[發明專利]一種航空用新型混雜復合材料鉚接方法及裝置

有效

• 申請號: 201710864649.1
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107662350B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 陶杰;田精明;劉成;李華冠;林炎炎;陸一;陳虞杰;華小歌
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B29C65/60
• 分類號: B29C65/60;B64F5/10;B29L31/30
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙) 11556
• 代理人: 宋華

1.一種航空用新型混雜復合材料鉚接裝置，其特征在于，包括頂把、鉚槍、鉚槍沖頭、上復合材料墊圈、下復合材料墊圈、金屬墊圈，頂把頂部設置有容納鉚釘釘頭的凹陷部，鉚釘釘頭置于頂把的凹陷部中，鉚釘桿部穿過混雜復合材料的鉚釘孔，頂把和混雜復合材料底部之間為下復合材料墊圈，下復合材料墊圈中間設置有空洞，鉚釘釘頭可穿過，鉚釘釘頭在頂把和下復合材料墊圈的保護下，鉚接錘擊過程中不會發生形變，同時復合材料制作的下復合材料墊圈能夠對混雜復合材料的底部進行緩沖和保護，避免受錘擊破壞；鉚釘桿部凸出混雜復合材料上部的部分由金屬墊圈進行限位，上復合材料墊圈對混雜復合材料的頂部進行保護，其中上復合材料墊圈放置在混雜復合材料的頂部，金屬墊圈放置在上復合材料墊圈的上部，金屬墊圈的高度等于鐓頭高度H，內徑不得小于Z；確保鉚釘的變形只發生在桿部，而釘頭不發生變形。

2.根據權利要求1所述的航空用新型混雜復合材料鉚接裝置，其特征在于，對于底部為平面的構件采用平面四方頂把，底部為凹曲率的構件采用凸曲率頂把，底部為凸曲率的構件采用凹曲率頂把。

3.根據權利要求2所述的航空用新型混雜復合材料鉚接裝置，其特征在于，當構件為凹曲率，上復合材料墊圈/下復合材料墊圈為凹曲率墊圈，該凹曲率墊圈底部與金屬墊圈接觸的部位為平面設計。

4.根據權利要求2所述的航空用新型混雜復合材料鉚接裝置，其特征在于，當構件為凸曲率，上復合材料墊圈/下復合材料墊圈為凸曲率墊圈，該凸曲率墊圈頂部與金屬墊圈接觸的部位為平面設計。

5.根據權利要求1-4任一所述裝置的航空用新型混雜復合材料鉚接方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、對制備好的層板實施鉆孔；

2)、清除兩個工件貼合面之間的毛刺和碎屑，超聲清洗孔中的雜質；

3)、超聲清洗頂把、金屬墊圈和復合材料墊圈；

4)、壓緊鉚接件，確定鉚釘材料和尺寸，按鉚接要求對準孔位放釘；

5)、在專用鉚接裝置上按照特定鉚接參數實施鉚接，鉚槍的沖頭緊貼鉚釘，在規定錘擊功下使鉚釘桿部塑性變形；鉚接后，鐓頭呈標準的鼓形，鐓頭尺寸滿足Z²H＝Z_o²H_o，且H應在0.45D-0.75D之間，保證此類材料的鉚接結構擁有較高的疲勞壽命，其中，Z和H分別為鉚接前鉚釘直徑的最大值和鉚釘超出材料的長度，Z₀和H₀為鉚接后鉚釘的最大鐓頭直徑和最大鐓頭高度；

6)、檢查鉚接情況，進行無損分析，工件應無裂紋、劃傷和擦傷缺陷。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述步驟2)和3)中均采用超聲波清洗，頻率100Hz，處理時間15min。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述步驟4)中對于增強材料為玻璃纖維的纖維金屬層板，鉚釘材料優選包括鋁、鈦鈮合金；對于增強材料為碳纖維的纖維金屬層板，鉚釘材料優選包括碳鋼、蒙乃爾或者銅合金。

8.根據權利要求5所述的鉚接方法，其特征在于：所述步驟4)中采用三排鉚釘結構，可有效地減少鉚接過程中不利的變形，鉚釘之間的間距為5D，排距為5D，鉚釘的邊距不小于2D，其中D為孔直徑。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于：對于三排鉚釘結構，在鉚接過程中中間排鉚釘的錘擊功要略大于其他兩排 的鉚釘錘擊功。

10.根據權利要求9所述的鉚接方法，其特征在于：所述步驟5)中，首先對三排鉚釘的中間排 進行鉚接，然后進行其他兩排 的鉚接。