减少接合复合工件中腐蚀的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及减少接合复合工件中腐蚀的装置和方法。本公开关系到铆钉主体，包括铆钉头和铆钉柄，由不同于用于插入工件的芯轴的材料组成，芯轴包括芯轴杆和芯轴帽。铆钉主体通过铆钉柄接收包括芯轴帽在内的芯轴杆。芯轴杆通过安装工具被接收，该工具旋转铆钉主体，且芯轴帽通过摩擦铆接使工件局部变形以安装铆钉主体。在摩擦铆接期间，快速旋转的铆钉主体被推入工件，在芯轴帽接触工件的地方造成局部变形／熔化。芯轴帽形成腔，该腔发展通过工件的上表面和下表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及材料相似或不同的接合工件。进一步来说，本专利技术涉及减少通过机械紧固件而形成在工件间的电化学路径导致的电化学腐蚀。
技术介绍
在很多行业广泛使用铆钉作为机械紧固件来连接组件（例如，片材）。近年来，基于聚合物的复合材料已被广泛地使用在目的诸如为减少重量部件和紧固件的应用场合中。使用快速且容易的铆钉允许相对迅速的组装、一致的机械性能和流线型安装的外观，使得铆接在诸如桥梁构件的组装和汽车工件的连接领域中成为一种可靠且经济的组装方法。铆钉通常与类似的异种金属一起使用，诸如，铝、不锈钢和铜之间的组合，等等。在安装之前，铆钉主体（例如，盲铆钉）由铆钉头和光滑的圆柱形铆钉杆组成。该铆钉主体使用芯轴而被设置的，该芯轴杯驱动通过铆钉主体。在安装时，铆钉主体被放入安装工具，且然后被插入工件内的穿孔或预钻孔。致动安装工具将芯轴拉入铆钉主体并牢固地将工件夹紧在一起。当芯轴到达预定的断裂载荷，芯轴断裂并从该设置的铆钉主体移除。芯轴的一小部分保留在铆钉杆的底部，以确保夹紧力被保持在接合处。在最终形式中，铆钉杆变形（已知为镦锻），从而使铆钉杆膨胀的比原始的铆钉杆直径更大，因此保持铆钉主体在适当位置。使用预钻孔来进行铆接会导致接合处完整性的未来问题。与预钻孔相关的问题包括诸如但不限于，用错误尺寸的钻头来钻孔、预定的预钻孔中心标记的钻出、以及忘记清理工件中的孔的毛刺，这会在孔内且从而在接合处产生碎屑。此外，在必须是平头铆接的情况下，忘记提供顶部和／或底部凹陷或使机加工的埋头孔太浅或太深会导致接合处的未来问题。此外，需要预先钻出一些孔会使制造过程的成本和时间明显增加。另外，使用预钻孔会增加工件发生电化学腐蚀的可能性。当异种工件在存在有电解质（例如，水）的情况下相互接触时，电化学过程（已知为电化学反应）发生。电化学反应，已知为电化学腐蚀，以较快的速度腐蚀一种金属且以较慢的速度腐蚀另一种。腐蚀速率取决于a）导体的电势的差异、b）电解质的导电率、和c）接触区域的相对大小。用铆钉来连接复合工件，尤其是导电的复合工件，需要付出特别的努力去减少或防止电化学腐蚀。通常电化学腐蚀可以与通过连接的工件的接触和密封而产生的噪音相关联。在铆钉在该处连接工件的表面区域上的腐蚀会产生噪音（例如，研磨或刺耳声）和与密封工件相关的问题。此外，在高水分含量的环境（例如，空调）中，电化学腐蚀会导致在工件的接合位置（既，在铆钉）处的过早分解，引起可能的接合处故障。之前进行过试图减少和／或避免电化学腐蚀的尝试，其中腐蚀逐渐威胁到接合处的耐用性，例如，在工件之间形成屏障。屏障可包括添加到工件的一个或多个部分的涂漆、或插入工件之间以防止直接接触的垫圈和／或垫片。给铆钉杆增加保护涂层（例如，阳极氧化处理）也被用来防止电化学腐蚀。虽然屏障和涂层提供防腐处理，但是屏障和涂层增加了铆钉杆的表面，因为屏障／涂层被放置在铆钉主体的外表面上，其占据了比铆钉主体的基底金属更大的空间。增加的表面可能会造成不期望的低的机械加工公差或装配公差的潜在问题。例如，在螺纹加工小孔来接受紧固件的情况下（例如，当在飞行器或汽车行业中用于连接表面时），外表面涂层可能会造成铆钉杆阻滞在孔螺纹内。而且，当屏障和涂层被使用时，很难确保在铆钉插入时保持屏障和涂层的完整性（例如，没有划痕）。屏障和涂层的划痕可能是在铆钉插入时造成的，并形成电化学腐蚀的反应活性部位，从而引起在接合处的噪音和密封问题以及接合处的过早失效的风险。
技术实现思路
鉴于上述缺陷，需要一种铆钉，它能够减少／防止两个接合的工件之间的电化学腐蚀。该铆钉在安装发生时还会在工件内形成腔，而无需使用预钻孔。本技术涉及铆钉组件，包括由一种材料构成的铆钉主体和由不同于铆钉主体的材料构成的芯轴。铆钉主体包括铆钉头和铆钉杆，两者均由配置为减少和／或消除在工件（多个）和铆钉主体之间的电化学腐蚀的材料构成。在一个方面，当铆钉主体与工件中的至少一个是导电的时，铆钉主体由减少工件和铆钉主体之间的电化学路径的材料构成。然而，当铆钉主体由非导电材料构成时，电化学路径可以在铆钉主体和导电工件之间被消除。此外，非导电的铆钉主体被配置为具有的玻变或熔融转变温度高于工件的玻变或熔融转变的温度。芯轴包括芯轴杆和芯轴帽，芯轴杆和芯轴帽中的每一个均由导电材料构成，例如金属。芯轴主体允许芯轴主体连接到安装工具，用于插入芯轴主体和铆钉主体到一个或多个工件中。铆钉主体通过铆钉杆接收芯轴杆。芯轴杆包括定位成与铆钉杆连接的芯轴帽。芯轴杆被安装工具接收且芯轴帽通过摩擦铆接使工件（多个）局部变形，以安装铆钉主体。在摩擦铆接期间，芯轴帽形成腔，该腔延伸通过工件（多个）的上表面和下表面。在一些实施例中，铆钉杆包括一个或多个脊，每个脊具有不同于铆钉杆的尺寸。脊（多个）被配置成与一个或多个工件互锁。在一些实施方案中，构成脊（多个）的材料与铆钉杆的材料相同或相似。在替换实施方案中，脊（多个）包括成分不同于铆钉杆材料的材料。在一些实施例中，铆钉主体还包括与铆钉头相关的垫圈。垫圈被配置为接触工件的上表面以促进密封。本技术还涉及一种方法，使用铆钉主体连接工件（多个）而不需要预钻孔。该方法包括使用摩擦铆接，其导致通过安装工具施加扭矩（例如，正常的旋转力）到铆钉主体而产生的热。由于在芯轴帽接触工件的位置处的局部变形／融化，快速旋转的铆钉主体被推入工件（多个）。使用摩擦铆接减少和／或消除了工件的裂纹，例如，复合的工件（多个），其可以是脆性的。本专利技术提供下列技术方案。技术方案1.一种装置，用于接合第一工件和第二工件，包括：铆钉主体，其包括（i）具有上表面和下表面的铆钉头，其中所述下表面与上表面相对，并被配置成在所述装置被用于接合工件时定位在第一工件的上表面附近或与之接触，和（ii）附连到所述铆钉头的下表面的铆钉柄，其中所述铆钉主体由第一材料组成；和芯轴，其包括（i）芯轴杆，被配置成待定位在所述铆钉柄的至少一部分内，和（ii）芯轴帽，定位在所述芯轴杆的与所述铆钉柄接触的一部分上，其中所述芯轴由不同于第一材料的第二材料组成。技术方案2.如技术方案1所述的装置，其中，所述芯轴帽当被用于接合工件时形成了在所述工件内发展的腔，该腔从第一工件的上表面延伸，经过第一工件的下表面和第二工件的上表面，然后到达或超过第二工件的下表面。技术方案3.如技术方案1所述的装置，其中：所述铆钉柄具有第一直径；所述铆钉轴具有不同于第一直径的第二直径；所述铆钉柄具有从铆钉柄延伸的脊；和所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，用于接合第一工件和第二工件，包括：铆钉主体，其包括（i）具有上表面和下表面的铆钉头，其中所述下表面与上表面相对，并被配置成在所述装置被用于接合工件时定位在第一工件的上表面附近或与之接触，和（ii）附连到所述铆钉头的下表面的铆钉柄，其中所述铆钉主体由第一材料组成；和芯轴，其包括（i）芯轴杆，被配置成待定位在所述铆钉柄的至少一部分内，和（ii）芯轴帽，定位在所述芯轴杆的与所述铆钉柄接触的一部分上，其中所述芯轴由不同于第一材料的第二材料组成。

【技术特征摘要】
2014.09.25 US 14/4968291.一种装置，用于接合第一工件和第二工件，包括：
铆钉主体，其包括（i）具有上表面和下表面的铆钉头，其中所述下表面与上表面相对，
并被配置成在所述装置被用于接合工件时定位在第一工件的上表面附近或与之接触，和
（ii）附连到所述铆钉头的下表面的铆钉柄，其中所述铆钉主体由第一材料组成；和
芯轴，其包括（i）芯轴杆，被配置成待定位在所述铆钉柄的至少一部分内，和（ii）芯轴
帽，定位在所述芯轴杆的与所述铆钉柄接触的一部分上，其中所述芯轴由不同于第一材料
的第二材料组成。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述芯轴帽当被用于接合工件时形成了在所述工件
内发展的腔，该腔从第一工件的上表面延伸，经过第一工件的下表面和第二工件的上表面，
然后到达或超过第二工件的下表面。
3.如权利要求1所述的装置，其中：
所述铆钉柄具有第一直径；
所述铆钉轴具有不同于第一直径的第二直径；
所述铆钉柄具有从铆钉柄延伸的脊；和
所述脊被配置为与第一工件和第二工件中的一者或两者互锁。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述脊包括在组成上与所述铆钉主体的材料相同或
相似的材料。
5.如权利要求3所述的装置，其中所述脊包括不同于所述铆钉主体的第一材料的材料。
6.如权利要求1所述的装置，进一步包括垫圈，其邻近所述铆钉头的下部并被配置为在
所述装置被用于接合工件时接触第一工件的上表面。
7.一种系统，用于接合第一工件和第二工件，包括：
铆钉主体，其包括（i）具有上表面和下表面的铆钉头，其中所述下表面与上表面相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：PC王，CS王，IA卢梭，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US