CN110939641A - 无定形金属铆钉系统 - Google Patents

Abstract

铆钉族包括至少部分地由无定形金属合金制成的盲铆钉和撑托型铆钉两者。所述盲铆钉包括头部部分和尾部部分。所述头部部分和所述尾部部分中的至少一者被配置成弹性变形以将第一构件相对于第二构件固定就位。所述头部部分和所述尾部部分可包括一个或多个可变形腿部，所述腿部具有被配置成与所述第一构件和所述第二构件中的一者接合的接口特征。一种撑托型铆钉组件包括可成形构件和砧座。所述砧座被配置成通过使电流通过包括所述可成形构件和所述砧座中的至少一者的电路而使所述可成形构件紧邻于所述第二构件而进行热塑性变形。

Description

无定形金属铆钉系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月24日提交的美国临时申请号62/735,225 的权益和优先权，所述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

背景技术

本公开总体上涉及永久机械紧固件领域。更具体地，本公开涉及通常用于将两个或更多个金属板紧固在一起的铆钉。这些包括从待接合的工件堆叠体的一侧施加的盲铆钉以及安装时需要接近工件堆叠体的两侧的标准铆钉。

发明内容

一个实施方式涉及一种至少部分地由无定形金属合金制成的盲铆钉。所述盲铆钉包括头部部分和尾部部分。所述尾部部分包括第一腿部和第二腿部。所述尾部部分还包括设置在所述第一腿部和所述第二腿部中的每一者的端部上的尾部接口。所述头部部分被配置成与第一构件接合。用于所述第一腿部和所述第二腿部中的每一者的所述尾部接口被配置成与第二构件接合。所述第一腿部和所述第二腿部中的至少一者被配置成弹性变形以将所述第一构件相对于所述第二构件固定就位。

在任何上述实施方式中，所述头部部分可被配置成在将所述第一构件固定到所述第二构件时进行弹性变形。在任何上述实施方式中，所述盲铆钉可包括紧邻于所述尾部接口而设置以便于安装所述盲铆钉的套筒。

在一些实施方式中，所述盲铆钉可包括第三腿部和第四腿部，两者均设置在所述头部部分上。所述盲铆钉还可包括紧邻于所述第三腿部和所述第四腿部而设置的拉动构件，所述拉动构件被配置成便于安装所述盲铆钉。

另一个实施方式涉及一种撑托型铆钉组件。所述撑托型铆钉组件包括由无定形金属合金制成的可成形构件。被配置成便于安装所述可成形构件的砧座被至少部分地设置在穿过所述可成形构件的通道中。所述砧座包括接口轴杆以及设置在所述接口轴杆的第一端上的砧座头部。所述可成形构件被配置成将第一构件相对于第二构件固定就位。所述砧座头部被配置成使所述可成形构件紧邻于所述第二构件而进行塑性变形。所述砧座头部被进一步配置成在向所述接口轴杆施加预定的张力时与所述接口轴杆分离。

在一些实施方式中，所述撑托型铆钉组件可形成包括所述砧座和所述可成形构件中的至少一者的电路。

在一些实施方式中，可通过超声激发所述砧座或者使所述砧座在所述可成形构件的一个或多个表面上快速地旋转来加热所述可成形构件。

另一个实施方式涉及一种用于撑托型铆钉的安装方法。所述方法包括将可成形构件插入穿过第一构件中的第一孔和第二构件中的第二孔。所述方法还包括将砧座插入所述可成形构件中的通道中。所述砧座包括接口轴杆以及设置在所述接口轴杆的第一端上的砧座头部。所述砧座还包括设置在所述接口轴杆的外表面上的绝缘层。所述方法还包括使电流通过包括所述接口轴杆、所述砧座头部和所述可成形构件的电路。所述方法还包括拉动所述接口轴杆以使所述可成形构件的一部分变形。所述方法还包括使所述接口轴杆断裂。

所述概述仅仅是说明性的，并且并不意图以任意方式作为限制。如仅由权利要求限定的在本文中描述的装置和/或过程的其他方面、发明特征和优点将在本文阐述的具体实施方式中结合附图变得明确，其中相同的附图标记指代相同的元件。

附图说明

图1是根据说明性实施方式的盲铆钉的在穿过与盲铆钉的轴线平行的平面的横截面上的侧视图。

图2A是根据说明性实施方式的具有可变形头部部分的盲铆钉的侧视图，其以穿过与铆钉的轴线平行的平面的横截面示出。

图2B是根据说明性实施方式的图2A的将工件堆叠体固定在一起的盲铆钉的侧视图。

图3A是根据说明性实施方式的包括盲铆钉的头部部分和尾部部分上的可变形腿部的盲铆钉的侧视图，其以穿过与铆钉的轴线平行的平面的横截面示出。

图3B是根据说明性实施方式的图3A的将工件堆叠体固定在一起的盲铆钉的侧视图。

图4是根据说明性实施方式的包括盲铆钉的头部部分上的第二组倒钩的盲铆钉的侧视图，其以穿过与铆钉的轴线平行的平面的横截面示出。

图5是根据说明性实施方式的在穿过与盲铆钉的轴线平行的平面的横截面上的两件式盲铆钉的侧视图。

图6是根据说明性实施方式的在穿过与撑托型铆钉的轴线平行的平面的横截面上的撑托型铆钉和成形件。

图7A是图6的撑托型铆钉的侧面透视图。

图7B是图6的成形件的侧视图。

图8是根据说明性实施方式的用于撑托型铆钉的施用装置的侧透视图。

图9是示出根据示例性实施例的方法的流程图。

图10是根据说明性实施方式的将工件堆叠体固定在一起的撑托型铆钉的侧视图，其以穿过与撑托型铆钉的平面平行的横截面示出。

图11是根据说明性实施方式的在分离成形件之后的图10的撑托型铆钉的侧视图。

具体实施方式

在转向详细说明示例性实施方式的附图之前，应当理解，本公开不限于说明书中阐述的或附图中示出的细节或方法。还应当理解的是，本文使用的术语仅用于描述的目的，并且不应视为限制。

传统上，铆钉是由比待接合的那些材料更硬的材料制成的。然而，越来越多地使用高强度合金使得找到合适的铆钉材料成为问题。通常与铆接接头相关联的许多失效模式(包括过度拉伸应力、剪切应力和从接头拉出铆钉)不仅可通过改进的铆钉材料特性，而且还可通过铆钉与待接合的工件之间的更好的接触力机制来解决。

总体上参考附图，提供了铆钉族。铆钉至少部分地由无定形金属合金(诸如块体金属玻璃(BMG))制成。提供两种类型的铆钉，包括弹性曲头钉型铆钉(例如，从待接合的工件堆叠体的一侧插入的盲铆钉)和标准或撑托(bucked)型铆钉，其通过使铆钉的至少一个端部塑性变形而被固定就位。弹性曲头钉型铆钉的设计利用BMG(能够容纳较大的弹性变形量的材料)的独特性能，以将两个或多个工件 (例如金属板)固定在一起。弹性曲头钉型铆钉可机械压缩并且插入穿过工件中的接合孔。在每个曲头钉型铆钉的尾端上的一组倒钩状特征部署在接合孔的外边缘附近，其将铆钉锁定就位。每个曲头钉型铆钉的尾端的弹性变形产生将工件锁定在一起的张力。

本文公开的撑托型铆钉族中的每个铆钉通过在工件堆叠体的一侧或两侧上使铆钉的一部分进行热塑性变形而固定就位。因此，安装程序通常需要接近待接合的工件堆叠体的两侧。铆接工具或者其他施用装置用于便于安装每个撑托型铆钉。例如，铆接工具可产生流过BMG 的电流以快速加热BMG，同时施加力或压力以使铆钉的一部分进行热塑性变形。这种特殊的撑托型铆钉设计适合与气体或液体输送系统一起使用，以在成型过程完成后使铆钉快速冷却。

铆接工具可与材料牺牲块或砧座(通过其将力传递到撑托型铆钉) 接触。作为使用电流来加热材料的替代方案，铆接工具可通过使砧座在铆钉的整个表面上快速旋转、将超声能量施加到砧座、或者以其他方式机械地激发砧座来加热材料。通过参考图1至图10，将更全面地解释上文提供的一般描述的细节。

现在参考图1，提供了被示出为曲头钉铆钉100的盲铆钉。曲头钉铆钉100是永久性机械紧固件，其被配置成将两个或更多个工件相对于彼此固定就位。曲头钉铆钉100具有各种各样的潜在应用。在一个实施方式中，曲头钉铆钉100用于将一系列金属板固定在一起以用于船体。在其他实施方式中，曲头钉铆钉100用于在飞机驾驶舱和机身的建造中将薄铝板固定在一起。曲头钉铆钉100提供了焊接和螺栓连接的可行的替代方案，特别是对于粘合工件的最终重量是关键考虑因素的项目。

在说明性实施方式中，曲头钉铆钉100被配置成将两个工件(例如，钢板或铝板等)以堆叠体固定在一起，如堆叠体110所示。在替代实施方式中，待接合的工件的数量可更多。堆叠体110包括第一构件和第二构件，第一构件被示出为第一金属板112，第二构件被示出为第二金属板114，它们被布置成彼此直接接触。每个金属板的厚度可根据结构要求而变化。在图1的实施方式中，金属板112、114的厚度基本相等。如图1所示，曲头钉铆钉100插入穿过孔116，所述孔延伸穿过第一金属板112和第二金属板114中的每一者。在图1的实施方式中，孔116包括设置在第一金属板112中的第一孔118和设置在第二金属板114中的第二孔120。第一孔118和第二孔120都是圆孔。第一孔118的直径大于第二孔120，以容纳用于曲头钉铆钉100 的套筒126。在其他实施方式中，第一孔118和第二孔120中的每一者的尺寸和形状可不同。

各种合适的无定形金属合金可用于曲头钉铆钉100。具体地，可使用包括BMG合金和/或晶体金属的无定形金属合金，其特征在于非常大的弹性极限和高拉伸强度。有利地，具有大弹性极限(弹性材料在失效之前可应付的应变上限)的BMG合金使得曲头钉铆钉100能够被压入更小的孔并且展开成更大的状态，以便获得最大的夹紧/夹持 /保持力。合适的BMG合金可具有约2％应变或更大的弹性极限，这比典型晶体金属高出约四倍。在各种替代方案中，无定形金属合金可包括锆基BMG合金或镍基BMG合金，两者都具有低制造成本。可替代地或附加地，可期望具有改善的疲劳寿命的材料，以避免由于在大气或更具腐蚀性的环境(诸如海水)中的振动或应力腐蚀而引起的曲头钉铆钉100的失效。

在图1所示的说明性实施方式中，曲头钉铆钉100包括示出为头部140的头部部分以及设置在曲头钉铆钉100的相反端处的示出为尾部160的尾部部分。曲头钉铆钉100还包括设置在头部140与尾部160 之间的被示出为圆柱形延伸部180的轴杆。如图1所示，曲头钉铆钉 100的头部140被形成为具有以平坦下表面142示出的平面下表面的圆顶形状，所述平面下表面被布置成与第一金属板112的外表面124 接触。在其他实施方式中，头部140的形状可以不同。例如，头部140 可为具有均匀横截面的矩形形状。可替代地，头部140可为具有均匀横截面的圆形或者适当地与第一金属板112接触并且防止曲头钉铆钉 100穿透过第一孔118的任何其他形状。

如图1所示，曲头钉铆钉100的尾部160包括两个腿部，第一腿部162和第二腿部164，它们弯曲远离彼此(例如，朝向曲头钉铆钉 100的头部140向后剥离)。在图1的实施方式中，第一腿部162和第二腿部164的形状是这样形成的：沿着与曲头钉铆钉100的纵向轴线102平行地定向的平面切分圆柱形延伸部180，从而产生分别具有基本上半圆形的横截面形状的腿部162、164。其他实施方式可包括更多腿部，每个腿部具有相似的横截面积。可替代地，一个或多个腿部可比其他腿部更大或更小。

根据说明性实施方式，第一腿部162和第二腿部164中的每一者包括被示出为倒钩166的尾部接口，所述尾部接口被配置成与第二金属板114接合。一旦安装，倒钩166防止曲头钉铆钉100从第一孔118 或第二孔120中移除。倒钩166是向外延伸远离曲头钉铆钉100的纵向轴线102的小突起。例如，倒钩可为尖点、被配置成嵌入材料中的脊部、被配置成抓住或锁定到材料的外边缘上的钩形延伸部、或者其任何组合。在安装期间，第一腿部162和第二腿部164由第一孔118 和第二孔120中的至少一者压缩以保持彼此靠近。一旦将曲头钉铆钉100插入经过预定点，第一腿部162和第二腿部164就展开(例如，分开远离彼此)，从而在紧邻于第二孔120的外边缘122的位置处(例如，在刚好超出外边缘122的位置处或者在沿着第二孔120的内表面的另一个锚定点处)锁定到第二金属板114上。在图1所示的实施方式中，随着曲头钉铆钉100的头部140移动靠近第一金属板112的外表面124，第一腿部162与第二腿部164之间的间隔距离168增加。

曲头钉铆钉100利用BMG的高弹性极限，其几何形状可被压缩、插入穿过连接孔、并且由于在曲头钉铆钉100上产生的力的性质而固定就位。曲头钉铆钉被示出在图1中的安装位置中。在图1的实施方式中，在铆钉中产生的弹性张力被配置成将第一构件相对于第二构件固定就位。第一腿部162和第二腿部164越过第二金属板114的外表面之后的分离在曲头钉铆钉100上产生张力。所述张力用于防止第一金属板112和第二金属板114彼此分离并且防止与曲头钉铆钉100的头部140分离。尽管当完全安装曲头钉铆钉100时作用在第一腿部162 和第二腿部164上的压缩力减小，但是仍然存在一定程度的压缩，使得腿部162、164维持与第二金属板114牢固接触，即使当对接合的工件施加应力或振动时亦是如此。

有利地，曲头钉铆钉100的安装仅需要接近堆叠体110的一侧。在说明性实施方式中，通过将第一腿部162和第二腿部164中的每一者朝向彼此(例如，朝向曲头钉铆钉100的纵向轴线102)压缩来将曲头钉铆钉100插入第一孔118中，从而减少第一腿部162与第二腿部164之间的间隔距离168，使得尾部160的外径小于第二孔120的内径。有多种工具可用于压缩第一腿部162和第二腿部164。在图1 和图2A的实施方式中，通过将套筒126、226放置在曲头钉铆钉100 的尾部160、260周围来施加压缩力。套筒126、226是被配置成在安装曲头钉铆钉100、200之前定位腿部162、164、262、264的装置。例如，套筒可为中空圆柱体、可移除的C形夹或扣环中的任何一种或者它们的组合。图1和图2A中的套筒126、226采用短中空圆柱体的形式。如图2A所示，在将曲头钉铆钉200插入第一孔118中之前，套筒226以倒钩266为中心，使得倒钩266接触套筒226的内表面228。可替代地，套筒226可设置在尾部260的正好位于倒钩266上方的部分上，在这种情况下，尾部260的倒钩部分可用于帮助使曲头钉铆钉200在安装之前相对于第一孔118和第二孔120中的至少一者而居中。

如图1所示，曲头钉铆钉100的套筒126被配置成便于安装曲头钉铆钉100。在图1的实施方式中，第一孔118的直径(被示出为第一孔径130)大于第二孔120的直径(被示出为第二孔径132)。套筒 126被配置成与第一孔118接合。此外，套筒126使曲头钉铆钉100 与第一孔118的中心对准。在说明性实施方式中，套筒126的高度可小于或等于第一金属板112的厚度，使得套筒126可完全插入第一孔 118中。在其他实施方式中，套筒126的高度大于第一金属板112的厚度，并且可与第一孔118和第二金属板114中的狭槽134两者接合 (从而使曲头钉铆钉100与第二孔120的中心对准)。在其他实施方式中，曲头钉铆钉100被安装成没有套筒126。例如，第一孔径130的尺寸可被设置成接收倒钩166的弯曲边缘170，弯曲边缘170被配置成当尾部160进入第一孔118时，将第一腿部162和第二腿部164中的每一者一起朝向曲头钉铆钉100的纵向轴线102引导。

在说明性实施方式中，使用驱动工具(例如，锤或者被配置成迫使曲头钉铆钉100的尾部160进入第二孔120中的其他驱动工具)来将曲头钉铆钉100相对于金属板112、114固定就位。用于曲头钉铆钉 100的安装方法包括将套筒126插入第一孔118中并且使用驱动工具迫使曲头钉铆钉100的尾部160离开套筒126并进入第二孔120中(例如，通过重复使曲头钉铆钉100的头部140与驱动工具接触)。在安装期间，套筒126相对于金属板112、114保持固定就位。一旦头部140 的平坦下表面142接触第一金属板112，就完成了曲头钉铆钉100的安装。

在说明性实施方式(未示出)中，第一孔径130和第二孔径132 中的至少一者可大于曲头钉铆钉100的头部140与尾部160之间的圆柱形延伸部180的外径。所述额外空间(例如，在曲头钉铆钉100与待接合的工件之间的小环形间隙)至少部分地由曲头钉铆钉100的第一腿部162和第二腿部164的较大的弹性位移量适应。

图2A和图2B示出了包括被配置成进行弹性变形的头部(被示出为头部240)的曲头钉铆钉200的说明性实施方式。如图2A所示，曲头钉铆钉200的头部240被形成为具有被示出为平坦下表面142的平面下表面的圆顶形状。曲头钉铆钉200包括一对腿部，第一腿部262和第二腿部264，它们设置在曲头钉铆钉200的被示出为尾部260的尾部部分上。如图2A所示，在安装之前，第一腿部262和第二腿部 264中的每一者通过套筒226一起朝向曲头钉铆钉200的纵向轴线压缩。

用于安装图1的曲头钉铆钉100的方法也可用于安装图2A的曲头钉铆钉200。图2B示出了在使第一金属板112和第二金属板114接合之后的与图2A相同的曲头钉铆钉200。如图2B所示，第一腿部262 和第二腿部264超出第二孔120的外边缘122而展开(例如，彼此分开)。第一腿部262和第二腿部264接触第二孔120的外边缘122，从而防止曲头钉铆钉200被拉回穿过第二孔120。

在图2A和图2B的实施方式中，在曲头钉铆钉200内产生的弹性张力的一部分是由头部240的变形引起的。如图2B所示，在安装曲头钉铆钉200期间，头部240的一部分弹性变形，从而在头部240中产生被示出为凹坑268的凹陷部分。在头部240返回其原始几何形状(如图2A所示)时，金属板112、114通过在曲头钉铆钉200中产生的弹性张力而聚集在一起。换句话说，头部240与第一腿部162和第二腿部164的组合变形在曲头钉铆钉200内产生弹性张力，所述弹性张力将金属板112、114在头部240与尾部260之间压缩在一起。

图3A和图3B中示出了曲头钉铆钉300的又一说明性实施方式。如图3A所示，曲头钉铆钉300包括头部340和尾部360，它们各自包括一组可变形腿部。第一腿部362和第二腿部364紧邻于曲头钉铆钉 300的尾部360而设置，而第三腿部342和第四腿部344紧邻于头部340而设置。如同图1、图2A和图2B的曲头钉铆钉100、200，腿部 362、364、342、344中的每一者包括被配置成与第二金属板114接合的接口特征。曲头钉铆钉300的第一腿部362和第二腿部364中的每一者包括被示出为尾部倒钩366的尾部接口，而曲头钉铆钉300的头部340上的每个腿部342、344包括被示出为头部倒钩346的头部接口。曲头钉铆钉300还包括被示出为断杆348(参见图3A)的拉动构件，其在第三腿部342与第四腿部344之间居中。如图3A所示，断杆348 沿着曲头钉铆钉300的纵向轴线302延伸远离曲头钉铆钉300的尾部 360。

断杆348被配置成与施用装置接合，以便于曲头钉铆钉300的安装。一种安装曲头钉铆钉300的方法包括使每个尾部倒钩366紧邻于第二金属板114的外边缘122而与第二金属板114接合。这可通过首先沿着曲头钉铆钉300的长度固定套筒(未示出)来实现，所述套筒被配置成朝向曲头钉铆钉300的纵向轴线302压缩每个腿部362、364、 342、344。在说明性实施方式中，套筒330是中空圆柱体，其沿着曲头钉铆钉300的整个长度延伸(例如，套筒被定向成使得套筒的中心轴线基本上平行于纵向轴线302)。在说明性实施方式中，套筒的内径与第一孔径130和第二孔径132基本相同。所述方法包括使套筒330 的中心轴线相对于第一孔118的中心轴线居中，并且将曲头钉铆钉300 从套筒330直接弹射到第一孔118和第二孔120中。

所述方法还包括将断杆348拉回(例如，在与第一金属板112的外表面124垂直的方向上远离曲头钉铆钉300的尾部360)，这使第一腿部362和第二腿部364一起朝向曲头钉铆钉300的纵向轴线302压缩。随着第一腿部362与第二腿部364之间的间隔距离368减小，曲头钉铆钉300伸长。所述过程持续直到第三腿部342和第四腿部344 中的每一者紧邻于第一金属板112的被示出为上边缘136的边缘而与第一金属板112接合为止。所述方法通过使断杆348与曲头钉铆钉300 分离(通过弯曲、扭转或者在通过施用装置施加预定力时)来结束。

在图4所示的说明性实施方式中，曲头钉铆钉400的每个腿部442、444的头部接口包括多个倒钩状特征。如图4所示，头部接口还包括第二头部倒钩450，其在头部倒钩446的面向尾部侧上设置在头部倒钩446的正下方。类似于头部倒钩446，第二头部倒钩450是小突起，其在基本与第三腿部442和第四腿部444中的一者垂直的方向上延伸远离第三腿部442或第四腿部444。使用多个头部倒钩446、450允许在安装期间以离散量拧紧曲头钉铆钉400。在各种益处中，多个头部倒钩446、450允许单个曲头钉铆钉400设计适应不同厚度的工件。使用多个头部倒钩446、450还提供用于调节将工件固定在一起的张力的机构。

在各种说明性实施方式中，曲头钉铆钉300、400的安装方法可不同。例如，在使用户能够接近待接合的工件的堆叠体110的两侧的实施方式中，可大大简化将曲头钉铆钉300、400从套筒转移到第一孔 118和第二孔120中的一者中的操作。此外，套筒的长度和几何形状可根据曲头钉铆钉300、400的材料特性和几何形状而不同。

头部接口可考虑各种几何形状。在一个实施方式中，头部接口采用沿着第三腿部和第四腿部中的每一者的表面的锯齿形图案的形式。在另一个实施方式中，头部接口被形成为钩子形状或者另一几何形状，所述几何形状被配置成与第一金属板112闩锁或接合。

图5中总体描绘了曲头钉铆钉500的另外的说明性实施方式。同样，曲头钉铆钉500包括示出为头部540的头部部分以及设置在曲头钉铆钉500的与头部540相反端上的示出为尾部560的尾部部分。如图5所示，头部540和尾部560是经由螺纹接口572彼此接合的单独部件。如同图1、图2A和图2B的曲头钉铆钉100、200，曲头钉铆钉 500的头部540被形成为具有以平坦下表面542示出的平面下表面的圆顶形状。在安装期间，平坦下表面542与第一金属板112的外表面 124接触。螺纹接口572包括设置在头部540的平坦下表面542上的中心的螺纹延伸部574。螺纹延伸部574被接收在尾部560上的螺纹孔576内。

在图5的实施方式中，曲头钉铆钉500的尾部560和头部540均由BMG制成，尽管头部不被配置成弹性变形。可替代地，头部可由另一材料(例如，钢合金等)制成。同样，尾部560包括第一腿部562 和第二腿部564，它们被配置成一旦插入孔116中就弹性变形或部署在工件堆叠体110的相反端上。如图5所示，尾部560延伸穿过第二孔120和第一孔118的一部分。在其他实施方式中，尾部560仅延伸穿过第一孔118的一部分。

有利地，由图5的曲头钉铆钉500产生的张力在安装之后可经由螺纹接口572容易地调节。在说明性实施方式中，头部540可包括紧固件接口，所述紧固件接口被配置成与紧固工具接合。在一个实施方式中，紧固件接口是各种类型的螺钉驱动(例如，六角、狭槽驱动等) 中的一种。在另一个实施方式中，头部540是六角头帽螺钉或另一种类型的螺栓。

在图6中提供了示出为铆钉组件600的撑托型铆钉组件的说明性实施方式。铆钉组件600包括被示出为铆钉件602的可成形构件以及被示出为成形件604的砧座。成形件604被配置成接收在铆钉件602 的通道606内。铆钉件602在图7A中被示出与成形件604隔离，而成形件604在图7B中被示出与铆钉件602隔离。

如图7A所示，铆钉件602包括被示出为头部608的头部部分，所述头部部分被设置在被示出为圆柱形延伸部610的轴杆的第一端上。在说明性实施方式中，铆钉件602由无定形金属合金形成为单件。如同图1、图2A至图2B和图5中所示的曲头钉铆钉，铆钉件602的头部608被形成为具有以平坦下表面612示出的平面下表面的圆顶形状，所述平面下表面被配置成接触第一金属板112和第二金属板114中的一者(还参见图9至图10)。铆钉件602的圆柱形延伸部610具有外径，所述外径的尺寸被设计成同时配合在第一孔118和第二孔120内。

各种合适的无定形金属合金可用于铆钉件602。具有相当大的热塑性加工窗口或过冷液体区的无定形金属合金对于所述应用特别有吸引力。过冷液体区(ΔTx)被定义为与结晶开始相关联的温度(Tx) 与玻璃转换温度(Tg)之间的间隔(例如，温度差)。合适的无定形金属合金可包括BMG合金，其具有在约20℃与约130℃或更高之间的范围内的过冷液体区ΔTx＝Tx–Tg。其他可能的候选物包括钛、铁和镍基BMG合金。其他可能的候选物包括锆基BMG，其可与铜、镍、钛、铝和铍中的一种或其组合形成合金。锆BMG还可与一种或多种第三族元素(作为次要合金添加剂，诸如钇和钪)形成合金，以改善商业规模生产的可行性。

在图6和图7B的实施方式中，成形件604被配置成至少部分地设置在示出为通道606的开口中，所述通道沿着铆钉件602的中心轴线延伸。如图7B所示，成形件604包括接口轴杆，所述接口轴杆被示出为具有第一端和第二端的拉动轴杆616。成形件604还包括被示出为成形头部618的砧座头部，其被设置在拉动轴杆616的第一端上。拉动轴杆616的一部分被配置成在向拉动轴杆616施加预定张力时与成形件604分离。被示出为凹口620的分离点设置在沿着拉动轴杆616 的长度紧邻于成形头618的轴向位置处。凹口620被配置成削弱拉动轴杆616，使得其在施加预定力时断裂。凹口620可为各种不同几何形状中的任何一种；例如，凹口620可为V形通道、U形通道、矩形通道或者其任何组合。在图6和图7B的说明性实施方式中，凹口620 是V形通道，所述通道围绕拉动轴杆616的周边延伸。

成形头618被配置成使铆钉件602的尾部660塑性变形。在说明性实施方式中，成形件604由导电材料制成，所述导电材料沿着电流路径具有比铆钉件602更大的横截面积，以减少成形件604内的焦耳加热。成形件604也可由熔点高于BMG的材料制成，以防止成形件604与尾部660一起和/或在尾部660之前进行塑性变形。

各种不同的材料可用于成形件604，包括钢和硬铜铍合金，两者都具有高于BMG的电导率。合适的钢合金可具有国际退火铜标准 (IACS)的大约10％或更高的电导率，而合适的铜铍合金可具有在 15％至45％或更高之间的IACS范围内的电导率。这两种合金族也具有相对高的热导率，这对于在可发生失透之前将BMG淬火回到低于玻璃转变温度(Tg)是必要的。用于成形件604的合适材料的另一实例是铝合金。除了其他益处之外，铝合金往往更便宜，具有更低的硬度，但是具有更高的电导性和热导率，以便进行更有效和更快速的加热和冷却操作。在一些实施方式中，虽然铝合金不像铜合金或钢合金那么硬，但是在Tg以上，BMG合金显著软化并且变得粘稠，因此尽管随着时间的推移而会发生砧座的磨损和变形，但是铝基成形件604 可能会是更经济的解决方案。用于成形件604的更复杂的设计还可更有效地将电流输送到BMG。例如，可将导电率非常高的路径(诸如电线)结合到设置在成形件中的凹穴和/或开口中，以将电流直接输送到铆钉的表面，而不需要电流行进通过成形件604以便进行加热。高导电率路径可与成形件604绝缘。可替代地，成形件604可被配置成使得一部分电流流过成形件604，同时一部分电流流过高电导率路径。

图6和图7B的成形头部618形成为当在横截面中观察时呈U形，其端部朝向拉动轴杆616向后弯曲。在其他实施方式中，成形头部618 可形成为当在横截面中观察时(参见图9至图10)呈T形或者在第二孔120的外边缘122的周围适当地形成铆钉件602的另一种形状。如图6所示，拉动轴杆616的与成形头618相反的第二端被配置成接收在通道606内。如图6所示，拉动轴杆616的第二端沿着铆钉件602 的中心轴线延伸超过铆钉件602的头部608，并且被配置成接收在示出为铆钉工具622的施用装置内(参见图8)。

图9中示出了根据说明性实施方式安装铆钉组件的方法900的流程图。铆钉组件可与参考图6至图8描述的铆钉组件600相同或相似。为简单起见，类似的编号将用于识别类似的部件。方法900在图10 和图11中概念性地示出。方法900包括在902处将铆钉件602的圆柱形延伸部610插入穿过第一孔118和第二孔120，使得头部608的平坦下表面612接触第一金属板112的外表面124。方法900还包括在 904处将成形件604从堆叠体110的相对侧(例如，从第二金属板114 朝向第一金属板112)插入铆钉件602的通道606中，使得成形头618 与圆柱形延伸部610接触。

各种技术可用于使用成形件604使铆钉件602变形。例如，可将铆钉件602加热到基于铆钉件602的尺寸和材料成分的成形温度，并且随后使用成形件604使其变形。为了加热铆钉件602，铆钉工具622 (参见图8)可并入电阻加热器或者另一种合适的加热装置。可替代地，铆钉工具622可被配置成在成形件604与铆钉件602接触时快速地激发成形件。例如，铆钉工具622可被配置成使用超声能量来激发成形件604。可替代地，铆钉工具622可被配置成快速地旋转成形件 604，以在成形件604与铆钉件602之间的接口处产生热量。

在图9至图11的说明性实施方式中，在906处通过使电流通过电路来加热铆钉件602，所述电路包括串联布置的拉动轴杆616、成形头 618和铆钉件602。电路由铆钉工具622(参见图8)完成，所述铆接工具与拉动轴杆616和铆钉件602的头部608两者接触。如图10至图 11所示，拉动轴杆616通过环形间隙624和绝缘层(示出为层626) 与铆钉件602分离，所述绝缘层被设置在成形件的示出为圆柱形外表面628的表面上。层626在加热阶段期间防止电路跨成形件604与铆钉件602之间的环形间隙而短路。

在图9的方法900中，在908处，将铆钉工具622(参见图8)配置成拉动成形件604的第二端，同时使电流通过电路。除了其他益处之外，使用电流加热铆钉件602的方法是快速的、可控的，并且不是间接地而是直接地加热铆钉件602。一旦加热，铆钉件602紧邻于铆钉件602与成形头618之间的接口而开始进行热塑性变形，从而将每个金属板112、114压缩在一起。方法900还包括在910处使接口轴杆断裂。如图11所示，拉动轴杆616中的凹口620的尺寸被设计成使得成形头618与拉动轴杆616在已知载荷下分离。随后将成形件604从铆钉组件600移除，从而留下铆钉件602。在图10至图11的实施方式中，在成形头部618与拉动轴杆616分离之前或期间，切断电流以允许铆钉件602冷却至硬化的完全无定形状态。

气体或液体输送系统(未示出)可联接到铆钉工具622，以帮助在加热阶段之后使铆钉件602淬火。除了其他益处之外，快速淬火防止BMG在冷却阶段期间失透。铆钉工具622可被配置成通过成形件604与铆钉件602之间的环形间隙624提供气体流(例如，氮气、惰性气体等)或液体(例如水)并使其循环。铆钉工具622可被配置成大约在电流关闭的同时或者刚好在电流关闭之前开始施加气体或液体，以缩短安装过程的总持续时间。

在说明性实施方式中，铆钉件602可被配置成在堆叠体110的两侧上进行热塑性变形，以在堆叠体110的任一侧上实现铆钉件602的非常薄型轮廓。例如，在说明性实施方式中，铆钉件602是轴杆(例如，具有与孔116基本相同的几何形状的实心轴杆)，其通过使成形头抵靠堆叠体110的任一侧上的铆钉件602放置而变形(例如，将第一成形件的第一成形头紧邻于第二金属板114而抵靠铆钉件602放置，并且将第二成形件的第二成形头紧邻于第一金属板112而抵靠铆钉件 602放置)。除了其他益处之外，从两侧形成铆钉件602在铆钉件602 与两个金属板112、114之间形成具有尽可能小的间隙(例如，气密密封)的接合部。此外，不同于在成形过程中改变其微观结构的传统钢铆钉，加热的BMG可容易地形成各种形状而不改变BMG的材料特性(例如，强度等)。

由BMG制成的撑托型铆钉可形成为各种不同形状和尺寸中的一种。在说明性实施方式(未示出)中，第一孔118和第二孔120中的至少一者具有不规则形状的横截面(例如，正方形、椭圆形、T形、十字形或者任何形状的较大开口)。撑托型铆钉也可呈不规则形状，以在成形之前适应所得孔116的几何形状，从而产生撑托型铆钉与待接合的工件(例如，金属板112、114)之间的改进的接触力机制。可替代地，撑托型铆钉可采用两个单独的铆钉板的形式。铆钉板放置在堆叠体110的相对侧上。从堆叠体110的任一侧向每个铆钉板施加热和压力，以通过工件之间的任何开口使铆钉板一起成型。当沿着接合部需要气密密封时，这种结构特别有益。

如本文中所使用的，术语“大约”、“约”、“基本上”和类似术语旨在具有广泛含义，这与本公开的主题所属领域的本领域普通技术人员的普遍接受的用法相一致。本领域那些阅读本公开的技术人员应当理解这些术语旨在允许在不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围的情况下说明所描述和要求保护的某些特征。因此，这些术语应被解释为表示所描述和要求保护的主题的非实质或无关紧要的修改或改变被认为是在所附权利要求所述的本发明的范围内。

如本文所用的术语“联接”是指两个构件直接或间接地彼此接合。这种接合可为稳定的(例如，永久的或固定的)或者可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这种接合可通过以下方式来实现：两个构件彼此直接联接；两个构件利用单独的中间构件以及彼此联接的任何额外中间构件来彼此联接；或者两个构件利用与两个构件中的一者一体形成为单个单一主体的中间构件来彼此联接。这些构件可机械地、电气地和/或流体地联接。

本文使用的术语“或者”以其包含性意义(并且不以其排他性意义) 使用，使得当用来连接一系列表元件时，术语“或者”意味着所述系列中元件中的一者、一些或全部。除非另外特别说明，连接性语言，诸如短语“X、Y和Z中的至少一者”，应理解为表示元件可为：X、Y和 Z的任一者；X和Y；X和Z；Y和Z；或者X、Y和Z(即X、Y和 Z的任何组合)。因此，除非另有说明，否则此类连接性语言一般并不意图暗示某些实施方式需要X中的至少一个、Y中的至少一个以及Z 中的至少一个都存在。

本文中对元件位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等) 的引用仅用于描述附图中不同元件的取向。应当注意，不同元件的取向可根据其他示例性实施方式而不同，并且此类变形旨在包含在本公开内容中。

尽管附图和描述可示出方法步骤的特定顺序，但是这些步骤的顺序可与所描绘和描述的顺序不同，除非上文另有说明。另外，除非上文另有说明，否则可同时或部分同时执行两个或更多个步骤。这种变形可取决于例如所选择的软件和硬件系统以及设计者的选择。所有这些变形都在本公开的范围内。同样，所描述的方法的软件实施方式可利用具有基于规则的逻辑和其他逻辑的标准编程技术来完成，以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。

Claims (20)

1.一种盲铆钉，其至少部分地由无定形金属合金制成，所述盲铆钉包括：

头部部分；以及

尾部部分，所述尾部部分包括第一腿部和第二腿部，其中所述第一腿部和所述第二腿部中的每一者的端部包括尾部接口；

其中：

所述盲铆钉的所述头部部分被配置成与第一构件接合，

用于所述第一腿部和所述第二腿部中的每一者的所述尾部接口被配置成与第二构件接合，并且

所述第一腿部和所述第二腿部中的至少一者被配置成弹性变形以将所述第一构件相对于所述第二构件固定就位。

2.根据权利要求1所述的盲铆钉，其中所述无定形金属合金包括BMG合金，所述BMG合金具有约2％应变或更大的弹性极限。

3.根据权利要求1所述的盲铆钉，其中所述盲铆钉通过由所述第一腿部与所述第二腿部之间的间隔距离产生的压缩力而相对于所述第二构件固定就位。

4.根据权利要求1所述的盲铆钉，还包括拉动构件，所述拉动构件被设置在所述盲铆钉的所述头部部分上，其中所述拉动构件沿着所述盲铆钉的纵向轴线延伸远离所述盲铆钉的所述尾部部分，并且其中所述拉动构件被配置成：在所述盲铆钉上产生张力，并且同时产生当所述尾部接口与所述第二构件接合时用于减小所述第一腿部与所述第二腿部之间的间隔的压缩力。

5.根据权利要求1所述的盲铆钉，其中所述头部部分被配置成在将所述第一构件固定到所述第二构件时进行弹性变形。

6.根据权利要求1所述的盲铆钉，还包括套筒，所述套筒被设置在所述尾部部分上，其中所述套筒在所述第一腿部和所述第二腿部上施加防止所述第一腿部和所述第二腿部分离的压缩力。

7.根据权利要求6所述的盲铆钉，其中所述套筒被配置成定位在所述第一构件中的孔内。

8.根据权利要求1所述的盲铆钉，其中所述头部部分还包括轴杆，其中所述头部部分和所述尾部部分是可分离的。

9.根据权利要求8所述的盲铆钉，其中所述轴杆被拧入所述尾部部分中。

10.根据权利要求1所述的盲铆钉，其中所述头部部分包括：

第三腿部；

第四腿部；以及

拉动构件，所述拉动构件被设置在所述头部部分上，其中所述拉动构件紧邻于所述第三腿部和所述第四腿部而设置，

其中所述第三腿部和所述第四腿部中的每一者包括头部接口，其中所述头部接口被配置成与所述第一构件接合，其中所述拉动构件的至少一部分被配置成在安装所述盲铆钉期间从所述盲铆钉移除。

11.根据权利要求10所述的盲铆钉，其中所述头部接口包括多个倒钩状特征，其中所述多个倒钩状特征中的每一个被配置成与所述第一构件接合。

12.根据权利要求1所述的盲铆钉，其中所述尾部接口包括倒钩，其中所述倒钩被配置成与所述第二构件接合。

13.一种撑托型铆钉组件，其包括：

可成形构件，所述可成形构件由无定形金属合金制成，所述可成形构件具有通道；以及

砧座，所述砧座至少部分地设置在所述通道中，所述砧座包括：

接口轴杆；以及

砧座头部，所述砧座头部被设置在所述接口轴杆的第一端上；

其中：

所述可成形构件被配置成将第一构件相对于第二构件固定就位，

所述砧座头部被配置成使所述可成形构件紧邻于所述第二构件而进行塑性变形，并且

所述砧座头部被配置成在向所述接口轴杆施加预定的张力时与所述接口轴杆分离。

14.根据权利要求13所述的撑托型铆钉组件，其中所述无定形金属合金包括BMG合金，BMG合金的特征在于在20℃与130℃或更高之间的范围内的过冷液体区ΔTx＝Tx–Tg。

15.根据权利要求13所述的撑托型铆钉组件，还包括绝缘层，所述绝缘层被设置于在所述砧座与所述可成形构件之间形成的间隙中，其中所述砧座由导电材料制成，其中所述砧座头部电连接到所述可成形构件。

16.根据权利要求13所述的撑托型铆钉组件，还包括在所述可成形构件与所述砧座之间的环形间隙，其中所述环形间隙被配置成接收气体和液体中的一种，以用于冷却所述可成形构件。

17.根据权利要求13所述的撑托型铆钉组件，其中所述可成形构件通过快速旋转所述砧座以及向所述砧座施加超声能量中的一种而进行塑性变形。

18.根据权利要求13所述的撑托型铆钉组件，其中所述可成形构件的周边被成形成基本匹配所述第一构件的第一孔以及所述第二构件的第二孔中的一者的周边。

19.一种安装撑托型铆钉的方法，包括：

将可成形构件插入穿过第一构件中的第一孔和第二构件中的第二孔；

将砧座插入所述可成形构件中的通道中，所述砧座包括接口轴杆、设置在所述接口轴杆的第一端上的砧座头部、以及设置在所述接口轴杆的外表面上的绝缘层；

使电流通过包括所述接口轴杆、所述砧座头部和所述可成形构件的电路；

拉动所述接口轴杆以使所述可成形构件的一部分变形；以及

使所述接口轴杆断裂。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括使气体或液体通过所述可成形构件与所述砧座之间的环形间隙的步骤。

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