3.3.2 Резьбовое соединение

Конструктивно-технологическая характеристика соединения. Применение резьбового соединения диктуется необходимостью соединения пакетов большой толщины, при действии нагрузок, растягивающих пакет, при передаче значительных срезающих усилий и при необходимости разбирать пакет в процессе эксплуатации.

Болтовое соединение включает: пакет, болт, шайбу, гайку и, если предусмотрено конструкцией, шплинт или контровочную проволоку. В шпилечном соединении вместо болта применяется шпилька, вворачиваемая в деталь. В срезных соединениях болты могут устанавливаться с натягом.

Болтовые соединения являются более распространенными, поэтому ниже будет рассмотрен технологический процесс его выполнения.

Типовой технологический процесс выполнения болтового соединения включает работы:

1. образование отверстия в пакете;

2. внутришовная герметизация;

3. установка болта в отверстие;

4. поверхностная герметизация;

5. контроль.

1 Образование отверстия в пакете. К отверстиям для болтов предъявляются более высокие требования, чем к отверстиям под заклепки. К наиболее важным требованиям можно отнести:

• положение осей отверстий относительно поверхности пакета должно обеспечивать достаточно плотное прилегание головок болтов, гаек к пакету после их установки;

• при сверлении отверстий в пакете следует предусмотреть достаточный припуск под последующую разделку, чтобы полностью удалить заусенцы, образующиеся в процессе сверления, повысить точность отверстия по диаметру и прямолинейность его оси;

• не допускается у отверстий и гнезд под потайные головки наличие рваных кромок, трещин, заусенец и других повреждений;

• сверление отверстий в пакетах, содержащих термически обработанные высокопрочные стали марок 30ХГСН2А (30ХГСНА), 25Х2ГНТА, 30Х2ГСН2ВМ (ВЛ1), 40ХН2СМА (ЭИ643) и 30Х2Н2СВМФА (ВКС-3) без дальнейшего их развертывания запрещается.

• при сверлении, разделке отверстий зенкером, развертками и протягиванием в целях обеспечения требуемой шероховатости поверхности отверстий применять смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), если это допускается техническими условиями на изделие;

• шероховатость поверхности отверстий:

• Ra 2,5…1,25 обеспечивать разделкой отверстий развертками или протяжками.

• Rz 20 при диаметре свыше 6мм в пакетах из алюминиевых сплавов, смешанных и стальных пакетах обеспечивать сверлением и последующей разделкой до окончательного диаметра зенкером;

• для пакетов с поверхностями, имеющими штамповочные и литейные уклоны для исключения перекоса головки болта и гайки относительно поверхности деталей пакета, перед постановкой болта выравнивать опорные поверхности цекованием.

Технологический процесс выполнения отверстий включает переходы:

а) определение положения центра отверстия.

Применяемые методы:

• по направляющим отверстиям в одной из деталей пакета;

• по кондуктору;

• по шаблону;

• по программе на сверлильном станке с ЧПУ;

• по разметке (как исключение) - разметку производить простым мягким карандашом.

б) образование отверстия.

Применяемые методы:

• сверление спиральными сверлами на специализированных полуавтоматических установках, встроенными в сборочные приспособления (типа СЗА или типа СЗУ); ручным механизированным инструментом – сверлильными машинками (дрелями с пневматическим приводом).

Для обеспечения перпендикулярности осей отверстий к поверхности пакета сверление производится по кондуктору; если без кондуктора, то сверлят со стороны каркаса по направляющим отверстиям; со стороны обшивки с применением жестких направляющих устройств (треног, призм, угольников).

В пакетах из материалов различной прочности или толщины обработку отверстий выполняют со стороны более прочного материала или более толстой детали, обеспечивая прижим тонкого или менее прочного материала к более толстому или более прочному.

Сверление отверстия с полем допуска Н12:

• при толщине пакета из алюминиевого сплава до 20 мм и стального (титанового) или смешанного до 10 мм при диаметре отверстия до 6 мм выполняется в один переход.

• в иных случаях выполнение отверстие происходит в несколько переходов.

в) предварительная разделка отверстия, окончательное сверление выполняется для пакетов больших толщин и отверстий диаметром свыше 6 мм и с полем допуска точнее Н12, как второй переход после сверления. Рассверливание, чаще всего, выполняется при диаметрах более 10 мм.

Применяемый метод:

• рассверливание сверлом большего диаметра, чем примененное для сверления на предыдущем переходе.

После сверления проверяют:

• диаметр и круглость отверстия специальным калибром;

• шероховатость поверхности отверстия – визуально по эталону шероховатости.

г) образование гнезда под потайную головку болта в отверстиях с полем допуска Н7…Н9 производится перед последним чистовым развертыванием (или протягиванием).

Применяемые методы:

• зенкование с помощью зенковок с направляющим штифтом и регулируемым упором. Угол конусности зенковки должен быть равен углу развала головки болта.

У выполненного гнезда под потайную головку болта проверяют:

• овальность - визуально по калибру;

• глубину зенковки - по калибр-болту с помощью индикаторного приспособления;

• отсутствие огранки гнезда и шероховатость поверхности гнезд - визуально;

• окончательный контроль зенкованных гнезд выполнять калибром.

д) разделка отверстия выполняется при выполнении отверстия под болты с полем допуска на диаметр Н7, Н9,Н11 в качестве третьего перехода.

Применяемый метод:

• зенкерование специальным инструментом – зенкером на оборудовании, применяемом для сверления.

е) образование фасок под галтели болтов (снятие фасок) в отверстиях с полем допуска Н7…Н9 производить перед последним чистовым развертыванием (или протягиванием).

Применяемые методы:

• зенкование специальными зенковальными насадками зенковками с соответствующим диаметром направляющего штифта. Фаски с углом 45 и 60 в отверстиях под болты с потайной головкой можно выполнять комбинированными зенковками. Разрешается снимать фаски под галтели потайных болтов не комбинированными зенковками: для болтов с углом развала 90 зенковкой с углом при вершине 45; для болтов с углом развала 120 зенковкой с углом при вершине 60.

Наличие фасок проверяется визуально.

ж) окончательная разделка отверстия выполняется для отверстий под болты с полем допуска Н7, Н9,Н11 в качестве заключительного перехода.

Применяемые методы:

• развертывание разверткой (при небольшой толщине пакета и диаметре отверстия допускается применять сверло-развертку); в случаях разделки отверстий с полем допуска Н7 и Н9 в пакете толщиной более 8 мм развертывание выполняют в два перехода механизированным способом с применением пневмомашин.

• протягивание, в том числе, с вращением.

Точность изготовления отверстий с полем допуска Н12 следует проверять универсальным мерительным инструментом или предельным калибр-болтом. Точность изготовления отверстий с полем допуска Н7, Н9, Н11 следует проверять калибр-пробкой.

з) снятие заусенцев. Заусенцы по кромкам отверстий подлежат обязательному удалению. Величина фаски, образующейся при удалении заусенцев, не должна превышать 0,2 мм. Во всех случаях, когда может быть осуществлена разборка пакета, после разделки отверстий должны быть сняты заусенцы на деталях, расположенных внутри пакета. В сопрягающихся поверхностях пакетов, где по технологическому процессу невозможна разборка элементов конструкции, разрешается (по решению гл. конструктора изделия) заусенцы не удалять.

Применяемые методы:

• при достаточно доступе - зенковкой;

• при затрудненных подходах к местам обработки - шабрением.

Отсутствие заусенцев контролировать визуально.

и) контроль отверстия окончательный.

Применяемые методы:

• шероховатость поверхности отверстий - сравнением с рабочим образцом шероховатости; в случае необходимости измерения производить с помощью профилометров и профилографов, или по слепкам, снятым с рабочих отверстий, на двойном микроскопе.

• перекосы отверстий для непотайных болтов относительно опорных поверхностей - измерением величины одностороннего неприлегания калибр-пробки.

• перпендикулярность отверстий к поверхности пакета производить – калибр-болтом и измерением зазора.

2 Внутришовная герметизация пакета. Применяются те же материалы, технологические процессы и методы, что и для герметизации заклепочных соединений. Благодаря достаточно высокой жестокости и толщине деталей, соединяемых болтами, применяется еще один метод герметизации – подача герметика под давлением, специальными шприцами, в зазоры и в специально выполненные на поверхности деталей каналы – пазовая герметизация.

3 Установка болта в отверстие выполняется в следующем порядке:

а) проверка:

• соответствия типа болта, гайки, шайбы чертежу - визуально;

• отсутствия загрязнений, следов окисления и повреждений на поверхностях болтов, шайб, гаек – визуально;

• диаметра стержня болтов:

• с полем допуска f9 и h8, устанавливаемые в пакеты, содержащие детали из высокопрочных сталей - проходными скобами f9 и h8.

• с полем допуска f7 - проходными скобами h6 (100% контроль).

б) очистка поверхности крепежных деталей.

Применяемые методы:

• от консервационной смазки – промывкой в нефрасе 03-80/120 или 02-80/120 с последующей сушкой на воздухе в течение 10…15 минут и протиркой сухими миткалевыми салфетками;

• от возможных иных загрязнений - протиркой сухими миткалевыми салфетками.

в) нанесение на поверхность стержня болта грунта, смазки или герметика (по указанию в чертеже)

Применяемые методы:

• кистью вручную.

г) постановка болта в отверстие.

Перед постановкой болтов в отверстия пакет должен быть стянут струбциной или технологическими болтами. Шаг установки таких болтов 150…300 мм.

Применяемые методы:

• для болтов с полем допуска f7, f9, b12, d11 - вручную;

• для болтов с полем допуска g6, h6, h8, h11, h12 - вручную с применением деревянного или слесарного молотка с медной оправкой;

• для болтов с полем допуска f7 и h6 в пакеты, содержащие высокопрочные стали - вручную с применением деревянного молотка;

• для болтов с натягом - с помощью пневматических или ручных пневмогидравлических прессов, имеющих направляющие втулки для центрирования болта относительно отверстия, а также вручную с применением слесарного молотка с медной оправкой или оправкой из алюминиевого сплава (типа АМГ).

д) установить шайбу и наживить гайку на резьбовую часть болта (навернуть гайку на 2…3 витка).

Применяемый метод:

• вручную;

• торцевым гаечным ключом (только для гаек).

е) завертывание гаки и затяжка соединения, является ответственной операцией, так как от качества ее выполнения в значительной мере зависит надежность работы соединения. Чаще всего эта работа выполняется в два перехода:

• предварительное навертывание гайки до упора - стандартными гаечными ключами, пневмогайковертами, пневмовинтовертами. (Для предотвращения срыва резьбы и обрыва головок болтов применять пневмогайковерты с тарированным усилием затяжки);

• окончательная затяжка - производится стандартными плоскими или торцовыми ключами вручную, при этом должны быть обеспечены: плотность пакета и плотность прилегания гайки и головки болта к пакету. При затяжке соединения за гайку головка болта должна быть неподвижна. Аналогично, гайка должна быть неподвижной при затяжке соединения за головку болта. Затяжку соединений по посадкам с натягом производить только посредством вращения гаек. Следует учитывать последовательность затяжки, которая задается конструкторской документацией. Все болты из высокопрочной стали должны затягиваться тарированными ключами.

Допуск на крутящий момент затяжки составляет ±10% расчетного крутящего момента, а так как коэффициент трения резьбовой пары при повторной затяжке изменяется, допускается несовпадение контрольных рисок на гайке (болте) при повторной затяжке болтов в сторону перетяжки и недотяжки.

Для соединений с высокими требованиями к точности затяжки, контроль усилия сжатия пакета производится по величине удлинения болтов, замеряемого микрометром. Аналогичное назначение имеют специальные индикаторы, конструктивно встраиваемые в крепежные детали.

ж) контровка гайки. Вид контровки болтовых соединений оговаривается чертежом.

Применяемые методы:

• для контровки деформированием резьбы – кернением обычным керном или пневмокерном в трех или четырех местах резьбовой части болта непосредственно у гайки;

• для контровки шплинтом или проволокой – вставлением в отверстие болта контровочного средства и фиксация элемента деформированием;

• деформированием шайбы с лапками;

• применением самоконтрящихся гаек;

• постановка гайки на клей, грунт или герметик.

з) антикоррозионная защита головок и резьбовой части болта, гаек.

Применяемые методы:

• нанесение грунта вручную кистями.

и) контроль качества выполнения болтовых соединений.

Применяемые методы:

• правильность расположения болтов в швах, величины перемычек – измерение универсальным инструментом (линейками, штангенциркулями и др.);

• величина провалов и утяжек обшивки - измерением волнистости базовыми линейками или рейками со щупом. В спорных случаях для проверки отклонений на прямолинейных поверхностях применяются специальные индикаторные приспособления;

• общее состояние поверхности обшивки - визуально, а в спорных случаях с помощью лупы. Глубину царапин на поверхности обшивки замеряются индикаторными приспособлениями;

• плотность прилегания головок болтов и гаек к поверхности соединяемых деталей – измерением зазора щупами у 15% болтов в шве;

• величина выступания или утопания головок потайных болтов относительно поверхности пакета – измерением индикаторными приспособлениями. Контролю подвергают не менее 10% общего количества головок. На поверхностях сложного контура и в труднодоступных местах, где исключено применение индикаторного приспособления, - ощупыванием;

• соответствие длин болтов толщине пакета, выступание или утопание гладкой части болта относительно пакета, выход резьбовой части из гайки – измерением штангенциркулем у 10% от общего количества болтов в шве;

• стяжка пакета - визуально, в спорных случаях при помощи щупов;

• величина затяжки болтовых соединений, момент затяжки которых оговорен чертежом – измерением крутящего момента, тарированным ключом;

• величина затяжки болтовых соединений, момент затяжки которых не оговорен чертежом - затяжкой стандартными или специальными ключами, оговоренными техпроцессом, усилием от руки в процессе затяжки соединения;

• качество и соответствие вида контровки чертежу – визуально;

• отсутствие трещин на гайках и головках болтов после кернения – визуально с помощью лупы с четырехкратным увеличением;

• отсутствие забоин на головках болтов и гайках - визуально, а в спорных случаях с помощью лупы.