Виды соединения. ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ. Виды соединений, применяемые при сборке
 Скачать 332.37 Kb.
|
|
1.3. Основные сведения о паяных соединениях и припоях Пайка – процесс неразъемного соединения деталей, при котором происходит растворение припоя и диффузия его в соединяемый материал. При пайке основной металл не расплавляется, что позволяет сохранить его структуру, химический состав, механические свойства. Температура плавления невысокая, поэтому больших температурных напряжений не возникает, что позволяет сохранить заданную форму, размеры и гладкость поверхности деталей. Пайка применяется в самолетостроении: - при сборке узлов и панелей с различными заполнителями; - выполнении неразъемных соединений трубопроводов; - выполнении соединений электропроводов. Для более качественной пайки применяют припои и флюсы. Качество пайки зависит от видов применяемых припоев и флюсов. Припой служит для соединения листов или деталей. Применяемые флюсы ограничивают доступ атомарного кислорода и водорода из воздуха в зону пайки и предупреждают разрыхление поверхностного слоя металлов. Различают три типа флюсов: - твердые флюсы в виде различных солей буры и борной кислоты, канифоль (основной состав - хвойная смола); - флюсы в виде газов метилбора или фтористого бора; - флюсы инертные газы (аргон, гелий). После пайки твердыми флюсами с поверхностей деталей необходимо тщательно удалить остатки флюсов, т.к. даже эти остатки могут вызвать коррозию поверхности паяного шва. Если в качестве флюса использован инертный газ, то коррозии металлов нет. При выборе припоя учитывают температуру плавления припоя, смачиваемость поверхности соединяемых деталей, свойства капиллярности, растекаемости припоя по поверхности деталей и другие свойства. Припои условно можно подразделить на три группы: мягкие с температурой плавления до 400 °С и прочностью на разрыв σв = 5 – 7 кг/мм2; твердые легкоплавкие с температурой плавления от 400 до 900 °С и прочностью на разрыв σв = 50 кг/мм2; твердые тугоплавкие с температурой плавления выше 900 °С и прочностью на разрыв σв = 50 кг/мм2. К первой группе припоев относятся оловянисто-свинцовые припои, малооловянистые легкоплавкие припои, сплав Вуда, припои с добавкой сурьмы. Типовые марки таких припоев ПОС-40, ПОСС 4-6. Припои первой группы идут для пайки электропроводов и радиоаппаратуры. Первую группу припоев используют также для пайки меди, латуни, свинца, железа – в этом случае в припои добавляют висмут, кадмий, которые снижают температуру плавления припоев. Ко второй группе относятся припои, имеющие в своем составе серебро от 10 до 35 %, а также алюминий, медь, кремний, цинк – это припои марок ПСр 12К, ПСр 25, ПСр 85-15 (серебряные), ПМЦ-54 (медно-цинковый), 35А (с добавкой алюминия). Эти припои используют для пайки деталей и узлов из жаропрочных, нержавеющих сталей, никелевых радиаторов, патрубков, пайки меди, бронзы, лужения стали. Эту группу припоев используют для силовых деталей, которые не подвергаются ударам. К третьей группе припоев относятся медно-никелевые припои, содержащие жаропрочные и серебряные добавки. Это тугоплавкие припои марок ПЖ-45-81, ВПр 1, ВПр 2. Эта группа припоев идет на пайку трехслойных панелей, соединение обшивок между собой. Пайка, как правило, идет в среде нейтральных газов. Припой поставляется в виде листов фольги толщиной 0,01 0,015 мм. Различные способы нагрева для пайки приведены на рис. 1.7.  Рис. 1.7. Способы нагрева при пайке Нагрев припоя и соединяемых деталей, как правило, проводят до температуры, на 10 15 °С превышающей температуру плавления припоя. Типовой технологический процесс пайки включает следующие операции: - подготовку поверхностей соединяемых деталей к пайке (зачистку от грязи, заусенец, жира, ржавчины и т.п.); - установку элементов и припоя в сборочное положение, фиксацию; - подачу флюса в зону пайки; - нагрев до температуры расплавления припоя; - пайку соединяемых деталей; - контроль качества готового изделия. 1.4. Характеристика клеевых соединений В самолетостроении клеевые соединения находят широкое применение: успешное склеивают детали, узлы, агрегаты с прямолинейными и криволинейными швами при самом различном сочетании марок материалов (для получения гладкой обшивки, в агрегатах оперения, элеронах, щитках, закрылках, клееных панелях). Широкое применение склеивания панелей и узлов стало возможным благодаря созданию высокопрочных и водостойких клеев, механизации и автоматизации операций склеивания. Клеевые соединения по сравнению с заклепочными обладают рядом преимуществ: меньшим весом шва; высокой гладкостью обтекаемых поверхностей; возможностью соединения разнородных материалов; лучшей герметичностью шва; высокой коррозионной стойкостью; отсутствием шума и вибраций при сборке и склеивании. Но клеевые соединения имеют недостатки: - склонность к старению с течением времени (падение прочности в результате возникающих в клее необратимых процессов); - необходимость применять нагрев при склеивании для получения высококачественного клеевого шва; - токсичность большинства марок клеев; - удлинение производственного цикла за счет пассивных операций сушки и выдержки, длящихся часами и даже сутками. При выполнении клеевых соединений применяют клеи, изготовленные на основе термопластичных и термореактивных полимеров. Термопластичные клеи имеют небольшую теплостойкость (до 80 – 90 °С) и прочность. Термореактивные клеи имеют большую прочность и теплостойкость до 350 °С. В зависимости от температуры склеивания клеи разделяют на две группы: 1) склеивающиеся без подогрева (можно применять и подогрев до температуры (60 – 120) °С для ускорения процесса склеивания) это клеи ПУ-2, ВК-5, ВИАМ-Б3; Эпоксид 1, К-153; 2) склеивающиеся с подогревом это клеи ВК-32-200, ВК-3В, ВС-10Т, Эпоксид, ВК-51, ВК-39. По теплостойкости клеи разделяют на четыре группы (следует заметить, что для второй и третьей групп деление условное) (табл. 1.2). Таблица 1.2 Классификация клеев
В конструкции самолетов и вертолетов с помощью высокопрочных клеев проводят: - соединение листовых обшивочных материалов между собой по длине, ширине, толщине; - соединение отрезков труб; - соединение обшивки с элементами жесткости: стрингерами, нервюрами, лонжеронами, шпангоутами, гофром; - соединение обшивки с пенопластом (неармированным и армированным); - соединение обшивок с сотовым заполнителем (рис. 1.8), элементов сотового заполнителя между собой, соединение законцовок панелей с сотовым заполнителем; - уплотнительные соединения. Различают следующие способы склеивания (табл. 1.2): - склеивание в автоклавах (в специальных устройствах, в которых автоматически поддерживаются требуемое давление р, температура отверждения Т °С и время выдержки при температуре ); - склеивание под прессом (при механическом давлении, температуре отверждения и времени выдержки); - склеивание в электрических печах (под вакуумом; под давлением); - склеивание в электрических формах под пневматическим давлением (например, получение лонжерона лопасти из стеклопластика); - склеивание под вакуумом при нормальной температуре. Таблица 1.2 Способы склеивания изделий и деталей
1.4.1. Основные операции при выполнении клеевых соединений Особое значение для обеспечения высокого качества, надежности и повышения ресурса клеевых соединений имеет четкое соблюдение технологических режимов склеивания и вспомогательных операций. Технологический процесс склеивания состоит из следующих операций: подготовка поверхностей деталей под склеивание; обезжиривание поверхности под склеивание; нанесение клея на склеиваемые поверхности и подсушки клея; сборки и фиксации соединяемых деталей; формование и отверждения клея; контроля качества выполненного соединения. Подготовка поверхности склеиваемых деталей имеет исключительное и часто решающее значение для получения шва высокого качества. Подготовка поверхности включает операции: 1) механической обработки поверхности в местах нанесения клея (зачистка шкуркой, наждачной бумагой для увеличения площади поверхности склеивания без изменения геометрии изделия). Основной задачей при этом является устранение возможных причин, препятствующих хорошей адгезии (сцеплению) клеев к склеиваемым поверхностям; 2) очистку поверхности от масляных пятен и ржавых загрязнений; 3) обезжиривание органическими растворителями; 4) травления поверхности в водных растворах солей и кислот; 5) нанесения перед склеиванием защитных покрытий и грунтовок; 6) нанесения слоев клея. Алюминиевые сплавы перед склейкой протравливают в растворе серной кислоты и бихромата натрия, анодируют в серной и хромовой кислоте. Для склеивания сталей применяют цинкование и кадмирование. Магниевые сплавы перед склейкой протравливают подогретой до 80 °С концентрированной до 30 % азотной кислотой. Нержавеющие стали обрабатывают в смеси различных кислот и солей (серной кислоты и двухромовокислого натрия или смеси фтористоводородной и азотной кислот). Поверхности титановых сплавов перед склеиванием анодируют или обрабатывают в растворе концентрированной серной кислоты и бихромата натрия. Поверхности для склейки деталей из меди, цинка, кадмия, латуни, свинца и других цветных металлов обрабатывают наждачной бумагой или гидропескоструйным аппаратом с последующим обезжириванием органическими растворителями или водным высокощелочным раствором из поверхностно-активных веществ ОП-7, ОП-10. После подготовки поверхности клей должен быть нанесен не позднее 6 – 8 ч. Толщина нанесения клея существенно влияет на прочность соединения. Например, если прочность соединения на срез при толщине клеевой пленки, равной 0,25 мм, принять за 1,0, то при увеличении толщины клея до 4,0 мм прочность клеевого шва на срез падает в 10 раз. Клеевой слой должен быть ровным, без бугорков и выемок. Несоблюдение этих условий приводит к непроклею участка шва или утолщению (утонению) клеевого слоя. После нанесения клея проводят его подсушку, которая проходит в два этапа: на первом этапе дается выдержка клею для удаления летучих веществ (разбавитель, растворитель и другие летучие компоненты), на втором – проводят нагрев при сравнительно небольших температурах (45 – 90) °С в термопечах примерно в течение 1 ч. Клей считают подсушенным, если он доведен до состояния отлипа (при касании клея пальцами на них не остается следов клея). Сборка склеиваемых деталей осуществляется по разработанной технологии в специальном СП. Отверждение клея проходит при определенной температуре отверждения, давлении прессования (от 0,1 до 0,7 МПа) и выдержке соединяемых деталей в течение нескольких часов. Температура отверждения для каждого клея различна. Клеи бывают холодного отверждения и горячего отверждения, при этом температура склеивания – отверждения варьируется от 80 до 175 °С в зависимости от марки клея. Для качественного склеивания необходимо определенное время выдержки при температуре отверждения и давлении. Это время выбирается в зависимости от марки клея, типа клея (холодного или горячего отверждения) и варьируется в пределах от 1,5 до 24 ч. Для окончательного отверждения клей выдерживают без давления при нормальной температуре, причем время выдержки при этом в два раза больше, чем при температуре отверждения. Затем изделие вынимается из приспособления, зачищается от потеков клея, загрязнений и передается на контроль. На контроле проверяется прочность клеевого шва на срез и отдир, а также на отсутствие непроклеев по всей зоне клеевого шва. Прочность на срез и отдир определяют в заводских лабораториях разрушением клеевого шва на образцах деталей. Зоны непроклея, пустоты, вздутия определяют методом неразрушающего контроля полученного изделия акустическим импедансным методом. 1.5. Общая характеристика резьбовых соединений При сборке узлов, агрегатов планера, при стыковке отсеков и агрегатов, при установке приборов, механизмов, оборудования применяют резьбовые соединения, которые выполняются с помощью болтов, винтов, шурупов, шпилек, болт-заклепок, называемых резьбовыми соединениями. С помощью резьбовых соединений выполняют стыки и разъемы агрегатов и отсеков; соединяют листы обшивок и части монолитных панелей; собирают тяги управления и трубопроводные системы. Объем работ с применением резьбовых соединений достаточно высок. Например, в магистральном самолете использовано до 104 000 болтов диаметром от 6 до 30 мм. В последнее время уделяют большое внимание увеличению выносливости болтового соединения. Для увеличения выносливости может быть использован один из путей: создают местное утолщение соединяемых элементов конструкции (рис. 1.8), при этом действующие напряжения снижаются. Но этот путь ведет к увеличению веса конструкции, что нежелательно; а) б)  Рис. 1.8. Местное утолщение соединяемых элементов: а – обычное; б – выносливое 2) увеличивают диаметральный натяг соединения и упрочняют поверхности отверстий. При упрочнении внешние слои отверстия становятся более прочными, что способствует уменьшению амплитуды колебаний растягивающих напряжений за счет сжимающих напряжений, вызванных упрочнением; 3) увеличивают осевую стяжку пакета за счет прижимов и затяжки болтов, при этом создаются повышенные силы трения в плоскости соединения, тем самым разгружается собственно болтовое соединение. Второй и третий пути увеличивают герметичность соединения и уменьшают возможность появления фреттинг-коррозии (т.е. коррозии от трения). От качества образования отверстий зависят степень взаимозаменяемости, жесткость соединения и длительность его работы. Процесс выполнения разъемного резьбового соединения состоит из следующих операций: образование отверстий под болты; обработка отверстия; посадка болтов в отверстие; затяжка болтов; контроль выполнения соединения. Сверление и рассверливание отверстий при сборке производится специальным переносным инструментом (дрелью по накладным кондукторам, по имеющимся отверстиям или по разметке). Отверстия для болтов в зависимости от требуемой точности развертываются или разделываются. Развертывают отверстия последовательно несколькими развертками вручную при помощи трещеток или воротков, а при машинном способе –тихоходными пневматическими дрелями. Процесс развертывания отверстий при помощи разверток очень трудоемок (например, при диаметре 10 мм трудоёмкость составляет 6,2 мин) и хорошо выполняется только квалифицированными рабочими. Разделка отверстий способом протягивания – процесс более производительный. Предварительно просверленное отверстие разделывается на специальных пневмо- и гидравлических прессах за один рабочий ход протяжки (140 мм). При этом облегчается труд рабочих, обеспечивается требуемая точность и чистота поверхности при увеличении производительности труда в 10 раз. Если необходимо, то проводят дорнирование отверстия, т.е. упрочнение поверхностных слоев отверстия. Для этих целей применяют специальный инструмент – дорн (цилиндр, по окружности которого расположены вращающиеся цилиндрики меньшего диаметра) (рис. 1.9).  Рис. 1.9. Схема дорна для упрочнения отверстий | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
