JP4580762B2 - Method for joining two or more components together - Google Patents

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Abstract

Method of typing two or more components (1, 2) together by means of a fastener (3), in which each component (1, 2) is provided with a hole and the components are placed so that the holes overlap one another in order to receive the fastener (3) in the holes, the fastener (3) placed in the holes being mechanically pressure-loaded and heated in order to deform the fastener, thereby tying the components (1, 2) together. The fastener (3) is heated essentially only during the fastener deformation phase, in order to minimize the heat transfer from the fastener (3) to the components (1, 2) being tied.

Description

本発明は、請求項１の前提部分にしたがって２個以上の構成部材を結合させる方法に関する。   The invention relates to a method for joining two or more components according to the preamble of claim 1.

このような方法は、多数の製品の製造に用いられうるが、以下では、本発明をいかなる形でも制限しない例証として、前記方法をどのように適用して多数の構成部材を互いに結合させて、その後の製造段階において、たとえばはんだ付けにより前記構成部材を互いに接合することを目的としてこれらの構成部材に凝集的かつ自立的な構造を形成させるようにしうるかを説明する。   Such a method can be used in the manufacture of a large number of products, but in the following, as an illustration that does not limit the invention in any way, how to apply the method to join a number of components together, In the subsequent manufacturing stage, it will be described whether a coherent and self-supporting structure can be formed on these constituent members for the purpose of joining the constituent members together by soldering, for example.

たとえば航空機産業においては、さまざまな構造の製造のために、板等のさまざまな構成部材をはんだ付けまたはその他の接合方法により接合する必要がある。多数の板のはんだ付けを容易にするために、これらの板は、はんだ付け段階において、互いに対して固定されなければならない。固定具またはいわゆるはんだ付け冶具が、この目的のために用いられうる。しかしながら、構造が多数の構成部材からなる場合または複雑な形状を有する場合は、このことがはんだ付け冶具の設計に多大な要求を課す。複雑なはんだ付け冶具は高額の製造費に繋がるという事実に加えて、はんだ付け段階において取扱い困難でもある。   For example, in the aircraft industry, various components, such as plates, need to be joined by soldering or other joining methods to produce various structures. In order to facilitate the soldering of a large number of plates, these plates must be fixed with respect to each other during the soldering stage. Fixtures or so-called soldering jigs can be used for this purpose. However, if the structure consists of a large number of components or has a complex shape, this places great demands on the design of the soldering jig. In addition to the fact that complex soldering jigs lead to high manufacturing costs, they are also difficult to handle during the soldering stage.

はんだ付け冶具を使用しなくても済むようにするひとつの方法は、はんだ付け冶具を使用する代わりに板を予め自立形構造に組み立てた後にはんだ付けすることである。このような事前組立ては、構成部材を互いに溶接またはリベット締めすることによって達成できる。しかしながら、金属間合金、たとえばＴｉＡｌ、ＮｉＡｌおよびＦｅＡｌ等の脆性材料を用いる場合には、従来式の溶接およびリベット締めは、亀裂の発生により、該材料と完成品の特性とに悪影響を与えることがある。   One way to avoid the use of a soldering jig is to solder the plate after it has been pre-assembled into a free-standing structure instead of using a soldering jig. Such pre-assembly can be accomplished by welding or riveting the components together. However, when using brittle materials such as intermetallic alloys such as TiAl, NiAl and FeAl, conventional welding and riveting can adversely affect the material and the properties of the finished product due to cracking. is there.

金属間合金のＴＩＧおよびＥＢ溶接のためには、構造の各部分または構造全体の複雑な予熱および／または後熱を行なって、大きい温度勾配の結果としての溶接継目または母材における亀裂および／または膨張を防ぐことが必要になる。この工程とこうした熱処理を行なうのに必要とされる設備とのいずれもが高い費用を要する。   For TIG and EB welding of intermetallic alloys, complex pre-heating and / or post-heating of each part of the structure or the entire structure is performed, resulting in cracks and / or cracks in the weld seam or matrix as a result of large temperature gradients. It is necessary to prevent swelling. Both this process and the equipment required to perform such heat treatment are expensive.

従来式の熱間リベット締めもまた、構造において大きい温度勾配をもたらして亀裂を生じることがある。さらにまた、ＩＮ６００等の従来材料製のリベットによるリベット締めは、リベットの材料と互いにリベット締めされる金属間化合物製の構成部材の材料との間における熱膨張率の差が大きいために熱疲労割れをもたらすことがある。より高い温度において、材料の熱膨張率の差は、リベットが構成部材を互いに保持する力に影響を及ぼす。リベットが、該リベットにより互いに保持される構成部材より高い熱膨張率を有する場合は、より高い温度において、構成部材が互いに保持される力が低下する。加えて、リベットと板とにおける合金の組成の相違は、たとえばその後の構成部材のはんだ付け時に、リベット穴に最も近接する材料内における望ましくない脆性相の形成をもたらす。   Conventional hot riveting can also result in large temperature gradients in the structure and cracks. Furthermore, rivet tightening with rivets made of conventional materials such as IN600 is subject to thermal fatigue cracking due to the large difference in the coefficient of thermal expansion between the rivet material and the material of the intermetallic component that is riveted together. May bring. At higher temperatures, the difference in coefficient of thermal expansion of the material affects the force with which the rivet holds the components together. If the rivet has a higher coefficient of thermal expansion than the components held together by the rivet, the force at which the components are held together at a higher temperature will be reduced. In addition, the difference in alloy composition between the rivet and the plate results in the formation of an undesirable brittle phase in the material closest to the rivet hole, for example during subsequent soldering of the component.

本発明の目的は、導入部に記載の種類の方法において、こうした従来周知である方法の前記欠点の少なくともひとつが実質的に緩和される方法を提供すること、すなわち締結具によって構成部材を互いに結合させる方法において、特に脆性の材料でも、材料に、該材料内における亀裂または望ましくない脆性相の形成という形で過度に悪影響を及ぼすことなしに互いに結合させることができる方法を提供することにある。   The object of the present invention is to provide a method in which at least one of the above-mentioned drawbacks of the methods known in the art is substantially alleviated in the type of method described in the introduction, i. It is an object of the present invention to provide a method in which even brittle materials, in particular, can be bonded together without undue adverse effects in the form of cracks or undesirable brittle phases in the material.

本発明によれば、この目的は、前記締結具が、本質的に、該締結具の変形段階においてのみ加熱されるという点において達成される。これにより、締結具から互いに結合させられる構成部材への熱伝達が最小限に抑えられる。熱は、締結具のみに、該締結具を関連ある荷重下において所要の度合いに変形させるのに必要とされる程度だけ供給されなければならない。このことは、さらにまた、構成部材が、大きい温度勾配を伴うことなしに、相対的に低い温度に維持でき、かつ構成部材の材料の特性が結合時に大体において影響を受けないままに維持できることを意味する。さらにまた、このようにすると、結合のために用いられるエネルギー量を効率的に利用することが可能になる。   According to the invention, this object is achieved in that the fastener is essentially heated only during the deformation phase of the fastener. This minimizes heat transfer from the fasteners to the components that are coupled together. Heat must be supplied to the fastener only to the extent required to deform the fastener to the required degree under the associated load. This also means that the component can be maintained at a relatively low temperature without a large temperature gradient, and that the material properties of the component can be kept largely unaffected upon bonding. means. Furthermore, this makes it possible to efficiently use the amount of energy used for coupling.

本発明にしたがった方法の主要な利点は、予熱されない構成部材と予熱されない締結具とを用いることができるところにある。結合前に、構成部材と締結具とは、標準室温等の周囲温度または該温度に近い温度とされうる。このことは、結合前および後における構成部材の熱処理のための費用のかかる工程および装置なしで済ますことを可能にする一方で、構成部材に有意な悪影響を及ぼすことなしに結合が行なわれうる。   The main advantage of the method according to the invention is that non-preheated components and non-preheated fasteners can be used. Prior to joining, the component and fastener can be at ambient temperature, such as standard room temperature, or at a temperature close to that temperature. This makes it possible to dispense with expensive processes and equipment for heat treatment of the components before and after bonding, while the bonding can be performed without significantly adversely affecting the components.

本発明にしたがった方法の好適な実施例において、締結具は、最初に圧力荷重を受け、その後、締結具は、圧力荷重を維持しながら加熱される。このようにすると、締結具の変形シーケンスの開始が、締結具への熱の供給によって制御でき、前記熱は、締結具を介して電流を通すことによって適切に得られる。締結具に熱を伝達するために電流を用いることは、相対的に制御容易であるという利点、すなわち電流の強さと締結具を介して電流を流さなければならない時間とを関連ある材料と寸法パラメータとに合わせて調節して、所要の熱伝達を起こしうるという利点を有する。   In a preferred embodiment of the method according to the invention, the fastener is initially subjected to a pressure load, after which the fastener is heated while maintaining the pressure load. In this way, the start of the fastener deformation sequence can be controlled by supplying heat to the fastener, which heat is suitably obtained by passing an electric current through the fastener. The use of current to transfer heat to the fastener is relatively easy to control, i.e., the strength of the current and the time that the current must flow through the fastener. And can be adjusted to meet the required heat transfer.

本発明にしたがった方法のまた他の好適な実施例において、締結具は、工具によって加圧され、締結具の変形後に、加圧工具と締結具との間の機械的接触が維持されて、締結具から加圧工具への熱伝達により締結具の冷却ができる。以って、変形した締結具内に存在する過剰な熱は、こうした熱伝達を促進させるために冷却可能の加圧工具により大部分は吸収でき、締結具により結合される構成部材への望ましくない熱伝達は、このようにしてさらに減じることができる。   In yet another preferred embodiment of the method according to the present invention, the fastener is pressurized by the tool and, after deformation of the fastener, the mechanical contact between the pressure tool and the fastener is maintained, The fastener can be cooled by heat transfer from the fastener to the pressure tool. Thus, excess heat present in the deformed fastener can be largely absorbed by the coolable pressure tool to facilitate such heat transfer, which is undesirable for the components joined by the fastener. Heat transfer can be further reduced in this way.

結合を達成するための適切な工具は、２個の電極を有する複合式加圧および加熱工具であり、これらの電極の間に締結具が配置されるとともに、これらの電極によって圧力が締結具に加えられうる一方で、締結具の変形段階において前記電極間を流れる電流により熱の締結具への供給が可能である。熱は、さらにまた、前記電極が締結具より低い温度を有するという点において、変形段階後に引き続き締結具からの放散が可能である。   A suitable tool for achieving the coupling is a combined pressure and heating tool having two electrodes, between which the fasteners are placed, and these electrodes cause pressure to be applied to the fasteners. On the other hand, heat can be supplied to the fastener by the current flowing between the electrodes during the deformation stage of the fastener. The heat can still be dissipated from the fastener after the deformation stage in that the electrode has a lower temperature than the fastener.

本発明にしたがった方法のその他の利点は、以下の詳細な説明とその他の従属請求項とに記載されている。   Other advantages of the method according to the invention are described in the detailed description below and in the other dependent claims.

本発明は、さらにまた、金属間合金製の２個以上の構成部材を本発明にしたがった方法により互いに結合させるための金属間合金製のリベットに関する。   The invention further relates to an intermetallic alloy rivet for joining two or more components made of an intermetallic alloy to each other by the method according to the invention.

本発明は、さらに、本発明にしたがった方法を用いて製造される航空機構成部材と、はんだ付けにより互いに接合され、かつ互いにはんだ付けされるとともに１個以上の金属間合金製リベットを有する２個以上の金属間合金製構成部材からなる製品であって、前記製品は、はんだ付けに先立って本発明にしたがった方法によってこれらの構成部材を結合させることで得られ、前記結合は、はんだ付け時において前記構成部材を実質的に互いに固定して保持するために行なわれる製品と、本発明にしたがった方法を用いて、１個の単位体を形成する１個以上の構成部材の少なくとも一時的な結合状態を、たとえば前記単位体のはんだ付け等のその後の処理を行なうために創出することとに関する。   The present invention further includes two aircraft components manufactured using the method according to the present invention and two pieces joined together by soldering and soldered together and having one or more intermetallic rivets. A product composed of the above-described intermetallic alloy components, wherein the product is obtained by combining these components by a method according to the present invention prior to soldering, and the coupling is performed during soldering. At least temporarily of one or more components forming one unit using a product according to the invention and a product performed to hold the components substantially fixed together Creating a bonded state for subsequent processing, such as soldering of the unit bodies, for example.

添付図面を参照して、以下に本発明の好適な実施例を例証として説明する。
図１〜４を参照して、以下に本発明にしたがった方法をより詳細に説明する。 Preferred embodiments of the present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
The method according to the present invention is described in more detail below with reference to FIGS.

結合させられる２個以上の構成部材１、２は、貫通穴を備え、前記構成部材１、２は、これらの穴が互いに重なり合って前記穴内において締結具３を受けるように配置される。締結具３は、構成部材１、２の全厚を超える長手寸法を有して、該締結具の部分４が前記穴および構成部材の外側に突出するとともに、以って変形、すなわち最も近接する構成部材１の方への圧縮と締結具３の前記部分４の断面の同時膨張とを受けさせるようになっている。前記穴内に配置された締結具３は、締結具３を変形させるために機械的に加圧されるとともに加熱されて、以って構成部材１、２を互いに結合させる。   The two or more constituent members 1 and 2 to be joined are provided with through holes, and the constituent members 1 and 2 are arranged such that these holes overlap each other to receive the fastener 3 in the hole. The fastener 3 has a longitudinal dimension that exceeds the total thickness of the components 1, 2, so that the portion 4 of the fastener projects out of the hole and the component and is therefore deformed, ie closest. The component 1 is subjected to compression and simultaneous expansion of the cross section of the portion 4 of the fastener 3. The fastener 3 disposed in the hole is mechanically pressurized and heated to deform the fastener 3, thereby connecting the constituent members 1 and 2 to each other.

本発明にしたがった方法において、締結具３は、本質的に締結具の変形段階においてのみ加熱されて、締結具３からの結合させられる構成部材１、２への熱伝達が最小限に抑えられる。「本質的に締結具の変形段階においてのみ」という表現は、締結具を変形させて結合状態を創出する前または後に、熱が供給されないことを表すことを意図されている。したがって、締結具３は、構成部材内の穴に該締結具が配置されるときには予熱されず、従来的な意味の予熱が変形段階前に行なわれないだけでなく、構成部材１、２を予熱する必要もない。しかしながら、以下の説明から明らかになるように、熱が締結具に供給された瞬間に変形が起こるのではなしに、熱の供給と変形との間において、おそらくある一定の遅れが生じることから、締結具３へのある一定の熱伝達が変形前に起こりうる。同様に、システムにおいて起こりうるヒステリシスのために、ある一定の熱供給が変形直後に生じうる。しかしながら、目的は、締結具の変形が行なわれた後の締結具３への、以って構成要素１、２への熱伝達を最小限に抑えることにある。   In the method according to the invention, the fastener 3 is heated essentially only during the deformation stage of the fastener, so that the heat transfer from the fastener 3 to the joined components 1, 2 is minimized. . The expression “essentially only in the deformation phase of the fastener” is intended to indicate that no heat is supplied before or after the fastener is deformed to create a bonded state. Accordingly, the fastener 3 is not preheated when the fastener is placed in a hole in the component, and not only preheating in the conventional sense is performed before the deformation stage, but also the components 1 and 2 are preheated. There is no need to do. However, as will become apparent from the following description, the fastening does not occur at the moment when heat is supplied to the fastener, but rather because there is probably a certain delay between the supply of heat and the deformation. Certain heat transfer to the tool 3 can occur before deformation. Similarly, due to possible hysteresis in the system, a certain heat supply can occur immediately after deformation. However, the aim is to minimize heat transfer to the components 1, 2 to the fastener 3 after the fastener has been deformed.

図１に、２枚の板１、２を互いに結合させるリベット３に荷重を加える方法が示されている。リベット３を高温状態において変形させうるだけの荷重Ｆは、締結具３に対して、複合式加圧および加熱工具７の２個の電極５、６を該電極間にリベット３が配置された状態で互いに対して直線的かつ互いの方向に移動させることによって加えられる。一方の電極５は、適切に固定されるとともに、たとえばリベット３の頭側端部８を収容できる一方で、他方の電極６は、リベットの他方の端部９および第１の電極５の方向（およびそれと逆方向）に直線移動するように設計される。これに代わる方法として、いずれの電極５、６も、直線移動するように設計してよい。   FIG. 1 shows a method of applying a load to a rivet 3 that joins two plates 1 and 2 together. The load F that can deform the rivet 3 in a high temperature state is a state in which the rivet 3 is disposed between the two electrodes 5 and 6 of the combined pressure and heating tool 7 with respect to the fastener 3. Are added by moving linearly relative to each other in the direction of each other. One electrode 5 is suitably fixed and can accommodate the head end 8 of the rivet 3, for example, while the other electrode 6 is in the direction of the other end 9 of the rivet and the first electrode 5 ( Designed to move linearly in the opposite direction). As an alternative method, any of the electrodes 5 and 6 may be designed to move linearly.

図２に、その後の段階において、電圧源１５によって電圧を電極５、６に、以ってリベット３に印加する方法が示されている。この段階は、加圧状態のリベット３を介して電流を通して該リベットが加熱されるようにして、その結果として、リベット３が該リベットの加圧と温度上昇とにより変形させられ、然る後に電流が直ちに除去されるとともにリベット３への熱供給を停止する段階を含む。ある一定の遅れが電流とリベット３における発熱との間において起こりうることにより、ある場合には、電流供給を完全な変形が生じる前に遮断して、過度の量の熱がリベット３に伝達されることを防がなければならないかもしれない。電流の強さと通電時間とは、当然ながら、実際のリベット締め作業時において一般的な、板１、２の材料および寸法によるリベットの寸法および材料等の異なる条件に合わせて調節される。通電時間は、１秒未満〜約１秒の範囲内であることが多い。電圧源１５に関しては、交流電圧源と直流電圧源との両方を使用して所要の電流を発生させることが可能である。   FIG. 2 shows a method in which a voltage is applied to the electrodes 5 and 6 by the voltage source 15 and then to the rivet 3 at a later stage. This step is such that the rivet is heated by passing an electric current through the rivet 3 in a pressurized state, so that the rivet 3 is deformed by the pressurization and temperature rise of the rivet, after which Is immediately removed and the heat supply to the rivet 3 is stopped. A certain delay can occur between the current and the heat generation in the rivet 3, so that in some cases the current supply is shut off before full deformation occurs and an excessive amount of heat is transferred to the rivet 3. You may have to prevent that. The strength of the current and the energization time are naturally adjusted in accordance with different conditions such as the rivet dimensions and materials depending on the materials and dimensions of the plates 1 and 2 that are generally used in actual riveting operations. The energization time is often in the range of less than 1 second to about 1 second. With respect to the voltage source 15, it is possible to generate a required current using both an AC voltage source and a DC voltage source.

その後、図３に示されているように、リベット３に対する荷重が維持されるか、またはたとえ荷重Ｆが軽減または除去されても少なくとも電極５、６とリベット３との間における機械的接触が維持されて、リベット３が電極５、６によって冷却され、すなわちリベット３内のどんな余剰熱でも板１、２にではなしに電極に伝達される。しかしながら、亀裂を防ぐためには、冷却過程において荷重を維持することが有利である。このようなリベット３の冷却は、一般に、１秒〜数秒で完了する。リベット３の変形後にリベット３から加圧工具７への熱伝達を容易にするために、加圧工具７は、従来装置によって冷却できる。前記方法または少なくとも締結具３の加熱は、不活性ガスを含有する雰囲気内において適切に行なわれて、締結具３および／または構成部材１、２の酸化が最小限に抑えられ、このことには、実際にはおそらくある程度は、結合させられる構成部材１、２をこうした雰囲気内に配置することも含まれる。   Thereafter, as shown in FIG. 3, the load on the rivet 3 is maintained, or at least the mechanical contact between the electrodes 5, 6 and the rivet 3 is maintained even if the load F is reduced or removed. Thus, the rivet 3 is cooled by the electrodes 5, 6, ie any excess heat in the rivet 3 is transferred to the electrodes rather than to the plates 1, 2. However, to prevent cracking, it is advantageous to maintain the load during the cooling process. Such cooling of the rivet 3 is generally completed in 1 second to several seconds. In order to facilitate heat transfer from the rivet 3 to the pressure tool 7 after deformation of the rivet 3, the pressure tool 7 can be cooled by conventional devices. The method or at least the heating of the fastener 3 is suitably carried out in an atmosphere containing an inert gas to minimize oxidation of the fastener 3 and / or the components 1, 2, In practice, perhaps to some extent, includes placing the components 1, 2 to be joined in such an atmosphere.

変形後、すなわちリベット３の据込み後に、電極５、６および構成部材１、２は、互いに対して移動させられて、必要な場合には、さらに他のリベットを用いて構成部材１、２のまた他の位置においてリベット締めが行なうことができる。   After deformation, i.e. after the rivet 3 has been set up, the electrodes 5, 6 and the components 1, 2 are moved relative to each other and, if necessary, further rivets can be used to Further, riveting can be performed at other positions.

特に好ましくない形状および／または好ましくない寸法により、依然として亀裂または材料に対するその他の望ましくない影響の危険性がある場合は、この危険性は、たとえばリベット座金１０の形態をとる保護部材１０を用いることによってさらに減じることができる。図１において略図に示されているように、このリベット座金１０は、一方の構成部材１に当接してリベット３の変形端部９において該リベットのまわりに配置されうる。このようにすると、その後のリベット３の変形時において、該リベットの熱間変形材料と板１との間における直接的な接触が防がれ、このことは、最大温度勾配がリベット３と板１との間ではなしにリベット３とリベット座金１０との間において生じることを意味する。   If there is still a risk of cracks or other undesirable effects on the material due to particularly unfavorable shapes and / or unfavorable dimensions, this risk can be achieved by using a protective member 10 in the form of a rivet washer 10, for example. It can be further reduced. As shown schematically in FIG. 1, the rivet washer 10 can be placed around the rivet at the deformed end 9 of the rivet 3 in contact with one component 1. In this way, during the subsequent deformation of the rivet 3, direct contact between the hot deformable material of the rivet and the plate 1 is prevented, which means that the maximum temperature gradient is between the rivet 3 and the plate 1. Means between the rivet 3 and the rivet washer 10.

図１、２および３に示される締結具３は、本発明の範囲から逸脱することなしに、多数の異なる方法で設計してよい。前記例の締結具３は、円形断面を有する細長部分１１と一方の端部８に設けられる頭部１２とを有するが、締結具のその他の実施例も可能である。たとえば、頭部１２を排除することもできるが、その場合には逆にリベットの変形を制御するためにより進歩したリベット締め装置が必要になる。リベット３が、頭部を備える場合は、この頭部を沈頭リベット締め用および丸頭リベット締め用のいずれにも設計できる。異なる種類の頭部１２、１２ｂ、１２ｃを有する３個の異なるリベット３ａ、３ｂ、３ｃの例が図４に示されており、これらの内の１個のリベット３ｂは、沈頭リベット締め用に設計されている。   The fastener 3 shown in FIGS. 1, 2 and 3 may be designed in a number of different ways without departing from the scope of the present invention. The fastener 3 in the above example has an elongated portion 11 having a circular cross section and a head 12 provided at one end 8, but other embodiments of fasteners are possible. For example, the head 12 can be eliminated, but in that case, a more advanced riveting device is required to control rivet deformation. When the rivet 3 is provided with a head, the head can be designed for both a crest rivet fastening and a round head rivet fastening. An example of three different rivets 3a, 3b, 3c with different types of heads 12, 12b, 12c is shown in FIG. 4 and one of these rivets 3b is used for tightening riveting rivets. Designed.

当然ながら、その他の従来装置を本発明にしたがった方法と一緒に用いることもできる。たとえば、リベット締め作業時において板を互いに押圧する装置は、それが必要とされる場合に用いてよい。   Of course, other conventional devices can be used with the method according to the present invention. For example, a device that presses the plates together during riveting operations may be used when it is required.

構成部材１、２を互いに結合させるために必要とされる、該構成部材の穴抜きは、穴あけ、放電加工または水切断等の従来方法により行なうことがきる。穴の形状および大きさとリベットの形状および大きさとを互いに一致させて、リベットが穴内に配置されているときにリベットを変形させることによって所望のリベット締め接続が達成できるようにする。実質的に同じ直径を有する円形断面の穴とリベットとを用いることが好ましいが、異なる断面のリベットを用いることも可能である。穴抜きは、結合させられる構成部材に対して同時に行なうか、または各構成部材に対して別々に行なうことができる。構成部材のその後の処理において構成部材の接合を容易にするために、はんだ箔（図示せず）等の材料層が、穴抜きの前または後に構成部材間に配置されうる。このはんだ箔は、その後、構成部材を互いにはんだ付けするために用いられる。構成部材を互いにはんだ付けすることにより、互いにリベット締めされただけの一時的な製品に比べて大幅に高い負荷伝達容量を有する恒久的な製品を得ることができる。   The punching of the constituent members required for connecting the constituent members 1 and 2 to each other can be performed by a conventional method such as drilling, electric discharge machining, or water cutting. The shape and size of the hole and the shape and size of the rivet are matched to each other so that the desired rivet connection can be achieved by deforming the rivet when the rivet is placed in the hole. Although it is preferred to use circular cross-sectional holes and rivets having substantially the same diameter, it is also possible to use rivets of different cross-sections. The punching can be performed simultaneously for the components to be joined or separately for each component. In order to facilitate joining of the components in subsequent processing of the components, a material layer such as a solder foil (not shown) may be placed between the components before or after punching. This solder foil is then used to solder the components together. By soldering the components together, a permanent product with a significantly higher load transfer capacity can be obtained compared to a temporary product that is only riveted together.

さらにまた、１個を超える加圧工具または多数のリベットに同時に適用可能な１個の加圧工具、たとえば１対を超える電極を有する１個の工具を使用することにより、多数のリベットを本質的に同時にリベット締めすることができることも付け加えておくべきである。   Furthermore, the use of more than one pressing tool or one pressing tool that can be applied simultaneously to multiple rivets, for example one tool with more than one pair of electrodes, It should also be added that it can be riveted at the same time.

本発明にしたがった方法は、金属間合金等の脆性材料を互いに結合させるのに特に適しており、金属間合金群に含まれる材料のリベットが、この目的に好適に用いられる。金属間合金の分類に含まれる合金の例は、ＴｉＡｌ、ＮｉＡｌおよびＦｅＡｌである。本発明にしたがった方法を用いて航空機産業における使用に適する製品を製造することを目的とした実験は、成功裏に行なわれた。たとえば、前記方法は、１ｍｍの厚さのＴｉＡｌ製の板に適用された。前記板を互いに結合させるためにＴｉＡｌ製のリベットが、リベット締め後に前記板を互いにはんだ付けするのに５０μｍの厚さのはんだ箔チクニ（Ticuni）７０が用いられる。   The method according to the invention is particularly suitable for bonding brittle materials such as intermetallic alloys to each other, and rivets of materials included in the group of intermetallic alloys are preferably used for this purpose. Examples of alloys included in the class of intermetallic alloys are TiAl, NiAl and FeAl. Experiments aimed at producing products suitable for use in the aircraft industry using the method according to the invention have been carried out successfully. For example, the method was applied to a 1 mm thick TiAl plate. TiAl rivets are used to bond the plates together, and a 50 μm thick solder foil Ticuni 70 is used to solder the plates together after riveting.

本発明は、本明細書に記載の本発明の実施例に制限されるわけではなく、以下の特許請求の範囲によってのみ制限されることを強調しておくべきである。本発明の考え方を熟知すれば、当業者には、おそらく、本発明の範囲内に含まれる多数の改変態様が自明となろう。   It should be emphasized that the invention is not limited to the embodiments of the invention described herein, but only by the following claims. Those skilled in the art will readily appreciate numerous modifications that fall within the scope of the present invention once they are familiar with the concepts of the present invention.

２個の構成部材を互いに結合させる締結具を２個の電極によって加圧する方法を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the method of pressurizing the fastener which couple | bonds two structural members mutually with two electrodes. 締結具に電圧を印加して締結具を変形させる方法を示す、図１に対応する略断面図である。It is a schematic sectional drawing corresponding to FIG. 1 which shows the method of applying a voltage to a fastener and deform | transforming a fastener. 締結具の変形後に電圧を除去する一方で締結具と電極との間における接触を維持する方法を示す、図１に対応する略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view corresponding to FIG. 1 illustrating a method of removing the voltage after deformation of the fastener while maintaining contact between the fastener and the electrode. 本発明にしたがった方法において用いられる３個の異なる締結具の例を示す略側面図である。FIG. 6 is a schematic side view illustrating an example of three different fasteners used in a method according to the present invention.

Claims (14)

締結具（３）によって２個以上の構成部材（１、２）を互いに結合させる方法であって、各構成部材（１、２）は、穴を備えるとともに、前記構成部材は、前記穴が互いに重なり合って前記締結具（３）を前記穴内において受けるように配置され、前記穴内に配置される前記締結具（３）は、機械的に加圧および加熱されることで、前記締結具が変形させられて、以って前記構成部材（１、２）が互いに結合させられる方法において、前記締結具（３）は、最初に加圧工具（７）によって加圧されるとともに、然る後に前記加圧を維持しながら加熱され、前記締結具（３）は、本質的に、前記締結具の変形段階においてのみ加熱されて、前記締結具から結合させられる前記構成部材（１、２）への熱伝達が最小限に抑えられ、結合は、前記締結具（３）と前記構成部材（１、２）とのいずれもが金属間合金群の材料に含まれる同一または同様の合金により製作されて行なわれ、さらに前記加圧工具（７）と前記締結具（３）との間における機械的接触が、前記締結具の変形後に維持されて、前記締結具（３）から前記加圧工具（７）に熱を伝達することによって前記締結具が冷却されることを特徴とする方法。A method of coupling two or more component members (1, 2) to each other by a fastener (3), wherein each component member (1, 2) includes a hole, and the component member includes The fasteners (3) are arranged so as to overlap and receive in the holes, and the fasteners (3) arranged in the holes are mechanically pressurized and heated to deform the fasteners. Thus, in the method in which the constituent members (1, 2) are joined together, the fastener (3) is first pressed by the pressing tool (7) and then after the addition. Heated while maintaining pressure, the fastener (3) is essentially heated only during the deformation stage of the fastener and heat to the components (1, 2) to be joined from the fastener. Transmission is minimized and the coupling is None of the ingredients (3) and the component (1, 2) is carried out are manufactured by the same or similar alloy contained in the material of the intermetallic alloys group, further wherein the fastening the pressing tool (7) Mechanical contact with the tool (3) is maintained after deformation of the fastener and the fastener is cooled by transferring heat from the fastener (3) to the pressure tool (7). wherein the that. 前記締結具の変形後に、前記加圧工具（７）を冷却して、前記締結具（３）から前記加圧工具への熱伝達を容易にすることを特徴とする請求項１に記載の方法。After deformation of the fastener, and cooling the pressing tool (7) The method according to claim 1, characterized in that to facilitate heat transfer to the pressurizing tool from the fastener (3) . 保護部材（１０）が、前記締結具（３）の変形端部（９）に配置されて、前記締結具（３）の変形時において前記締結具の熱間変形材料と、前記締結具（３）の前記変形端部（９）に最も近接して配置される前記構成部材（１）との間における直接的な接触が防がれることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。A protective member (10) is disposed at the deformed end (9) of the fastener (3), and when the fastener (3) is deformed, the hot deformable material of the fastener and the fastener (3 3. The method according to claim 1, wherein direct contact with the component (1) arranged closest to the deformed end (9) is prevented. 前記構成部材（１、２）は、予熱されない状態で互いに結合させられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。The structural member (1, 2) A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is coupled to each other in a state that is not preheated. 前記締結具（３）は、予熱されない状態で前記穴内に適用されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。The fastener (3) A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that applied to the hole in a state that is not preheated. 前記締結具（３）は、複合式加圧および加熱工具（７）を用いて加圧および加熱されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。The fastener (3) A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is pressurized and heated with a compound expression pressurization and heating tools (7). 前記締結具（３）は、前記複合式加圧および加熱工具（７）の２個の電極（５、６）間において加圧されることを特徴とする請求項６に記載の方法。Method according to claim 6 , characterized in that the fastener (3) is pressed between two electrodes (5, 6) of the combined pressure and heating tool (7). 前記締結具（３）は、前記締結具（３）を介して電流を通すことにより加熱されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。The fastener (3) A method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is heated by passing a current through the fasteners (3). 前記締結具（３）は、不活性ガスを含有する雰囲気内において加熱されて、前記締結具（３）および／または前記構成部材（１、２）の酸化が最小限に抑えられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。The fastener (3) is heated in an atmosphere containing an inert gas, and oxidation of the fastener (3) and / or the constituent members (1, 2) is minimized. The method according to any one of claims 1 to 8 . 前記締結具（３）の変形に先立って、はんだ箔等の材料層が前記構成部材（１、２）間において配置されて、その後の処理において、前記材料層によって前記構成部材が互いに接合されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。Prior to deformation of the fastener (3), a material layer such as solder foil is disposed between the constituent members (1, 2), and the constituent members are joined to each other by the material layer in subsequent processing. the method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that. 前記構成部材（１、２）は、少なくとも一時的に互いに結合させられて、前記構成部材が実質的に互いに固定された状態の自立形構造を形成した後に、その後の製造段階において接合されて、意図される負荷伝達構造要素を形成することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。The components (1, 2) are at least temporarily joined together to form a self-supporting structure in which the components are substantially fixed together, and then joined in a subsequent manufacturing stage, the method according to any one of claims 1 to 10 and forming a load transfer structure elements contemplated. 前記構成部材（１、２）は、はんだ付けによって接合されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。12. Method according to claim 11 , characterized in that the components (1, 2) are joined by soldering. 金属間合金により製作されて、金属間合金製の２個以上の構成部材（１、２）を請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法により互いに結合させるリベット（３）。Is manufactured by intermetallic alloy rivets for coupling together according to the method described two or more components made of intermetallic alloy (1,2) to one of the claims 1 to 12 (3). ＴｉＡｌ、ＮｉＡｌまたはＦｅＡｌ合金により製作される請求項１３に記載のリベット（３）。A rivet (3) according to claim 13 , made of TiAl, NiAl or FeAl alloy.
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