CN110617260B - 具有电磁效应保护涂层的单面紧固件系统 - Google Patents

具有电磁效应保护涂层的单面紧固件系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有电磁效应保护涂层的单面紧固件系统。一种单面紧固件系统包括套筒，并且可选地包括可插入所述套筒中的芯螺栓，其中所述套筒和所述芯螺栓中的至少一个包括含有锡、铋、铟和铝中的至少一种的润滑金属涂层。

Description

具有电磁效应保护涂层的单面紧固件系统
技术领域
本申请涉及单面紧固件(blind fastener)系统，且更具体地涉及为单面紧固件系统提供电磁效应(EME)保护的涂层。
背景技术
机械紧固件被普遍地用于结合结构组件的两个或两个以上部件。例如，机械紧固件被广泛地用于结合飞行器的机身的结构部件。
单面紧固件系统(通常也被称为单侧安装紧固件)是特定类型的机械紧固件。单面紧固件系统包括芯螺栓和套筒，其中芯螺栓和套筒两者都被插入结构组件中的适当孔中并且仅从结构组件的一侧接合结构组件，而不需要接近结构组件的相对侧。因此，单面紧固件系统特别适用于难以或不能接近结构组件的一侧的应用。
飞行器经历来自各种来源(例如，雷击和雨雪静电)的电磁效应(EME)。金属飞行器结构易于导电，且因此相对不易受电磁效应的影响。然而，复合材料(例如，碳纤维增强塑料)飞行器结构不容易导走由电磁效应引起的显著电流和电磁力。因此，当在复合材料飞行器结构中使用诸如单面紧固件系统的机械紧固件时，必须采取措施来防止电磁效应。
因此，本领域技术人员继续在单面紧固件系统的领域中进行研究和开发。
发明内容
在一个实施例中，所公开的单面紧固件系统包括具有润滑金属涂层的套筒，所述润滑金属涂层包含锡、铋、铟和铝中的至少一种。
在另一个实施例中，所公开的单面紧固件系统包括具有润滑金属涂层的套筒，所述润滑金属涂层包含锡、铋和铟中的至少一种。
在另一个实施例中，所公开的单面紧固件系统包括具有润滑金属涂层的套筒，所述润滑金属涂层包含铝，例如基本上是纯铝。
在另一个实施例中，所公开的单面紧固件系统包括套筒和可插入所述套筒中的芯螺栓，其中所述套筒和所述芯螺栓中的至少一个包括润滑金属涂层，所述润滑金属涂层包含锡、铋、铟和铝中的至少一种。
在另一个实施例中，所公开的单面紧固件系统包括套筒和可插入所述套筒中的芯螺栓，其中所述套筒和所述芯螺栓中的至少一个包括含有锡、铋和铟中的至少一种的润滑金属涂层。
在又一个实施例中，所公开的单面紧固件系统包括套筒和可插入所述套筒中的芯螺栓，其中所述套筒和所述芯螺栓中的至少一个包括含有铝(例如，基本上是纯铝)的润滑金属涂层。
在一个实施例中，所公开的用于对包括套筒和芯螺栓的单面紧固件系统施加电磁效应保护的方法包括：用涂层组合物涂覆所述套筒和所述芯螺栓中的至少一个的步骤，所述涂层组合物包括以下中的至少一种：锡、铋、铟和铝。
在另一个实施例中，所公开的用于对包括套筒和芯螺栓的单面紧固件系统施加电磁效应保护的方法包括：用涂层组合物涂覆所述套筒和所述芯螺栓中的至少一个的步骤，所述涂层组合物包括以下中的至少一种：锡、铋和铟。
在又一个实施例中，所公开的用于对包括套筒和芯螺栓的单面紧固件系统施加电磁效应保护的方法包括：用包括铝(例如，基本上为纯铝)的涂层组合物涂覆所述套筒和所述芯螺栓中的至少一个的步骤。
根据以下的具体实施方式、附图和所附权利要求，所公开的具有电磁效应保护涂层的单面紧固件系统的其他实施例以及用于对单面紧固件系统施加电磁效应保护的相关方法将变得显而易见。
附图说明
图1是单面紧固件系统的芯螺栓的侧视图；
图2是图1的芯螺栓的端视图，其具有与芯螺栓头一起被包括的易碎驱动装置(frangible driving provision)；
图3是单面紧固件系统的套筒的侧剖视图，该套筒沿着套筒的一部分长度具有软化部分；
图4是图3的套筒的端视图；
图5是图1的芯螺栓在安装到结构的孔中之前与图3的套筒组装在一起的侧剖视图；
图6是安装在图5的结构中的图1的芯螺栓和图3的套筒的侧剖视图，并且示出了紧固件系统的最小夹持和最大夹持能力；
图7是图6的紧固件系统处于最大夹持安装的侧剖视图，并且示出了易碎驱动装置和芯螺栓向后轴向平移远离结构的前侧并且使套筒的软化部分屈曲；
图8是图7的紧固件系统处于最小夹持安装的侧剖视图，并且示出了易碎驱动装置和芯螺栓向后轴向平移远离结构的前侧并且使套筒的软化部分屈曲；
图9是图8的紧固件系统的侧剖视图，示出了易碎驱动装置和芯螺栓相对于套筒的旋转以在紧固件系统中施加张力用于最小和最大夹持安装；
图10是芯螺栓、套筒和结构的侧剖视图，并且进一步示出了易碎驱动装置与芯螺栓头在预定义的紧固件预载荷/预加载(preload)下的分离用于最小和最大夹持安装；
图11是安装工具的构造的侧剖视图；
图12是图11的安装工具的端视图；
图13是图11的安装工具的剖视端视图；
图14是安装工具的另一种构造的侧剖视图；
图15是被配置为与图14所示的安装工具互补的易碎驱动装置的侧视图；
图16是易碎驱动装置的构造的侧视图；
图17是图16所示的易碎驱动装置的端视图；
图18是安装工具的另一种构造的侧剖视图；
图19是被配置为与图18所示的安装工具互补的易碎驱动装置的侧视图；
图20是安装工具的另一种构造的侧剖视图；
图21是图20所示的安装工具的剖视端视图；
图22是被配置为与图20所示的安装工具互补的易碎驱动装置的侧视图；
图23是包括可以被包括在安装两件式单侧安装紧固件系统的方法中的一个或多个操作的流程图；
图24是飞行器制造和使用方法的流程图；
图25是飞行器的框图；
图26是图3的套筒的一部分的剖视图，该部分被提供有所公开的电磁效应保护涂层；
图27是图1的芯螺栓的一部分的剖视图，该部分被提供有所公开的电磁效应保护涂层；
图28是根据所公开的单面紧固件系统的一种替代构造的芯螺栓的侧视图；
图29是图28的芯螺栓的易碎驱动装置的透视图；
图30是根据所公开的单面紧固件系统的另一种替代构造的芯螺栓的侧视图；
图31是图30的芯螺栓的易碎驱动装置的透视图；
图32是根据所公开的单面紧固件系统的另一种替代构造的芯螺栓的侧视图；
图33是图32的芯螺栓的易碎驱动装置的透视图；
图34是根据所公开的单面紧固件系统的又一替代构造的芯螺栓的侧视图；以及
图35是图34的芯螺栓的易碎驱动装置的透视图。
具体实施方式
现在已经发现，如本文所公开的，通过利用电磁效应保护涂层涂覆单面紧固件系统的套筒(或套筒和芯螺栓两者)可以获得优点。在不脱离本公开的范围的情况下，所公开的电磁效应保护涂层可以与包括被接收在套筒(不管套筒是带螺纹的还是不带螺纹的)中的芯螺栓的各种单面紧固件系统一起使用。
现在参照附图，其中附图是为了说明各种实施例的目的，图1中所示的是根据本公开的一个特定的非限制性示例的示例性单面紧固件系统100的芯螺栓150的侧视图。图3是套筒104的侧视图，套筒104可以被设定尺寸并且被配置为可以与图1的芯螺栓150组装在一起，以便安装在结构300的孔302中(图5)。在图1中，芯螺栓150可以包括具有芯螺栓杆158的芯螺栓头152。芯螺栓杆158可以具有沿芯螺栓杆158的长度的至少一部分形成并且在芯螺栓末端162处终止的外芯螺栓螺纹160。尽管芯螺栓杆158被示出为沿着大部分的芯螺栓长度164基本上没有螺纹，但是芯螺栓杆158可以沿着从芯螺栓头152到芯螺栓末端162的芯螺栓长度164的任何部分具有螺纹。
在图1中，可以以比芯螺栓直径166小的直径形成芯螺栓螺纹160。然而，可以以相对于芯螺栓直径166的任何直径形成芯螺栓螺纹160。芯螺栓150被示出为具有埋头156，埋头156具有带锥形构造的芯螺栓支承表面154。然而，芯螺栓头152可以以包括突出头构造(未示出)的任何构造被提供，其中芯螺栓支承表面154可以具有大致平坦或非锥形构造。
在图1和图2中，可以包括带有芯螺栓头152的易碎驱动装置180。在一种配置中，易碎驱动装置180可以与芯螺栓头152和芯螺栓杆158整体形成。易碎驱动装置180可以具有大致细长的形状并且可以从芯螺栓头152向外突出。易碎驱动装置180可以大致与芯螺栓150的紧固件轴线102对齐，并且可以具有通常比芯螺栓头152更小的外径。
易碎驱动装置180可以包括轴向平移特征192和旋转特征186。轴向平移特征192可以被配置为便于芯螺栓头152沿向后方向轴向平移或移位远离结构300(图5)的前侧304(图5)以在单面紧固件系统100的安装的初始部分期间使套筒104(图3)的软化部分132(图5)抵靠结构300的后侧306(图5)屈曲。旋转特征186可以被配置为使芯螺栓150相对于套筒104旋转，以在软化部分抵靠结构300的后侧306屈曲之后在单面紧固件系统100中施加张力预载荷，如下面更详细描述的。
在图2中，轴向平移特征192可以包括用于轴向平移芯螺栓150的螺旋形螺纹194(图15)、环形槽196或可以被形成在易碎驱动装置180上的其他几何形状中的至少一个。螺旋形螺纹194可以被形成在易碎驱动装置180的外部上，并且可以被配置成由安装工具400(图11-图14)接合，用于安装单面紧固件系统100。例如，螺旋形螺纹194可以以与安装工具400(图11-图14)的夹头410的内螺纹相同的螺距和螺纹尺寸被形成，如下所述。螺旋形螺纹194可以被易碎驱动装置180的旋转特征186的一对相对平坦部中断，或者螺旋形螺纹194可以在易碎驱动装置180周围连续(未示出)。螺旋形螺纹194可以以一长度形成，该长度允许与夹头410螺纹充分接合使得安装工具400可以将足够大的轴向载荷(未示出)传递到易碎驱动装置180，以使屈曲的套筒部分138抵靠结构300的后侧306变平，如图7和图8所示。
轴向平移特征192可以可选地包括环形槽196(图1、图19和图22)，其可以被配置成与安装工具400的夹头410(图18和图20)互补，使得夹头410可以夹持环形槽196和轴向平移芯螺栓150远离结构300的前侧304。图19中的环形槽196可以以与图18中的夹头410互补的槽间距和直径被形成。另外，环形槽196可以被配置为当易碎驱动装置180从芯螺栓头152破裂时便于易碎驱动装置180从夹头410释放，如图10所示并在下面描述。例如，环形槽196可以具有倾斜表面，以允许夹头410在从芯螺栓头152断裂之后可滑动地释放易碎驱动装置180。
尽管被示出为形成在易碎驱动装置180的外部上，但是轴向平移特征192可以被形成在易碎驱动装置180的内部上，诸如在可以形成于易碎驱动装置180内的孔(未示出)内。旋转特征186可以包括一个或多个小面化(faceted)表面188或形成在易碎驱动装置180的内部或外部上且被配置成便于易碎驱动装置180和芯螺栓150的旋转的其他特征。例如，图2示出了具有外部小面化表面188的易碎驱动装置180，外部小面化表面188包括相对的平坦部190，用于接收下面描述的安装工具的旋转驱动构件(例如，具有矩形槽的旋转插座(未示出))。
易碎驱动装置180可以被配置成在单面紧固件系统100中施加张力预载荷之后与芯螺栓头152分离。例如，易碎驱动装置180可以包括易碎长尾(pintail)182，所述易碎长尾182在易碎长尾182和芯螺栓头152之间的界面198处具有断裂槽184。断裂槽184可以在界面198处提供相对于沿易碎长尾182的其余部分的横截面积的减小的横截面积。
参照图3，其示出了单面紧固件系统100的套筒104的侧视图。套筒104可具有套筒头106和套筒杆114，套筒杆114具有从套筒头106延伸到套筒尾部126并限定套筒长度118的大体中空的管状构造。套筒104可以具有套筒内径122，套筒内径122被设定尺寸以与芯螺栓直径166(图1)互补。套筒104可以具有套筒外径120，套筒外径120可以被设定尺寸以与结构300(图5)中的孔302(图5)的直径互补。例如，套筒外径120可以被设定尺寸并且被配置成提供与结构300(图5)中的孔302的间隙配合或过盈配合，如下所述。套筒杆114可以被提供在套筒壁厚124中，套筒壁厚124可以部分地由套筒外径120指示。例如，对于大约0.25英寸的套筒外径120，套筒壁厚124可以大约为0.015至0.030英寸。对于大约0.38英寸的套筒外径120，套筒壁厚124可以是大约0.030至0.050英寸。然而，套筒104可以被提供在任何套筒壁厚124中，并且不限于上述范围。
在图3中，套筒104可以包括软化部分132，例如沿套筒长度118的至少一部分延伸的退火部分。软化部分132可以沿套筒长度118被定位，使得软化部分132可以抵靠结构300的后侧306(图5)屈曲，以形成屈曲的套筒部分138(图7)。软化部分132可以是环形或带状的，并且可以具有增加的延展性、增加的柔软性、在轴向压缩载荷下增加的屈曲倾向，和/或相对于延展性、柔软性、屈曲倾向或套筒104在软化部分132的外侧位置处的成形性的增加的成形性。软化部分132可以通过各种不同方式中的任何一种形成在套筒104中，所述方式包括但不限于诸如通过使用放置在套筒104上方的需要软化套筒104材料的位置处的感应线圈(未示出)的套筒104的局部热处理或退火。软化部分132也可以通过改变套筒横截面(未示出)(诸如使套筒壁厚度减小(未示出)，这可以提供在轴向载荷下增加的屈曲倾向)而形成在套筒104中。然而，软化部分132可以以各种不同方式中的任何一种形成在套筒104中，并且不限于通过局部热处理进行退火。
在图3中，套筒杆114可以包括形成在套筒104的末端上的内部套筒螺纹116。内部套筒螺纹116可以被形成为与芯螺栓螺纹160互补并且可以终止于套筒尾部126处。套筒尾部126可以包括锁定特征128，锁定特征128被配置成限制芯螺栓150相对于套筒104的旋转，诸如在将单面紧固件系统100安装在结构中之后。锁定特征128可以包括套筒环形槽130，套筒环形槽130可以被形成在邻近套筒尾部126的套筒杆114上。然而，锁定特征128可以被配置成各种不同构造中的任何一种，并且不限于套筒环形槽130。在这方面，锁定特征128可以包括可以限制芯螺栓螺纹160相对于内部套筒螺纹116旋转的任何机构。例如，锁定特征128可以包括形成在邻近套筒尾部126的内部套筒螺纹116上的尼龙贴片。替代地，锁定特征128可以包括内部套筒螺纹116的局部变形，以在单面紧固件系统100安装在结构内部之后限制芯螺栓150相对于套筒104的旋转。
参见图3和图4，套筒104被示出为具有埋头110，埋头110具有套筒支承表面108，套筒支承表面108具有锥形构造，用于抵靠结构300支承(图5)。然而，套筒头106可以以突出头构造(未示出)被提供，其中套筒支承表面108可以是大致平坦的和/或平行于结构300的表面。在这方面，套筒头106可以以任何构造被提供并且不限于埋头构造或突出头构造。套筒头106可以包括芯螺栓凹部112，芯螺栓凹部112被设定尺寸并且被配置为接收芯螺栓头152。在所示的配置中，套筒头106被设定尺寸并且被配置为接收具有埋头构造的芯螺栓150，如图1所示。然而，如上所述，套筒头106和芯螺栓头152可以以埋头、突出头(未示出)或其他头构造的各种组合中的任何一种被提供。
在图4中，套筒头106可以包括防旋转特征134，以提供用于在单面紧固件系统100的安装期间防止套筒104相对于芯螺栓150和/或相对于结构300(图5)中的孔302(图5)旋转的装置。套筒头106可以包括一个或多个凹口或突起136，凹口或突起136被设定尺寸并且被配置为通过安装工具(未示出)接合以防止套筒104相对于芯螺栓150和/或套筒104延伸穿过的孔302(图5)的旋转。
套筒104和芯螺栓150可以由多种不同材料中的任何一种形成，所述材料包括任何金属材料和/或非金属材料。例如，芯螺栓150和/或套筒104可以由钛合金形成，所述钛合金包括6-6-2Ti、6-4Ti、3-8Ti和其他钛合金。芯螺栓150和/或套筒104也可以由钢和/或不锈钢(包括不锈钢合金，诸如A286、A304和A266CRES或其他不锈钢合金)形成。芯螺栓150和/或套筒104也可以由Inconel、镍、钴和任何合金或其组合形成。
参照图5，示出了在将芯螺栓150/套筒104组件安装到结构300的孔302中之前与套筒104组装的芯螺栓150。结构300可具有前侧304和后侧306。当单面紧固件系统100最初安装在孔302中时并且在轴向平移芯螺栓150之前，芯螺栓150被优选地设定尺寸，使得芯螺栓150的芯螺栓杆158不接合在套筒104的锁定特征128中。在图5中，套筒104的锁定特征128可以占据内部套筒螺纹116的大约2-3或更多。套筒104的软化部分132优选地沿套筒长度118被定位，使得软化部分132的至少一部分位于结构300的后侧306的表面下方，如下面更详细地描述的。
在图5中，结构300的前侧304可以具有结构支承表面308，结构支承表面308可以被配置成与套筒支承表面108互补。例如，对于具有带有锥形支承表面的埋头构造的套筒头106，结构支承表面308同样可以是锥形的。孔302可以具有孔302直径，其优选地被设定尺寸并且被配置成与套筒外径120互补。孔302可以被设定尺寸并且被配置为提供与套筒外径120的间隙配合或提供与套筒外径120的过盈配合。在一种构造中，单面紧固件系统100可以通过在插入结构300的孔302之前用密封剂涂覆套筒104来安装。例如，为了将金属套筒104/芯螺栓150组件安装在复合材料结构300内，套筒104可以被涂覆有湿密封剂以防止电化学腐蚀。套筒104还可包括一种或多种类型的涂层，作为其完成状态的一部分。这种涂层可以减小套筒104插入孔302(例如，过盈配合孔)期间的摩擦，或者易于安装在其他类型的孔(例如间隙孔)中。这种涂层可以包括润滑涂层，例如铝着色涂层、干膜润滑剂(例如二硫化钼)或各种其他类型的涂层中的任何一种。
参照图6，示出了安装在结构300中的芯螺栓150和套筒104的侧视图，并且示出了单面紧固件系统100的最小夹持312和最大夹持310能力。图6示出了以实线示出的结构300，其表示单面紧固件系统100的最小夹持312应用。在最小夹持312应用中，套筒104可以被配置成使得套筒104的软化部分132在结构300的后侧306的表面上方和下方延伸以允许软化部分132抵靠后侧306屈曲。图6还示出了以虚线示出的结构300，其表示单面紧固件系统100的最大夹持310应用。在最大夹持310应用中，套筒104可以被配置成使得套筒104的软化部分132在结构300的后侧306的上方和下方延伸以允许软化部分132抵靠后侧306屈曲。
有利地，所公开的单面紧固件系统100可以被安装用于结构300的相对大的夹持范围314(例如，大的厚度变化)。例如，所公开的单面紧固件系统100的单个构造可以包括软化部分132，软化部分132提供至少0.10英寸的夹持范围314。与对于具有相对小的夹持范围314(例如，0.050或0.063英寸)的传统紧固件系统而言在库存中必须维持的较大数量的不同紧固件长度相比，由所公开的单面紧固件系统100提供的这种相对大的夹持范围314有利地使在库存中必须维持的不同紧固件长度的数量最小化。另外，相对大的夹持范围可以提供额外的夹持能力，其中由于结构制造公差，安装可能发生在预期结构厚度之外。
参见图7，示出了单面紧固件系统100在最大夹持310应用中的初始安装阶段的侧视图。易碎驱动装置180和芯螺栓150沿着向后方向轴向平移远离结构300的前侧304。可以通过接合易碎驱动装置180的轴向平移特征192与安装工具来提供芯螺栓150的轴向平移，如下所述。在芯螺栓150的轴向平移期间，套筒头106可以被维持与结构支承表面308(图5)接触。芯螺栓头152远离前侧304的移位导致软化部分132抵靠结构300的后侧306的屈曲。软化部分132可以抵靠结构300的后侧306径向向外屈曲成扁平的、环形的屈曲套筒部分138。
参见图8，其示出了单面紧固件系统100在最小夹持312应用中的安装期间的侧视图。相对于图7所示的最大夹持310应用的芯螺栓头152位移量，芯螺栓头152以更大的距离移位远离结构300的前侧304。此外，图8中所示的最小夹持312应用的屈曲套筒部分直径140大于图7中所示的最大夹持310应用的屈曲套筒部分直径140。
有利地，套筒104可以被设定尺寸并且被配置为使得软化部分132抵靠后侧306屈曲成具有相对大的支承面积的扁平的屈曲套筒部分138。例如，套筒104可以被设定尺寸并且被配置为使得软化部分132弯曲成屈曲套筒部分138，其最小直径为套筒外径120的1.2倍(图3)。在这方面，套筒104可以被配置成使得屈曲套筒部分直径140在套筒外径120的约1.2至1.5倍的范围内(图3)。然而，套筒104可以被设定尺寸并且被配置为使得屈曲套筒部分直径140大于或小于套筒外径120的1.2至1.5倍。
参照图9，其示出了单面紧固件系统100，其中可以使用设置在易碎驱动装置180上的旋转特征186将旋转力施加到芯螺栓150。图9中的结构300的上部表示结构300中的最大夹持310安装，并且图9中的结构300的下部表示最小夹持312安装。在图9中，屈曲套筒部分138基本上被完全地形成为使得芯螺栓150可以被旋转而不会使屈曲套筒部分138扭曲变形，否则会损害从紧固件到紧固件的张力预载荷的一致性。通过以使得芯螺栓150相对于套筒104旋转的方式接合易碎长尾182的旋转特征186的小面化表面188可以使芯螺栓150相对于套筒104旋转。例如，安装工具(未示出)可以包括旋转驱动钻头，该旋转驱动钻头被配置为接合易碎长尾182上的旋转特征186。
有利地，芯螺栓150相对于套筒104的旋转导致在单面紧固件系统100中施加张力预载荷或者导致由于芯螺栓150的轴向平移(图7和图8)而在单面紧固件系统100中引起的张力预载荷的增加。图9中，当芯螺栓螺纹160接合套筒尾部126上的锁定特征128时，易碎长尾182的旋转使得芯螺栓头152向后朝向套筒头106平移。在单面紧固件系统100(例如，在套筒104中和在芯螺栓150中)的张力预载荷可以增加，同时芯螺栓150相对于套筒104被旋转直到达到预定的紧固件预载荷316。
参照图10，其示出了用于在结构300中的最大夹持310安装和最小夹持312安装的单面紧固件系统100安装。一旦达到预定的紧固件预载荷316(图9)，易碎驱动装置180可以通过在易碎长尾182和芯螺栓头152之间的界面198处断裂而与芯螺栓头152分离。例如，易碎长尾182可以由于扭转载荷而与芯螺栓头152分离，从而导致在可以形成在易碎长尾182和芯螺栓头152之间的界面198处的断裂槽184处的断裂。易碎长尾182也可以通过轴向平移(例如，拉动)易碎驱动装置180直到在易碎长尾182和芯螺栓头152之间的界面198处超过张力载荷能力而与芯螺栓头152分离。此外，易碎长尾182可以通过使易碎长尾182相对于芯螺栓头152弯曲并且在弯曲载荷下引起断裂而与芯螺栓头152分离。
紧固件预载荷316可以包括芯螺栓150/套筒104中的张力预载荷，并且可以对应于结构300中的表示构成结构300的一个或多个部件的夹紧的压缩预载荷。单面紧固件系统100可以被配置成控制易碎长尾182可旋转地从芯螺栓头152断裂(例如，扭转)的点(即，紧固件预载荷)，并且该点可以通过分析和/或实验得出。例如，紧固件预载荷316的特征可以在于：在屈曲套筒部分138抵靠结构300的后侧306变平之后，易碎长尾182相对于套筒104的转动量。
参照图11-图14，其示出了可以被实施用于安装单面紧固件系统100(图9)的安装工具400的构造。安装工具400可以包括具有侧壁408和支承凸缘404的壳体402。夹头410可以在壳体402内轴向滑动并且可以抵靠可形成在壳体402内的锥体412支承。弹射弹簧418可以被包括在安装工具400内，以在易碎驱动装置180(图10)或易碎长尾182(图10)从芯螺栓头152断裂之后从安装工具400弹出易碎驱动装置180。夹头410可以如图13所示被分段，以允许夹头410的分段径向扩展，使得夹头410可以在轴向平移特征192(例如，螺旋形螺纹194、环形槽196-图15)上轴向移动，轴向平移特征192可以在易碎长尾182(图15)上形成。诸如六角销的旋转驱动构件416可以在夹头410内轴向滑动。旋转驱动构件416(例如，六角销)可以被接合到易碎长尾182(图15)的旋转特征186(例如，六角孔)。
参照图12，其示出了图11的安装工具400的端视图，并且示出了可以与支承凸缘404一起被包括的套筒接合特征406，该套筒接合特征406用于接合可以形成在套筒头106(图3和图4)上的防旋转特征134。图12还示出了旋转驱动构件416(例如，六角销)的六角形形状，用于接合在易碎长尾182(图15)中形成的六角形小面化表面188(例如，六角孔)。图13是安装工具400的横截面端视图，其示出了经分段的夹头410和旋转驱动构件416。
参见图11-图15，在操作期间，安装工具400可以被施加在易碎长尾182上，使得支承凸缘404上的套筒接合特征406接合套筒头106的防旋转特征134。当安装工具400被施加在易碎长尾182上时，夹头410的自由端接触易碎长尾182的自由端，使得经分段的夹头410径向扩张并在可以形成在易碎长尾182上的螺旋形螺纹194上轴向移动。安装工具400可以包括位于壳体402中的偏置弹簧414，以在夹头410在易碎长尾182的螺旋形螺纹194上轴向移动时将旋转驱动构件416偏置到易碎长尾182中的旋转特征186(例如，六角形孔)中。偏置弹簧414可以具有比旋转驱动构件416的外径或宽度更大的直径，使得偏置弹簧414可以抵靠环形凸缘417支承，环形凸缘417被形成在旋转驱动构件416上。
在安装工具400的支承凸缘404抵靠套筒头106安置并且夹头410螺纹被接合到易碎长尾182的螺旋形螺纹194之后，夹头410和芯螺栓150可以向后轴向平移远离结构300的前侧304(图7和图8)。夹头410的外表面可以抵靠形成在壳体402的内部上的锥体412支承，这可以增加夹头410螺纹到易碎长尾182的螺旋形螺纹194上的夹紧力。旋转驱动构件416被配置成当芯螺栓150通过旋转夹头410而远离前侧304(图7和图8)向后轴向平移时，最初防止芯螺栓150旋转。夹头410的旋转继续，直到套筒104的软化部分132(图7和图8)抵靠结构300的后侧306屈曲成扁平形状，如图7和图8所示。
当软化部分132(图7和图8)的变平完成时，旋转驱动构件416可以缩回到形成在夹头410中的六角孔419内。然后可以旋转夹头410和旋转驱动构件416(图9)，从而引起芯螺栓150的旋转，这导致单面紧固件系统100中的张力预载荷增加，直到达到预定的紧固件预载荷。易碎长尾182中的断裂槽184可以被配置成在预定的紧固件预载荷下与芯螺栓头152分离或断裂(图10)。弹射弹簧418可以使夹头410的外表面远离壳体402中的锥体412移动，这可以允许经分段的夹头410扩张并释放易碎长尾182。易碎长尾182可以通过弹射弹簧418从夹头410弹出。
参照图16和图17，其示出了具有外部旋转特征186的易碎驱动装置180的构造。旋转特征186可以包括一对锥形平坦部422，其可以被设定尺寸并且被配置为被安装工具(未示出)的互补旋转驱动构件416(未示出)接合。图16和图17中的易碎驱动装置180的接合可以类似于针对图11和图15中所示的安装工具400的操作所描述的接合。
参照图18和图19，其示出了安装工具400(图18)和互补易碎驱动装置180(图19)的构造。安装工具400可以包括内部扳手平坦部430，内部扳手平坦部430被配置成接合外部扳手平坦部432，外部扳手平坦部432可以形成在易碎驱动装置180上。安装工具400可以包括具有环形槽的夹头410，环形槽被配置成接合形成在易碎驱动装置180上的互补环形槽196，用于使芯螺栓150相对于套筒104轴向平移。然后可以旋转安装工具400的外部扳手平坦部432以旋转芯螺栓150以将所需的张力预载荷施加到单面紧固件系统100。
参照图20-图22，其示出了具有经分段的夹头410的安装工具400的构造，该经分段的夹头410具有内部环形槽，用于接合形成在易碎驱动装置180上的外部环形槽196，用于将芯螺栓150拉离或轴向平移远离套筒104。图21示出了在夹头410中形成的一对内部截然相对的平坦部440，用于接合易碎驱动装置180(图22)上的互补的一对外部截然相对的平坦部442。图20-图22中的安装工具400的操作可以类似于上面针对图11-图15中所示的安装工具400所述的操作。
图23是安装如上所公开的单面紧固件系统100(图1)的方法500的流程图。有利地，本文公开的单面紧固件系统100和方法提供了用于在单面紧固件系统100中实现相对高的预载荷并且在结构300的后侧上提供相对大的支承面积的手段。此外，由于单面紧固件系统100提供的相对大的夹持范围，单面紧固件系统100和方法适应相对大的结构厚度变化。
图23的方法500的步骤502可以包括将芯螺栓150和套筒104插入结构300的孔302中，所述结构300诸如具有前侧304和后侧306的飞行器结构300，如图6所示。尽管附图将结构300示出为包括单个部件，但是结构300可以由两个或两个以上部件组成，单面紧固件系统100可以通过该两个或两个以上部件安装。如上所述，芯螺栓150具有联接到芯螺栓头152的易碎驱动装置180。易碎驱动装置180可以包括轴向平移特征192(图1)和旋转特征186(图1)。
图23的方法500的步骤504可以包括使芯螺栓150向后平移远离孔302的前侧304，如图7和图8所示。可以通过接合易碎驱动装置180的轴向平移特征192来平移芯螺栓150，如图7和8所示。套筒头106可以被维持抵靠结构300，以防止其相对于孔302的轴向平移。在一种配置中，芯螺栓150可以优选地被平移而不需要平移或旋转套筒104和/或不需要相对于套筒104旋转芯螺栓150并且优选地不需要芯螺栓150或套筒104相对于孔302旋转。
图23的方法500的步骤506可以包括使套筒104的软化部分132抵靠结构300的后侧306屈曲以形成屈曲套筒部分138，如图7和图8所示。当芯螺栓头152被平移远离结构300的前侧304时，软化部分132可以径向向外屈曲成环形套筒灯泡体(bulb)，如图7和8所示。
图23的方法500的步骤508可以包括使屈曲套筒部分138抵靠结构300的后侧306变平，如图7和8所示。在这方面，芯螺栓150可以大致沿着远离结构300的前侧304的方向平移，直到屈曲套筒部分138抵靠结构300的后侧306大体变平，如图7和图8所示。然而，使软化部分132(图7和图8)屈曲的程序可以在其变平之前的任何点处终止。
图23的方法500的步骤510可以包括使芯螺栓150相对于套筒104旋转，如图9所示。可以通过接合形成在易碎驱动装置180上的旋转特征186来旋转芯螺栓150，如图9所示。在一种配置中，旋转特征186可以包括一个或多个小面化表面188或可以被提供在易碎驱动装置180上的其他旋转特征几何形状，如图9所示。在芯螺栓150的旋转期间，芯螺栓头152可以朝向套筒头106中的芯螺栓凹部112移回并嵌套在该凹部112内，如图9所示。在芯螺栓150的旋转期间，芯螺栓螺纹160可以接合套筒尾部126上的锁定特征128，如图9所示。所述方法可以包括：当通过接合可以形成在套筒头106上的防旋转特征134(例如，压痕或突起)使芯螺栓150相对于套筒104旋转时，防止套筒104相对于孔302旋转，如图4所示。
图23的方法500的步骤512可以包括响应于芯螺栓150相对于套筒104旋转而增加紧固件中的张力(图9和图10)。有利地，在使屈曲套筒部分138变平之后，可以限制套筒104相对于孔302旋转(图9和图10)，这可以便于预加载紧固件。(例如，在套筒104和芯螺栓150中的)预载荷可以增加，直到达到预定的紧固件预载荷316水平(图9)。
图23的方法500的步骤514可以包括在预定的紧固件预载荷316下将易碎驱动装置180与芯螺栓头152分离(图10)。通过超过易碎驱动装置180和芯螺栓头152之间的界面198的扭转能力(图9)、通过拉动易碎驱动装置180(图10)直到超过在界面198处的张力能力、或通过使易碎驱动装置180弯曲直到超过界面198的弯曲能力，易碎驱动装置180可以被旋转直到与芯螺栓150分离。该程序可以包括使易碎驱动装置180与芯螺栓头152在可以形成在易碎驱动装置180和芯螺栓头152之间的界面198处的断裂槽184(图10)处分离。
参考图24和图25，可以在飞行器制造和使用方法600和如图25所示的飞行器602的背景下描述本公开的配置。在预生产期间，示例性方法600可以包括飞行器602的规格和设计604和材料采购606。在生产期间，发生飞行器602的部件和子组件制造608和系统整合610。此后，飞行器602可以经历认证和交付612以便投入使用614。在客户使用时，飞行器602被安排用于例行维护和检修616(其还可以包括修改、重新配置、翻新等)。
示例性方法600的每个程序可以由系统集成商、第三方和/或操作者(例如，客户)执行或施行。出于本说明书的目的，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要系统分包商；第三方可以包括但不限于任何数量的供应商、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25所示，由示例性方法600生产的飞行器602可以包括具有多个系统620的机身618和内部622。高级系统620的示例包括推进系统624、电气系统626、液压系统628和环境系统630中的一个或多个。可以包括任何数量的其他系统。尽管示出了航空航天示例，但是本公开的原理也可以被应用于其他行业，例如汽车行业。
本文配置的装置和方法可以在飞行器制造和使用方法600的任何一个或多个程序期间被利用。例如，当飞行器602投入使用614时，对应于生产程序608的部件或子组件可以类似于生产部件或子组件的方式进行制作或制造。此外，可以在生产程序608和610期间利用一个或多个装置配置、方法配置或其组合，例如，通过加速飞行器602的组装或降低飞行器602的成本。类似地，当飞行器602投入使用时，可以利用装置配置、方法配置或其组合中的一个或多个，例如但不限于维护和检修616。
现在参照图26，将电磁效应保护涂层1000施加到单面紧固件系统100的套筒104的主体1002(图5)。因此，套筒104的主体1002可以具有主体组合物(例如，钛合金、不锈钢等，如本文所公开的)，并且涂层1000可以具有与套筒104的主体组合物不同的涂层组合物。
所公开的电磁效应保护涂层1000可以涂覆整个套筒104。然而，也可以设想涂覆少于整个套筒104。在一种表现中，套筒104的至少50％的表面区域可以被涂覆有涂层1000。在另一种表现中，套筒104的至少60％的表面区域可以被涂覆有涂层1000。在另一种表现中，套筒104的至少70％的表面区域可以被涂覆有涂层1000。在另一种表现中，套筒104的至少80％的表面区域可以被涂覆有涂层1000。在另一种表现中，套筒104的至少90％的表面区域可以被涂覆有涂层1000。
如图26所示，套筒104可以包括外表面1004和内表面1006。所公开的电磁效应保护涂层1000被示出为被施加到外表面1004和内表面1006。然而，在一种变型中，涂层1000可以仅被施加一个表面，例如仅被施加在套筒104的外表面1004。
参照图27，所公开的电磁效应保护涂层1000还可以任选地被施加到单面紧固件系统100的芯螺栓150的主体1010(图5)。因此，芯螺栓150的主体1010可以具有主体组合物(例如，钛合金、不锈钢等，如本文所公开的)，并且涂层1000可以具有与芯螺栓150的主体组合物不同的涂层组合物。
所公开的电磁效应保护涂层1000可以涂覆整个芯螺栓150(例如，芯螺栓150的整个外表面)。然而，也可以设想涂覆少于整个芯螺栓150。在一种表现中，芯螺栓150的至少50％的表面区域可以被涂覆有涂层1000。在另一种表现中，芯螺栓150的至少60％的表面区域可以被涂覆有涂层1000。在另一种表现中，芯螺栓150的至少70％的表面区域可以被涂覆有涂层1000。在另一种表现中，芯螺栓150的至少80％的表面区域可以被涂覆有涂层1000。在另一种表现中，芯螺栓150的至少90％的表面区域可以被涂覆有涂层1000。
所公开的电磁效应保护涂层1000是润滑性的，从而便于单面紧固件系统100的安装，例如根据所公开的方法500(图23)。所公开的涂层1000也是导电的，从而提供防止电磁效应的保护。所公开的涂层100还与碳纤维电流地相容，这便于与由碳纤维增强塑料形成的结构300(图5)一起使用。
所公开的电磁效应保护涂层1000是金属的。换句话说，所公开的电磁效应保护涂层1000要么是金属要么是金属合金。
在一个实施例中，所公开的电磁效应保护涂层1000是金属涂层，其包括锡(Sn)、铋(Bi)和铟(In)中的至少一种。涂层1000的涂层组合物可以是设计考虑因素，并且涂层组合物的选择可以取决于许多因素，诸如下层主体1002、1010的主体组合物、其中将使用单面紧固件系统100(图5)的结构300的组合物(图5)等。
所公开的电磁效应保护涂层1000可以基本上由一种金属(例如，锡、铋或铟)组成。替代地，涂层1000可以是包括锡、铋和铟中的至少一种的合金。
在一种表现中，所公开的电磁效应保护涂层1000可以是(或可以包括)锡。换句话说，涂层1000可以基本上由锡组成(例如，可以基本上是纯锡)，或者可以是锡合金。合适的锡合金可以包括至少约50％重量的锡，例如至少60％重量的锡或至少75％重量的锡。合适的锡合金的一个具体的非限制性示例是锡-铟(Sn-In)。合适的锡合金的另一个具体的非限制性示例是锡-铋(Sn-Bi)，其中铋的添加量可以是锡-铋合金的重量的约1％至约3％。合适的锡合金的另一个具体的非限制性示例是锡-锌(Sn-Zn)，其中锌的添加量可以是锡-锌合金的重量的约8％至约15％。合适的锡合金的另一个具体的非限制性示例是锡-铋-锌(Sn-Bi-Zn)，诸如65.5Sn-31.5Bi-3Zn。
在另一种表现中，所公开的电磁效应保护涂层1000可以是(或可以包括)铋。换句话说，涂层1000可以基本上由铋组成(例如，可以基本上是纯铋)，或者可以是铋合金。合适的铋合金能够通过电镀、机械镀或气相沉积来施加，并且可以包括至少约50％重量的铋，诸如至少60％重量的铋，或至少70％重量的铋，或者至少80％重量的铋，或至少90％重量的铋。
在又一种表现中，所公开的电磁效应保护涂层1000可以是(或可以包括)铟。换句话说，涂层1000可以基本上由铟(例如，可以基本上是纯铟)组成，或者可以是铟合金。合适的铟合金可以通过电镀、机械镀或气相沉积来施加，并且可以包括至少约50％重量的铟，诸如至少60％重量的铟，或至少70％重量的铟，或者至少80％重量的铟，或至少90％重量的铟。合适的铟合金的一个具体的非限制性示例是铟-锡(In-Sn)。
在一个替代实施例中，所公开的电磁效应保护涂层1000是基本上由铝组成的金属涂层。例如，涂层1000可以基本上是纯铝。
在另一替代实施例中，所公开的电磁效应保护涂层1000是包括铝的金属涂层。换句话说，涂层1000可以是铝合金。
在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用各种技术将所公开的电磁效应保护涂层1000施加到单面紧固件系统100(图5)。合适的应用技术的一个示例是电镀。合适的应用技术的另一个示例是机械镀。合适的应用技术的又一个示例是气相沉积。
所公开的电磁效应保护涂层1000可以被施加到单面紧固件系统100，以实现涂层1000的所需涂层厚度T(图26和图27)。涂层厚度T可以是设计考虑因素，并且可以取决于许多因素，诸如涂层组合物、单面紧固件系统100的尺寸、单面紧固件系统100的几何形状等。例如，涂层厚度T可以为约0.00001英寸至约0.01英寸，诸如约0.00001英寸至约0.001英寸或诸如约0.00001英寸至约0.0001英寸的范围。
任选地，所公开的电磁效应保护涂层1000可以接收转化处理，诸如磷酸盐转化处理或铬酸盐转化处理。本领域技术人员将理解，使用转化处理可以有助于涂覆(例如，喷涂)所公开的单面紧固件系统100的全部或一部分。
尽管所公开的电磁效应保护涂层1000参考本文所示并详细描述的单面紧固件系统100(其包括套筒和芯螺栓)进行了呈现，但是本领域技术人员将理解所公开的电磁效应保护涂层1000可以在不脱离本发明的范围的情况下与各种带套筒的单面紧固件系统(其具有或不具有芯螺栓(或被接收在套筒中的其他特征，诸如心轴))一起使用。例如，所公开的电磁效应保护涂层1000可以被施加到单面铆钉(诸如空心铆钉)的套筒(管状部分)。
还公开了一种用于对单面紧固件系统施加电磁效应保护的方法，其中单面紧固件系统包括套筒，并且可选地，包括被配置成被接收在套筒中的芯螺栓。在一个实施例中，所公开的方法包括用涂层组合物涂覆套筒和芯螺栓中的至少一个的步骤，所述涂层组合物包含锡、铋和铟中的至少一种。在另一个实施例中，所公开的方法包括用包含锡、铋和铟中的至少一种的涂层组合物涂覆套筒和芯螺栓两者的步骤。在另一个实施例中，所公开的方法包括用铝(例如，基本上纯的铝)或铝合金涂覆套筒和芯螺栓中的至少一个的步骤。在又一个实施例中，所公开的方法包括用铝(例如，基本上纯的铝)或铝合金涂覆套筒和芯螺栓两者的步骤。转化处理可以在涂覆步骤之后进行。
现在参照图28-图35，公开了新的芯螺栓—特别是用于芯螺栓的驱动装置。新的驱动装置改善单面紧固件系统的安装，同时降低了制造复杂性。一旦安装完成，可以从新的芯螺栓中移除新的驱动装置，例如通过断开、切割等。
参照图28和图29，芯螺栓1100包括芯螺栓杆1102，其是细长的并且包括第一端部1104和相对的第二端部1106。芯螺栓头1108被设置在芯螺栓杆的第一端部1104处。芯螺栓杆1102可以是(例如，完全或部分地)带螺纹的。
驱动装置1110被连接到芯螺栓1100的芯螺栓头1108。驱动装置1110旨在被安装工具接合，所述安装工具类似于本文公开的安装工具400(图11)，以允许安装工具沿着紧固件轴线102轴向拉动芯螺栓1100(拉动)，并且还允许安装工具使芯螺栓1100绕紧固件轴线102旋转(扭转/加扭矩(torqueing))。驱动装置1110具有最大横向尺寸D1，其大于(例如，基本上大于)芯螺栓杆1102的最大横向尺寸D2(直径)。
驱动装置1110包括头部1112和杆部1114。驱动装置1110的头部1112被配置为截头圆柱体，其具有限定锯齿状表面1120、1122的横向相对的截头1116、1118。本领域技术人员将理解，相对的截头1116、1118可以有助于扭转，而锯齿状表面1120、1122可以有助于拉动。
参照图30和图31，芯螺栓1200包括芯螺栓杆1202，其是细长的并且包括第一端部1204和相对的第二端部1206。芯螺栓头1208被设置在芯螺栓杆的第一端部1204处。芯螺栓杆1202可以是(例如，完全或部分地)带螺纹的。
驱动装置1210被连接到芯螺栓1200的芯螺栓头1208。驱动装置1210旨在被安装工具接合，所述安装工具类似于本文公开的安装工具400(图11)，以允许安装工具沿着紧固件轴线102轴向拉动芯螺栓1200(拉动)，并且还允许安装工具使芯螺栓1200绕紧固件轴线102旋转(扭转)。驱动装置1210具有最大横向尺寸D1，其大于(例如，基本上大于)芯螺栓杆1202的最大横向尺寸D2(直径)。
驱动装置1210包括头部1212和杆部1214。驱动装置1210的头部1212是六角形的。本领域技术人员将理解，六角形头部1212可以有助于扭转，而驱动装置1210的较大的最大横向尺寸D1可以有助于拉动。
参照图32和图33，芯螺栓1300包括芯螺栓杆1302，其是细长的并且包括第一端部1304和相对的第二端部1306。芯螺栓头1308被设置在芯螺栓杆的第一端部1304处。芯螺栓杆1302可以是(例如，完全或部分地)带螺纹的。
驱动装置1310被连接到芯螺栓1300的芯螺栓头1308。驱动装置1310旨在被安装工具接合，所述安装工具类似于本文公开的安装工具400(图11)，以允许安装工具沿着紧固件轴线102轴向拉动芯螺栓1300(拉动)，并且还允许安装工具使芯螺栓1300绕紧固件轴线102旋转(扭转)。驱动装置1310具有最大横向尺寸D1，其大于(例如，基本上大于)芯螺栓杆1302的最大横向尺寸D2(直径)。
驱动装置1310包括头部1312和杆部1314。驱动装置1310的头部1312被配置为具有横向相对的截头1316、1318的截头圆柱。本领域技术人员将理解，相对的截头1316、1318可以有助于扭转，而驱动装置1310的较大的最大横向尺寸D1可以有助于拉动。
参照图34和图35，芯螺栓1400包括芯螺栓杆1402，其是细长的并且包括第一端部1404和相对的第二端部1406。芯螺栓头1408被设置在芯螺栓杆的第一端部1404处。芯螺栓杆1402可以是(例如，完全或部分地)带螺纹的。
驱动装置1410被连接到芯螺栓1400的芯螺栓头1408。驱动装置1410旨在被安装工具接合，所述安装工具类似于本文公开的安装工具400(图11)，以允许安装工具沿着紧固件轴线102轴向拉动芯螺栓1400(拉动)，并且还允许安装工具使芯螺栓1400绕紧固件轴线102旋转(扭转)。驱动装置1410具有最大横向尺寸D1，其比芯螺栓杆1402的最大横向尺寸D2(直径)更大(例如，显著更大)。
驱动装置1410包括头部1412和杆部1414。驱动装置1410的头部1412是灯泡形的并且包括横向相对的截头1416、1418。本领域技术人员将理解相对的截头1416、1418可以有助于扭转，而头部1412的灯泡形状可以有助于拉动。
尽管已经示出和描述了具有电磁效应保护涂层的各种单面紧固件系统，但是本领域技术人员在阅读说明书后可以进行修改。本申请包括这些修改，并且仅受权利要求的范围限制。
根据本公开的一个方面，提供了一种单面紧固件系统，其包括套筒，所述套筒包括润滑金属涂层，其中所述润滑金属涂层包括锡、铋、铟和铝中的至少一种。
本文公开的单面紧固件系统还包括可插入套筒中的芯螺栓。
公开了单面紧固件系统，其中芯螺栓包括润滑金属涂层。
公开了单面紧固件系统，其中套筒的至少50％的表面区域包括润滑金属涂层。
公开了单面紧固件系统，其中套筒由金属材料形成。
公开了单面紧固件系统，其中润滑金属涂层包括锡。
公开了单面紧固件系统，其中润滑金属涂层包括锡和铋。
公开了单面紧固件系统，其中润滑金属涂层包括锡和锌。
公开了单面紧固件系统，其中润滑金属涂层包括锡、铋和锌。
公开了单面紧固件系统，其中润滑金属涂层包括锡和铟。
公开了单面紧固件系统，其中润滑金属涂层包括铋。
公开了单面紧固件系统，其中润滑金属涂层包括铟。
公开了单面紧固件系统，其中润滑金属涂层包括铝。
公开了单面紧固件系统，其中润滑金属涂层包括基本上纯的铝。
公开了单面紧固件系统，其中芯螺栓包括芯螺栓杆和连接到芯螺栓杆的驱动装置。
公开了单面紧固件系统，其中驱动装置包括第一最大横向尺寸，并且芯螺栓杆包括第二最大横向尺寸，并且其中第一最大横向尺寸基本上大于第二最大横向尺寸。
公开了单面紧固件系统，其中驱动装置包括头部和杆部，并且其中头部是包括横向相对的截头的截头圆柱。
公开了单面紧固件系统，其中截头包括锯齿状表面。
公开了单面紧固件系统，其中驱动装置包括头部和杆部，并且其中头部是六角形的。
公开了单面紧固件系统，其中驱动装置包括头部和杆部，并且其中头部是灯泡形的并且包括横向相对的截头。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于对包括套筒的单面紧固件系统施加电磁效应保护的方法，所述方法包括用包含锡、铋、铟和铝中的至少一种的润滑金属涂层组合物涂覆所述套筒。

Claims (10)

1.一种单面紧固件系统，其包括：
套筒，其包括润滑金属涂层，其中所述润滑金属涂层包括锡、铋、铟和铝中的至少一种，
可插入所述套筒中的芯螺栓，所述芯螺栓包括芯螺栓杆和连接到所述芯螺栓杆的驱动装置，
其中所述套筒包括外表面和内表面，所述润滑金属涂层被施加到所述外表面，或被施加到所述外表面和所述内表面二者。
2.根据权利要求1所述的单面紧固件系统，其中，所述驱动装置包括头部和杆部，并且其中所述头部是灯泡形的并且包括横向相对的截头。
3.根据权利要求1所述的单面紧固件系统，其中，所述芯螺栓包括所述润滑金属涂层。
4.根据权利要求1所述的单面紧固件系统，其中，所述套筒的至少50％的表面区域包括所述润滑金属涂层。
5.根据权利要求1所述的单面紧固件系统，其中，所述套筒由金属材料形成。
6.根据权利要求1所述的单面紧固件系统，其中，所述润滑金属涂层包括锡。
7.根据权利要求1所述的单面紧固件系统，其中，所述润滑金属涂层包括锡和铋，并且其中所述铋的添加量可以是锡-铋合金的重量的1％至3％。
8.根据权利要求1所述的单面紧固件系统，其中，所述润滑金属涂层包括锡和锌。
9.根据权利要求1所述的单面紧固件系统，其中，所述润滑金属涂层包括锡、铋和锌。
10.根据权利要求1所述的单面紧固件系统，其中，所述润滑金属涂层包括锡和铟。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015009044A1 (de) * 2015-07-13 2017-01-19 Sfs Intec Holding Ag Verfahren zur Herstellung einer Verbindung
DE102019100278A1 (de) * 2019-01-08 2020-07-09 Busch PROtective Germany GmbH & Co. KG Ballistischer Schutzhelm
USD913782S1 (en) * 2019-06-07 2021-03-23 Sps Technologies, Llc Blind fastener sleeve
USD928602S1 (en) * 2019-06-07 2021-08-24 Sps Technologies, Llc Blind fastener bolt
US11148188B2 (en) * 2019-10-28 2021-10-19 The Boeing Company Tool and associated method for installing a blind fastener
US11280291B2 (en) * 2019-12-31 2022-03-22 Mahle International Gmbh Cylinder liner with temperature sensor
US11879488B2 (en) 2020-01-13 2024-01-23 The Boeing Company Lightning damage resistant one sided installation
US20230069811A9 (en) * 2020-12-17 2023-03-02 Sps Technologies, Llc Two-piece blind fastener and installation tool
US20230083921A1 (en) * 2021-09-10 2023-03-16 The Boeing Company Blind fasteners and associated methods for installing blind fasteners
US12117030B2 (en) 2022-02-11 2024-10-15 The Boeing Company Blind fasteners and associated systems
US20230286637A1 (en) * 2022-03-09 2023-09-14 The Boeing Company Vehicle window assembly
US20230302527A1 (en) * 2022-03-28 2023-09-28 Raytheon Company Resilient fastener system and resilient fastener insert
WO2023244261A1 (en) * 2022-06-16 2023-12-21 Howmet Aerospace Inc. Blind fastener
WO2024155417A1 (en) * 2023-01-17 2024-07-25 Howmet Aerospace Inc. Blind fastener

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101153623A (zh) * 2006-09-21 2008-04-02 美铝全球紧固件公司 应用于复合应用的高性能衬套式过盈紧固件
CN105008225A (zh) * 2013-02-19 2015-10-28 波音公司 具有电磁效应保护特性的自对准套筒式凸头

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3136203A (en) * 1960-11-29 1964-06-09 Gen Dynamics Corp Blind rivet having means for retaining the expansion bolt
US4609315A (en) * 1984-03-19 1986-09-02 Briles Franklin S Corrosion resistant dual tapered head fastener and panel composite
DE10130681B4 (de) * 2001-06-26 2006-10-12 Reck Engineering Ingenieurbüro für Verbindungstechnik GmbH Selbstbohrende Blindnietmutter
US20050031433A1 (en) * 2003-08-05 2005-02-10 Frank Neri Threaded insert and method of installation
CA2643034A1 (en) * 2006-02-28 2007-09-07 Monogram Aerospace Fasteners, Inc. Mechanically locked blind bolt fastener
US20090053006A1 (en) * 2007-08-20 2009-02-26 Alcoa Global Fasteners, Inc. Blind fastener and nose assembly for installation thereof
US8979453B2 (en) * 2012-04-17 2015-03-17 Alcoa Inc. Blind fastener
US9593706B2 (en) * 2012-11-11 2017-03-14 The Boeing Company Structural blind fastener and method of installation
US9908637B2 (en) * 2014-05-23 2018-03-06 The Boeing Company Modified shank fasteners for electromagnetic effect (EME) technology
US10006478B2 (en) * 2015-01-22 2018-06-26 Arconic Inc. Blind fasteners
FR3037369B1 (fr) * 2015-06-11 2017-07-21 Lisi Aerospace Fixation installee d'un seul cote a douille deformable
US10179640B2 (en) * 2016-08-24 2019-01-15 The Boeing Company Wing and method of manufacturing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101153623A (zh) * 2006-09-21 2008-04-02 美铝全球紧固件公司 应用于复合应用的高性能衬套式过盈紧固件
CN105008225A (zh) * 2013-02-19 2015-10-28 波音公司 具有电磁效应保护特性的自对准套筒式凸头

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