高抗剪抗拉抽芯鉚釘及其釘套的制造方法技術

本發明專利技術提供一種抽芯鉚釘，在標準抽芯鉚釘的結構上，包括如下改動：將釘套采用至少兩種材料制成，所述釘套的桿部待變形部位由所述兩種材料中的第一種材料制成，所述釘套的桿部非待變形部位由所述兩種材料中的第二種材料制成，所述第一種材料的強度小于所述第二種材料的強度。本發明專利技術具有更高的抗剪抗拉能力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術創造屬于緊固件設計和制造
，尤其涉及一種具有更高抗剪抗拉性能的抽芯鉚釘及其釘套的制造方法。
技術介紹
航空航天等高端裝備在結構方面一般都設計的較為緊湊，這些設計緊湊的結構件連接安裝空間都較為狹小，普通螺栓螺母類緊固件由于其需要進行雙面安裝，不能勝任這些場合的安裝要求。因此，在這些狹小的空間處，一般都選用單面安裝的緊固件，即抽芯鉚釘。一般抽芯鉚釘在結構上包括芯桿、釘套和其他配件，為了實現緊固的功能，需要在安裝過程中讓釘套變形，因此釘套的材料均選擇塑性好但強度較低的材料，由此導致抽芯鉚釘的抗剪能力普遍小于同直徑規格的高強度螺栓，且抽芯鉚釘的抗拉性能也較低。申請號為201410299271.1的專利技術專利，提出了一種通過粉末熱壓燒結的方式制作的鈦抽芯鉚釘釘套。但是該專利技術的鉚釘套仍然具有很多的缺陷，具體為：1、或多或少，粉末熱壓燒結得到的金屬制品內部總有細微空隙；2、一般粉末熱壓燒結制品的強度比相應鍛件或鑄件要低；3、只解決了一些類型的鈦抽芯鉚釘的問題，未解決其它材料其它類型抽釘問題；4、壓制成形所需的壓強高，因而對設備能力要求高；5、壓模成本高；6、我國在粉末熱壓燒結行業的整體技術水平偏低，裝備落后。
技術實現思路
本專利技術創造為解決現有技術中的問題，提供了一種抽芯鉚釘及其釘套的制造方法，具有更高的抗剪抗拉能力。本專利技術創造提供的抽芯鉚釘，在標準抽芯鉚釘的結構上，包括如下改動：將釘套采用至少兩種材料制成，所述釘套的桿部待變形部位由所述兩種材料中的第一種材料制成，所述釘套的桿部非待變形部位由所述兩種材料中的第二種材料制成，所述第一種材料的強度小于所述第二種材料的強度。其中，所述標準抽芯鉚釘是指由芯桿、釘套及其他配件組成的，由釘套承擔主要變形作用的，由國內外國家級標準、行業級標準或企業級標準已經規定的抽芯鉚釘類產品。其中，所述釘套的桿部待變形部位一般是在鉚接過程中于安裝孔外側形成鼓包變形的變形段，采用強度較低塑性較好的第一種材料做成，能夠便于變形段發生在安裝過程中產生鼓包變形，降低安裝驅動力和阻力，提高被安裝件的安全性，并提高鉚接穩定效果；所述釘套的桿部非待變形部位中，鉚接后位于安裝孔內的部分將承載剪切力，采用強度較高的第二種材料做成，能夠提高抽芯鉚釘的抗剪抗拉性能，對鉚接的整體穩定性也具有良好影響。進一步，所述釘套的分別由所述第一種材料和第二種材料制成的不同部位以焊接的方式連接在一起。焊接的連接方式能夠保證所述釘套不同部位的連接強度，為了使不同材料構成的不同部位發揮其應有的作用，控制上述焊接部位焊接質量，使得釘套的變形過程中不會在焊接部位發生斷裂，造成零件報廢和緊固失敗。進一步，所述抽芯鉚釘還包括如下改動：保證所述釘套桿部外徑不變，將所述釘套的壁厚調整為原來的1.1-2.5倍，將所述芯桿的外徑及其他配件的尺寸根據所述釘套壁厚的調整做匹配調整。增大的壁厚提高了鉚釘安裝端的抗拉能力，同時有利于釘套變形段的鼓包更為厚實，進一步增大抽芯鉚釘盲端的抗拉能力；但同時增大的壁厚也容易造成芯桿過細，不利于產品抗剪能力的提升，同時變形驅動力不足，雖然兩種不同材料在所述釘套的桿部的使用削弱了芯桿變細對抗剪能力帶來的不利影響，但仍需對壁厚的尺寸進行適當控制，以使產品的抗拉和抗剪能力能夠同時達到最優狀態。進一步，所述抽芯鉚釘還包括如下改動：將芯桿頭部提供鉚接軸向驅動力的驅動結構的軸向尺寸調整為原來的1.1-3倍。所述芯桿頭部提供鉚接軸向驅動力的驅動結構是指與釘套接觸并向釘套傳遞變形驅動力的結構部分，一般為芯桿頭部的圓臺，該結構的尺寸調整彌補了芯桿過細可能造成的變形驅動力不足。進一步，所述釘套的桿部待變形部位為自所述釘套尾部端面(與所述芯桿頭部靠近的一端)向內延伸的變形段，或優選的所述釘套的桿部待變形部位為自靠近所述釘套尾部端面的內部向內延伸的變形段。當所述釘套的桿部待變形部位為自靠近所述釘套尾部端面的內部向內延伸的變形段時，即該變形段不起始于所述釘套的尾部端面，此時自所述釘套的尾部端面起至該變形段的端部可以形成一小段由高強度的第二種材料制成的尾部支撐段，該尾部支撐段能夠在安裝過程中良好地承載和傳遞芯桿頭部的驅動結構施加的驅動力，有助于變形段的順利變形。本專利技術還提供了本案抽芯鉚釘的釘套的制備方法，包括下述步驟：(1)采用第一種材料制成目標釘套的桿部待變形部位的變形段圓環，采用第二種材料制成目標釘套的其他環形段；(2)使用焊接的方式將變形段圓環和其他環形段連接在一起形成整個釘套的結構；(3)通過機加或沖裁的方式去除掉焊接瘤。進一步，所述焊接過程中，控制焊接部位焊接前后的軸向長度收縮量為0.3-1.5mm，使得焊接后釘套的焊接連接能夠達到需要的強度。進一步，所述步驟(2)中，所述焊接為慣性摩擦焊接或激光焊接。其中，所述慣性摩擦焊接是依靠摩擦焊機，使得要焊合的兩個零件中的一個或兩個高速自轉，然后讓兩個零件同軸接觸，接觸處會摩擦生熱，使得接觸處達到熱塑性的狀態，進而壓焊在一起；所述激光焊接是使得要焊合的兩個零件的接觸處出現熔融后再凝固，將兩者焊接在一起。進一步，所述激光焊接中，激光開始加熱到激光結束加熱的時間段內，兩個零件保持同步旋轉，且控制在旋轉4圈以上。進一步，所述步驟(3)后還包括通過熱處理去除焊接應力的處理步驟。本專利技術還提供了另一種本案抽芯鉚釘的釘套的制備方法，包括下述步驟：(1)采用第一種材料制成目標釘套的桿部待變形部位的變形段圓柱，采用第二種材料制成目標釘套的其他圓柱段和/或圓錐段；(2)使用焊接的方式將變形段圓柱和其他圓柱段和/或圓錐段連接在一起形成整個實心的釘套結構；(3)通過機加或沖裁的方式去除掉焊接瘤；(4)通過機加的方式加工釘套中心的出貫通孔。進一步，所述焊接過程中，控制焊接部位焊接前后的軸向長度收縮量為0.3-1.5mm，使得焊接后釘套的焊接連接能夠達到需要的強度。進一步，所述步驟(2)中，所述焊接為慣性摩擦焊接或激光焊接。其中，所述慣性摩擦焊接是依靠摩擦焊機，使得要焊合的兩個零件中的一個或兩個高速自轉，然后讓兩個零件同軸接觸，接觸處會摩擦生熱，使得接觸處達到熱塑性的狀態，進而壓焊在一起；所述激光焊接是使得要焊合的兩個零件的接觸處出現熔融后再凝固，將兩者焊接在一起。進一步，所述慣性摩擦焊接中，控制焊接的軸向收縮尺寸(單位mm)同桿部直徑(單位mm)的乘積值在范圍在3～7內。該數值過小則會使焊接質量下降，過大會增大焊接難度和對焊接設備的要求，并會增加后續加工難度。進一步，所述激光焊接中，激光開始加熱到激光結束加熱的時間段內，兩個零件保持同步旋轉，且控制在旋轉4圈以上。進一步，所述步驟(4)后還包括通過熱處理去除焊接應力的處理步驟。本專利技術創造的優勢在于：一般技術和市場均很成熟的標準抽芯鉚釘，承載剪切力是由低強度材料的釘套和高強度材料的芯桿共同承擔，本專利技術的抽芯鉚釘的承載剪切力的部位都是由高強度的材料來承擔，所以在此主要改變釘套的材料結構和釘套的加工方式就使得抗剪和抗拉能力大為提升，一般抗剪和抗拉強度都能提升30％以上。通過本專利技術做出的釘套，在兩種材料結合處，非常平整、致密和牢固，能夠滿足本專利技術抽芯鉚釘的緊固需要。附圖說明圖1是航空上常用的一種抽芯鉚釘的示意圖；圖2是圖1所示抽芯鉚釘在鉚接安裝后的示意圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種抽芯鉚釘，在標準抽芯鉚釘的結構上，包括如下改動：將釘套采用至少兩種材料制成，所述釘套的桿部待變形部位由所述兩種材料中的第一種材料制成，所述釘套的桿部非待變形部位由所述兩種材料中的第二種材料制成，所述第一種材料的強度小于所述第二種材料的強度。

【技術特征摘要】
1.一種抽芯鉚釘，在標準抽芯鉚釘的結構上，包括如下改動：將釘套采用至少兩種材料制成，所述釘套的桿部待變形部位由所述兩種材料中的第一種材料制成，所述釘套的桿部非待變形部位由所述兩種材料中的第二種材料制成，所述第一種材料的強度小于所述第二種材料的強度。2.根據權利要求1所述的抽芯鉚釘，其特征在于，所述釘套的分別由所述第一種材料和第二種材料制成的不同部位以焊接的方式連接在一起。3.根據權利要求1所述的抽芯鉚釘，其特征在于，所述抽芯鉚釘還包括如下改動：保證所述釘套桿部外徑不變，將所述釘套的壁厚調整為原來的1.1-2.5倍，將所述芯桿的外徑及其他配件的尺寸根據所述釘套壁厚的調整做匹配調整。4.根據權利要求1所述的抽芯鉚釘，其特征在于，所述抽芯鉚釘還包括如下改動：將芯桿頭部提供鉚接軸向驅動力的驅動結構的軸向尺寸調整為原來的1.1-3倍。5.根據權利要求1所述的抽芯鉚釘，其特征在于，所述釘套的桿部待變形部位為自所述釘套尾部端面向內延伸的變形段，或所述釘套的桿部待變形部位為自靠近所述釘套尾部端面的內部向內延伸的變形段。6.權利要求1所述的抽芯鉚釘的釘套的制備方法，包括下述步驟：(1)采用第一種材料制成目標釘套的桿部待變形部位的變形段圓環，采用第二種材料制成目標釘套的其他環形段；(2)使用焊接的方式將變形段圓環和其他環形段連接在一起形成整個釘套的結構；(3)通過機加或沖裁的方式去除掉焊接瘤。7.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭雙雙，王川，郗建豪，劉方圓，桂林景，劉智昂，王洪瑋，
申請(專利權)人：航天精工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：天津;12