权利要求2所述的一种带衬套结构的双金属铆钉，其特征在于，所述焊缝位于所述杆部和尾部的交界处、或位于所述杆部上靠近尾部的位置上。
5.根据权利要求2所述的一种带衬套结构的双金属铆钉，其特征在于，所述衬套具有与钉体的尾部重合套装的尾段、还具有与钉体的至少一部分杆部重合套装的杆段、以及能够与钉体头部尺寸相匹配的头段；所述衬套的杆段与安装孔为间隙配合。
6.根据权利要求1所述的一种带衬套结构的双金属铆钉，其特征在于，所述衬套由片状薄金属材料构成。
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