RU2769143C1 - Rivet and method for obtaining a non-detachable rivet connection of parts without a two-way access to the rivet seam - Google Patents
Rivet and method for obtaining a non-detachable rivet connection of parts without a two-way access to the rivet seam Download PDFInfo
- Publication number
- RU2769143C1 RU2769143C1 RU2021102140A RU2021102140A RU2769143C1 RU 2769143 C1 RU2769143 C1 RU 2769143C1 RU 2021102140 A RU2021102140 A RU 2021102140A RU 2021102140 A RU2021102140 A RU 2021102140A RU 2769143 C1 RU2769143 C1 RU 2769143C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rivet
- composite material
- parts
- rod
- washer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 5
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J15/00—Riveting
- B21J15/02—Riveting procedures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
- F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
- F16B19/08—Hollow rivets; Multi-part rivets
- F16B19/10—Hollow rivets; Multi-part rivets fastened by expanding mechanically
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
- F16B5/04—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Insertion Pins And Rivets (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, а также может быть использовано в авиастроении и других отраслях, для получения неразъемных соединений клепкой при производстве и ремонте высоконагруженных деталей из полимерных углекомпозиционных материалов, не имеющих двухстороннего подхода к заклепочному шву.The invention relates to mechanical engineering, and can also be used in the aircraft industry and other industries, to obtain one-piece riveting joints in the production and repair of highly loaded parts made of polymeric carbon composite materials that do not have a two-sided approach to the rivet seam.
При выполнении клепальных работ при производстве и при ремонте конструкций летательных аппаратов имеются места, которые не допускают двухстороннего подхода к ремонтному участку. Известно изобретение заклепка и способ получения неразъемного заклепочного соединения деталей из композиционного материала (патент RU №2582472 опуб. 27.04.2016). Заклепка состоит из стержня, выполненного из полимерного композиционного материала с волокнами, ориентированными вдоль оси стержня, с цилиндрической головкой на одном конце и неотвержденной верхней частью стержня на другом конце, установленная в корпус, выполненный из отвержденного препрега родственного соединяемым деталям композиционного материала и состоящий из цилиндрических соосных закладной головки и втулки, при этом закладная головка прозенкована, а нижняя часть втулки выполнена на конус Между цилиндрической заклепкой и нижней частью втулки установлено кольцо из тканного неотвержденного препрега, при этом длина втулки корпуса равна толщине соединяемых деталей, а конус нижней части втулки корпуса находится под соединенными деталями на толщину кольца. Внешний диаметр втулки корпуса равен диаметру цилиндрической головки заклепки, а внутренний - диаметру стержня, внешний диаметр кольца внешнему диаметру втулки, при этом только на неотвержденную часть стержня установлена фторопластовая обечайка. When performing riveting work in the production and repair of aircraft structures, there are places that do not allow a two-way approach to the repair area. The invention of a rivet and a method for producing a permanent rivet connection of parts from a composite material is known (patent RU No. 2582472 pub. 27.04.2016). The rivet consists of a rod made of a polymeric composite material with fibers oriented along the axis of the rod, with a cylindrical head at one end and an uncured upper part of the rod at the other end, installed in a body made of a cured prepreg of a composite material related to the parts to be joined and consisting of cylindrical coaxial embedded head and sleeve, while the insert head is countersinked, and the lower part of the sleeve is made into a cone under the connected parts by the thickness of the ring. The outer diameter of the body sleeve is equal to the diameter of the cylindrical head of the rivet, and the inner diameter is equal to the diameter of the rod, the outer diameter of the ring is equal to the outer diameter of the sleeve, while only the uncured part of the rod has a fluoroplastic shell.
Недостатком такой заклепки является низкая надежность и прочность, что обусловлено недостаточной стяжкой соединяемых деталей в пакет, так как кольцо выполнено из неотвержденного препрега, а стержень и втулка не имеют резьбы.The disadvantage of such a rivet is low reliability and strength, which is due to insufficient screed of the parts to be joined into the package, since the ring is made of uncured prepreg, and the rod and sleeve are not threaded.
Недостатком указанного способа является низкая технологичность и прочность заклепочного шва, обусловленные тем, что кольцо из препрега в момент установки находится в неотвержденном (неполимеризованном) состоянии, что приводит к недостаточной стяжке соединяемых деталей в пакет.The disadvantage of this method is the low manufacturability and strength of the rivet seam, due to the fact that the prepreg ring at the time of installation is in an uncured (non-polymerized) state, which leads to insufficient screed of the parts to be joined into the package.
Известна заклепка и способ получения неразъемного заклепочного соединения в углекомпозитных конструкциях (патент RU №2691725 опуб. 17.06.2019), принято за прототип. Заклепка, состоящая из стержня, выполненного из полимерного композиционного материала с волокнами, ориентированными вдоль его оси, с цилиндрической головкой на одном конце, установленная в конус, состоящий из цилиндрически соосных закладной головки и втулки. При этом нижняя часть втулки выполнена на конус, между цилиндрической головкой заклепки и нижней частью втулки корпуса установлено кольцо, длина втулки корпуса равна толщине соединяемых деталей, а конус нижней части втулки корпуса находится под соединяемыми деталями на толщину кольца, внешний диаметр втулки корпуса равен диаметру цилиндрической головки заклепки, а внутренний - диаметру стержня, внешний диаметр кольца равен внешнему диаметру втулки. На стержне заклепки выполнена резьба во всю его длину и калиброванная шейка, расположенная от цилиндрической головки заклепки на расстоянии, равном толщине соединяемых деталей, от калиброванной шейки до конца стержня выполнена двухсторонняя продольная лыска, при этом втулка корпуса и стержень образуют винтовую пару, а закладная головка конуса имеет шестигранную форму, при этом кольцо выполнено из титанового сплава. Способ получения неразъемного заклепочного соединения, заключающийся в размещении заклепки в отверстиях соединяемых деталей, не имеющих двухстороннего подхода к закупочному шву. После размещения заклепки в соосных отверстиях соединяемых деталей вращают закладную головку корпуса заклепки до появления на уровне ее внешней поверхности калиброванной шейки стержня, а выступающую часть стержня удаляют по калиброванной шейке. A rivet and a method for producing a permanent rivet joint in carbon composite structures are known (patent RU No. 2691725 pub. 06/17/2019), taken as a prototype. A rivet consisting of a rod made of a polymer composite material with fibers oriented along its axis, with a cylindrical head at one end, installed in a cone consisting of a cylindrically coaxial embedded head and a bushing. In this case, the lower part of the bushing is made into a cone, a ring is installed between the cylindrical head of the rivet and the lower part of the body bushing, the length of the body bushing is equal to the thickness of the connected parts, and the cone of the lower part of the body bushing is under the connected parts by the thickness of the ring, the outer diameter of the body bushing is equal to the diameter of the cylindrical rivet head, and the inner diameter of the rod, the outer diameter of the ring is equal to the outer diameter of the sleeve. The rivet rod has a thread in its entire length and a calibrated neck located from the cylindrical head of the rivet at a distance equal to the thickness of the parts to be connected; the cone has a hexagonal shape, while the ring is made of titanium alloy. A method for producing a permanent rivet joint, which consists in placing a rivet in the holes of the parts to be joined that do not have a two-sided approach to the purchase seam. After placing the rivet in the coaxial holes of the parts to be joined, the embedded head of the rivet body is rotated until a calibrated neck of the rod appears at the level of its outer surface, and the protruding part of the rod is removed along the calibrated neck.
Недостатками данного изобретения является применение детали из сплава титана, что создает повышенное напряжение при эксплуатационном перепаде температур более 100°С, т.к. разница коэффициентов температурного линейного расширения титана и композиционного материала составляет порядка 10, заклепка и соединяемый материал будут подвергаться циклической нагрузке, что может неблагоприятно отразиться на заклепочном соединении. Кроме того, достаточно сложно из титанового цилиндра получить конус при помощи конусной детали из композиционного материала. The disadvantages of this invention is the use of parts made of a titanium alloy, which creates an increased voltage at an operational temperature difference of more than 100°C. the difference between the coefficients of thermal linear expansion of titanium and the composite material is about 10, the rivet and the material to be joined will be subjected to cyclic loading, which may adversely affect the rivet joint. In addition, it is rather difficult to obtain a cone from a titanium cylinder using a cone part made of a composite material.
Данным изобретением решается задача создания конструкции заклепки полностью из углекомпозиционного материала, повышенной надежности и простого способа ее сборки при одностороннем подходе клепочному шву.This invention solves the problem of creating a rivet structure entirely from carbon-composite material, increased reliability and a simple method for assembling it with a one-sided approach to the riveting seam.
Указанный технический результат достигается тем, что заклепка содержит стержень, выполненный из полимерного композиционного материала с волокнами, ориентированными вдоль его оси, цилиндрическую головку на одном конце. На стержне выполнена резьба во всю его длину и калиброванная шейка, расположенная от цилиндрической головки заклепки на расстоянии, равном толщинам соединяемых деталей, шайбы и высоте гайки, от калиброванной шейки до конца стержня выполнена двухсторонняя продольная лыска. На цилиндрическую головку установлена шайба из отвержденного полимерного композиционного материала, ее диаметр больше размера соосных отверстий соединяемых деталей на 0,5…5 мм, а наружный диаметр шайбы выполнен в виде лепестков, позволяющих проходить через отверстия соединяемых деталей. На шайбу устанавливается втулка из препрега композиционного материала, которая при сборке сжимается гайкой из отвержденного композиционного материала. This technical result is achieved in that the rivet contains a rod made of a polymer composite material with fibers oriented along its axis, a cylindrical head at one end. The rod has a thread in its entire length and a calibrated neck located from the cylindrical head of the rivet at a distance equal to the thicknesses of the parts to be connected, the washer and the height of the nut, from the calibrated neck to the end of the rod a two-sided longitudinal flat is made. A washer made of a cured polymer composite material is installed on the cylindrical head, its diameter is larger than the size of the coaxial holes of the parts to be connected by 0.5…5 mm, and the outer diameter of the washer is made in the form of petals that allow it to pass through the holes of the parts to be connected. The washer is fitted with a composite prepreg sleeve, which is compressed by a cured composite nut during assembly.
Заклепка работает следующим образом: предварительно собранную ее устанавливают в отверстия соединяемых деталей, при этом лепестки слегка упруго деформируются, а пройдя отверстия, шайба за счет пружинения становится плоской, что застопорит заклепку при движении в обратном направлении. Затем производят завинчивание гайки, которая сжимает втулку из препрега композиционного материала, далее удаляют конец стержня по калиброванной шейке. Для отверждения препрега композиционного материала втулки проводят нагрев до температуры полимеризации используемого композиционного материала, например радиационной лампой. The rivet works as follows: it is pre-assembled into the holes of the parts to be joined, while the petals are slightly elastically deformed, and after passing through the holes, the washer becomes flat due to springback, which will lock the rivet when moving in the opposite direction. Then the nut is screwed in, which compresses the bushing from the prepreg of the composite material, then the end of the rod is removed along the calibrated neck. To cure the prepreg of the composite material, the sleeves are heated to the polymerization temperature of the composite material used, for example, with a radiation lamp.
Таким образом, соединяемые детали, стержень заклепки, шайба, гайка и втулка после полимеризации превращаются в единое целое, что необходимо для надежной работы изделия.Thus, the parts to be joined, the rivet shaft, the washer, the nut and the sleeve, after polymerization, turn into a single whole, which is necessary for the reliable operation of the product.
Фиг. 1 - конструкция заклепки, фиг. 2 - шайба, фиг. 3 - приспособление для установки заклепки в отверстия соединяемых деталей, фиг. 4 - установка заклепки в отверстия соединяемых деталей, фиг. 5 - окончательная сборка заклепки. Fig. 1 - design of the rivet, fig. 2 - washer, fig. 3 - a device for installing a rivet in the holes of the parts to be joined, fig. 4 - installation of a rivet in the holes of the parts to be joined, fig. 5 - final assembly of the rivet.
Заклепка (фиг. 1) содержит стержень 1 с цилиндрической головкой 2, на которой расположена шайба 3, на последнюю опирается втулка 4, изготовленная из препрега композиционного материала, которая сжимается гайкой 5, изготовленной из отвержденного композиционного материала.The rivet (Fig. 1) contains a
Стержень 1 (фиг. 1) заклепки выполнен из полимерного композиционного материала с волокнами, ориентированными вдоль его оси, на одном конце с цилиндрической головкой 2 и имеет резьбу на всю длину стержня. На стержне имеется двусторонняя лыска 6 и калиброванная шейка 7, которая располагается от цилиндрической головки на расстоянии, равном толщинам соединямых деталей 10, шайбе 3 и высоте гайки 5 (фиг. 3, фиг. 5). Шайба 3 (фиг. 2) изготовлена из отвержденного композиционного материала с наружным диаметром 8 больше на 0,5…5 мм размера отверстий 9 соединяемых деталей 10 (фиг 3, фиг. 5), на наружном диаметре шайбы 3 выполнены вырезы 11, которые позволяют лепесткам 12 (фиг. 3) упруго деформироваться при прохождении через отверстия 9 соединяемых деталей 10, а после прохождения отверстия шайба 3 за счет пружинения становится плоской и стопорит возврат заклепки (фиг. 3).The rod 1 (Fig. 1) of the rivet is made of a polymer composite material with fibers oriented along its axis, at one end with a
Например, для установки заклепки (фиг. 3) в отверстия 9 соединяемых деталей 10, чтобы легче преодолеть сопротивление упругой деформации лепестков 12, достаточно применить простое приспособление. Металлический нажим 14 в месте контакта с шайбой 3 имеет диаметр, равный или меньше внутреннего диаметра 15 лепестков 12 (фиг. 2), (фиг. 3). После установки нажима 14 на стержень 1 навичивается гайка 5, такая сборка вставляется в отверстия 9 и, преодолевая сопротивление упругой деформации лепестков 12 шайбы 3, проходит через отверстия 9 (фиг. 3). Шайба 3 становится плоской и исключает возврат стержня 1 из отверстий 9. Для удержания стержня 1 с шайбой 3 в отверстиях 9 применяют стопор 16, который удерживает стержень 1 за калиброванную шейку 7 (фиг. 4). Свинчивают гайку 5, удаляют нажим 14, устанавливают втулку 4 и гайку 5, снимают стопор 16, проводят окончательную сборку заклепки. После затяжки гайки 5, выступающий конец 13 стержня 1 удаляют по калиброванной шейке 7. Проводят нагрев, например, радиационной лампой заклепки до температуры полимеризации препрега композиционного материала втулки 4 (фиг. 5). For example, to install a rivet (Fig. 3) in the
Таким образом, соединяемые детали, стержень заклепки, шайба, гайка и втулка превращаются в единое целое, что необходимо для надежной работы изделия.Thus, the parts to be joined, the rivet shaft, the washer, the nut and the sleeve are transformed into a single whole, which is necessary for the reliable operation of the product.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021102140A RU2769143C1 (en) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Rivet and method for obtaining a non-detachable rivet connection of parts without a two-way access to the rivet seam |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021102140A RU2769143C1 (en) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Rivet and method for obtaining a non-detachable rivet connection of parts without a two-way access to the rivet seam |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2769143C1 true RU2769143C1 (en) | 2022-03-28 |
Family
ID=81075929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021102140A RU2769143C1 (en) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Rivet and method for obtaining a non-detachable rivet connection of parts without a two-way access to the rivet seam |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2769143C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1490328A1 (en) * | 1987-10-26 | 1989-06-30 | Предприятие П/Я Р-6401 | Rivet |
SU1532731A1 (en) * | 1988-03-01 | 1989-12-30 | Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского | Riveted joint |
GB2297508A (en) * | 1995-01-31 | 1996-08-07 | Avdel Systems Ltd | Method of riveting and blind rivet |
RU2178533C1 (en) * | 2000-11-08 | 2002-01-20 | Открытое акционерное общество "Нормаль" | Rivet for single-side riveting |
RU2219390C2 (en) * | 2001-02-05 | 2003-12-20 | Иркутский военный авиационный инженерный институт | Rivet and method of making permanent rivet joint |
RU2691725C1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-06-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Rivet and method of producing permanent rivet joint in carbon composite structures |
-
2021
- 2021-01-29 RU RU2021102140A patent/RU2769143C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1490328A1 (en) * | 1987-10-26 | 1989-06-30 | Предприятие П/Я Р-6401 | Rivet |
SU1532731A1 (en) * | 1988-03-01 | 1989-12-30 | Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского | Riveted joint |
GB2297508A (en) * | 1995-01-31 | 1996-08-07 | Avdel Systems Ltd | Method of riveting and blind rivet |
RU2178533C1 (en) * | 2000-11-08 | 2002-01-20 | Открытое акционерное общество "Нормаль" | Rivet for single-side riveting |
RU2219390C2 (en) * | 2001-02-05 | 2003-12-20 | Иркутский военный авиационный инженерный институт | Rivet and method of making permanent rivet joint |
RU2691725C1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-06-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Rivet and method of producing permanent rivet joint in carbon composite structures |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9482266B2 (en) | Connector for a tubular composite shaft | |
EP0083972A2 (en) | Composite laminate joint structure and method and apparatus for making same | |
US11125268B2 (en) | Composite structural component with captive mechanical joint | |
US20140314521A1 (en) | Fastening system | |
RU2769143C1 (en) | Rivet and method for obtaining a non-detachable rivet connection of parts without a two-way access to the rivet seam | |
BR102018005519A2 (en) | end connection, composite structural member, and method for forming an end connection | |
US20110132486A1 (en) | High Strength Thread for Tubular Composites | |
EP2825808B1 (en) | Plug for composite structures and method for adhesive bonding of a plug in composite structures | |
US3183762A (en) | Fastening device | |
WO2007096575A1 (en) | Improved method and apparatus for mounting a sensor | |
US6012742A (en) | Piping | |
CN111022848B (en) | Fixing device and cold box | |
US20160075093A1 (en) | Process for producing a composite tube | |
WO2006108738A2 (en) | Sheathed-element heater plug with integrated pressure measuring element | |
US20110268531A1 (en) | Segmented thread and connecting arrangement | |
CN104972429B (en) | A kind of dowel nut automatic assembling mechanism | |
JP6531920B2 (en) | Coupling structure of fiber reinforced plastic structural member and processing method of the coupling portion | |
CN102356245A (en) | Screw parts, threaded connections and method for manufacturing screw parts | |
CN105940227B (en) | Plastic member with connecting element | |
US11466725B2 (en) | Composite shaft | |
RU2691725C1 (en) | Rivet and method of producing permanent rivet joint in carbon composite structures | |
CN108980151B (en) | Locking, unlocking and damping vibration isolation integrated structure of optical remote sensor | |
CN209638195U (en) | A kind of mechanoluminescence type intelligent bolt with pretightning force instruction | |
JPS60159519A (en) | Glow plug for diesel engine and manufacture thereof | |
CN109780029A (en) | A Mechanoluminescent Smart Bolt with Pre-tightening Force Indication |