Виды и технологические характеристики соединений

В конструкциях современных самолетов и вертолетов наиболее широко применяются заклепочные, болтовые, сварные, паяные, клеевые и комбинированные соединения. Вид соединения выбирают с учетом нагрузок, вида материала, толщины отдельных элементов конструкции, требований технологии и эксплуатации. Опыт самолетостроения позволяет определить рациональные области применения различных видов соединений. Заклепочные, болтовые, клеевые и комбинированные соединения наиболее широко применяются в конструкциях из алюминиевых сплавов. Так из общего числа неподвижных соединений в конструкциях из алюминиевых сплавов 60% - заклепочные, 20% - болтовые, 20% - сварные и комбинированные.

Заклепочные соединения рекомендуют применять в пакетах толщиной S < = (2,5... 3,5)d (d – диаметр заклепки). Меньшая толщина пакета рекомендуется при использовании ударной клепки, большая – при прессовой.

При больших толщинах пакета S > = 4d рекомендуют применять болтовые и болтозаклепочные соединения. При этом необходимо иметь ввиду, что трудоемкость установки одного болта с гайкой в 15... 25 раз превышает трудоемкость постановки одной заклепки. Масса болтовых и болтозаклепочных соединений в 1,5.. 3 раза больше заклепочных.

Проектирование и изготовление заклепочных и болтовых соединений хорошо освоено, чем объясняется их широкое применение.

Клеевые соединения все шире применяются в конструкциях из легких сплавов для соединения тонких листов обшивок между собой, обшивок с элементами каркаса и при изготовлении сотовых конструкций. Основное их достоинство – более высокое сопротивление усталости и меньшая масса по сравнению с заклепочными и болтовыми соединениями. Это объясняется равномерной передачей нагрузки по всему сечению и отсутствием ослабленных мест. Гладкость поверхностей, хорошая герметичность и коррозионная стойкость являются важными достоинствами клеевых соединений. Недостатки – низкая прочность при неравномерном отрыве, трудность контроля качества, уменьшение прочности соединения вследствие старения клеев, малая теплостойкость большинства клеев.

Конструкции, изготовленные склеиванием, имеют ресурс на 20-30% больший, а массу на 10-20%, трудоемкость на 15-25% меньшую по сравнению с клепаными конструкциями.

Сварные и паяные соединения широко применяются в конструкциях из титановых сплавов и из сталей различных марок. Хорошо свариваются некоторые марки алюминиевых сплавов например, AМг6. Обычно объем сварных соединений в конструкциях из алюминиевых сплавов не превышает 15-20% от общего объема соединений, так как при сварке происходит быстрое окисление нагретого металла с образованием пленки окиси алюминия (Al2O3), которая резко снижает прочность соединения.

Основные достоинства сварки – получают конструкции с меньшей массой, малыми отходами материала, малыми затратами труда и средств. Масса сварной конструкции на 30-40% меньше клепанной. Коэффициент использования материала при получении панели с продольным и поперечным наборами сваркой 85-90% по сравнению с 7-12% при изготовлении такой же панели из плиты фрезерованием.

Выполнение сварных соединений хорошо механизируется и автоматизируется, что позволяет снизить их трудоемкость в 2-3 раза по сравнению с клепаными.

При проектировании сварных соединений задают величину коэффициента механизации и автоматизации:

Кма = (l ма/ l)*100% (обычно Кма = 70-85 %),

где l ма – длина швов, выполненных со средствами механизации и автоматизации;

l – общая длина сварных швов.

Обобщенная схема технологических процессов выполнения соединения.

Соединения выполняются после взаимной ориентации, фиксации и закрепления собираемых элементов конструкции.

Первым этапом ТП выполнения соединения является образование и обработка отверстий под крепежные элементы, подготовка поверхностей соединяемых элементов конструкции.

Отверстия под заклепки и болты образуют сверлением и обрабатываются разверткой или протяжкой. В необходимых случаях, с целью повышения усталостной прочности соединений, отверстия дорнируются или раскатываются. Для сварных, паяных, клеевых и комбинированных соединений проводится тщательная подготовка поверхностей соединяемых элементов конструкции. Она состоит в выравнивании, формовании и очистке кромок в местах соединения. Иногда в местах наносят грунты или применяют анодирование.

На втором этапе устанавливают крепеж (болты, заклепки) или наносится клеевой слой, укладывается припой в соответствие с видом соединения. Заклепки и болты могут быть установлены в отверстия с разной величиной радиального натяга, что оказывает существенное влияние на ресурс соединений. Толщина клеевого слоя, а также припоя влияет на качество соединений. В клееклепанных соединениях необходимо нанесение клеевого слоя и установка крепежа в строгой последовательности, определенной технологическим процессом. В клеесварных соединениях клей может наноситься до сварки или вводиться в шов после сварки, что также определяется технологическим процессом.

На третьем этапе производится расклепывание заклепок, затягивание болтов с помощью гаек, собственно сварка, пайка, склеивание. Величина осевого натяга при клепке и установке болтов, режимы сварки, пайки, склеивания оказывают большое влияние на ресурс соединения, и регламентируется директивными технологическими документами.

На завершающем, четвертом этапе производится обработка (если она необходима) и контроль соединений. Так, в некоторых видах заклепочных соединений требуется снять излишек выступающей части головки заклепки. В сварных и паяных соединениях может производиться термическая обработка и правка, очистка от шлаков, нанесение защитных покрытий. Контроль заклепочных и болтовых соединений осуществляется визуально, а сварных, паяных и клеевых соединений – с помощью специальных приборов и устройств. Кроме того соединения контролируются на герметичность и статическую и усталостную прочность (путем испытания образцов).

Дата добавления: 2014-01-11