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 пор 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% и 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 клепанными.
При проектировании сварных соединений задают величину коэффициента механизации и автоматизации:
Кма = (lма/l)*100% (обычно Кма = 70-85 %),
где lма – длина швов, выполненных со средствами механизации и автоматизации;
l – общая длина сварных швов.