[發明專利]基于鈦合金鉚釘的工程陶瓷結構的連接工藝方法

無效

• 申請號: 201110422023.8
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102518630A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 韋紅余;陳文亮;潘國威;黃志祥;潘勇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F16B19/04
• 分類號: F16B19/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種工程陶瓷結構件的連接工藝方法，具體涉及一種基于鈦合金鉚釘的工程陶瓷結構的連接工藝方法，該方法適用于航空航天領域中各工程陶瓷零部件結構的連接。

背景技術

工程陶瓷結構具有高硬度、高強度、高耐熱性和抗氧化性等優良特點，具有極其廣泛的應用前景，尤其是在未來航空航天領域具有很大的應用潛力，工程陶瓷結構常根據實際需要由多個工程陶瓷件連接而成，目前工程陶瓷結構常見的連接方式有膠接、釬焊、擴散焊等。膠接方式獲得的工程陶瓷連接結構存在易于老化，環境適應性差及可靠性低等缺陷；釬焊會影響陶瓷的界面顯微結構，形成的液相在冷卻凝固過程中發生體積收縮，容易產生較大的局部熱應力，且環境適應性差；擴散焊要求陶瓷結構連接界面拋光呈鏡面，操作復雜，工作效率低，工藝性差；機械連接雖然具有可靠、穩定、適應性強及更換方便等優點，但對于陶瓷結構來說，其連接通常存在工藝實現困難，且連接過程中陶瓷結構易發生脆性破裂、連接不緊密。

目前工程陶瓷結構連接困難且技術上難以實現，極大限制了工程陶瓷結構的應用與推廣，因此，很有必要在現有技術的基礎之上，設計研究出一種可操作性強、加工效率高的工程陶瓷結構的連接工藝方法。

發明內容

發明目的：本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種易操作實施、加工效率高的基于鈦合金鉚釘的工程陶瓷結構的連接工藝方法，該方法加工制備得到的工程陶瓷結構穩固牢靠、環境適應性好、適用范圍廣泛。

技術方案：為了實現以上目的，本發明所采取的技術方案為：

一種基于鈦合金鉚釘的工程陶瓷結構的連接工藝方法，它包括以下步驟：

a、彈性變形過程：根據連接結構件的尺寸確定鈦合金鉚釘的直徑和長度，然后將鈦合金鉚釘插入第一工程陶瓷構件和第二工程陶瓷構件的連接孔內。連接設備的執行機構壓向鈦合金鉚釘的兩端迫使鈦合金鉚釘彈性變形，從而與第一工程陶瓷構件和第二工程陶瓷構件的連接孔壁充分接觸；

b、摩擦加熱過程：啟動連接設備的執行機構的旋轉功能，并帶動鈦合金鉚釘沿連接孔的中心軸線高速旋轉，此時連接設備的執行機構軸向不進給，摩擦產生的熱量對鈦合金鉚釘進行加熱；

c、鉚接成形過程：當測溫裝置測得鈦合金鉚釘溫度達到最佳成形溫度范圍時，連接設備的執行機構按進給加工程序從兩端壓向鈦合金鉚釘，鈦合金鉚釘受到兩端進給力變形，并在兩端形成鐓頭將第一工程陶瓷構件和第二工程陶瓷構件連接，完成鉚接成形過程，此時停止連接設備的執行機構的進給與旋轉；

d、成形保持冷卻過程：保持連接設備的執行機構進給與旋轉停止的狀態，以保證結構成形充分；

e、鉚接結束過程：結構充分冷卻后，松開連接設備的執行機構，完成整個連接過程。

作為優選方案，以上所述的基于鈦合金鉚釘的工程陶瓷結構的連接工藝方法，其中步驟b中連接設備的執行機構的旋轉速度為1000至2000轉/分鐘。連接設備的執行機構壓在鈦合金鉚釘的兩端，當執行機構高速旋轉時就可帶動鈦合金鉚釘一起高速旋轉，通過機械摩擦產生熱量加熱鈦合金鉚釘，當達到鈦合金鉚釘最佳成形溫度范圍時，連接設備的執行機構軸向進給，使鈦合金鉚釘迅速成形將第一工程陶瓷構件和第二工程陶瓷構件連接，操作效率高。

作為優選方案，以上所述的基于鈦合金鉚釘的工程陶瓷結構的連接工藝方法，其中步驟c中的鈦合金鉚釘加熱成形溫度范圍為350℃至500℃，作為更優選的方案，步驟c中的鈦合金鉚釘加熱成形溫度范圍為400℃至420℃，當鈦合金鉚釘加熱溫度達到此溫度范圍時，具有最佳的成形性能，如溫度過低鈦合金鉚釘的成形效果差，但溫度過高鈦合金鉚釘變形公差大，因此本發明根據鈦合金鉚釘的性能特征，經過試驗篩選得到其最佳成形溫度范圍，在執行機構的作用力下使工程陶瓷構件緊密連接成形。

作為優選方案，以上所述的基于鈦合金鉚釘的工程陶瓷結構的連接工藝方法，所述的連接設備的執行機構實現對鈦合金鉚釘的可靠夾緊，具有高的機械強度和耐摩擦功能。

有益效果：本發明提供的基于鈦合金鉚釘的工程陶瓷結構的連接工藝方法與現有技術相比具有以下優點：

發明提供的基于鈦合金鉚釘的工程陶瓷結構的連接工藝方法，可操作性能強、工作效率高，適用范圍廣泛，可用于加工制備適用于航空航天領域中工程陶瓷零部件結構等各種工程陶瓷結構；本發明提供的方法加工制備得到的工程陶瓷結構通過鈦合金鉚釘緊密連接，結構穩固牢靠耐用、環境適應性好。