Технологические методы соединения болтовых высокоресурсных соединений.

Ресурс конструкции – важнейший показатель ее качества. В наибольшей степени ресурс соединения определяется конструктивными и технологическими факторами Схема 2.2.

Схема 2.2

Ряд эксплуатационных факторов также влияет на поддержание заложенного конструкторами и реализованного в процессе изготовления конструкции ресурса соединений. Однако эксплуатационные факторы не создают какого-то нового значения ресурса по сравнению с заложенными в конструкцию при ее изготовлении.

Под величиной осевого натяга понимают усилие сжатия пакета, перпендикулярное плоскости соединения при постановке заклепок и болтов. Это усилие зависит от усилия расклепывания заклепки и затяжки болтов, определяемое крутящим моментом Мкр на ключе. Усилие Р, передаваемое через заклепочное или болтовое соединение, может быть выражено:

Р=Р_z + Р_тр,

где Р_z – усилие, передаваемое через ослабленное отверстием сечение листа;

Р_тр –усилие трения, передаваемое по контактным поверхностям.

Усилие Р_z может быть определено по формуле:

 

Р_z = σ_в∙F_z∙ γ,

где σ_в – предел прочности материала листа;

F_z - площадь сечения листа по ослабленному месту;

γ - коэффициент концентрации, учитывающий снижение прочности от наличия концентраторов напряжения.

γ=0,25…0,9

Величину Р_тр можно определить как

Р_тр = Q ∙f ∙i,

где Q - нормальное к плоскости соединения усилие от затяжки болта;

f - коэффициент трения для данной пары контактных поверхностей;

i - число пар контактных поверхностей.

 

Приближенно усилие от затяжки можно определить:

Q=

где d_о - наружный диаметр резьбы.

Увеличение затяжки Q приводит к увеличению силы трения по контактным поверхностям, разгружает ослабленное сечение, уменьшает концентрацию напряжения. Все это приводит к движению ресурса, но так как его трудно рассчитать и сохранить величину Мкр затяжки во времени, получаемый прирост ресурса идет в запас прочности.

Пластичное упрочнение радиальным натягом поверхностного слоя отверстия образует большие сжимающие остаточные напряжения, уменьшающие концентрацию и амплитуду колебания напряжений по опасному сечению. Поэтому установка болтов и заклепок с большими натягами ведет к увеличению ресурса. Наибольшую усталостную прочность имеют клеевые, клееклепаные, клеесварные соединения.

Режимы выполнения технологических процессов существенно влияют на ресурс соединений. Поэтому для получения высокого ресурса необходимо строго выполнять режимы. При сверлении и обработке отверстий под заклепки и болты следует выдерживать заданные скорости, подачу и глубину резания. Большая шероховатость, риски от инструмента на поверхности стенки отверстия снижают сопротивление усталости конструкции. Параметры, определяющие протекание процессов сварки, пайки, склеивания (сила тока, время, давление, температура и др.) должны строго выдерживаться в заданных пределах.

Вид термообработки определяет структуру материала, его прочность, вязкость, пластичность. Крупнозернистая структура, высокая прочность, малая пластичность материала снижают сопротивление усталости конструкций. Кроме того, в высокопрочных мало-пластичных материалах трещина быстро развивается, образуется хрупкое разрушение, поэтому необходимо назначать такой вид термообработки, который бы одновременно обеспечивал требуемую прочность и необходимую пластичность материала.

От толщины и прочности защитных покрытий зависит стойкость материала к возникновению поверхностной коррозии, а также коррозии трения. Защитные покрытия следует выбирать таким образом, чтобы они не разрушались в заданный срок эксплуатации под воздействием переменных нагрузок и вредных факторов окружающей среды.

 

2.9.6. Технологический процесс клепки.

При сборке узлов, панелей и агрегатов самолетов и вертолетов из легких сплавов клепка до настоящего времени остается наиболее распространенным видом неразъемного соединения, т.к. она обеспечивает требуемую надежность и ресурс работы агрегатов планера.

Для открытых мест конструкции, где возможен двухсторонний подход в зону клепки, применяют обычные стержневые заклепки. При клепке закрытых мест, когда к одной из головок заклепок подход невозможен, применяют специальные заклепки для односторонней клепки. Обычные заклепки выполняют из легких сплавов (алюминиевых (τср=180..280МПа) и сталей (τ=350…500МПа)). Технологический процесс клепки представлен в таблице 2.3.

Каждая из перечисленных операций выполняется на специальном рабочем месте – станке, прессе; при автоматической клепке операции I…V осуществляются на одном сверлильно-клепальном автомате. При раздельном выполнении операций качество работы в значительной степени зависит от состояния оборудования и квалификации исполнителей, поэтому после каждой операции контролируют качество выполнения.

При автоматической клепке выполнение отдельных операций и переходов контролируется при наладке-настройке автомата.

При реализации процесса клепки используют следующее оборудование:

1)для образования отверстий и гнезд - ручные пневматические и электрические дрели; универсальные сверлильные станки; специальные сверлильно-зенковальные установки (СУ-Л; СУ-Ш; СУ-Н), сверлильно-зенковальные и агрегатные головки (СЗУ- Ф,СЗА-02);

Таблица 2.3. 1 склепываемый пакет; 2 – сверло; 3 – зенковка; 4 – заклепка ЗУК; 5 – верхний пуансон; 6 – прижим; 7 – нижний пуансон; 8 система микровыключателей; 9 – торцевая фреза; 10 – индикатор с подставкой; 11 – шаблон.

2) клепальные прессы-КП-602; КП-403 ; клепальные автоматы – АК-2.2-05; клепальные молотки.

 

Эскиз	Операция
	Образование отверстия диаметром под заклепку
	Образование гнезда под головку потайной заклепки под размер зенкованием ( ) или штамповкой(
	Вставка заклепки в отверстие
	Образование замыкающей головки заклепки размером прессованием или ударом
	Сжатие путем механической обработки лишнего материала для получения требуемой велечины выступания (Δh)
	Контроль выступания потайной головки и размеров замыкающих головок