Виды соединения. ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ. Виды соединений, применяемые при сборке
 Скачать 332.37 Kb.
|
|
ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ СБОРКЕ В самолетостроении при выполнении сборочных работ для соединения сборочных единиц и деталей применяют клепаные, сварные, паяные, клееные, резьбовые, комбинированные, шарнирные, шаровые соединения. Все эти соединения можно разбить на разъемные и неразъемные. К неразъемным соединениям относятся соединения, которые невозможно разобрать без разрушения основного материала и крепежных элементов, например: клепаные, сварные, паяные, клееные, комбинированные, болтовые с натягом. Разъемные соединения могут быть подвижными и неподвижными. Неподвижные соединения – болтовые со свободной посадкой, болтовые с тугой посадкой, болтовые с посадкой на конус. Подвижные соединения – шарнирные, зубчатые, винтовые, «гребенка». Выбор соединения зависит от конструкции и назначения самолета, от применяемых материалов. Следует отметить, что наибольший вес конструкции дают болтовые, клепаные соединения, а наименьший вес – сварные и паяные соединения. 1.1. Особенности заклепочных соединений Наиболее распространенным типом соединения деталей в узлы, панели, агрегаты в самолетостроении является клепка, которая обеспечивает требуемую надежность и ресурс работы соединения и узла. Количество заклепок в самолете среднего веса доходит до 400 – 800 тыс. шт., а в тяжелых самолетах до 1,5 – 2,0 млн шт. При таком количестве заклепок трудоёмкость сборочно-клепальных работ на самолете доходит до 30 – 35 % общей трудоемкости изготовления планера. При соединении деталей заклепками типовыми операциями являются: - сверление (или пробивка) отверстий под заклепку. Сверление проводят пневмодрелями, электродрелями, сверлильными установками, пробивными штампами; - зенкование гнезда под потайную закладную головку заклепки. Применяют сверлильно-зенковальные установки, зенковки; - постановка заклепки в отверстие вручную или с помощью клепального автомата (в бункер автомата засыпают определенный тип заклепок и через специальное ориентирующее устройство заклепки устанавливаются в отверстия соединяемых деталей); - образование замыкающей головки заклепки, т.е. процесс клепки. Применяют при этом пневмомолотки, клепальные прессы, клепальные автоматы (табл. 1.1); - контроль качества выполненного процесса клепки (контролируют визуально и с помощью щупов, штангенциркулем западание и выступание головок заклепок, высоту замыкающей головки). В самолетостроении применяют холодную клепку. В этом случае не снижаются механические характеристики соединяемых материалов, и значительно снижается трудоёмкость клепальных работ. Применяемые заклепки нормализованы, т.е. их маркируют в соответствии со стандартом отрасли (ОСТ) или государства (ГОСТ). Каждая заклепка имеет шифр, указывающий форму закладной головки, тип стандарта, марку материала, диаметр и длину стержня заклепки. Например, заклепка 3501А5 – 12: шифр 3501 указывает, что это плоская закладная головка, А – отраслевой стандарт, 5 – диаметр стержня заклепки, 12 – длина стержня заклепки. Таблица 1.1 Клепально-сверлильное оборудование, используемое для сборки
По внешнему виду различают два типа заклепок: с потайной закладной головкой (угол конуса может быть 90° и 120°) и выступающей закладной головкой (рис. 1.2). Заклепки изготавливают из легких алюминиевых сплавов В94, В65, Д18П, Д19П, АМц, Амг 5П, АД1; меди и латуни М2, Л62; стали 20Г2, Х18Н9Т; стали 10, 15; титановых сплавов ОТ-4, ВТ-10.   120° а) б) Рис. 1.1. Типы заклепок: а – с выступающей головкой; б – с потайной головкой Кроме того, по внешнему виду заклепка тоже имеет маркировку, указывающую на марку материала. На рис. 1.2 показаны примеры внешнего вида заклепок и соответствующая ему марка материала. Процесс клепки заключается в осаживании стержня заклепки и образовании замыкающей головки заклепки требуемой формы. Общая длина заклепки L для соединения пакета толщиной S (рис. 1.3) определится формулой L= 1,3d + S, где 1,3d – припуск на образование замыкающей головки заклепки.  Рис. 1.2. Внешний вид заклепки и ее маркировка по марке материала: а сплав АМц; б сплав Д19П; в сплав В65; г сплав В94  L S h Рис. 1.3. Определение длины заклепки в зависимости от ее диаметра и толщины склепываемого пакета Образование замыкающей головки заклепки происходит ударным или прессовым способом (рис. 1.4).  а) б)Р Р Рис. 1.4. Схемы клепки: а – ударной; б прессовой Ударная клепка выполняется с помощью пневмомолотка и поддержки за несколько ударов по головке заклепки. Поддержка выбирается в зависимости от мощности пневмомолотка. Для клепки применяют специальные бойки, рабочая поверхность которых бывает плоской или копирующей внешний контур заклепки. Прессовая клепка характерна тем, что замыкающая головка заклепки формируется за один ход пресса при равномерном сжатии стержня заклепки постоянным усилием. Прессовая клепка бывает групповая и одиночная. При групповой клепке за один ход пресса расклепывается несколько заклепок, а при одинарной клепке расклепывается одна заклепка. Механизация, автоматизация и производительность процессов одиночной и групповой клепки в значительной мере зависят от оснащения их поддерживающими и транспортирующими устройствами, которые исключают необходимость поддерживать детали руками, облегчают установку изделия на прессе и улучшают качество клепки. Клепка может быть прямая и обратная. Если боек пневмомолотка установлен со стороны закладной головки заклепки, то клепка – прямая; если со стороны замыкающей головки – то обратная. Автоматизация и механизация клепальных операций ускоряют и удешевляют технологический процесс клепки. Например, стоимость прессовой одиночной клепки ниже ударной пневматическими молотками на 20 25 %, а групповой – ниже в 3 – 4 раза. Выносливость заклепочных соединений. В самолетостроении важное внимание уделяется вопросу выносливости заклепочных соединений. Повторно-статические испытания показала, что усталостные поломки планера в большинстве случаев (75 85 % всех поломок) начинаются в районе заклепочных и болтовых соединений. Появились заклепки с повышенной выносливостью и ресурсом. Повышение выносливости заклепки в соединении идет за счет создания больших диаметральных натягов и увеличения осевой стяжки пакета. То есть заклепка повышенной выносливости решает задачу заполнения отверстия под заклепку с натягом и получения равномерного поля напряжений в районе заклепочного соединения по всей толщине склепываемого пакета. При передаче усилия по толщине соединяемых листов обшивки в зоне клепаного шва возникают неравномерно распределенные напряжения. Наиболее эффективным способом снижения неравномерности напряжений является упрочнение стенок отверстия. В процессе образования замыкающей головки заклепки стержень увеличивается в диаметре и упрочняет поверхность отверстия (рис. 1.5).  Рис. 1.5. Выносливость заклепочных соединений (зачерненные области – зона упрочнения отверстия) При постановке обычных потайных заклепок Д упрочняется в основном лист со стороны замыкающей головки. Выносливость такой заклепки – 100 %. Наиболее широко используются заклепки ПЗГ (потайная замыкающая головка), они дают повышение усталостной выносливости и долговечности до 200 %. Клепка заклепками ПЗГ за счет заполнения гнезда отверстия дополнительным материалом позволяет избежать применения внутришовной герметизации на плоских рядовых швах. Но упрочнение отверстия идет только в зоне одного листа. Клепку ПЗГ нельзя рекомендовать для тонких обшивок (начинать рекомендуется с толщины обшивки 1,5 – 1,8 мм). При применении заклепки усталостной с компенсатором ЗУК на поверхности закладной головки имеется бугорок-компенсатор, который при расклепывании позволяет лучше заполнить отверстие телом заклепки. Усталостная выносливость таких заклепок возрастает до 300 %, а упрочнение идет по обоим листам обшивок. Заклепки стержневые ЗУС, дающие 700 – 800 % усталостной выносливости, создают натяг за счет стержня с потайной головкой. В этом случае получают практически полное выравнивание напряжений по обоим листам. Наибольшую выносливость до 1100 % дают стержневые заклепки К30-ЗУС с предварительным сжатием листов подогреваемыми прижимами, но в этом случае требуется дорогое и сложное оборудование, поэтому такие заклепки, как правило, ставят только при ремонтных работах. 1.2. Способы герметизации клепаных швов и изделий Назначение герметизации – поддержание избыточного давления в кабинах, предотвращение утечки топлива, жидкостей или газов, защита отсеков и агрегатов от проникновения в них агрессивных жидкостей и газов и попадания воды во время дождя. Утечка воздуха, газов или жидкостей в клепаных швах происходит через зазоры между заклепками и отверстиями в деталях или между контактными поверхностями листов обшивок. Уменьшить или полностью устранить утечку можно путем нанесения герметизирующих материалов в зоны утечки или применять плотные посадки заклепок в отверстие. В пассажирских, военных, грузовых самолетах и вертолетах герметизируются кабины, приборные и грузовые отсеки. Постановка заклепок с компенсатором и стержневых заклепок приводит к значительному повышению герметичности шва. Наибольший эффект герметичности достигается сочетанием плотной посадки заклепок с нанесением герметизирующих материалов (герметиков). Герметики должны обладать следующими свойствами: - иметь сцепление (адгезию) к соединяемым деталям не менее 0,98 МПа (9,8 кг/ см2); - не нарушать целостности герметизации и допускать взаимные перемещения соединяемых деталей, которые появляются при эволюциях самолета; - иметь пластичность, т.е. сохранять герметизирующие свойства при перепадах давления, деформациях шва, воздействии высокой и низкой температур; не оказывать вредного воздействия на людей; - не вызывать коррозионные процессы в зоне герметизации. Герметики выпускают в виде пастообразной массы, растворов, жидкостей, пленок, лент и тканей, пропитанных герметиком. Важное свойство герметика – его жизнеспособность – время, в течение которого герметик сохраняет требуемые адгезионные свойства до нанесения его на поверхности деталей. Это время – не более 6 12 ч. В самолетостроении и вертолетостроении применяют большое количество разнообразных герметиков. Их можно разделить на два класса: 1) эксплуатируемые при температуре от  - 60 до +300 °С при скоростях полета М= 2 – 3 (герметики марки ВГФ, У-2-28); 2) эксплуатируемые при температуре от - 70 до +130 °С с околозвуковыми скоростями полета (герметики марки У-30М, УТ-32, ВТУР, У-30мэс-5, ВИТЭФ, ВИКСИНТ). В настоящее время используют три варианта герметизации: внутришовная герметик прокладывается между соединяемыми деталями (рис. 1.6, а). При использовании внутришовной герметизации вначале предварительно собирают изделие без герметика, просверливают отверстия для соединения деталей, затем разбирают изделие, чтобы удалить стружку от сверления отверстий, затем обезжиривают место, где будет нанесен герметик, герметизируют изделие (оставляют для отверждения герметика в течение некоторого времени), и затем проводят окончательную сборку. Такие приемы в значительной степени усложняют и удлиняют процесс сборки изделия; а) б) в)  1 2 Рис. 1.6. Способы герметизации: 1 – герметик; 2 – соединяемые листы поверхностная герметик наносится на внешние поверхности соединяемых деталей после сборочных операций (рис. 4.6, б). При применении поверхностной герметизации изделие вначале собирают, потом проводят процесс герметизации. Такой вид герметизации имеет наименьшую трудоёмкость и цикл сборки; смешаннаяили комбинированная (рис. 1.6, в), которая сочетает внутришовную и поверхностную герметизацию. Смешанный способ герметизации является наиболее трудоемким и дорогим, применяется главным образом при изготовлении топливных баков и отсеков, к которым предъявляются повышенные требования по герметизации. При смешанной герметизации, как правило, применяют вначале внутришовную герметизацию, затем поверхностную, а потом герметизацию поливом. Например, суммарная трудоёмкость трех типов герметизации бака-кессона крыла составляет 180 ч, а с суммарной подсушкой каждого слоя герметика на воздухе или в печи – 230 ч. Общая трудоёмкость сборки бака-кессона составляет примерно 410 ч. Нанесение герметика на поверхность может быть выполнено: 1) укладкой ленты или ткани, пропитанной герметиком. Ленту нарезают по ширине шва с припуском 1,5 мм на каждую сторону. Укладка идет вручную. На чертежах способ укладки лентой обозначают индексом Л. Например, герметик У-20А (Л); 2) шпателем или шприцом. На чертежах указывают индекс Ш; 3) кистью (присваивается индекс К и указывается, сколько слоев герметика нанесено кистью, например У-30мэс-5/(К) три слоя); 4) поливом, окунанием и с помощью пульверизатора (присваивается индекс П с указанием числа слоев нанесенного герметика). Технологический процесс герметизации включает следующие операции: 1) обезжиривание поверхностей деталей и заклепок (промывкой или пропиткой их бензином Б-70 или специальными растворами ОП-7, ОП-10); 2) нанесение герметика на поверхность шва одним из перечисленных способов. Например, при поверхностной герметизации топливного отсека поливом внутрь объема заливают небольшое количество жидкого герметика, отсек устанавливают в специальное приспособление, которое вращается со скоростью 0,052 0,105 рад/с. При вращении герметик под действием центробежных сил разливается тонким слоем по внутренней поверхности отсека. Оставшийся (не прилипший к стенкам) герметик сливается из отсека, а образовавшаяся на его внутренней поверхности слой-пленка просушивается. Для качественной герметизации рекомендуется наносить не менее 3 5 слоев. Просушивается каждый слой не менее 20 – 30 мин. Пленка герметика просушивается инфракрасными электролампами, горячим воздухом или сухим паром; 3) термическую обработку некоторых марок герметика (например, ТГ-18). Для герметизации изделие помещают в специальные нагревательные печи или установки, в которые подается горячий воздух. Но можно применять и герметики холодного отверждения. Отверждение идет 12 – 24 ч; 4) контроль качества герметизации и всего изделия. Контроль качества герметичных изделий проводят следующими методами: а) созданием вакуума на испытуемом участке клепаного шва; б) нагнетанием в контролируемое изделие сжатого воздуха или сжатого воздуха в смеси с другими газами (например, аммиаком, фреоном); в) заливкой топлива (керосина) в герметичное изделие при испытании его на герметичность; г) галоидным методом. При первом способе изделие помещают под прозрачный колпак. На заклепочные швы наносят смесь из мыла и воды. Из колпака выкачивают воздух. По вздутию мыльных пузырей на участках шва определяют места утечки воздуха. Суть второго способа контроля сжатым воздухом заключается в определении времени, в течение которого давление в герметичной кабине падает от начального  до конечного  . Допустимый перепад давлений  зависит от назначения кабины и условий ее эксплуатации. Например, перепад давлений должен составлять = 0,04 – 0,07 МПа при = 0,15 – 0,18 МПа и = 0,11 МПа. Время снижения давления от до контролируется в пределах 1 ч.Следует заметить, что испытание кабин методом сжатого воздуха позволяет определить общую степень ее герметизации, но не дает возможность установить места утечки воздуха. Для этой цели необходимо применять смесь сжатого воздуха с другим газом (например, аммиаком, который должен составлять по объему, не более 1 % к объему кабины). В этом случае на испытываемые швы накладывают бумагу, пропитанную 50%-ным раствором азотнокислой ртути, которая в местах утечки воздуха и аммиака покрывается темными пятнами. Топливные отсеки проверяют на герметичность заливкой в них керосина. Перед испытанием заклепочные швы топливного бака покрывают снаружи раствором мела в воде и просушивают. В отсек подается давление. Если есть утечка керосина, то на заклепочных швах образуются темные пятна. Кроме того, для контроля герметичности применяют различного вида течеискатели, которые позволяют более точно оценить качество герметичности. Проверяемое изделие заполняют смесью из сжатого воздуха и фреона. Клепаные швы проверяют щупом течеискателя, а по шкале прибора наблюдают за утечкой газа. Скорость перемещения щупа течеискателя 0,33 мм/с. Галоидный метод контроля герметичности обладает высокой чувствительностью. В случае обнаружения утечки необходимо провести дополнительную герметизацию, установить заклепки большего диаметра или нанести дополнительный слой герметика. |
