Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Производство, техническая диагностика и ремонт самолёта. В 2 частях. Ч.1. Основные технологические процессы производства. Учебное пособие
.pdf
3.1. Виды соединений в конструкциях летательных аппаратов
41
Общие требования к процессу
склеивания деталей:
− детали тщательно подгонять друг к другу; в наилучшем случае за-
зор между склеиваемыми поверхностями не должен превышать 0,05 мм.
При наличии утолщённой клеевой прослойки прочность соединения понижается и может быть значительно ниже прочности всех остальных частей изделия, т.е. становится слабым звеном всей конструкции;
− не допускать на склеиваемых поверхностях масляных и лакокра-
сочных пятен; для удаления загрязнений поверхности обрабатывают ацетоном; детали обезжириваются до процесса повышения шероховатости
поверхности или химической обработки, если таковые необходимы;
− подготовленные к склеиванию поверхности запрещается брать
руками без перчаток;
− жидкие клеи равномерно наносить на склеиваемые поверхности в
установленном количестве и точно соблюдать температуру и время открытой выдержки клеевого слоя перед сборкой склеиваемых заготовок в
соответствии с техническими условиями (ТУ);
− обеспечить равномерную передачу давления при запрессовке и
строго соблюдать сроки выдержки склеиваемых соединений; прижимное
давление выбирать строго в соответствии с техническими условиями клея;
− склеиваемые поверхности должны быть зачищены от лакокрасоч-
ного покрытия;
− контролировать допустимость или необходимость первичного,
или вторичного нагрева для клеев;
− клеи готовить непосредственно перед применением и контроли-
ровать время жизнеспособности с учётом температуры окружающей среды; разбавлять затвердевшие клеи растворителями или свежеприготовленными клеями не допускается;
− при нанесении клея кисть, шпатель или ролик необходимо дви-
гать в одну сторону во избежание вспенивания;
− для устранения прилипания клея к оборудованию необходимо
прокладывать целлофан между склеиваемыми деталями и цулагами;
− качество склеивания готовых изделий проверяется статическими
испытаниями или методами неразрушающего контроля всех или определённого процента готовых изделий от серии;
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
42
− при работе с клеями необходимо соблюдать технику безопасно-
сти и требования по безопасности к производственным помещениям;
− во всех случаях склеивания при повышенной температуре отсчёт
времени выдержки под давлением производить с момента достижения
заданной температуры.
ПКМ изделия перед склейкой (сборкой) обезжириваются последовательно бензином и ацетоном (в местах склейки) и только после этого
зачищаются наждачной бумагой № 16–25 до матового состояния. Данная
операция должна производиться непосредственно перед склеиванием.
В случае вынужденного перерыва до склейки габаритных деталей места
зачистки должны быть защищены пленкой или другим способом от пыли
и от возможного контакта.
Заготовки из алюминиевых сплавов должны быть анодированы.
Анодирование проводить предпочтительно непосредственно перед склеиванием (в течение трёх суток), после подгонки заготовок и проверки качества их прилегания. Анодированные детали хранить в полиэтиленовых пакетах с силикагелем-осушителем или обёрнутыми в пергаментную бумагу.
Стальные заготовки цинковать или кадмировать с последующим
пассивированием, если температура клеевых соединений при эксплуатации не будет превышать 200 °С. Время между операциями обработки и
склеивания деталей не должно превышать 6 часов при условии отсутствия
коррозии стали.
Склейка коррозионных сталей допускается без специальной подготовки, но для повышения прочности соединения детали из коррозионностойкой стали перед склеиванием подвергают гидропескоструйной обработке с последующим пассивированием или травлением в растворе.
Конструкционные стали 30ХГСНА склеивать не разрешается из-за
склонности к коррозионному растрескиванию.
Детали из титановых сплавов подвергаются гидропескоструйной
обработке.
Клеевые массы, изготавливаемые на предприятии
Параллельно с подготовкой поверхности приготавливают клеевую
массу. Клеи могут быть горячего и холодного отверждения. Клеи представляют собой композицию, состоящую из нескольких веществ. Марка
клея определяется чертежами и технологией ремонта.
3.1. Виды соединений в конструкциях летательных аппаратов
43
Широко применяются клеи на основе эпоксидных смол для склеива-
ния металлических и пластмассовых деталей (ВК-9, ВК-11; ВК-27); на основе
синтетических каучуков для склеивания резины и приклеивания их к различным металлическим и неметаллическим материалам (88НП, КР-5-18р);
для склеивания композиционных материалов применяют эпоксидные клеи
(ВК-31, ВК-41).
Эпоксидные клеи состоят из основы с добавлением отвердителей,
наполнителей, модификаторов и других веществ, которые поставляются
отдельно. Клеевую массу достаточно часто приходится подготавливать
перед потреблением, так как она имеет ограниченную жизнеспособность.
Жизнеспособность – период, в течение которого клей не теряет своих
свойств. По истечению срока жизнеспособности его применять нельзя,
поскольку прочность соединения не будет обеспечена.
Клей готовят в лабораторных условиях, обеспечивая последовательность смешивания входящих компонентов и однородность массы.
Вручную разрешается приготавливать не более 300 г клея, так как большее количество перемешать до получения однородной массы вручную
невозможно. Инструкциями по приготовлению клея устанавливается время перемешивания. Приготовление большой массы клея осуществляется с
помощью клеемешалок. На каждую партию приготовленной клеевой массы выдают паспорт с указанием марки, а также срока жизнеспособности.
Качество клеевого соединения зависит от факторов: точности выдержки рецептуры; качества подготовки поверхности для склеивания; температуры и влажности окружающей среды; времени выдержки; толщины
клеевого слоя; равномерности прижатия при выдержке под давлением и др.
Малейшее нарушение установленных требований приведёт к недопустимым снижениям качества клеевого соединения. В связи с этим одновременно со склеиванием ремонтируемой конструкции изготавливают образецсвидетель, разрушающие испытания которого позволяют определить прочность выполненного по идентичной технологии основного соединения.
Способы нанесения клея
От качества нанесения клеевой массы зависит в значительной степени
прочность соединения. Исследования показали, что значительное утолщение
клеевого слоя, его пористость в несколько раз снижает прочность соединения. Тонкая плёнка приводит к образованию непроклеев, что тоже недопу-
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
44
стимо. Поэтому расход клея строго регламентируется производственными
инструкциями и устанавливается таким, чтобы по всем торцам выдавливались небольшие полоски клея без пропусков и избыточных подтёков.
Способы нанесения клея различны и зависят от состояния клея в
момент нанесения: жидкого или пастообразного. Клей при ремонте наносят, как правило, кистью или шпателем. При большой площади склеивания наносят роликами, распылением в электростатическом поле, пульверизацией и т.д. В зависимости от марки клея и способа его нанесения покрывают одну или обе склеиваемые поверхности, что нормируется производственными инструкциями.
Жидкие и пастообразные клеи, применяемые в самолётных конструкциях, во многих случаях содержат значительное количество растворителей, что приводит к вспениванию клеевой пленки и образованию пористой структуры. В связи с этим после нанесения клея производят открытую выдержку, при которой удаляются растворители и повышается
вязкость клея. Среднее время открытой выдержки для различных клеев
колеблется от 5 до 40 мин.
Большое значение имеет температура окружающей среды и её
влажность. Верхний предел температуры рекомендуется ограничивать,
так как жизнеспособность сокращается с её повышением, поэтому температура в помещении не должна превышать 30 °С. Нижний предел рекомендуется устанавливать в 15 °С, поскольку при более низких температура отверждения клеев происходит очень медленно. Повышенная влажность может вызвать коррозию склеиваемых поверхностей после зачистки, а также повлиять на состав некоторых клеев. Рекомендуемая относительная влажность в помещении, где производится склеивание 70–75 %.
Выдержка склеиваемых деталей
По истечению времени открытой выдержки склеиваемые детали
собирают и выдерживают под давлением. Назначение этого процесса –
привидение в тесное соприкосновение покрытых клеем поверхностей
для получения равномерной, заданной толщины уплотнённой клеевой
прослойки без пустот и непроклеев. Удельное давление выбирают так,
чтобы обеспечить плотность прилегания и не деформировать основную
конструкцию. Для разных клеев с различной вязкостью давление колеблется от 0,1 до 1,5 МПа.
3.1. Виды соединений в конструкциях летательных аппаратов
45
Создание давления и выдержка в таком положении съёмных узлов в
цеховых условиях выполняется на обычных прессах с подогревом или в холодном состоянии. При использовании клеев холодного отверждения для
приклейки накладки может использоваться следующий способ: к поверхности конструктивного элемента (обшивки) приклеивается из прорезиненной
ткани присос по контуру вокруг накладки. Через штуцер выкачивается воздух, ткань прижимается атмосферным давлением к накладке, создавая равномерное усилие по всей поверхности. Время выдержки под давлением клеевого соединения устанавливается из расчёта полного отверждения клеевого
слоя. Это время зависит от температуры и свойств клея, что оговаривается в
каждом конкретном случае, и может колебаться от 1 до 5 ч.
На последнем этапе выдерживают соединение без давления для
приобретения клеевой плёнкой окончательных эксплуатационных
свойств, после чего контролируется качество склеивания. Если были изготовлены образцы-свидетели, их нагружают до разрушения, наличие непроклея контролируется при помощи акустических дефектоскопов. При
наличии дефекта появляется звуковой или световой сигналы.
После окончания проверки заполняются соответствующие документы. Качество выполнения работ по склеиванию на всех этапах контролируется отделом технического контроля (ОТК). При пооперационном
контроле проверяют подготовку поверхности, ремонтные детали, фиксацию времени выдержки и др. операции.
3.1.4. Сварные соединения
Виды сварки
Сваркой получают неразъёмные соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми элементами деталей. Для
установления этих связей необходимо использовать энергию для сближения атомов свариваемых поверхностей. По виду используемой энергии
сварка может относиться к термическому, термомеханическому или механическому классу по классификации, которая установлена ГОСТ 19521-89.
К термическому классу относятся все виды сварки, при которых
соединение получается за счёт плавления тепловой энергией свариваемых
поверхностей: электродуговая; электрошлаковая; электролучевая; плазменно-лучевая; газовая; световая; литейная и др.
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
46
К термомеханическому классу относят виды сварки, осуществляе-
мые пластическим деформированием металла с использованием тепловой
энергии и давления: контактная; диффузионная; газопрессовая; печная и др.
Механический класс объединяет виды сварки, получаемые с ис-
пользованием механической энергии и давления: холодная; взрывная;
ультразвуковая; трением и др.
Кроме того, все виды сварки классифицируются по способу защиты
металла от действия среды, по непрерывности процесса, по степени механизации производства сварочных работ. Конструктивные элементы и размеры кромок и сварного шва устанавливаются стандартами для определённого материала, типа сварного соединения, вида сварки и толщины
стенок деталей.
Сварочная технология позволяет получать надежные, прочные и
герметичные соединения сложных пространственных форм. В самолетостроении наибольшее распространение получила аргонодуговая сварка
плавлением.
К основным типам сварных соединений относятся: стыковые, тавровые, угловые и внахлест. Тип шва определяется формой поперечного
сечения подготовленных кромок изделия. Форма разделки кромок определяется толщиной свариваемого материала и положением шва в пространстве, рекомендуется таблицами отрасли (рис. 3.10).
Технологичность сварных конструкций определяется выбором ее
формы и типом соединения свариваемых деталей, применяемым материалом и способом сварки. Большинство «летающих» материалов имеют хороший или удовлетворительный уровень свариваемости. Область применения различных видов сварки применительно к оценке свариваемости
конструкционных материалов разной толщины приведены в отраслевых
таблицах (рис. 3.11, табл. 3.3).
Тип шва определяется:
− простотой защиты зоны сварки от атмосферных газов;
− возможностью свободного подхода инструмента к месту сварки;
− расположением сварных швов по прямой, кругу;
− постоянством характеристик сварного шва (шага, ширины, высо-
ты швов; расположения и величины сварных точек) для деталей одной
толщины в пределах одного узла;
3.1. Виды соединений в конструкциях летательных аппаратов
47
− отсутствием усложняющих процесс односторонних точечной и
роликовой сварки.
Рис. 3.10. Виды сварных соединений и их код:
а – стыковое (С); б – тавровое (Т); в – угловое (У); г – нахлесточное (Н);
д – торцевое (Ц); е – нахлесточное, выполненное ТЭС (К);
1, 5, 9, 10, 13 – одностороннее; 2, 6, 11, 14 – двухстороннее; 3 – с подкладкой;
4 – со спецзамком; 7, 8, 15 – с проплавкой; 12 – стыковое;
16 – торцевое с проплавкой; 17, 18, 19, 20 – варианты соединения ТЭС
(точечная электрическая сварка)
Технологичность сварных конструкций оценивается по количе-
ственным и качественным, и экономическим показателям. Основным количественным показателем является коэффициент механизации Kм – отношение длины швов, выполняемых механизированным способом, к общей протяженности сварных соединений изделия. Этот показатель должен быть не меньше 75 %. Основным качественным показателем технологичности является хорошая свариваемость материалов, при этом уровень
свариваемости характеризует прочность соединения 0,9 прочности от ос-
а
1
б
2
3
4
8
7
6
5
в
9
10
11
12
16
15
д
20
13
14
г
17
18
19
е
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
48
новного металла без внутренних дефектов шва. Уровень удовлетворительной свариваемости составляет 0,75 от прочности основного металла с
возможностью возникновения незначительных дефектов.
а б
Рис. 3.11. Технологичные (1) и нетехнологичные (2) соединения при дуговой
сварке: а – для алюминиевых сплавов; б – для титановых сплавов
Таблица 3.3
Требования к сварным соединениям и их применение
Вид соединения
(код)
Свариваемый
материал
(сплавы)
Толщина
материала, мм
Наименование
конструктивных
узлов ЛА
С1
Стали разные
Титановые
0,5–1,0 (30)
0,5–3,0 (10)
Листовые конструкции
(автоматическая сварка)
С2
Стали разные
Титановые
Алюминиевые
Магниевые
0,6–25,0
3,0–30,0
4,0–16,0 (40)
Св. 6,0
Обечайки, конусы, отсеки с кольцевыми
швами
3.1. Виды соединений в конструкциях летательных аппаратов
49
Окончание табл. 3.3.
Вид соединения
(код)
Свариваемый
материал
(сплавы)
Толщина
материала, мм
Наименование
конструктивных
узлов ЛА
С3
Все стали
Титановые
Алюминиевые
0,6–3,0
До 60,0
До 4,0; 4,0–20,0
Узлы шасси, трубопроводы с кольцевыми
швами; узлы крыла и
оперения
С4
Стали разные
Титановые
До 3,0; Св. 10,0
6,0–12,0
Т5
Титановые
Алюминиевые
Св. 2,0
Св. 3,0
Сложной конфигурации
(ручная сварка):
панели, люки с жесткостями, емкости открытые
Тб
Все стали
Титановые
Алюминиевые
До 5,0
1,0–3,0
До 10,0 (10–20)
Т7
Титановые
Стали разные
0,1–3,0
До 5,0
Разные конструкции из
листа
Т8
Титановые
0,5–1,0
У9
Алюминиевые
Титановые
До 3,0
Св. 2,0
Жесткости, емкости,
разные тонкостенные
конструкции;
то же, герметичные
У10
Алюминиевые
Титановые
До 3,0
Св. 2,0
У11
Алюминиевые
Стали разные
Св. 30,0
Св. 12,0
Разные сварные узлы
У12
Стали разные
Титановые
Алюминиевые
1,0–2,0
0,5–1,0
0,8–2,0
Отсеки, емкости, корпусы с кольцевыми швами
(автоматическая сварка)
Н13
Все стали
Титановые
Св. 2,0 до 3,0
Настил грузового пола,
усиление панелей
Н14
Все стали и сплавы
0,1–4,0 (7,0)
Н15
Стали разные
Титановые
Алюминиевые
0,2–10,0
0,5–1,5
2,0–6,0
Силовые конструкции
различной конфигурации
Ц16
Стали разные
Алюминиевые
0,1–3,0
1,0–3,0
К17
К18
К19
Алюминиевые
Титановые
Все стали
0,3–3,0
Соотношение
свариваемых
толщин 3:1
До 7,0
Балки, фермы, стойки,
ребра жесткости, панельные конструкции,
резервуары, обтекатели
из листовых деталей,
гнутых и прессованных
профилей, как ТЭС, так
и шовной сваркой
К20
Все стали
Св. 0,5
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
50
Подготовка деталей и наиболее
распространенные методы сварки
Подготовка к сварке включает удаление различных загрязнений,
смывку ЛКП, промывку ёмкостей и труб от рабочих жидкостей, удаление
окалины после термообработки и т.д.
Деформируемый Al (АД), алюминиево-марганцевые (АМц) и алюминиево-магниевые (АМг) сплавы относятся к хорошо свариваемым материалам. Детали из этих сплавов подлежат ремонту сваркой при наличии
дефектов, допустимых по браковочным признакам. При нагревании Al
сплавы легко окисляются, образуя на поверхности окисную плёнку, затрудняющую получение сварного шва хорошего качества. Поэтому сварка
производится в среде защитных нейтральных газов или под флюсом.
Наибольшее распространение на АРЗ получила аргонодуговая сварка
(АрДЭС) вольфрамовым или алюминиевым электродом марок АД1,
АВ2Т. Инертный газ аргон тяжелее воздуха, поэтому он хорошо защищает сварочный шов от действия кислорода, обеспечивая высокое качество.
Газовая сварка применяется при ремонте изделий редко, так как
имеет недостатки: значительное коробление изделия, низкая коррозионная стойкость, но она позволяет совместить в технологическом процессе
операцию нагрева детали до сварки и термическую обработку после неё.
Источником тепловой энергии служит ацетилен, получаемый из карбида
кальция и сжигаемый на выходе газовой горелки. В качестве газа, поддерживающего горение, применяют кислород.
Кислородно-ацетиленовая сварка (КАС) – для удаления окисной
плёнки применяют флюс, химический состав которого зависит от свариваемого металла. Основным видом соединения при газовой сварке является соединение «встык», которое обеспечивает наименьшую концентрацию
напряжений.
После сварки алюминиевых сплавов флюс и шлак удаляют по схеме: промывка волосяными щётками в горячей проточной воде, промывка
в растворе хромового ангидрида, промывка в горячей воде, сушка. Шлак и
флюс с магниевых сплавов удаляют только механическим путём – стальными мягкими щётками или обдувом.
Ультразвуковой сваркой сваривают тонкие плёнки, детали в несколько миллиметров из материалов: полиэтилена, полистирола, винипла-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]