ПРОБИВНАЯ ЗАКЛЕПКА, СПОСОБ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДРУГ К ДРУГУ, ИЗ КОТОРЫХ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДИН ЭЛЕМЕНТ ВЫПОЛНЕН ИЗ ЗАГОТОВКИ ИЗ КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА

1. Пробивная заклепка (10) для крепления отдельных элементов (40, 42) друг к другу, из которых по меньшей мере один элемент (40) выполнен из заготовки из композитного материала, имеющая фланец (12) и заклепочную часть (14), диаметр (D2) которой меньше диаметра (D1) фланца, при этом на стороне (16) фланца, смежной с заклепочной частью (14), имеется кольцеобразная поверхность (18) контакта с элементом, окружающая заклепочную часть (14), причем заклепочная часть (14) имеет на свободном конце (20) кольцевую поверхность (22) для пробивки двух заготовок, расположенную по меньшей мере, по существу, перпендикулярно центральной продольной оси (24) пробивной заклепки, и предпочтительно имеет внутреннюю вогнутую кольцевую поверхность (26), образующую переход от торцевой поверхности (20) пробивной заклепки (10) в полое внутреннее пространство (28) заклепочной части, причем пробивная заклепка имеет центральное проходное отверстие (36), проходящее по всей длине пробивной заклепки, и пробивная заклепка (10) имеет направленный внутрь выступ (38) в области заклепочной части (14).
2. Способ крепления отдельных элементов (40, 42) друг к другу с помощью пробивной заклепки (10), при этом по меньшей мере один элемент выполнен из заготовки (40) из композитного материала, пробивная заклепка имеет фланец (12) и заклепочную часть (14), диаметр (D2) которой меньше диаметра (D1) фланца, на стороне (16) фланца, смежной с заклепочной частью, имеется кольцеобразная поверхность (18) контакта с элементом, окружающая заклепочную часть (14), заклепочная часть (14) имеет свободную торцевую поверхность (20) для пробивки двух элементов (40, 42), причем пробивная заклепка (10) имеет центральное проходное отверстие (36), проходящее по всей длине пробивной заклепки (10), способ включает в себя этапы, на которых:
a) размещают вставку (50) штампа напротив одного из двух элементов (40, 42), которые должны быть скреплены друг с другом и расположены друг на друге, при этом во вставке штампа выполнено проходное отверстие (52), размеры которого обеспечивают размещение заклепочной части (14);
b) выполняют относительное перемещение пробивной заклепки (10) свободным концом заклепочной части (14) в сторону к элементам (40, 42), расположенным друг на друге, и в направлении вставки (50) штампа;
c) пробивают элементы (40, 42) свободным концом (20) заклепочной части (14) и вводят заклепочную часть (14) в проходное отверстие (52) во вставке (50) штампа до тех пор, пока поверхность (18) контакта с элементом не войдет в контакт с элементом (40), близлежащим к фланцу (12);
d) пуансоном (66; 114) по меньшей мере локально расширяют пробивную заклепку (10); и
e) формируют заклепочный буртик (80; 120) посредством изменения формы свободного концевого участка (15) заклепочной части для зажимания элементов (40, 42) между фланцем (12) и заклепочным буртиком (80; 120); и
f) расширяют пробивную заклепку посредством осевого перемещения пуансона (66) через проходное отверстие (36), выходящее со стороны фланца пробивной заклепки (10), при этом пуансон (66) содержит кольцевой буртик (78), обеспечивающий расширение, который сужается в направлении свободного конца пуансона, близлежащего к пробивной заклепке, и имеет максимальный диаметр, который больше наименьшего диаметра проходного отверстия (36).
3. Способ по п. 2, в котором кольцевой буртик (78) пуансона (66), который сужается в направлении свободного конца пуансона (66), близлежащего к пробивной заклепке, и имеет максимальный диаметр больше диаметра проходного отверстия (36), но меньше наружного диаметра заклепочной части (14), вдавливают в проходное отверстие (36) пробивной заклепки и выполняют расширение проходного отверстия (36) внутри элементов (40, 42).
4. Способ по п. 2 или 3, в котором центральное проходное отверстие (36) проходит по всей длине пробивной заклепки (10) и имеет направленный внутрь выступ (38) в области заклепочной части (14), при этом кольцевой буртик (78) вводят в проходное отверстие (36) пробивной заклепки до тех пор, пока он не будет контактировать с направленным внутрь выступом (38) заклепочной части (14) и не будет надавливать на него и свободный концевой участок (15) заклепочной части (14) в наружном направлении для образования заклепочного буртика (80).
5. Способ по п. 2, в котором пуансон (66) имеет направляющий участок на переднем конце, который направляют в проходное отверстие (36) полой заклепочной части (14).
6. Способ по п. 2, в котором центральное проходное отверстие (36) пробивной заклепки (10) имеет увеличенный диаметр (37) в области фланца (12) по сравнению с полой заклепочной частью (14) и соответствует по меньшей мере, по существу, диаметру кольцевого буртика (78), в результате чего фланец (12) пробивной заклепки, по существу, не расширяется пуансоном (66).
7. Способ по п. 2, в котором пуансон имеет меньший диаметр со стороны кольцевого буртика (78), удаленной от пробивной заклепки, для сведения к минимуму сил трения в проходном отверстии (36).
8. Способ по п. 2, в котором вырубленные части (56), образованные из элементов на этапах b) и с), удаляют через предпочтительно расширяющееся проходное отверстие (52) в первой вставке (50) штампа.
9. Способ по п. 2, в котором вставка (100) штампа с углублением (102) на торцевой поверхности, в котором размещают фланцевую часть (12) пробивной заклепки (10), расположена со стороны элементов (40, 42), которые расположены вплотную друг к другу, вставка (100) штампа имеет проходное отверстие (104), начинающееся от центра кольцевого углубления (102) и имеющее размеры, позволяющие удалять вырубленные части (56), а заклепочная часть (14) пробивной заклепки выступает от торцевой поверхности вставки (100) штампа; причем способ включает в себя этапы, на которых:
- используют прижимную деталь (110) с другой стороны элементов (40, 42), расположенных вплотную друг к другу;
- пробивают элементы (40, 42) свободным концом (20) заклепочной части (14) посредством относительного перемещения между вставкой (100) штампа и прижимной деталью (110) до тех пор, пока заклепочная часть (14) не будет размещена в проходном отверстии (112) прижимной детали (110), и поверхность (18) контакта с элементом не войдет в контакт с элементом (40), близлежащим к фланцу (12), и из элементов не будут образованы вырубленные части (56);
- перемещают через проходное отверстие (112) прижимной детали (ПО) и через проходное отверстие (36) пробивной заклепки (10) пуансон (114), имеющий передний концевой участок (116) и кольцевой буртик (118), расположенный за передним концевым участком (116), и проталкивают передним концевым участком (116) пуансона вырубленные части через проходное отверстие (36) пробивной заклепки, изменяют посредством кольцевого буртика (118) форму свободного концевого участка (15) заклепочной части (14), который выступает со стороны элементов (40, 42), удаленной от фланца (12), для образования заклепочного буртика (120);
- вырубленные части вырубают в одном осевом направлении, а удаляют их в противоположном направлении.
10. Способ по п. 9, в котором передний концевой участок (116) пуансона (114) имеет диаметр меньше, чем внутренний диаметр заклепочной части (14), и предпочтительно закруглен на свободном конце для деформирования вырубленных частей (56) в форме раковины и уменьшения их диаметра, в результате чего они могут легче проталкиваться через проходное отверстие (36) пробивной заклепки (10) и в проходное отверстие (104).
11. Способ по п. 9 или 10, в котором кольцевой буртик (118) пуансона (114), который сужается в направлении конца (116) пуансона (114), близлежащего к пробивной заклепке (10), и имеет максимальный диаметр больше диаметра проходного отверстия (36) пробивной заклепки (10), но меньше наружного диаметра заклепочной части (14), вдавливают в проходное отверстие (36) пробивной заклепки и выполняют расширение проходного отверстия (36), причем пуансон (114) предпочтительно имеет меньший диаметр со стороны кольцевого буртика (118), удаленной от пробивной заклепки (10), для сведения к минимуму сил трения внутри проходного отверстия (36).
12. Способ по п. 9, в котором прижимная деталь (110) может быть частью установочной головки, имеющей подвижные сегменты (122), которые в закрытом положении расположены вокруг свободного концевого участка (15) заклепочной части (14) и выполнены с возможностью перемещения независимо друг от друга для обеспечения образования заклепочного буртика.
13. Способ по п. 2, включающий в себя дополнительный этап, на котором посредством использования второй вставки (90) штампа с центральным выступом (92) и вогнутой закругленной кольцевой поверхностью (94), окружающей центральный выступ, концевой участок (15) заклепочной части (14), удаленный от фланца и выступающий от элементов, подвергают отбортовке или калибровке для образования заклепочного буртика (80; 120), при этом центральный выступ (92) вставки (90) штампа предпочтительно имеет расширяющуюся форму в направлении от фланца (12).
14. Устройство для крепления отдельных элементов (40, 42) друг к другу с помощью пробивной заклепки (10), из которых по меньшей мере один элемент (40) выполнен из заготовки из композитного материала, при этом пробивная заклепка (10) имеет фланец (12) и заклепочную часть (14), диаметр (D2) которой меньше диаметра (D1) фланца, при этом на стороне (16) фланца, смежной с заклепочной частью (14), имеется кольцеобразная поверхность (18) контакта с элементом, окружающая заклепочную часть (14), причем заклепочная часть (14) имеет свободный конец (20) для пробивки двух элементов (40, 42) и дополнительно имеет центральное проходное отверстие (36), проходящее по всей длине пробивной заклепки; при этом устройство включает в себя следующие элементы:
a) вставку (50; 100) штампа, которая расположена напротив одного из двух скрепляемых элементов, размещенных вплотную друг к другу, и имеет проходное отверстие (52; 102), размеры которого обеспечивают размещение заклепочной части (14);
b) устройство для выполнения относительного перемещения пробивной заклепки (10) свободным концом (20) заклепочной части (14) к элементам (40, 42), расположенным друг на друге, для пробивки элементов (40, 42) свободным концом (20) заклепочной части и введения свободного конца заклепочной части (14) в проходное отверстие (52) во вставке (50) штампа или в прижимную деталь (110) до тех пор, пока поверхность (18) контакта с элементом не войдет в контакт с элементом (40), близлежащим к фланцу (12); и
с) пуансон (66; 114), имеющий кольцевой буртик (78), который сужается в направлении свободного конца пуансона (66; 114), близлежащего к пробивной заклепке (10), для расширения заклепочной части (14), при этом пробивная заклепка (10) также имеет направленный внутрь выступ (38) в области заклепочной части (14), и кольцевой буртик (78) пуансона (66) выполнен с возможностью входить в контакт с направленным внутрь выступом (38) для надавливания на него и свободный концевой участок (15) заклепочной части (14) в наружном направлении для образования заклепочного буртика (80).
15. Устройство по п. 14, в котором вставка (100) штампа имеет углубление (102) на торцевой поверхности, в котором размещается фланец (12) пробивной заклепки, а также проходное отверстие (104), которое начинается от центра углубления (102) на торцевой поверхности, в котором размещается фланец (12) пробивной заклепки, и имеет размеры, обеспечивающие удаление вырубленных частей (56)в рабочем состоянии, при этом заклепочная часть (14) пробивной заклепки (10) выступает от торцевой поверхности вставки (100) штампа, и устройство дополнительно содержит прижимную деталь (110), которая может быть расположена с другой стороны элементов (40, 42), которые расположены вплотную друг к другу, при этом устройство выполнено с возможностью обеспечения относительного перемещения между вставкой (100) штампа и прижимной деталью (110) для пробивки элементов (40, 42) свободным концом заклепочной части (14) до тех пор, пока заклепочная часть (14) не будет размещена в проходном отверстии прижимной детали (110), и поверхность (18) контакта с элементом не войдет в контакт с элементом (40), близлежащим к фланцу, и не будут образованы вырубленные из элементов (40, 42) части (56), при этом пуансон (114), который может проходить через проходное отверстие (112) прижимной детали (110) и через проходное отверстие (36) пробивной заклепки (10), предназначен для изменения формы свободного концевого участка (15) заклепочной части (14), который выступает за сторону элементов (40, 42), удаленную от фланца, с помощью кольцевого буртика (118) для получения заклепочного буртика (120).
16. Устройство по п. 14 или 15, в котором пуансон (66) имеет направляющий участок (69) на конце, близлежащем к пробивной заклепке (10), который может направляться в проходное отверстие (36) полой заклепочной части.
17. Устройство по п. 14, в котором центральное проходное отверстие (36) пробивной заклепки имеет увеличенный диаметр (37) в области фланца (12) по сравнению с полой заклепочной частью, которое соответствует по меньшей мере, по существу, диаметру кольцевого буртика (78).
18. Устройство по п. 14, в котором пуансон имеет меньший диаметр со стороны кольцевого буртика (78), удаленной от пробивной заклепки (10), с целью сведения к минимуму сил трения внутри проходного отверстия (36).
19. Устройство по п. 14 в комбинации со второй вставкой (90) штампа, имеющей центральный выступ (92) и вогнутую закругленную кольцевую поверхность (94), окружающую центральный выступ, которая обеспечивает выполнение отбортовки или калибровки концевого участка (15) заклепочной части, удаленного от фланца (12) и выступающего от элементов (40, 42), для образования заклепочного буртика (80), при этом центральный выступ (92) вставки (90) штампа расширяется в направлении от фланца (12) для расширения заклепочной части (14) во время отбортовки или калибровки.
20. Устройство по п. 14, в котором кольцевой буртик (78) пуансона (66), который сужается в направлении свободного конца пуансона (66), близлежащего к пробивной заклепке (10), и имеет максимальный диаметр больше диаметра проходного отверстия (36) пробивной заклепки, но меньше наружного диаметра заклепочной части (14), выполнен с возможностью вдавливания в проходное отверстие (36) пробивной заклепки для выполнения расширения проходного отверстия (36) в области направленного внутрь выступа (38) пробивной заклепки.
21. Устройство по п. 20, в котором пуансон (66) имеет направляющий участок (69) на конце, близлежащем к пробивной заклепке (10), выполненный с возможностью направления его в проходное отверстие (36) полой заклепочной части (14) перед направленным внутрь выступом (38) пробивной заклепки.
22. Устройство по п. 15, в котором передний концевой участок (116) пуансона (114) имеет меньший диаметр по сравнению с внутренним диаметром заклепочной части (14) и предпочтительно закруглен на свободном конце для деформирования вырубленных частей (56)в форме раковины и уменьшения их диаметра, в результате чего они могут легче проталкиваться через проходное отверстие (36) пробивной заклепки (10) и в проходное отверстие (102).
23. Устройство по п. 15, в котором прижимная деталь (110), которая может быть частью установочной головки, имеет подвижные сегменты (122), которые в рабочем состоянии, в закрытом положении, могут окружать свободный концевой участок (15) заклепочной части (14) без зазора или с небольшим зазором и могут перемещаться независимо друг от друга для обеспечения образования заклепочного буртика (120).