[发明专利]一种钛抽芯铆钉铆钉套及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抽芯铆钉铆钉套及其制备方法。

背景技术

在航空航天领域钛抽芯铆钉是使用量非常大的连接件，但由于国际上能生产用于航空航天领域钛抽芯铆钉的厂家只有几家，所以市场价格极其昂贵，每个售价为200～300美元。我国航空航天用钛抽芯铆钉一直依赖进口，不仅花费巨大，更严重的是限制了我国航空航天在关键领域的发展。

抽芯铆钉在插入被铆接物后将铆钉钉芯抽出，使铆钉套位于被铆接物之外的部分发生形变，将被铆接物固定，从而实现铆接。选用钛抽芯铆钉可以更大限度的降低连接件的重量，提升航空航天器的有效载荷，所以在航空航天领域钛抽芯铆钉被广泛使用。由于钛抽芯铆钉的铆钉钉芯最终被抽出，实际上是由钛抽芯铆钉的铆钉套铆接固定、承载受力，因此铆钉套的性能是关键。

为了实现航空航天用钛抽芯铆钉的国产化，为了航空航天事业的发展，我国航天系统曾组织大批科研人员对此行研究。方法一：为满足航空航天器材的特殊需要，钛抽芯铆钉铆钉套要具有极高的强度和承载能力，所以选用钛合金制作钛抽芯铆钉铆钉套；而钛合金强度过高难以发生形变，所以还需要对钛合金铆钉套进行局部热处理，以改变形变部分的力学性能，从而实现局部塑性变形。但是局部热处理工艺极为繁琐，加之铆钉套尺寸小、壁薄、传热快，难以实现精确热处理，且成本较高、成功率非常低，无法实现标准规格化生产。

方法二：仍选用钛合金制作钛抽芯铆钉铆钉套，采用机械加工手段将铆钉套形变部分打磨变薄。该方法制备的钛抽芯铆钉铆钉套形变部分塑性变形能力仍然较差，而且形变部分变薄也降低了钛抽芯铆钉的连接可靠性，加工成本及制备周期也大大增加。

方法三(专利申请号：201210276835.0)：贵州杭瑞科技有限公司采用纯钛制作铆钉套，使形变部分在铆接过程中成功发生塑性变形。但是纯钛的强度不够，承载能力低，所以该方法将铆钉杆(即铆钉钉芯)留在了铆钉套内，以便提高该钛抽芯铆钉的强度。但如此一来连接件的重量将数倍增加，特别不适合用于航空航天领域的应用。

因此，我国目前还无法产业化、标准化、规模化的生产高质量的航空航天用钛抽芯铆钉，还需要依赖进口航空航天用钛抽芯铆钉以满足我国航空航天事业的发展。

发明内容

本发明是为了解决世界上仅有极个别厂家可以生产航空航天用钛抽芯铆钉，形成技术垄断和技术壁垒，我国航空航天用钛抽芯铆钉长期依赖进口，费用昂贵，受制于人的问题，而提供的一种航空航天用钛抽芯铆钉铆钉套及其制备方法。

本发明航空航天用钛抽芯铆钉铆钉套由塑性变形部和承载部组成；航空航天用钛抽芯铆钉铆钉套的承载部由高强度的钛合金制成，塑性变形部由合金牌号为TA1～TA4的工业纯钛或者合金牌号为TA5～TA10的钛合金制成。

上述航空航天用钛抽芯铆钉铆钉套按以下步骤制备：

一、根据使用需要设计航空航天用钛抽芯铆钉铆钉套塑性变形部和承载部的位置和长度；

二、根据钛抽芯铆钉铆钉套厚度和长度分别计算出塑性变形部材料用量，以及承载部高强度的钛合金用量，然后称取塑性变形部材料粉末和高强度的钛合金粉末；

三、按位置顺序将塑性变形部材料粉末和高强度的钛合金粉末依次平铺到模具中，平铺过程中一种粉末压实、压平后再平铺下种粉末；

四、将步骤三中装填有粉末的模具置于真空热压炉中进行烧结，真空热压炉内的真空度低于200Pa、温度为850～1500℃、压力为5～120MPa，保压烧结时间为10min～300min，即得到航空航天用钛抽芯铆钉铆钉套；

其中，步骤二中塑性变形部材料粉末的粒径＜500μm，高强度的钛合金粉末的粒径＜500μm；

步骤二中塑性变形部材料粉末是合金牌号为TA1～TA4的工业纯钛粉末或者合金牌号为TA5～TA10的钛合金粉末。

使用本发明钛抽芯铆钉铆钉套的航空航天用钛抽芯铆钉如图1所示，铆钉套上无缝隙、纹路或分界线。

本发明航空航天用钛抽芯铆钉铆钉套塑性变形部可在铆接过程中成功发生塑性变形；本发明航空航天用钛抽芯铆钉铆钉套承载部强度高，承载力强。本发明航空航天用钛抽芯铆钉铆钉套符合航空航天领域对钛抽芯铆钉的要求，可替代国外进口产品。

本发明航空航天用钛抽芯铆钉铆钉套变形部与承载部界面结合良好，且平整。