[发明专利]制造中空螺钉的方法

说明书

本发明涉及制造中空螺钉的方法，其包括以下步骤：从大致平坦的金属材料形成浅杯，浅杯在其一端具有径向向外延伸的粗切凸缘；从浅杯挤出长形中空本体；将大致径向向外延伸的粗切凸缘夹持并弄平成螺钉头部的所需的尺寸和形状；退火以软化至少长形中空本体；将多个螺纹滚压至软化的长形中空本体的外部的至少一部分，由此将长形中空本体形成为大致平滑的杆部分和螺纹部分；和硬化中空螺钉。

本申请是名称为“中空金属螺钉及其制造方法”、国际申请日为2015年7月7日、国际申请号为PCT/US2015/039447、国家申请号为201580044487.6的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及一种特别用于航空航天应用的轻质中空金属不锈钢螺钉设计以及制造中空金属螺钉的相关方法。中空金属螺钉通过在一个或多个步骤中从大致圆形的金属片盘冲压而制成，以形成具有厚度为0.2至0.7毫米的壁的中空管状头部和螺钉杆。然后将螺钉杆退火以软化螺钉杆以进行螺纹滚压，此后中空金属螺钉被充分硬化以满足比类似尺寸的实心螺钉更轻的螺钉中的航空航天螺纹强度要求，并因此有助于飞行器燃料经济性。

背景技术

螺钉在本领域中通常是已知的，并且倾向于包括实心芯杆，在该芯杆上滚动以形成具有规定节距和长度的一组螺纹。一般来说，高强度耐腐蚀钢(CRES)材料优选作为螺钉材料，这是因为硬化CRES的螺纹可以重复地重新安装到螺纹孔插座中而没有螺纹损坏。然而，CRES构成较重的金属材料，并且因此无助于飞行器燃料经济性，特别是当典型的飞行器包括几千个这样的螺钉时。使用较轻重量金属的尝试，例如实心芯铝或钛螺钉，在机械师重复安装和移除相同螺钉而不会由于螺纹磨损而损坏螺纹的能力方面受到限制。

在过去，螺纹螺钉包括实心芯或由塑料等的芯插入件支撑的中空螺钉。不幸的是，塑料芯插入件至少有一些重量添加，由此螺钉仍然限制其对飞行器燃料经济性的贡献。

本发明包括改进的中空耐腐蚀金属螺钉，其中螺钉由选择的耐腐蚀金属材料的大体圆形盘冲压以提供0.2至0.7毫米的杆壁厚度，随后退火以软化金属材料，随后继而通过螺纹滚压然后通过硬化步骤以提供具有足以承受大多数航空航天应用的螺纹强度的中空金属螺钉，并且通过提供具有耐腐蚀金属螺纹的中空螺钉来有助于飞行器燃料经济性，其中中空螺钉是由相同材料制成的实心芯螺钉重量的大约50％。本发明满足这些需要并提供了进一步的优点。

发明内容

本文所公开的中空螺钉的一个实施例包括头部和从其整体延伸并由金属材料的扁平坯料形成的长形中空轴。长形中空轴包括杆部分和在其上具有多个螺纹的螺纹部分。旋转驱动机构可以由金属材料的扁平坯料一体地形成，并且与头部或长形中空轴联接，并且构造成便于通过螺纹紧固中空螺钉。在一个实施例中，旋转驱动机构是由金属材料的扁平坯料形成的多边形形状，其中多边形形状可以包括外部多边形形状(例如，六边形)。或者，旋转驱动机构可包括由头部形成的内部凹部(例如，花键或十字形凹部)。这种凹部可以形成为平头或圆头。

在该实施例的另一方面，整体垫圈可以由金属材料的扁平坯料形成并从头部向外延伸。防松垫圈(captive washer)可以以允许防松垫圈相对于整体垫圈，头部和长形中空轴自由旋转的方式至少部分地形成在整体垫圈周围。更具体地，防松垫圈的外边缘可以向上并且围绕整体垫圈的外周边，以围绕整体垫圈相邻地附接防松垫圈，用于将整体垫圈夹在其中。在一个实施例中，防松垫圈可以包括导电材料并且具有大约0.15至0.30毫米的厚度。

在该实施例的其他方面，中空螺钉可以包括具有恒定直径的长形中空本体。在该实施例中，螺纹的外径大于较平滑的杆部分的外径。这里，当在滚压螺纹之前添加时，自由浮动垫圈可以沿着杆部分滑动并且捕获在整体垫圈和螺纹部分之间。或者，长形中空本体可由具有第一直径的杆部分形成，该第一直径相对大于具有第二较小直径的重拉部分，其中在滚压步骤期间将螺纹赋予重拉部分。