Koncepcja nowego nitu proponowanego do zastosowań w konstrukcjach lotniczych

• Autorzy: Balawender T. , Śliwa R. E.

Warianty tytułu

EN

A new concept of rivet proposed to use in aeronautical constructions

• Konferencja: Odkształcalność metali i stopów : VIII konferencja naukowa : 24-27 listopada 2009
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono nową konstrukcję nitu, która może być zastosowana w konstrukcjach lotniczych. Nit składa się z dwóch części. Każda część posiada łeb i trzon, ale jeden trzon jest w postaci trzpienia, a drugi w postaci tulei. Zakuwanie nitu polega na połączeniu tych składowych części przez wprowadzenie trzonu do tulei i ich plastycznym spęczeniu. W czasie zakuwania nie dochodzi do odkształceń plastycznych łbów nitów. Podczas spęczania średnice trzonów: trzpieniowego i tulejowego powiększają się, aż do momentu całkowitego wypełnienia otworu nitowego. Ze względu na niejednorodność odkształcenia w procesie spęczania (beczkowatość), wyjściowa zewnętrzna powierzchnia trzpienia tulejowego jest w postaci walcowej tulei o wklęsłej powierzchni bocznej. W czasie nitowania, spęczane trzpienie odkształcają się najbardziej w środkowej strefie, co powoduje wyginanie tej powierzchni do kształtu prostego walca i jej dopasowanie do powierzchni otworu nitowego oraz zakrzywienie wewnętrznej powierzchni tuleja-trzpień do kształtu beczki. Zakrzywienie powierzchni styku tuleja-trzpień daje efekt zamknięcia nitu. Przeprowadzono badania wstępne nowego rodzaju nitu. Nity wykonywano z trzech różnych materiałów (czystego aluminium, miedzi i duralu). Przedstawiono wyniki uzyskanego połączenia dla różnych materiałów części składowych.

EN

This work is dealing with the new rivet construction, which can be used in aeronautical construction. The rivet is made up of two parts. Each part consists of head and shank but one shank is in a form of pin and another is in a form of sleeve. Closing up of rivet consists in joining of these two rivet parts. Joining is the consequence of plastic deformation of constituent rivet shanks. No rivet head plastic forming takes place during clenching process, so it can be accurately controlled by displacement of dies. When the rivets are compressed, the diameter of the pin shank grows and forces the deformation of the second rivet shank (sleeve) until the rivet hole is completely filled. Because the pin deformation leads to barrel-shaped resulting from non-homogeneous deformation, the initial outer shape of the sleeve is in the form of concave cylinder; inner shape of sleeve is matched to the pin cylindrical shape. At the end of compressing process this concave shape is straighten to cylindrical hole shape but because of pin barrelling the inner shape of sleeve becomes concave. This concave curvature of pin-sleeve shank surface gives the effect of the rivet shut. The results of the first step of new rivet investigations have been realised. Three different materials (aluminium, copper and aluminium alloy) were used for constituent rivets. Obtained results of good connection investigated under different conditions have been presented. Rivets were open die upset to the moment of side surface straightening. Upset rivets were cut lengthwise and section structure was observed. Longitudinal-sections of new rivet joint showed a good structural connection of component parts. This let to suppose, that presented idea of new rivet is correct and should be developed. Future investigations should include strength tests of riveted joint and further improvement of rivet geometry. Geometry of initial outer shape of sleeve shank is very important for the sake of proper closing the rivet. It should be precisely determined for different rivet shank diameter and length, and especcially, degree of shank deformation. It is difficult to determinate the application of new rivet basing on actual experience. Because during rivet closing operation, plastic deformation proceeds only in the rivet shank, it can be accurately controlled by displacement of dies and the disadvantageous phenomenon of lug and residual stresses should be diminished. So this riveting technique seems to convenient to joining composite structures.

Słowa kluczowe

PL

nit; nitowanie; nity dla lotnictwa; spęczanie; kompozyty

EN

rivet; riveting; rivets for aeronautical construction; upsetting; composites

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 54, nr 11
• Strony: 763--768
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Balawender T.

autor

Śliwa R. E.

• Politechnika Rzeszowska, Rzeszów

Bibliografia

• 1. Deng X., Hutchinson J. W.: The clamping stress in a cold-driven rivet. Int. J. Mech. Sci. 1998, t. 40, nr 7, s. 683-694.
• 2. Atre A. P., Johnson W. S.: Analysis of the effects of riveting process parameters on the fatigue of aircraft fuselage lap joints. 9th Joint FAA/DoD/NASA Aging Aircraft Conference, Atlanta, 6-9 March 2006.
• 3. Jachimowicz J., Szymczyk E., Sławiński G.: Analiza wpływu technologii nitowania na stan przemieszczeń, odkształceń i naprężeń wokół nitu. Mechanik, 2008, nr 4.
• 4. Grandt A. F., Suh J.: Stress intensity factors for nonsymmetric cracks at countersunk fastener holes. 9th Joint FAA//DoD/NASA Aging Aircraft Conference, Atlanta, 6-9 March 2006.
• 5. Szymczyk E., Jachimowicz J., Derewońko A.: Analiza naprężeń i względnych przemieszczeń elementów połączenia nitowego. Przegląd Mechaniczny, 2006, nr 9.
• 6. Fithgerald T. J., Cohen J. B.: Residual stresses in and around rivet in clad aluminium alloy plates. Materials Science and Engineering, A188, 1994, s. 51-58.
• 7. Zengqiang Cao, Cardew-Hall M.: Interference-fit riveting technique in fiber composite laminates. Aerospace Science and Technology 2006, nr 10, s. 327-330.
• 8. Langrand B., Deletombe E., Markiewicz E., DrazeHtic P.: Riveted joint modeling for numerical analysis of airframe crashworthiness. Finite Elements in Analysis and Design, 2001, nr 38, s. 21-44.
• 9. Balawender T.: Analiza krzywych spęczania materiałów metalicznych. Obróbka Plastyczna Metali, Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań, 2005, nr 16, s. 5-13.
• 10. Zgłoszenie patentowe pt. „Nit dwustronny”, nr P-387468, z dnia 11.03.2009.