製造具有很高強度和可成形性的鉚釘的方法
2023-05-15 21:37:51 2
專利名稱：製造具有很高強度和可成形性的鉚釘的方法
技術領域：
本發明涉及鉚釘，尤其是涉及一種製造具有很高強度和可成形性的鉚釘的方法。
背景技術：
結構組件通常通過利用緊固件例如鉚釘連接兩個或更多結構部件而形成。在航空航天業中，重量和強度很關鍵，在組件的整個使用壽命中，結構組件的接頭通常受到剪切、壓縮和拉伸應力的重複循環。因此，鉚釘必須有良好的機械強度和抗疲勞性，同時不會對結構組件的總重有不利影響。此外，因為結構組件可能暴露在周圍環境(包括潮溼和溫度波動)中，接頭必須保證鉚釘具有良好的抗腐蝕性和抗熱應力性。為了解決強度和重量的要求，普通的鉚釘通常由具有較高強度-重量比的材料形成，例如鋁和鋁合金，它們通過冷加工或沉澱硬化而進行硬化。優選是，可以採用多種較高強度的鋁合金，它們重量輕，並有相對較高的抗疲勞性和抗腐蝕性。不幸的是，當在硬化狀態中，高強度鋁合金將缺乏可成形性，該可成形性是在鉚釘的製造和安裝過程中必需的，缺乏可成形性可能導致頸縮、破裂或撕裂缺陷。
為了解決可成形性較差的問題，已經提出對形成鉚釘的製造處理進行改進。一個這樣的改進包括由處於柔軟狀態的鋁合金形成鉚釘，然後對該鉚釘進行熱處理，例如通過沉澱硬化，從而在安裝和使用之前硬化該鉚釘。鋁合金在柔軟狀態時的可成形性增加，這減小了鉚釘在製造過程中由於頸縮、破裂或撕裂而失效的可能性。不過，熱處理降低了鉚釘的可成形性，如上所述，這可能導致在安裝過程中失效。熱處理也增加了在製造過程中的額外步驟，這增加了鉚釘以及所形成的結構組件的製造成本。
因此，需要一種用於製造鉚釘的改進方法。該方法將提供具有很高可成形性的鉚釘，以便減小在鉚釘的製造和安裝過程中發生頸縮、破裂或撕裂的可能性。該方法也將具有成本效益，從而不會對鉚釘和所形成的結構組件的製造成本有不利影響。此外，鉚釘將能夠由具有較高強度-重量比的材料形成，且該材料有很高的抗疲勞性和抗腐蝕性以及抗熱應力性。
發明內容
本發明提供了一種製造鉚釘的方法。根據本發明的一個實施例，該方法包括提供一工件，該工件確定了具有細化晶粒結構的至少一個區域。在一個實施例中，該提供步驟包括確定鉚釘的尺寸；根據該鉚釘的尺寸選擇工件；以及然後對工件的一部分進行攪拌摩擦焊(friction stirwelding)，以便形成具有細化晶粒結構的該至少一個區域。在另一實施例中，提供步驟包括將旋轉的攪拌摩擦焊探頭插入工件內，以便形成具有細化晶粒結構的該至少一個區域。旋轉的攪拌摩擦焊探頭可以沿預定路線移動通過工件，以形成具有細化晶粒結構的細長區域。然後將坯料從工件的具有細化晶粒結構的該至少一個區域中取出(remove)。在一個實施例中，取出步驟包括從工件的、具有細化晶粒結構的至少一個區域中衝壓出坯料。該坯料然後形成鉚釘。在一個實施例中，在形成步驟之前，對工件進行機械加工，以便除去工件的、具有非細化晶粒結構的至少一個區域。在另一實施例中，形成步驟包括通過模具擠壓坯料。在另一實施例中，形成步驟包括用衝頭壓制坯料。在還一實施例中，取出和形成步驟重複進行。
根據本發明另一實施例，製造鉚釘的方法包括提供工件。然後，具有細化晶粒結構的至少一個區域形成於工件內。在一個實施例中，通過將旋轉的攪拌摩擦焊探頭插入工件內而形成該至少一個區域。旋轉的攪拌摩擦焊探頭可以沿預定路線移動，以便形成具有細化晶粒結構的細長區域。在第一形成步驟之後，由具有細化晶粒結構的該至少一個區域形成鉚釘。在一個實施例中，第二形成步驟包括從工件的、具有細化晶粒結構的該至少一個區域中取出坯料，並將該坯料形成鉚釘。取出步驟包括從工件的、具有細化晶粒結構的該至少一個區域中衝壓出坯料。在另一實施例中，通過用模具擠壓坯料而由該坯料形成鉚釘。在另一實施例中，通過用衝頭壓制坯料而由該坯料形成鉚釘。在還一實施例中，該方法包括在形成鉚釘之前對工件進行機械加工，以便除去工件的、具有非細化晶粒結構的至少一個區域。在另一實施例中，該方法包括重複第二形成步驟。
本發明還提供了一種提高了可成形性的鉚釘。該鉚釘包括柄，該柄在其一端具有頭部。該柄和頭部基本包括晶粒尺寸小於大約5微米的晶粒結構。在一個實施例中，該柄和頭部包括鋁、鋁合金、鈦、或鈦合金。在另一實施例中，柄的、與頭部相對的端部適於鐓鍛以形成第二頭部。
本發明還提供了一種結構組件，該結構組件包括第一結構部件和位於該第一結構部件附近的第二結構部件，從而確定了在它們之間的交界面。結構組件包括至少一個鉚釘，該鉚釘沿該交界面至少部分連接第一和第二結構部件。該鉚釘基本包括晶粒尺寸小於大約5微米的細化晶粒結構。第一結構部件和第二結構部件可以包括相同或不同的材料。在一個實施例中，第一和第二結構部件包括鋁、鋁合金、鈦、或鈦合金。在另一實施例中，鉚釘包括鋁、鋁合金、鈦、或鈦合金。在另一實施例中，結構部件包括細長焊接接頭，該細長焊接接頭沿該交界面至少部分連接第一和第二結構部件。在一個實施例中，細長焊接接頭至少部分消耗該至少一個鉚釘中的至少一個。在另一實施例中，細長焊接接頭為電弧焊接頭、電阻焊接頭、氣焊接頭或攪拌摩擦焊接頭。
因此，本發明提供了一種提高了可成形性的鉚釘，並提供了它的相關製造方法。該製造方法使得能夠以具有成本效益的方式來製造鉚釘，以便形成結構組件，該結構組件包括用於航空航天用途的結構組件。鉚釘提高了可成形性，以便減小在鉚釘的製造和安裝過程中的頸縮、破裂或撕裂。另外，該鉚釘能夠由具有很高強度-重量比，並有很高的抗疲勞性和抗腐蝕性以及抗熱應力的材料形成。
通過下面結合附圖對本發明的詳細說明，可以更清楚本發明的前述和其它優點和特徵以及實現它們的方式，這些附圖表示了優選的示例實施例，這些附圖並不需要按比例畫出，附圖中圖1是表示根據本發明一個實施例的結構組件的正視圖，該結構組件包括通過鉚釘連接的第一和第二結構部件；圖2是表示圖1的結構組件的平面圖；圖3是表示根據本發明一個實施例的鉚釘的正視圖；圖4是表示圖3的鉚釘的平面圖；圖5是表示根據本發明一個實施例的鉚釘的正視圖，該鉚釘的端部已經被鐓鍛；圖6是表示根據本發明一個實施例的攪拌摩擦焊探頭的透視圖，該探頭用於對工件進行攪拌摩擦焊，以便形成具有細化晶粒結構的區域；圖7是表示根據本發明一個實施例的、具有細化晶粒結構的工件的透視圖；圖8是表示根據本發明的一個實施例的坯料的透視圖，該坯料的至少一部分有細化晶粒結構；圖9是表示如現有技術已知的、由AA 2017-T4鋁合金形成的鉚釘的晶粒結構以大約100倍放大的黑白照片；圖10是表示如現有技術已知的、由AA 2017-T4鋁合金形成的鉚釘的晶粒結構以大約500倍放大的黑白照片；圖11是表示根據本發明一個實施例的、由AA 2195-T6鋁合金形成的鉚釘的細化晶粒結構以大約100倍放大的黑白照片；圖12是表示根據本發明一個實施例的、由AA 2195-T6鋁合金形成的鉚釘的細化晶粒結構在大約500倍放大的黑白照片；圖13是表示根據本發明一個實施例的一對結構部件的正視圖，該對結構部件定位成用於連接，並確定了用於接收鉚釘的孔；圖14是表示根據本發明一個實施例的鉚釘的正視圖，該鉚釘插入由圖13的結構部件確定的孔內；
圖15是表示根據本發明一個實施例的、圖14的鉚釘的正視圖，該鉚釘位於壓機中；圖16是表示根據本發明一個實施例的、圖15的鉚釘的正視圖，該鉚釘的端部由壓機部分鐓鍛；圖17是表示根據本發明一個實施例的、圖16的鉚釘的正視圖，該鉚釘的端部由壓機進一步鐓鍛；圖18是表示根據本發明一個實施例的、通過利用圖17的鉚釘連接結構部件而形成的結構組件的正視圖；圖19是表示根據本發明一個實施例的、由細長焊接接頭連接的結構組件的平面圖，該焊接接頭至少部分消耗了至少一個鉚釘；圖20是表示根據本發明一個實施例的、用於製造鉚釘的步驟的流程圖；以及圖21是根據本發明另一實施例的、用於製造鉚釘的步驟的流程圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖更充分地介紹本發明，附圖中表示了本發明的某些(但不是全部)實施例。實際上，本發明可以以多種不同形式實施，並不由這裡所述的實施例限制，而是，這些實施例是為了進行全面和完整的說明，使本領域技術人員能夠充分了解本發明的範圍。附圖中，相同的參考標號表示相同的元件。
下面參考附圖，特別參考圖1和2，圖中表示了根據本發明一個實施例的結構組件1。該結構組件1包括第一結構部件2以及位於該第一結構部件2附近的第二結構部件3，以便確定在它們之間的交界面6。結構組件1包括一個或多個鉚釘4，這些鉚釘4將第一和第二結構部件2、3連接在一起。結構組件1也確定了孔5，該孔5穿過第一和第二結構部件2、3延伸，並構成為接收相應的鉚釘4。儘管表示了兩個結構部件，但是可以根據本發明連接在一起的結構部件的數目並不局限於兩個，而是可以包括一個結構部件或三個或更多結構部件。例如，根據一個實施例(未示出)，單個結構部件的各端部可以連接在一起。
各結構部件2、3可以通過已知製造方式而由單個工件機械加工成預定形狀和厚度，如所形成的結構組件1的特定設計負載和規格所需。例如，CNC銑床可以用於根據需要對各結構部件2、3進行機械加工。結構部件2、3可以製成各種形狀，包括(只是為了舉例，而不是為了限制)板、塊、管形部件和曲線形部件。同樣，結構部件2、3也可以由各種材料製成，如所形成的結構組件1的特定設計負載和規格所需。優選是，結構部件2、3由具有很高強度-重量比的材料形成，包括(只是為了舉例，而不是為了限制)鋁、鋁合金、鈦、鈦合金或鋼合金。如圖13所示，結構部件2、3使用已知的製造方法(例如鑽或衝孔)預先被加工以形成孔5，各孔5構成為接收相應鉚釘4。各孔5的尺寸和結構將基於相應鉚釘4的尺寸和結構。
參考圖3-5，各鉚釘4有頭部11和從該頭部伸出的柄10。如圖14所示，各鉚釘4的柄10構成為穿過由第一和第二結構部件2、3確定的相應孔5延伸。鉚釘4的頭部11的直徑大於第一結構部件2的孔5的直徑，柄10穿過該孔延伸。柄10的、與頭部11相對的端部14構成為穿過由第一和第二結構部件2、3確定的相應的孔5，並確定了空腔13，該空腔13構成為將進行鐓鍛以便形成第二頭部12，如圖5和18所示，從而使第一和第二結構部件至少部分地連接在一起。用於連接結構部件的鉚釘4的數目將取決於結構組件1的特定設計負載和規格。對於具有三個或更多結構部件的結構組件1，各鉚釘4可以連接兩個或更多結構部件。
鉚釘4由金屬或金屬合金形成，以便該鉚釘有細化晶粒結構，優選是，細化晶粒結構的晶粒尺寸小於大約0.0002英寸(大約5微米)。更優選是，鉚釘4由金屬或金屬合金形成，以便使鉚釘基本由晶粒尺寸範圍為從近似0.0001至近似0.0002英寸(近似3至5微米)且具有等軸形狀的細化晶粒結構構成(根據一個實施例)或者基本包括這樣的細化晶粒結構(根據另一實施例)。如圖6所示，該細化晶粒結構通過用非消耗的旋轉攪拌摩擦焊探頭19攪拌或攪動至少一部分工件20而形成。工件20可以為庫存材料件，它將根據將由該工件20形成的鉚釘4的數目和尺寸以及根據鉚釘的材料性質要求來選擇。鉚釘4可以由多種材料形成，因此工件20也可以由多種材料形成，如所形成的結構組件1的特定設計負載、環境條件和規格所需。
為了實現工件20的有效攪拌，工件首先通過普通夾具(未示出)固定在攪拌摩擦焊機的工作檯上。攪拌摩擦焊探頭19安裝在攪拌摩擦焊機的可旋轉心軸18上。攪拌摩擦焊機可以包括使心軸18旋轉從而使探頭19旋轉(例如沿箭頭24所示的方向)的裝置，例如鑽床或銑床(未示出)。優選是，可旋轉心軸18用於使探頭19例如沿箭頭25所示的方向平行於工件20的表面運動。當攪拌摩擦焊探頭19壓過工件20的外表面時，在探頭19和工件20之間產生摩擦。可以穿過工件20的外表面預先鑽出或形成一開口，以便接收旋轉探頭19，但是優選是旋轉探頭19被直接推入工件的外表面中。摩擦產生足夠的熱能，以便使工件20的靠近探頭19的部分塑化。特別是，一旦插入工件20內，旋轉探頭19通過平行於工件20的外表面的剪切作用而在探頭19的凸肩19a下面引起攪拌。該旋轉探頭19也在探頭19的、平行於探頭軸線的螺紋部分周圍引起攪拌。對於攪拌摩擦焊的總體說明，可以參考授予Thomas等人的美國專利No.5，460，317，該文獻的整個內容被本文參引。探頭19可以在整個工件20中任意移動，或者沿選擇的預定路線移動，以便對工件20的某一個或幾個特定區域21進行攪拌摩擦焊或攪拌。通過冷卻，工件20的被旋轉探頭19攪拌的區域21具有細化晶粒結構，該細化晶粒結構改進了強度、韌性(toughness)、延展性、抗疲勞性和抗腐蝕性，這樣，該材料將防止裂紋形成和傳播。因此，在工件20中形成具有細化晶粒結構的至少一個區域21。
如上所述，旋轉探頭19可以用於對工件20的某一或幾個特定區域21進行攪拌摩擦焊或攪拌，或者在另一實施例(未示出)中，旋轉探頭19可以用於對整個工件20或基本整個工件20進行攪拌摩擦焊或攪拌。例如，本申請的受讓人已經開發了用於使工件的晶粒結構細化的方法和裝置，如共同擁有的美國專利申請No.＿＿所述，該申請的標題是「Methodand Apparatus For Producing a Refined Grain Structure」，與本申請同時提交，該申請的整個內容被本文參引。
如圖7和8所示，工件20的具有未細化晶粒結構的區域22可以從工件20中除去，例如通過對工件20進行機械加工，從而形成基本包括工件20的具有細化晶粒結構的區域21的坯料23。該坯料23也可以通過從工件20的具有細化晶粒結構的區域21中衝壓出坯料而形成。鉚釘4可以由工件20或坯料23壓制、衝壓、擠壓或銑削形成，如現有技術已知。例如，鉚釘4可以通過用模具來擠壓坯料23而形成，或者通過用衝頭壓制坯料23而形成。優選是，一個坯料23用於形成多個鉚釘4，這樣，鉚釘4可以以具有成本效益的方式製造。
參考圖11和12，圖中分別以100倍和500倍放大的方式表示了根據本發明由AA 2195-T6鋁合金形成的鉚釘4的細化晶粒結構。相反，圖9和10分別以100倍和500倍放大的方式表示了由AA 2017-T4鋁合金形成的普通鉚釘的晶粒結構。有利的是，根據本發明形成的鉚釘4具有細化晶粒結構，它將防止裂紋形成和傳播，因此提供了可成形性，以便防止在製造和安裝過程中產生頸縮、破裂或撕裂。儘管並沒有任何特定理論能夠證明，但是可以相信，根據本發明形成鉚釘4的細化晶粒材料或細化晶粒結構能夠比用於形成普通鉚釘的未細化晶粒結構或粗糙晶粒材料更好地進行成形，因為前者具有更大的總體晶粒邊界區域，以便阻礙錯位運動。這與由冷加工得出的晶粒尺寸和可成形性之間的普通關係相反，即冷加工增加了強度和細化了晶粒尺寸，但是減小了可成形性。
參考圖13-18，結構組件1這樣構成，即通過使第一結構部件2相對於第二結構部件3定位，這樣，結構部件2、3確定了它們之間的交界面6。如圖13所示，一個或多個孔5例如通過鑽孔而形成於結構部件2、3中。孔5可以在使結構部件2、3彼此相對定位之前和之後形成。形成於結構部件2、3中的孔5的數目取決於將用於連接結構部件2、3的鉚釘4的數目。如圖14所示，各鉚釘4的柄10插入並穿過由第一和第二結構部件2、3確定的相應孔5，這樣，柄10的確定了空腔13的端部14從第二結構部件3的孔中伸出。
柄10的限定了空腔13的端部14在稱為「鐓鍛」的處理中變形。在一種鐓鍛方法中，柄10的端部14通過向該柄10施加壓力而變形。例如，如圖15-18中箭頭16a、b所示，壓機15可以用於向鉚釘4的柄10的端部14以及頭部11施加壓力。如圖16和17所示，由壓機15施加的力使柄10的端部14以及確定於該端部14中的空腔13進行壓縮和變形或「鐓鍛」。柄10的端部14的變形使得端部14的直徑增加，並形成第二頭部12，如圖18所示。該第二頭部12的直徑大於第二結構部件3的相應孔5的直徑，這樣，鉚釘4使第一和第二結構部件2、3連接起來，從而形成結構組件1。在另一實施例(未示出)中，其它的方法和裝置可以用於鐓鍛鉚釘4的柄10的端部14。例如，鉚釘4可以利用普通的鉚釘槍(未示出)來安裝。
除了上述其它優點，本發明的鉚釘4也與連接結構部件2、3的其它已知方法相兼容。例如，如圖19所示，細長焊接接頭25可以形成為使結構部件2、3至少部分連接，以便形成結構組件1。焊接接頭25可以通過各種方法形成，包括電弧焊、電阻焊、氣焊和摩擦焊。如圖19所示，細長焊接接頭25可以消耗一個或多個鉚釘4。
當細長焊接接頭25包括攪拌摩擦焊接頭時，結構部件2、3可以由相同或不同材料形成。有利的是，因為結構部件2、3通過攪拌摩擦焊和鉚釘4進行連接，結構部件2、3可以由通過普通熔焊方法不能焊接或者不能經濟連接的不同金屬形成。當通過普通熔焊方法連接時，不能焊接的材料產生相對較弱的焊接接頭，該焊接接頭將在焊縫固化時產生裂紋。這樣的材料包括鋁和某些鋁合金，特別是AA系列2000和7000合金。攪拌摩擦焊和鉚釘4的使用使得由不可焊接的材料形成的結構部件2、3能夠可靠連接。攪拌摩擦焊和鉚釘4也可以用於將可焊接材料與其它可焊接材料以及不可焊接的材料可靠連接。例如，結構部件2、3中的一個或兩個可以由鋁、鋁合金、鈦、或鈦合金形成。因此，根據本發明的該實施例，形成結構部件2、3的材料可以從更多種類的、重量輕和強度高的金屬和合金中進行選擇，從而有利於減小所形成的結構組件1的總重量，這在航空航天業中很重要。
下面參考圖20，圖中表示了根據本發明一個實施例製造鉚釘的操作。該方法包括提供一工件，該工件確定了具有細化晶粒結構的至少一個區域。見方框30。在一個實施例中，該提供步驟包括確定鉚釘的尺寸；根據該鉚釘的尺寸選擇工件；以及對工件的一部分進行攪拌摩擦焊，以便形成具有細化晶粒結構的該至少一個區域。見方框31、32和33。在另一實施例中，提供步驟包括將旋轉的攪拌摩擦焊探頭插入工件內，以便形成具有細化晶粒結構的該至少一個區域。見方框34。旋轉的攪拌摩擦焊探頭可以沿預定路線通過工件移動。見方框35。該方法包括將坯料從工件的、具有細化晶粒結構的該至少一個區域中取出。見方框36。在一個實施例中，工件進行機械加工，以便除去工件的具有非細化晶粒結構的至少一個區域。見方框37。在另一實施例中，坯料從工件的具有細化晶粒結構的至少一個區域中衝壓形成。見方框38。該坯料然後形成鉚釘。見方框39。在一個實施例中，形成步驟包括通過模具擠壓坯料。見方框40。在另一實施例中，形成步驟包括用衝頭壓制坯料。見方框41。在還一實施例中，取出(removing)和形成步驟重複進行，以便形成另外的鉚釘。見方框42。
下面參考圖21，圖中表示了根據本發明另一實施例製造鉚釘的操作。該方法包括提供一工件。見方框50。具有細化晶粒結構的至少一個區域形成於工件內。見方框51。在一個實施例中，形成步驟包括將旋轉的攪拌摩擦焊探頭插入工件內。見方框52。該方法還包括使旋轉的攪拌摩擦焊探頭沿預定路線移動。見方框53。在另一實施例中，工件進行機械加工，以便除去工件的具有非細化晶粒結構的至少一個區域。見方框54。鉚釘由具有細化晶粒結構的該至少一個區域形成。見方框55。在一個實施例中，形成鉚釘的步驟包括從工件的具有細化晶粒結構的該至少一個區域中取出坯料。見方框56。該取出步驟可以包括從工件的具有細化晶粒結構的至少一個區域中衝壓出坯料。見方框57。然後，坯料形成鉚釘。見方框58。在一個實施例中，鉚釘通過由模具擠壓坯料而形成。見方框59。在另一實施例中，鉚釘通過用衝頭壓制坯料而形成。見方框60。然後可以重複形成鉚釘，以便形成另外的鉚釘。見方框61。
受益於前述說明書和附圖的教導的本領域技術人員可以知道本發明的多種變化形式和其它實施例。因此，應當知道，本發明並不由所述特定實施例限定，在附加權利要求的範圍內，將包括變化形式和其它實施例。儘管這裡使用了特定術語，但是它們只是用於說明，而不是為了限定。
權利要求
1.一種製造鉚釘的方法，包括提供工件，該工件限定了具有細化晶粒結構的至少一個區域；從工件的具有細化晶粒結構的該至少一個區域中取出坯料；以及使該坯料形成鉚釘。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述取出步驟包括從工件的具有細化晶粒結構的該至少一個區域中衝壓出坯料。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述提供步驟包括確定鉚釘的尺寸；根據該鉚釘的尺寸選擇工件；以及對工件的一部分進行攪拌摩擦焊，以便形成具有細化晶粒結構的該至少一個區域。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述提供步驟包括將旋轉的攪拌摩擦焊探頭插入工件內，以便形成具有細化晶粒結構的該至少一個區域。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，還包括使旋轉的攪拌摩擦焊探頭沿一預定路線移動通過工件。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述形成步驟包括通過模具擠壓坯料。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述形成步驟包括用衝頭壓制坯料。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括在形成步驟之前對工件進行機械加工，以便除去工件的具有非細化晶粒結構的至少一個區域。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括重複進行所述取出和形成步驟。
10.一種製造鉚釘的方法，包括提供工件；在工件中形成具有細化晶粒結構的至少一個區域；以及在所述第一形成步驟之後，由具有細化晶粒結構的該至少一個區域形成鉚釘。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述第一形成步驟包括將旋轉的攪拌摩擦焊探頭插入工件內。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，還包括使旋轉的攪拌摩擦焊探頭沿一預定路線移動。
13.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述第二形成步驟包括將坯料從工件的具有細化晶粒結構的該至少一個區域中取出；以及將該坯料形成鉚釘。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述取出步驟包括從工件的具有細化晶粒結構的該至少一個區域中衝壓出坯料。
15.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述第三形成步驟包括通過一模具擠壓坯料。
16.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述第三形成步驟包括用一衝頭壓制坯料。
17.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，還包括在所述第二形成步驟之前對工件進行機械加工，以便除去工件的具有非細化晶粒結構的至少一個區域。
18.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，還包括重複所述第二形成步驟。
19.一種鉚釘，包括柄，該柄在其一端具有一頭部；以及其中所述柄和所述頭部基本包括晶粒尺寸小於大約5微米的晶粒結構。
20.根據權利要求19所述的鉚釘，其特徵在於，所述柄和所述頭部包括從由鋁、鋁合金、鈦、和鈦合金構成的組中選擇的材料。
21.根據權利要求19所述的鉚釘，其特徵在於，所述柄的與所述頭部相對的端部用於被鐓鍛，以形成一第二頭部。
22.一種結構組件，包括第一結構部件；位於所述第一結構部件附近的第二結構部件，從而在它們之間限定了一交界面；以及至少一個鉚釘，所述鉚釘沿所述交界面至少部分地連接所述第一和第二結構部件，並且其中，所述至少一個鉚釘基本包括晶粒尺寸小於大約5微米的細化晶粒結構。
23.根據權利要求22所述的結構組件，其特徵在於，所述第一結構部件和所述第二結構部件包括不同的材料。
24.根據權利要求22所述的結構組件，其特徵在於，所述第一和第二結構部件包括相同的材料。
25.根據權利要求22所述的結構組件，其特徵在於，所述至少一個鉚釘包括從由鋁、鋁合金、鈦、和鈦合金構成的組中選擇的材料。
26.根據權利要求22所述的結構組件，其特徵在於，所述第一和第二結構部件中的至少一個包括從由鋁、鋁合金、鈦、和鈦合金構成的組中選擇的材料。
27.根據權利要求22所述的結構組件，其特徵在於，還包括一細長焊接接頭，該細長焊接接頭沿所述交界面至少部分地連接第一和第二結構部件。
28.根據權利要求27所述的結構組件，其特徵在於，所述細長焊接接頭至少部分地消耗所述至少一個鉚釘中的至少一個。
29.根據權利要求27所述的結構組件，其特徵在於，所述細長焊接接頭包括從由電弧焊接頭、電阻焊接頭、氣焊接頭和攪拌摩擦焊接頭構成的組中選擇的焊接接頭。
全文摘要
本發明提供了一種提高了可成形性的鉚釘。該鉚釘包括柄，該柄在其一端有頭部。該柄和頭部具有細化晶粒結構。通過首先在工件中形成具有細化晶粒結構的區域，然後形成鉚釘，從而使該鉚釘由工件的、具有細化晶粒結構的區域製成。該細化晶粒結構導致提高的機械性能，例如可成形性、強度、剛性、延展性、抗腐蝕性和抗疲勞性。鉚釘的、提高的可成形性減小了裂紋在鉚釘的製造和安裝過程中的形成和傳播。
文檔編號F16B19/08GK1549869SQ03800947
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月1日 優先權日2002年5月14日
發明者愛德華·利特溫斯基, 拉赫馬圖拉·F·圖斯基, 圖拉 F 圖斯基, 愛德華 利特溫斯基 申請人:波音公司