[发明专利]一种自膨式板材紧固连接件及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于记忆合金应用技术领域，尤其涉及一种自膨式板材紧固连接件及其制备和使用方法，适合航空、航天等领域板材紧固连接。

背景技术

目前间隙配合与过盈配合连接是常用的两种机械连接形式，在飞机等板结构连接上也广泛采用这两种方式。与间隙配合连接相比，过盈配合连接条件下，各紧固件的承载比例均匀性获得改善，但实际采用多排间隙配合后的复合材料接头，各个紧固件之间载荷分配仍然十分不均匀。记忆合金优良的形状记忆性能、弹性恢复特性，可用于航空、航天板构件紧固连接的不带筋结构自膨式紧固件。记忆恢复膨胀后直径大于板材孔径，实现自膨式紧固件与多层板材间紧固连接。记忆合金恢复后处于奥氏体超弹状态，在较大的应变下保持恒定的接触弹性支撑力，从而不引起被连接材料的过度变形，解决传统铆钉、螺栓等连接件无法均匀承载连接的问题。通过不同轴向、轴向支撑筋的设计，提高板材件连接强度，提高连接件间的抗冲击振动性能。

发明内容

针对现有连接件的不足，为了解决现有铆钉无法均匀加载连接的缺点，本发明提供一种自膨式紧固连接件，通过加热时自膨式紧固件直径膨胀动作，实现板材紧固连接。同时通过不同轴向、轴向支撑筋的设计，提高板材件连接强度，提高连接件间的抗冲击振动性能，适应不同场合板材连接的要求。本发明主要应用于航空、航天等工业领域多层板材紧固连接，具有重量轻，连接操作方便，连接可靠，稳定性高等优点

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种自膨式板材紧固连接件，包括两种结构型式，即丝棒材自膨式紧固件和管材自膨式紧固件。

所述丝棒材自膨式紧固连接件包括自膨丝棒材1、中间周向加强筋2。

所述管材自膨式紧固连接件包括自膨管5、中间周向加强筋2。

所述的自膨式板材紧固连接件，其特征在于，中间周向加强筋数量为1条，中间周向加强筋2直径是丝棒材、管材主体外径的1.005～1.2倍。

进一步，所述的自膨式板材紧固连接件，其特征在于，带有周向加强筋3和 /或轴向加强筋4，所述周向加强筋3数量为2-20的偶数条，对称分布在中间周向加强筋2的两侧，所述轴向加强筋4数量为1-20的整数条，所述周向加强筋 3和轴向加强筋4的直径是自膨丝棒材或自膨管材主体外径的1.005～1.015倍。

所述的自膨式板材紧固连接件，其特征在于，所述自膨丝棒材1主体径向膨胀率为0.1～4％；丝径为0.1～50mm。

所述的自膨式板材紧固连接件，其特征在于，所述自膨管材4主体径向膨胀率为0.1～4％；外径为0.5～50mm，内径为0.3～49.6mm。

所述的自膨式板材紧固连接件，其特征在于，制备方法是低温预拉伸减径法，丝棒材、管材紧固件拉伸变形量为3％～18％，变形温度低于马氏体相变温度开始温度。管材紧固件可在两端预留出夹持段，预拉伸变形后精确切除到所需长度。

所述的自膨式板材紧固连接件，其特征在于，制备方法是低温预拉拔、模压等减径法，直径减径变形量为3％～25％，变形温度低于马氏体相变温度开始温度。

所述的自膨式板材紧固连接件，使用方法是自膨丝棒材1或自膨管材5感温或通电加热后外径膨胀，长度缩短，通过记忆恢复后外径的膨胀大于装配前上板、下板的内孔径，实现自膨丝棒、自膨管紧固件与板材紧固连接。记忆合金恢复后处于奥氏体超弹状态，在较大的应变下保持恒定的接触弹性支撑力，可实现多层板材紧固连接。

所述的自膨式板材紧固连接件，将自膨管材5与内部不带筋自膨丝棒材组合使用实现紧固连接，其使用方法是，第一步，在感温或通电加热后，自膨管材5 外径膨胀，大于装配前上板、下板的内孔径，实现自膨管材5与被接板材紧固连接；第二步，在感温或通电加热后，内部自膨式丝棒材外径膨胀大于自膨管材5 紧固件内径，实现自膨式丝棒材与自膨管材5紧固连接。记忆合金恢复后处于奥氏体超弹状态，在较大的应变下保持恒定的接触弹性支撑力，可实现多层板材紧固连接。

所述的自膨式紧固连接件，其特征在于，所述自膨式丝棒材、自膨管为形状记忆合金，优选的合金为镍钛铌宽滞后形状记忆合金，减径前马氏体相变温度开始温度小于-55℃，低温减径后马氏体逆相变开始温度大于60℃。

所述的自膨式紧固件，其特征在于，所述连接板材为钛合金、铝合金、不锈钢合金、复合材料等。