RU2219390C2 - Rivet and method of making permanent rivet joint - Google Patents
Rivet and method of making permanent rivet joint Download PDFInfo
- Publication number
- RU2219390C2 RU2219390C2 RU2001103427/11A RU2001103427A RU2219390C2 RU 2219390 C2 RU2219390 C2 RU 2219390C2 RU 2001103427/11 A RU2001103427/11 A RU 2001103427/11A RU 2001103427 A RU2001103427 A RU 2001103427A RU 2219390 C2 RU2219390 C2 RU 2219390C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rivet
- head
- rod
- fibers
- parts
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPWPWBNSKBDSPK-UHFFFAOYSA-N [B].[C] Chemical compound [B].[C] PPWPWBNSKBDSPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Insertion Pins And Rivets (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкции планера летательного аппарата, и может быть использовано в других отраслях машиностроения для получения неразъемных заклепочных соединений при производстве и ремонте деталей из волокнистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) типа угле-боропластиков и т.д. The invention relates to aeronautical engineering, in particular to the design of an aircraft glider, and can be used in other engineering industries to obtain one-piece rivet joints in the manufacture and repair of parts made of fibrous polymer composite materials (PCM) such as carbon-boroplastics, etc.
Известны заклепки и способы получения неразъемных соединений деталей в труднодоступных местах (или при отсутствии подхода для образования замыкающей головки заклепки с внутренней стороны) к ремонтируемому участку при помощи обычных и специальных [1] заклепок, выполненных из различных металлов, сплавов, а также заклепок из ПКМ [2]. Known rivets and methods for producing permanent connections of parts in hard-to-reach places (or in the absence of an approach for the formation of the closing head of the rivet on the inside) to the repaired area using conventional and special [1] rivets made of various metals, alloys, and PCM rivets [2].
Все металлические заклепки предназначены, как правило, для соединения двух или нескольких деталей, выполненных из металлических материалов. Одним из недостатков металлических заклепок является то, что при соединении двух или нескольких деталей, выполненных не из металлов, а из полимерных композиционных материалов типа угле-боропластиков, в момент образования замыкающей головки происходит микрорастрескивание (разрушение связующего) соединяемых деталей из-за ударных или других механических воздействий, имеющих место при их постановке, а также под воздействием влаги они сильно коррелируют, вследствие того, что углерод, являясь крайним катодным элементом в гальванической последовательности во взаимодействии с металлами, создает электрический потенциал, который и приводит к коррозии менее инертных металлов, находящихся с ним в непосредственном контакте. All metal rivets are intended, as a rule, for joining two or more parts made of metal materials. One of the drawbacks of metal rivets is that when two or more parts made not of metals, but of polymer composite materials such as carbon-boron plastics are connected, microcracking (destruction of the binder) of the connected parts due to impact or other mechanical effects that occur during their formulation, as well as under the influence of moisture, they strongly correlate, due to the fact that carbon, being the extreme cathode element in a galvanic research in interaction with metals, creates an electrical potential, which leads to corrosion of less inert metals in direct contact with it.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является неразъемное заклепочное соединение деталей, содержащее в соосных отверстиях соединяемых деталей заклепку, выполненную из ПКМ [2], стержень которой выполнен из волокнистого композиционного материала с волокнами невысокой жесткости, ориентированными вдоль оси заклепки и оболочки из родственного соединения деталям волокнистого композиционного материала, волокна которого имеют высокую удельную прочность на срез и ориентированы вдоль оси заклепки. При этом оболочка имеет длину, соответствующую толщине соединяемых деталей. Стержень заклепки с одной стороны выполнен с закладной головкой. Продольные волокна самого стержня (в момент постановки) не пропитаны клеевой композицией, а находятся плотно упакованными в полиэтиленовой обечайке внутри оболочки. Оболочка с торца фиксируется на закладной головке заклепки при помощи клеевой композиции. Получение заклепочного соединения здесь достигается путем ввода заклепки через технологическое отверстие, размещая закладные головки с внутренней стороны поврежденной обшивки, нанося на внешнюю цилиндрическую часть оболочки клеевую композицию. После полимеризации клеевой композиции ремонтную накладку через ее соосные отверстия фиксируют на выступающих концах заклепок. Затем со стержней заклепок удаляют полиэтиленовые обечайки. При помощи шприца пропитывают продольные волокна стержней вязкой клеевой композицией по всей высоте стержня заклепки. Формирование замыкающих головок заклепок производится в холодном состоянии при помощи оправки из фторопласта [2]. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is an integral rivet connection of parts containing rivet made in PCM in coaxial openings of connected parts [2], the rod of which is made of a fibrous composite material with fibers of low stiffness oriented along the axis of the rivet and the shell of related to the details of the fibrous composite material, the fibers of which have a high specific shear strength and are oriented along the rivet axis . In this case, the shell has a length corresponding to the thickness of the connected parts. The rivet core on one side is made with a embedded head. The longitudinal fibers of the rod itself (at the time of setting) are not impregnated with the adhesive composition, but are tightly packed in a polyethylene shell inside the shell. The shell from the end is fixed on the mortgage head of the rivet using an adhesive composition. Obtaining a rivet joint here is achieved by inserting a rivet through the technological hole, placing embedded heads on the inside of the damaged skin, applying an adhesive composition to the outer cylindrical part of the shell. After polymerization of the adhesive composition, the repair pad through its coaxial holes is fixed at the protruding ends of the rivets. Then, polyethylene shells are removed from the rivet rods. Using a syringe, impregnate the longitudinal fibers of the rods with a viscous adhesive composition over the entire height of the rivet rod. The formation of the closing heads of the rivets is carried out in the cold state using a mandrel made of fluoroplastic [2].
Недостатком разработанной заклепки и способа получения неразъемного соединения является то, что заклепка выполнена из двух независимых друг от друга частей, требуется ее установка через технологическое отверстие, размещая закладную головку с внутренней стороны поврежденной обшивки на клеевую композицию, что приводит к увеличению времени на технологическую операцию, также требуется точное соосное сверление всех отверстий ремонтного соединения (обшивки и накладки) перед установкой заклепок, при этом требуется дополнительное специальное оборудование. В конечном итоге использование данной заклепки приводит к снижению технологичности получения заклепочного соединения. The disadvantage of the developed rivet and the method of obtaining an integral connection is that the rivet is made of two parts independent from each other, it needs to be installed through the technological hole, placing the embedded head on the inside of the damaged skin on the adhesive composition, which leads to an increase in the time for the technological operation, accurate coaxial drilling of all holes of the repair connection (plating and lining) before installing rivets is also required, and additional special new equipment. Ultimately, the use of this rivet leads to a decrease in the manufacturability of riveted joints.
Задачей изобретения является повышение технологичности неразъемного заклепочного соединения в процессе производства авиационных деталей и их ремонте с боевыми эксплуатационными повреждениями планера самолета, выполненных из полимерных композиционных материалов типа угле-боропластиков в труднодоступных местах и при одностороннем подходе к ремонтному участку. The objective of the invention is to improve the manufacturability of one-piece rivet joints in the manufacturing process of aircraft parts and their repair with combat operational damage to the airframe made of polymer composite materials such as carbon-boroplastics in remote places and with a one-sided approach to the repair site.
Задача достигается тем, что заклепка (см. чертеж) выполнена следующим образом: закладная головка (1) и стержень заклепки (2) выполнены из полимеризованного волокнистого композиционного материала, ориентированного вдоль оси стержня до величины, равной толщине соединяемого пакета, затем идут неполимеризованные волокна (3), длина которых определяется из условия формирования высоты и диаметра замыкающей головки. Концы волокон полимеризованы в общий пучок (4) диаметром, равным диаметру стержня. В центре стержня заклепки (2) по его оси имеется отверстие, в котором свободно двигается стержень из полимерного материала (5), один конец которого заполимеризован в центре пучка (4) волокон. Перед непосредственным введением заклепки в крепежное отверстие неполимеризованные волокна (3) пропитывают вязкой эпоксидной композицией. После введения стержня заклепки в крепежное отверстие центральный стержень (5) подтягивается в сторону закладной головки. Вследствие его движения происходит формирование замыкающей головки за счет изгиба неполимеризованных волокон (3) в радиальном направлении. Фиксация стержня в вытянутом положении осуществляется за счет проточки на его теле (6) и разрезной фиксирующей шайбы (7), что обеспечивает требуемое фиксируемое положение. После полимеризации замыкающей головки стержень обламывается по проточке. The task is achieved in that the rivet (see drawing) is made as follows: the embedded head (1) and the rivet shaft (2) are made of polymerized fibrous composite material oriented along the axis of the rod to a value equal to the thickness of the connected package, then unpolymerized fibers ( 3), the length of which is determined from the conditions for the formation of the height and diameter of the locking head. The ends of the fibers are polymerized into a common bundle (4) with a diameter equal to the diameter of the rod. There is a hole in the center of the rivet rod (2) along its axis, in which a rod of polymer material (5) freely moves, one end of which is polymerized in the center of the fiber bundle (4). Before the rivet is directly inserted into the mounting hole, the unpolymerized fibers (3) are impregnated with a viscous epoxy composition. After inserting the rivet rod into the mounting hole, the central rod (5) is pulled toward the insertion head. Due to its movement, a closing head is formed due to the bending of unpolymerized fibers (3) in the radial direction. The rod is fixed in an extended position due to a groove on its body (6) and a split fixing washer (7), which ensures the required fixed position. After polymerization of the locking head, the core breaks off along the groove.
Способ получения заклепочного соединения при ремонте деталей авиационной техники, выполненных из полимерных композиционных материалов, заключается в следующем (см. чертеж). В обшивке (9) летательного аппарата удаляется поврежденный участок (8). Соединяемые детали обшивки (9) и накладка (10) имеют соосные отверстия (11), которые сверлятся как непосредственно перед постановкой заклепок, так и после установки двух заклепок в целях фиксации обшивки и накладки. A method of obtaining a rivet joint in the repair of aircraft parts made of polymer composite materials is as follows (see drawing). In the skin (9) of the aircraft, the damaged portion (8) is removed. The connecting parts of the casing (9) and the overlay (10) have coaxial holes (11), which are drilled immediately before setting rivets, and after installing two rivets in order to fix the casing and overlay.
Непосредственно перед введением заклепки в отверстие (11) неполимеризованные волокна (3) пропитываются вязкой эпоксидной композицией, внешняя цилиндрическая часть стержня (2) и внутренняя часть закладной головки (1) заклепки смачиваются аналогичной эпоксидной композицией. После введения заклепки в отверстие с внешней стороны ремонтного участка (11) (см. чертеж, а) с помощью руки происходит подтяг центрального стержня (см. чертеж, б). Полимеризация закладной головки осуществляется в холодном состоянии (см. чертеж, в), фиксация стержня (5) осуществляется за счет проточки на его теле (6) и разрезной фиксирующей шайбы (7) (см. чертеж, б). После полимеризации замыкающей головки стержень (5) обламывается по проточке (6) (см. чертеж, в). 3акладная и замыкающие головки выполняют функции анкеров, обеспечивая тем самым высокую прочность заклепки на растяжение (на отрыв головок) (см. чертеж, г). Immediately before the rivet is inserted into the hole (11), unpolymerized fibers (3) are impregnated with a viscous epoxy composition, the outer cylindrical part of the shaft (2) and the inside of the insert head (1) of the rivet are wetted with a similar epoxy composition. After the rivet is inserted into the hole on the outside of the repair section (11) (see drawing, a), the central rod is tightened with a hand (see drawing, b). The insertion head is polymerized in the cold state (see drawing, c), the rod (5) is fixed by means of a groove on its body (6) and a split fixing washer (7) (see drawing, b). After polymerization of the locking head, the rod (5) breaks off along the groove (6) (see drawing, c). The flashing and locking heads perform the functions of anchors, thereby providing high tensile strength of the rivet (to break the heads) (see drawing, d).
Сравнительный анализ с прототипом предлагаемой заклепки показывает, что она отличается наличием неполимеризованных продольных волокон, конец которых заполимеризован в общий пучок, центральным отверстием вдоль оси стержня заклепки, стержнем, свободно перемещающимся вдоль оси, конец которого заполимеризован в центре пучка волокон. Формирование закладной головки заклепки за счет подхода к ремонтному участку с одной стороны повышает технологичность получения заклепочного соединения. A comparative analysis with the prototype of the proposed rivet shows that it is characterized by the presence of unpolymerized longitudinal fibers, the end of which is polymerized into a common bundle, a central hole along the axis of the rivet rod, and a rod freely moving along the axis, the end of which is polymerized in the center of the fiber bundle. The formation of the embedded head of the rivet due to the approach to the repair area on the one hand increases the manufacturability of obtaining a rivet connection.
Технический результат достигается за счет изготовления заклепки за одно целое, уменьшением времени на ее установку, вследствие отсутствия надобности нанесения клеевой композиции под закладную головку и выдержки определенного времени, а также в отсутствии надобности специального оборудования для установки заклепки и формирования замыкающей головки. The technical result is achieved due to the manufacture of the rivet in one piece, reducing the time for its installation, due to the lack of need for applying the adhesive composition under the embedded head and holding a certain time, as well as the absence of the need for special equipment for installing the rivet and forming the closing head.
Эффективность от формирования предлагаемого технического решения достигается за счет технологичности предлагаемого заклепочного соединения деталей. The effectiveness of the formation of the proposed technical solution is achieved due to the manufacturability of the proposed riveted connection of parts.
ЛИТЕРАТУРА
1. Горюнов Ю.Б. Клепальные работы. - Военное издательство МО СССР. - Москва, 1960 г., стр.54-67.LITERATURE
1. Goryunov Yu.B. Riveting work. - Military publishing house of the Ministry of Defense of the USSR. - Moscow, 1960, pp. 54-67.
2. Авторское свидетельство СССР 1810627, 1983 г. (прототип). 2. Copyright certificate of the USSR 1810627, 1983 (prototype).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001103427/11A RU2219390C2 (en) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | Rivet and method of making permanent rivet joint |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001103427/11A RU2219390C2 (en) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | Rivet and method of making permanent rivet joint |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001103427A RU2001103427A (en) | 2003-04-10 |
RU2219390C2 true RU2219390C2 (en) | 2003-12-20 |
Family
ID=32065256
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001103427/11A RU2219390C2 (en) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | Rivet and method of making permanent rivet joint |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2219390C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005072981A1 (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Aleksandr Gennadevich Gladkikh | Information and advertising device |
CN102064305A (en) * | 2010-11-25 | 2011-05-18 | 湖南科霸汽车动力电池有限责任公司 | Connector for connecting single batteries of power battery pack and method for mounting connection part |
RU2579714C1 (en) * | 2014-10-02 | 2016-04-10 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Connection of laminar metal composite sheets (components) and method for its implementation |
RU2769143C1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-03-28 | Владимир Александрович Грибановский | Rivet and method for obtaining a non-detachable rivet connection of parts without a two-way access to the rivet seam |
-
2001
- 2001-02-05 RU RU2001103427/11A patent/RU2219390C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005072981A1 (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Aleksandr Gennadevich Gladkikh | Information and advertising device |
CN102064305A (en) * | 2010-11-25 | 2011-05-18 | 湖南科霸汽车动力电池有限责任公司 | Connector for connecting single batteries of power battery pack and method for mounting connection part |
RU2579714C1 (en) * | 2014-10-02 | 2016-04-10 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Connection of laminar metal composite sheets (components) and method for its implementation |
RU2769143C1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-03-28 | Владимир Александрович Грибановский | Rivet and method for obtaining a non-detachable rivet connection of parts without a two-way access to the rivet seam |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10400813B2 (en) | Hybrid fastener | |
US5361483A (en) | Composite fasteners and method for fastening structural components therewith | |
US7182566B1 (en) | Fastener having supplemental support and retention capabilities | |
US4353268A (en) | Connecting rods | |
US5375953A (en) | Blind rivet | |
EP2229540B1 (en) | A connector for a composite tubular shaft | |
KR20160135713A (en) | Connector and method of using the same | |
RU2219390C2 (en) | Rivet and method of making permanent rivet joint | |
EA015230B1 (en) | System for integrating rivet nuts into plastic components | |
US20160053503A1 (en) | Fiber reinforced anchors and connectors, methods of making anchors and connectors, and processes for reinforcing a structure | |
EP1583888B1 (en) | A yielding rock bolt | |
WO2016203649A1 (en) | Continuous fiber-reinforced material tensioning device, tensioning method for continuous fiber-reinforced material, and wedge body | |
DE102007040452A1 (en) | Method for connecting pipes and pipe with profiled front end | |
RU2261374C2 (en) | Rivet for production of permanent joint | |
US6543977B2 (en) | Concrete anchor bolt | |
EP0601592A1 (en) | Use of a thread forming screw for thread forming in rock or concrete | |
DE19801786A1 (en) | Anchor system for tensioners and anchors in prestressed concrete construction | |
US11536137B2 (en) | Light weight rockbolt components and a non-metallic rockbolt | |
RU2369782C1 (en) | Expansion drive dowel | |
CN106062387B (en) | Anchor bolt made of metal | |
RU2691725C1 (en) | Rivet and method of producing permanent rivet joint in carbon composite structures | |
US4526492A (en) | Anchoring element for fibrous composite materials | |
EP3498927A1 (en) | Coupling structure for fiber reinforced plastic structure member and machining method for coupling section | |
US11767869B2 (en) | Expansible fixing plug | |
US5473806A (en) | Method for preventing cold welding especially of blind rivets |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20030206 |