本公開(kāi)涉及陶瓷緊固器的構(gòu)造。更具體地，本公開(kāi)涉及構(gòu)造陶瓷緊固器的方法和根據(jù)所述方法構(gòu)造的陶瓷緊固器，其中，陶瓷緊固器具有諸如氧化鋁或氧化鋯的堅(jiān)固陶瓷材料的外殼，并且該外殼具有填充有玻璃陶瓷材料的內(nèi)孔。

背景技術(shù)：

當(dāng)前可用的有由氧化鋁構(gòu)成的陶瓷緊固器和由基于氧化鋯的陶瓷構(gòu)成的陶瓷緊固器。然而，當(dāng)前已知的陶瓷緊固器中有一些由于它們的斷裂韌性和耐沖擊性低而被認(rèn)為性能差。在商業(yè)應(yīng)用和航空應(yīng)用二者中，需要具有增強(qiáng)的韌性并且可耐受高沖擊和剪切力的高溫陶瓷緊固器以及非導(dǎo)電陶瓷緊固器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)的陶瓷緊固器基本上包括由不同陶瓷材料構(gòu)成的外殼和內(nèi)芯。外殼形成陶瓷緊固器的外部并且包圍內(nèi)芯。

外殼具有帶有內(nèi)孔的柱形節(jié)段。內(nèi)孔沿著外殼在內(nèi)孔的第一端和內(nèi)孔的第二端之間延伸。外殼具有位于該外殼的第一端的頭部。頭部在內(nèi)孔的第一端上并且圍繞所述內(nèi)孔的所述第一端延伸。頭部被構(gòu)造為典型緊固器的頭部(諸如，螺栓上的六角頭或機(jī)器螺釘上的開(kāi)槽頭)。外殼具有從頭部延伸到外殼的第二端的桿。桿圍繞內(nèi)孔的節(jié)段。桿與頭部形成一體。桿具有位于該桿上的至少一個(gè)外螺紋。所述外殼的陶瓷材料是高純度陶瓷材料(諸如，燒結(jié)的基于氧化鋁或氧化鋯的陶瓷)。

內(nèi)芯位于外殼的內(nèi)孔內(nèi)。內(nèi)芯具有從該內(nèi)芯的處于內(nèi)孔的第一端處的第一端延伸到該內(nèi)芯的處于內(nèi)孔的第二端處的第二端的節(jié)段。內(nèi)芯由玻璃陶瓷材料構(gòu)成。在構(gòu)造緊固器期間，玻璃陶瓷材料被結(jié)合至外殼的內(nèi)孔的內(nèi)表面并且拉動(dòng)被壓縮的外殼。

在構(gòu)造陶瓷緊固器時(shí)，在模具中鑄造外殼，其中，模具具有形成外殼的外表面的內(nèi)表面。外殼由諸如氧化鋁或氧化鋯的陶瓷粉末形成。通過(guò)流鑄或注射成型，通過(guò)等 靜壓燒結(jié)，或者通過(guò)其它等同方法，在模具中形成外殼。這樣，形成了具有頭部和桿的外殼，頭部被構(gòu)造成與常規(guī)用于轉(zhuǎn)動(dòng)緊固器的工具接合，桿從頭部延伸到外殼的第二端。桿被模制成在所述桿的外部上具有至少一個(gè)外螺紋。模制過(guò)程還將外殼形成為具有內(nèi)孔，該內(nèi)孔沿著外殼從頭部的內(nèi)部沿著桿延伸到外殼的第二端。在外殼的第二端設(shè)置有通向內(nèi)孔的開(kāi)口。

然后，在外殼的內(nèi)孔中形成內(nèi)芯。內(nèi)芯由形成預(yù)玻璃陶瓷混合物的陶瓷粉末制成。然后，在爐子中熔融預(yù)玻璃陶瓷混合物。然后，將熔融的預(yù)玻璃陶瓷混合物傾倒在外殼的內(nèi)孔中。熔融的預(yù)玻璃陶瓷混合物從外殼頭部的內(nèi)部沿著桿直至外殼的第二端處的開(kāi)口填充所述外殼的內(nèi)孔。

然后，對(duì)外殼和外殼內(nèi)孔中的玻璃陶瓷進(jìn)行熱處理，以使內(nèi)芯的玻璃陶瓷結(jié)晶。這樣，形成了緊固器的與外殼結(jié)合的玻璃陶瓷內(nèi)芯，并且拉動(dòng)被壓縮的外殼。

然后，讓緊固器冷卻下來(lái)，并且加工外殼的第二端，以使外殼的第二端和外殼的第二端處的玻璃陶瓷平滑，并且形成最終的陶瓷緊固器。

已經(jīng)討論的特征、功能和優(yōu)點(diǎn)可獨(dú)立地在各種實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)或者可在其它實(shí)施方式中進(jìn)行組合，可參照下面的描述和附圖明白其它細(xì)節(jié)。

附圖說(shuō)明

圖1是本公開(kāi)的陶瓷緊固器的剖視圖的表現(xiàn)。

圖2是用于形成陶瓷緊固器的殼的模具的表現(xiàn)。

圖3是從模具中取出的殼的剖視圖的表現(xiàn)。

圖4是被填充熱熔融的預(yù)玻璃陶瓷混合物的殼的剖視圖的表現(xiàn)。

圖5是被填充玻璃陶瓷混合物的殼的剖視圖的表現(xiàn)，其中，玻璃陶瓷混合物已經(jīng)被加熱并且完成結(jié)晶，以形成緊固器的玻璃陶瓷芯。

圖6是形成陶瓷緊固器的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1是本公開(kāi)的陶瓷緊固器10的剖視圖的表現(xiàn)。陶瓷緊固器10基本上由外殼12和內(nèi)芯14構(gòu)成。外殼12和內(nèi)芯14由不同的陶瓷材料形成。外殼12形成陶瓷緊固器10的外部并且包圍內(nèi)芯14。陶瓷緊固器10具有中軸16，并且外殼12和內(nèi)芯 14都圍繞中軸16對(duì)稱。

外殼12具有介于該外殼的第一端20和該外殼的第二端22之間的柱形節(jié)段。外殼12具有頭部24，該頭部24形成在外殼的第一端20。頭部24的外部被構(gòu)造為傳統(tǒng)緊固器的頭部(諸如，螺栓上的六角頭、機(jī)器螺釘上的開(kāi)槽頭或傳統(tǒng)緊固器頭部的任何其它構(gòu)造)。外殼12還具有桿26，該桿26沿著外殼12的柱形節(jié)段從頭部24延伸到外殼的第二端22。桿26的外表面被構(gòu)造為典型的帶螺紋緊固器的外表面。如圖1中表現(xiàn)的，至少一個(gè)外螺紋28形成在桿26的外部上，與外殼的第二端22相鄰。桿26與頭部24形成一體并且沿著外殼12的柱形節(jié)段從頭部24延伸到外殼的第二端22。對(duì)于本公開(kāi)，外殼12由高純度陶瓷材料(諸如，燒結(jié)的基于氧化鋁或氧化鋯的陶瓷)形成?？刹捎闷渌韧奶沾刹牧?。外殼12具有沿著該外殼12的柱形節(jié)段延伸的內(nèi)孔30。內(nèi)孔30具有由外殼12的位于外殼頭部24內(nèi)的第一內(nèi)表面32限定的第一端。內(nèi)孔30沿著外殼12延伸，從內(nèi)孔的由第一內(nèi)表面32限定的第一端開(kāi)始，沿著桿26的節(jié)段(在桿26中，內(nèi)孔30由外殼12的第二內(nèi)表面34限定)，延伸到內(nèi)孔30的第二端，內(nèi)孔30的該第二端由位于外殼的第二端22處的通向內(nèi)孔的開(kāi)口36限定。內(nèi)孔30的沿著桿26延伸的第二部分34呈現(xiàn)具有恒定內(nèi)徑和恒定橫截面面積的柱形構(gòu)造。如可在圖1的表現(xiàn)中看到的，內(nèi)孔30的由外殼頭部24內(nèi)的第一內(nèi)表面32限定的第一部分32也呈現(xiàn)大體柱形構(gòu)造，該柱形構(gòu)造的橫截面直徑和橫截面面積大于內(nèi)孔的被包含在桿26的第二內(nèi)表面34中的第二部分的橫截面直徑和橫截面面積。

內(nèi)芯14位于外殼12的內(nèi)孔30內(nèi)并且完全填充內(nèi)孔。內(nèi)芯14具有從該內(nèi)芯的與外殼12的第一內(nèi)表面32對(duì)應(yīng)的第一端42延伸到該內(nèi)芯的與內(nèi)孔的位于外殼第二端22的開(kāi)口36對(duì)應(yīng)的第二端44的節(jié)段。沿著內(nèi)芯14的節(jié)段，內(nèi)芯具有與內(nèi)孔30的第一內(nèi)表面32和第二內(nèi)表面34對(duì)應(yīng)的外表面。這樣，在內(nèi)孔30的第一內(nèi)表面32中形成內(nèi)芯14上的頭部，并且在內(nèi)孔30的第二內(nèi)表面34中形成內(nèi)芯14上的桿。內(nèi)芯14由玻璃陶瓷材料構(gòu)成。玻璃陶瓷材料被結(jié)合到外殼12中內(nèi)芯30的第一內(nèi)表面32和第二內(nèi)表面34。這個(gè)結(jié)合是在構(gòu)造陶瓷緊固器10期間創(chuàng)建的并且導(dǎo)致內(nèi)芯14拉動(dòng)被壓縮的外殼12。

在圖2至圖6中表現(xiàn)構(gòu)造陶瓷緊固器10的方法。在構(gòu)造陶瓷緊固器10時(shí)，首先形成外殼12，然后在外殼中形成內(nèi)芯14。

參照?qǐng)D6，步驟1，確定將要用于形成外殼12的陶瓷粉末。對(duì)于本公開(kāi)，陶瓷粉 末是氧化鋁。然而，可使用氧化鋯或其它等同的陶瓷粉末。

參照?qǐng)D2和圖6，步驟2，外殼12在模具48中形成，模具48具有被構(gòu)造成形成外殼12的外表面的內(nèi)表面50。圖2只表現(xiàn)了模具48的一半。應(yīng)該理解，在形成外殼12時(shí)還使用模具的作為圖2中示出的模具48的一半的鏡像圖像的另一半。通過(guò)流鑄，通過(guò)高溫等靜壓燒結(jié)，或者通過(guò)其它等同方法，用氧化鋁陶瓷粉末在模具48的兩半中形成外殼12。在完成外殼12的模制時(shí)，如圖3中表現(xiàn)的，從模具48中取出外殼12。如圖3中表現(xiàn)的，外殼12被模制成具有頭部24、桿26、外螺紋28和內(nèi)孔30，頭部24處于外殼的第一端20，桿26沿著外殼12的節(jié)段延伸到外殼第二端22，外螺紋28位于桿26上，內(nèi)孔30從內(nèi)孔的第一端32沿著外殼12延伸到內(nèi)孔的位于外殼第二端22處的開(kāi)口36處的第二端34。

如圖6中表現(xiàn)的，步驟3，陶瓷粉末被確定為形成內(nèi)芯14所需的玻璃陶瓷材料的前體。所選擇的粉末被混合而形成預(yù)玻璃陶瓷混合物。

如圖6中表現(xiàn)的，步驟4，將預(yù)玻璃陶瓷混合物放入爐子中的熔爐中，并且在爐子中進(jìn)行加熱，以熔化預(yù)玻璃陶瓷混合物，形成熔融的預(yù)結(jié)晶玻璃陶瓷。

如圖4和圖6中表現(xiàn)的，步驟5，接著，從熔爐傾倒出熔融的預(yù)結(jié)晶玻璃陶瓷，使其通過(guò)外殼第二端22中的開(kāi)口36，進(jìn)入外殼12的內(nèi)孔30中。熔融的預(yù)結(jié)晶玻璃陶瓷完全填充外殼12的內(nèi)孔30，直至內(nèi)孔30的開(kāi)口36。

如圖5和圖6中表現(xiàn)的，步驟6，對(duì)外殼12的內(nèi)孔30中的熔融的預(yù)結(jié)晶玻璃陶瓷和外殼進(jìn)行熱處理，使內(nèi)芯14的玻璃陶瓷結(jié)晶。這樣，在外殼12中形成與內(nèi)孔30的第一內(nèi)表面32和第二內(nèi)表面34結(jié)合的玻璃陶瓷芯14并且將被壓縮的外殼12拉向內(nèi)芯14。

如圖6中表現(xiàn)的，步驟7，讓陶瓷緊固器10的外殼12和內(nèi)芯14冷卻下來(lái)。在冷卻下來(lái)之后，如有需要，使外殼12和內(nèi)芯14經(jīng)受加工，以使外殼第二端22和外殼內(nèi)孔30的開(kāi)口36處的內(nèi)芯14平滑，形成圖1中表現(xiàn)的最終陶瓷緊固器。

另外，本公開(kāi)包括根據(jù)以下條款的實(shí)施方式。

條款1.一種緊固器，所述緊固器包括：

殼，其形成所述緊固器的外部，所述殼具有帶有內(nèi)孔的柱形節(jié)段，所述內(nèi)孔沿著所述殼在所述內(nèi)孔的第一端和所述內(nèi)孔的第二端之間延伸，所述殼具有在所述內(nèi)孔的所述第一端上延伸的頭部，所述殼具有圍繞所述內(nèi)孔延伸的桿，所述桿與所述頭部形 成一體，并且所述桿從所述頭部沿著所述殼的所述柱形節(jié)段延伸到所述內(nèi)孔的所述第二端，所述殼由陶瓷材料構(gòu)成；以及

芯，其位于所述殼的所述內(nèi)孔內(nèi)，所述芯具有從所述內(nèi)孔的所述第一端延伸到所述內(nèi)孔的所述第二端的節(jié)段，所述芯由玻璃陶瓷材料構(gòu)成。

條款2.根據(jù)條款1所述的緊固器，其中，所述桿具有位于該桿上的外螺紋，所述外螺紋圍繞所述芯延伸。

條款3.根據(jù)條款1所述的緊固器，其中，所述殼的所述陶瓷材料是除了玻璃陶瓷材料之外的陶瓷材料。

條款4.根據(jù)條款1所述的緊固器，其中，所述殼的所述陶瓷材料是燒結(jié)的氧化鋁。

條款5.根據(jù)條款1所述的緊固器，其中，所述殼的所述內(nèi)孔被內(nèi)表面包圍；所述芯具有圍繞該芯延伸的外表面，所述芯的所述外表面與所述內(nèi)孔的所述內(nèi)表面結(jié)合，并且將被壓縮的所述殼圍繞所述芯拉動(dòng)。

條款6.根據(jù)條款1所述的緊固器，其中，所述頭部圍繞所述內(nèi)孔的所述第一端延伸，且所述內(nèi)孔的所述第一端位于所述頭部?jī)?nèi)；所述芯具有位于該芯的所述節(jié)段的相對(duì)兩端處的第一端和第二端，并且所述芯的所述第一端處于所述內(nèi)孔的所述第一端處并且位于所述頭部?jī)?nèi)。

條款7.根據(jù)條款6所述的緊固器，其中，所述芯具有處于該芯的所述第一端處的頭部，所述芯的所述頭部的橫截面面積是所述芯的所述節(jié)段中最大的橫截面面積，并且所述芯的所述頭部位于所述殼的所述頭部?jī)?nèi)。

條款8.一種緊固器，所述緊固器包括：

具有一個(gè)節(jié)段的芯，所述芯具有位于該芯的所述節(jié)段的相對(duì)兩端處的第一端和第二端，所述芯具有圍繞所述芯延伸的外表面，所述芯由玻璃陶瓷材料構(gòu)成；以及

圍繞所述芯的殼，所述殼由非玻璃陶瓷的陶瓷材料構(gòu)成，所述殼具有圍繞所述芯的所述第一端延伸的頭部，所述殼具有圍繞所述芯的所述節(jié)段延伸的桿，所述桿與所述頭部形成一體，所述桿從所述頭部沿著所述芯的所述節(jié)段延伸到所述芯的所述第二端。

條款9.根據(jù)條款8所述的緊固器，其中，所述殼的所述陶瓷材料是燒結(jié)的氧化鋁。

條款10.根據(jù)條款8所述的緊固器，其中，所述殼的所述陶瓷材料是氧化鋯。

條款11.根據(jù)條款8所述的緊固器，其中，所述殼與所述芯的所述外表面結(jié)合，并且所述芯將被壓縮的所述殼圍繞所述芯拉動(dòng)。

條款12.根據(jù)條款8所述的緊固器，其中，所述芯具有處于所述芯的所述第一端的頭部，所述芯的所述頭部的橫截面面積是所述芯的所述節(jié)段中最大的橫截面面積，并且所述芯的所述頭部位于所述殼的所述頭部?jī)?nèi)。

條款13.根據(jù)條款8所述的緊固器，其中，所述桿具有位于該桿上的外螺紋，并且所述外螺紋圍繞所述芯延伸。

條款14.一種制造緊固器的方法，所述方法包括：

形成所述緊固器的殼，所述殼具有帶有相對(duì)的第一端和第二端的節(jié)段，在所述殼的所述第一端上形成頭部，在所述殼的第二端上形成外螺紋，將所述殼形成為帶有沿著所述殼的所述節(jié)段延伸的內(nèi)孔；

將熔融的預(yù)結(jié)晶玻璃陶瓷材料傾倒到所述殼的所述內(nèi)孔中；以及

讓所述熔融的預(yù)結(jié)晶玻璃陶瓷材料在所述殼的所述內(nèi)孔內(nèi)冷卻下來(lái)。

條款15.根據(jù)條款14所述的方法，所述方法還包括：由陶瓷材料形成所述殼。

條款16.根據(jù)條款14所述的方法，所述方法還包括：由氧化鋁形成所述殼。

條款17.根據(jù)條款14所述的方法，所述方法還包括：由氧化鋯形成所述殼。

條款18.根據(jù)條款14所述的方法，所述方法還包括：通過(guò)進(jìn)行流鑄和注射成型中的一種且之后等靜壓燒結(jié)用于形成所述殼的陶瓷材料來(lái)形成所述殼。

條款19.根據(jù)條款14所述的方法，所述方法還包括：在所述預(yù)結(jié)晶玻璃陶瓷材料已經(jīng)冷卻下來(lái)之后，對(duì)所述預(yù)結(jié)晶玻璃陶瓷材料進(jìn)行熱處理以使所述預(yù)結(jié)晶玻璃陶瓷材料結(jié)晶，并且將所述預(yù)結(jié)晶玻璃陶瓷材料結(jié)合至所述殼。

條款20.根據(jù)條款19所述的方法，所述方法還包括：加工所述殼的所述第二端以及結(jié)合至所述殼的所述預(yù)結(jié)晶玻璃陶瓷材料，以形成平滑的底部。

因?yàn)榭稍诓幻撾x本發(fā)明的范圍的情況下在本文描述和例示的陶瓷緊固器的構(gòu)造及其操作方法中進(jìn)行各種修改，所以以上描述中包含的或者附圖中示出的所有內(nèi)容旨在應(yīng)當(dāng)被理解為是例證性而非限制性的。因此，本公開(kāi)的廣度和范圍不應(yīng)該受上述示例性實(shí)施方式中的任一個(gè)的限制，而是應(yīng)該只按照隨附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物進(jìn)行定義。