[发明专利]具有用于过盈配合的润滑环的紧固件以及使用这种紧固件的组装方法

说明书

本发明涉及一种用于组装至少两个结构元件的紧固件，这些结构元件包含一个孔，紧固件包括扩大的头部（12）和杆部（14）。在安装之前，杆部呈现的外径（D）大于孔的内径（DS），并且紧固件包括锁定部分，锁定部分包括螺纹或环形槽。紧固件进一步包括位于紧固件的外表面上的润滑牺牲环（40），润滑牺牲环至少延伸在该杆部的远端与该锁定部分的近端之间，在将紧固件安装到该结构件中之前，牺牲环的外径大于该孔的直径。该牺牲环包括形成包封分散剂分子和油分子的基质的聚合物树脂。本发明适用于飞行器结构的组装。

本发明涉及一种用于过盈配合到飞行器结构的孔中的紧固件、以及一种用于将这种紧固件安装到结构组件中的方法。

一些飞行器结构在剪切载荷方面受到高强度应力，并且经受高度多变的循环荷载，这些循环荷载通常出现在机翼结构或机翼结构与机身之间的接头处。为了组装这些结构，使用过盈配合的紧固件，即紧固件被安装成紧固件的杆部与用于容纳紧固件的结构的孔之间的间隙为负的。换句话说，紧固件的外径大于在紧固件安装之前孔的直径。这种过盈配合紧固件的方法可以提高结构的强度，特别是其承受循环荷载的能力。

目前使用的过盈配合紧固件是拉式或推式紧固件。被称为带套管的紧固件或套管紧固件的第三类紧固件能够在结构中产生过盈，且在安装阶段不会与结构产生摩擦。

拉式紧固件包括用于抵靠结构的一个面（称其为“前”面）或者抵靠形成在该面中的沉头孔中的扩大的头部、杆部、螺纹或者压接槽形式的锁定部分、以及包括拉槽的拉杆。紧固件的尺寸设计成使得拉杆能够从结构的另一面突出 - 称为“后”面。这些凹槽由工具夹紧，该工具拉动拉杆并引入紧固件直到紧固件头部抵靠结构的前面。然后破坏或移除拉杆。这些紧固件通常是HUCK Manufacturing生产的GP™，LGP™或XPL™锁紧螺栓，或LISIAEROSPACE生产的PULL-IN™或PULL-STEM™紧固件。这些紧固件在例如专利US RE30445，US6,702,684，US 5,098,238或US 6,665,922中有描述。

推式紧固件由除拉杆以外的与拉式紧固件相同的元件组成。如果可以将结构固定在安装夹具中，则通过使用锤子、锤子枪或撞锤将推式紧固件推入并过盈配合到结构中。这些紧固件通常是专利US 4326825中描述的HI-LITE™紧固件。

带套管的紧固件具有容纳紧固件的杆部的套管，并且可以通过推动、拉动或甚至通过旋拧来安装。在这种情况下，紧固件固定不旋转，并且将螺母拧到螺纹末端。螺母的转动迫使略微锥形的螺钉的主体进入套管，该套管通过其头部轴向保持在结构上，使得套管在结构中径向膨胀。例如在专利申请WO 2010/142901中描述了这种紧固件。

为了保护接触部件免受电偶腐蚀并且为了避免在过盈配合期间螺钉的螺纹与螺母的攻丝之间或者在杆部与结构之间的任何咬合，紧固件也可以用含铝颜料涂层的有机物覆盖。该有机物覆盖涂层通常为5至13微米厚的，由HI SHEAR Corporation公司开发和销售的HI KOTE™型，例如在专利US 3 979 351和EP 2 406 336 B1中有描述。这些涂层具有一定的润滑能力，减少了紧固件在安装到结构中或在带套管的紧固件的情况下安装到套管中的过程中的负载。

航空紧固件通常使用应用于紧固件的整个外表面的十六醇进行润滑。十六醇是具有半展开式CH3(CH2)15-OH的脂肪醇。在常温下，十六蜡醇呈蜡状白色固体或薄片的形式。为了能够应用于紧固件中，将薄片稀释到溶剂中并将紧固件浸入溶液中。一旦溶剂蒸发，十六醇的固体薄片就会覆盖紧固件。

如图1所示，为现有技术的可插入紧固件，展示的是该紧固件在过盈配合到如图的结构S的过程的横截面，该结构S包含直径为D_S的孔8。紧固件1包括突出头部、外径D₁大于D_S的圆柱形杆部2、以及螺纹端部3，螺纹端部的最大直径小于圆柱形杆部的直径D₁并且小于孔Ds的直径。过渡部分4连接杆部2和螺纹端3。过渡部分可具有各种几何形状，例如一个或多个半圆形，或甚至一个弯角形。这里的紧固件包含配备有拉槽的拉杆5。整个紧固件涂有HI-KOTE™1型防腐蚀有机涂层。