книги / Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов

Зенкование

Зенкование гнезда под потайные заклепки и болты необ­ ходимо проводить следующим образом: комбинированным ин­ струментом —сверлом-зенковкой (рис.4.10)

при одновременном образовании отверстий и гнезд в деталях из стеклопластика и угле­ пластика на сверлильно-зенковальных уста­ новках; зенковками с направляющими

рабатываемых гнезд и стойкость инструмента. Режущие кромки зенковок должны быть остро заточены. Об износе зенковок свидетельствует появление ворсинок и граненой поверхности по периметру лунок. Допустимый износ по задней поверхности составляет Лизн < 0,1 мм.

Таблица 4.10

Для обеспечения точности выполнения зенкованных гнезд необходимо применять зенковальные насадки с упоро-ограни- чителем глубины зенкования (см. рис. 4.10), закрепляемые в патроне дрели или сверлильного станка. Перед выполнением операции зенкования необходимо отрегулировать упор ограни­ чителя зенковальной насадки на заданный размер.

Упор-ограничитель зенковальной насадки настраивают по калибру-заклепке на величину, указанную в табл. 4.11. Мини­ мально допустимая толщина слоистых армированных пласти­ ков, допускающая зенкование в них гнезд, зависит от размеров заклепок и болтов и должна быть больше высоты потайной головки заклепки или болта на 0,3...0,8 мм в зависимости от диаметра заклепки или болта.

Таблица 4.11

4.5. Технология образования отверстий, резьб и гнезд

Развертывание

Чтобы обеспечить требуемые точность и качество отверстий под болтовые соединения применяют развертывание отверстий. Эту операцию можно осуществлять машинными и ручными развертками. Рекомендуется машинное развертывание с ори­ ентацией инструмента с помощью вращающихся кондукторных втулок. Могут быть использованы машинные развертки стан­ дартной конструкции, оснащенные твердыми сплавами (рис. 4.11) с задней или с задней и передней направляющими. Допускается также применение ручных быстрорежущих разверток стандартной конструкции, однако следует учитывать их низкую стойкость. Рабочие части разверток рекомендуется оснащать твердыми сплавами марок ВКЗМ и ВК2. Допускается применение сплава марки ВК8. Рекомендуются следующие геометрические параметры рабочей части разверток: передний угол у = 0°; задний угол а = 8...100; угол при вершине 2ф = 15°.

Рис. 4.11. Схема конструкции машинной развертки, оснащенной пластинками из твердого сплава

Критерием затупления является износ по задней поверх­ ности, равный 0,08...0,1 мм. В целях компенсации “усадки” отверстий диаметр калибрующей части следует увеличивать на 0,01...0,02 мм по сравнению с развертками для стали.

При машинном развертывании отверстий в КМ рекомен­ дуются следующие режимы резания:

При увеличении подачи незначительно увеличивается “усадка” отверстий. Поэтому изменением подачи можно регу­ лировать размеры отверстий в пределах 10...20 мкм. Разверты­ вание с малыми подачами не рекомендуется, так как при этом снижается точность отверстий, увеличиваются их овальность и конусность.

На точность отверстий влияют: сочетание материалов в пакете — для однородных пакетов (композит с композитом) точность несколько выше, чем для смешанных пакетов (ком­ позит с металлом) — и способ образования отверстий.

Использование нескольких сверл и разверток для образо­ вания отверстий под болтовые соединения не целесообразно, так как точность таких отверстий практически соответствует точности отверстий, полученных одним сверлом и одной раз­ верткой и соответствуют 7—9-му квалитету точности.

Образование резьб

Нарезание резьбы в деталях из стеклопластиков представ­ ляет значительные трудности ввиду выкрашивания материала и невозможности получения чистой поверхности профиля резь­ бы. Поэтому образование резьб целесообразно осуществлять прессованием или совместным формованием. Менее предпо­ чтительной является нарезка резьбы резцом или метчиком. Точность резьбы не превышает 3-го класса. Основным спосо­ бом образования внутренних резьб под детали крепежа в стек­ лопластиках является нарезка резьбы с помощью метчиков. Процесс нарезания резьбы метчиком в деталях из стеклоплас­ тика связан с определенными трудностями, обусловленными следующими факторами:

наличием у стеклопластика значительной податливости, что приводит к защемлению метчика;

неоднородностью и слоистостью структуры стеклопласти­ ков, которые не обеспечивают ровной и гладкой резьбовой поверхности;

высокой истирающей способностью стеклопластиков, при­ водящей к быстрому изнашиванию метчиков.

Геометрические параметры метчиков для нарезания резьбы в стеклопластиках значительно отличаются от геометрических параметров инструмента для нарезания резьб на металлических

деталях. Так, передний угол у “машинных” метчиков для обыч­ ной метрической резьбы должен иметь отрицательные значения (от —5 до -10°).

4.6. Технологические процессы клепки

Особенности образования клепаных соединений

Основной особенностью процесса образования клепаных соединений деталей из КМ следует считать возможность раз­ рушения композиций в процессе клепки. В силу специфичес­ ких свойств КМ (анизотропии, прочности, малого относитель­ ного удлинения, склонности к хрупкому разрушению) допус­ тимые деформации при клепки КМ имеют предел, который в несколько раз меньше, чем у легких сплавов и сталей. Резуль­ татом процесса клепки является возникновение внутренних напряжений в соединении, которые определяют несущую спо­ собность клепаных соединений при действии внешних нагру­ зок.

Для обеспечения прочности соединений в условиях нагрева необходимо применять заклепки из стали или титана, что значительно усложняет задачу ограничения деформаций и на­ пряжений при клепке КМ.

В соответствии с существующими особенностями к качест­ ву клепаных соединений из КМ предъявляют следующие тре­ бования:

расположение заклепок в швах,.минимальные перемычки, прямолинейность швов, тип и материал заклепок и шайб долж­ ны соответствовать чертежам и техническим условиям;

замыкающие головки заклепок должны иметь бочкообраз­ ную форму (см. табл. 4.11);

замыкающие головки заклепок и шайбы под замыкающими головками должны прилегать всей поверхностью к материалу пакета;

после клепки зазоры между деталями в местах их постанов­ ки не допускаются; местные зазоры в пакетах между заклеп­ ками не должны превышать 0,1...0,15 мм в зависимости от толщины листа (однако не более 15 % заклепок шва);

на поверхности деталей из КМ не допускаются: врезание или вмятие закладных головок и шайб на глубину более 0,15 мм; зарубки, царапины и подсечки, нарушающие целост­ ность композиции; удаление царапин, зарубок, подсечек и других повреждений с помощью зачистки наждачной бумагой, кроме мест, указанных в чертежах;

выпучивание обшивки из КМ вокруг закладной и замы­ кающей головок потайных заклепок (в том числе и швов с двусторонней потайной клепкой) разрешается в пределах до­ пуска на выступание потайных головок (но не более 10 % заклепок шва);

не разрешается клепать КМ стальными заклепками без специальной доработки и без шайб под замыкающими голов­ ками, заклепками из легких сплавов (кроме марки АМц) и сталей, не имеющих специальной доработки (при образовании швов с двусторонним потаем); а также заклепками из материала Д19П по истечении трех часов с момента закалки.

Формы закладных и замыкающих головок должны соответ­ ствовать общепринятым требованиям.

4.7. Методы клепки

Прочность и выносливость заклепочных соединений зави­ сят от методов образования замыкающих головок, геометри­ ческих параметров отверстий, гнезд, заклепок и пакета, нали­ чия шайб под головками заклепок и пр.

В настоящее время широко распространены методы клепки прессованием и ударом. В силу специфических свойств КМ весьма перспективными методами являются: клепка давлением с раскаткой; клепка за два перехода. Образование замыкающих головок прессованием осуществляют на стационарных прессах для групповой и одиночной клепки, а также переносными клепальными скобами.

Тип пресса выбирают с учетом формы и габаритных раз­ меров изделия, а также усилий прессования, необходимых для образования замыкающих головок. Усилие прессования для клепки КМ меньше (на 20...30 %), чем для обычных клепаных соединений металлических конструкций. Таким образом, для выполнения клепаных соединений конструкций из КМ можно использовать существующее оборудование для прессовой клеп­

Для снижения деформации КМ при клепке используют метод клепки давлением с раскаткой. В настоящее время раз­ работаны два способа клепки давлением с раскаткой: круговой и радиальный. Согласно зарубежным источникам, объем ис­ пользования кругового способа в общем объеме клепки давле­ нием с раскаткой достигает 90...93 %.

Рассмотрим процесс образования клепаных соединений в смешанных пакетах давлением с раскаткой при круговой схеме перемещения инструмента. Ось инструмента в этом случае описывает в пространстве поверхность кругового конуса с вер­ шиной в точке А (рис. 4.12, а), лежащей на оси вращения шпинделя. Вращение инструмента вокруг своей оси отсутствует. Данная схема движения инструмента исключает возникновение сил трения в зоне контакта инструмента с заклепкой. При дви­ жении инструмента по круговой схеме контакт инструмента с торцем стержня заклепки теоретически осуществляется по линии, практически же — по некоторому сектору, центральный угол которого определяется режимами клепки (осевая сила, подача и скорость вращения шпинделя), углом наклона инструмента и механическими свойствами деформируемого материала. Такая схема перемещения инструмента способствует тому, что материал заклепки смещается в радиальном направлении, при этом глубина деформируемого слоя стержня за один проход инструмента не­ велика. В результате этого бо­

териале, обеспечивается малой площадью контакта рабочей поверхности инструмента с поверхностью стержня заклепки, что приводит к снижению усилий осадки.

4.8. Технология выполнения комбинированных клееклепаных соединений

Технология получения комбинированных клеевых соеди­ нений заключается в следующем: на обе склеиваемые поверх­ ности наносят жидкий подслой эластичного клея (ВК-3 или ВК-32-200), который просушивают в течение времени 1800 с при комнатной температуре и затем в течение 5400 с при температуре 65 °С, после этого на обе поверхности наносят по одному слою клея ВС-ЮТ, который просушивают в течение 5400 с при комнатной температуре, после чего поверхности соединяют и осуществляют отверждение клеевого соединения в течение 6000 с при температуре 180... 185 °С и давлении 0,08 МПа.

Соединения, выполненные на комбинации клеев, незна­ чительно уступают в прочности при сдвиге и приближаются по прочности при неравномерном отрыве к клеевым соеди­ нениям на клее ВК-3 и превосходят клеевые соединения на клее ВС-ЮТ. Такие соединения обладают хорошей водостой­ костью. Воздействие воды в течение 30 сут. практически не влияет на прочность и эластичность клеевых соединений.

В качестве эластичного подслоя в комбинированных соеди­ нениях высокой теплостойкости и термостабильности можно использовать клей ВК-32-200.

Удельное давление формования можно определить, исполь­ зуя следующую формулу:

N T

где N — количество заклепок на заданной площади; Рп с - площадь соединений; Т ~ усилие прессования; а —коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления.

Клеесшивные и клееигольчатые соединения

Существует ряд прогрессивных способов выполнения сшив­ ных и игольчатых соединений.