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
51
ста, стеклотекстолитов и т.д. Принцип состоит в том, что неразъемное
соединение образуется при совместном воздействии на детали упругих
колебаний ультразвуковой частоты и давления. Нагрев контактирующих
поверхностей, до температуры размягчения, происходит благодаря превращению энергии колебаний ультразвуковой частоты в тепловую в результате трения молекул.
Свариваемые детали соединяются внахлест точечным или непре-
рывным швом. Параметры сварки: амплитуда и частота колебаний, давление и продолжительность зависят от свариваемого материала (пример, для
оргстекла давление принимается 6–10 МПа, частота 20 кГц, амплитуда
24 мкм, продолжительность 1–5 с).
При сварке пластмасс почти полностью исчезает граница раздела
между элементами и прочность соединения становится равна прочности
основного материала.
Применяют также химическую сварку с помощью растворителей
для деталей из полиуретана, полиамида и тепловую сварку – нагретым
инструментом.
Выбор типа сварки зависит от конструкции детали, материала и толщины элементов, технологических возможностей и условий производства.
Контроль качества сварки и дефекты
сварного соединения
Качество сварки обеспечивается бездефектным выполнением всех
технологических операций, качеством электродов, флюсов, материала
свариваемых деталей, работой сварочного оборудования.
Качество сварных соединений проверяют на готовом изделии методами, которые указаны в технической документации в соответствии с
ГОСТ 3242-89. Основные виды контроля сварки: визуально-оптический,
радиационный, акустический, магнитный, течеисканием. Выбор вида контроля зависит от назначений сварной конструкции и предъявляемых к ней
требований.
Технической документацией устанавливаются браковочные признаки недопустимых для определённых изделий размеров и местоположений трещин, деформаций и других дефектов сварки. Наиболее распространенными видами дефектов являются холодные и горячие трещины в
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
52
зоне теплового воздействия, искажение формы и размеров элементов
сварной конструкции, непровары, прожоги, поры, шлаковые включения,
отклонения по размерам шва.
Допустимые трещины устраняют подваркой с последующим контро-
лем этого участка. Дефекты швов устраняют механической обработкой и
повторной сваркой, но не более двух раз для ответственных силовых швов
и трёх раз для соединительных швов. Деформации устраняют горячей или
холодной правкой в зависимости от материала и конструкции детали.
Причинами дефектов могут быть неправильный порядок выполне-
ния швов, нарушения режимов сварки, нерациональная конструкция сварочного соединения и т.д.
3.1.5. Паяные соединения
В авиастроении пайку используют для создания неразъемных со-
единений при сборке систем (электрической, кондиционирования и т.д.) и
их агрегатов, а также для изготовления сложных крупногабаритных узлов.
Существуют различные виды пайки: в соляных ваннах, в печах с
защитной средой, высокочастотным индукционным нагревом, с помощью
ультразвука и др. Разработаны надежные с точки зрения антикоррозионных свойств и прочности специальные припои и флюсы для пайки алюминиевых, титановых сплавов, коррозионностойких сталей и металла с
керамикой. В конструкциях сотовых, слоистых и пирамидальных с гофрозаполнителем панелей обшивку присоединяют твердой пайкой в печах с
защитной средой.
Преимущества пайки:
− сравнительная низкая температура нагрева по сравнению со сваркой;
− возможность соединения разнородных материалов при любом со-
отношении толщин;
− простота технологического процесса с высокой производительно-
стью и стабильностью качества соединения;
− при пайке трубопроводов снижается масса за счет исключения
болтовых соединений и повышается герметичность.
Для пайки алюминия и его сплавов применяют специальные флюсы
и припои. Твердые припои для пайки алюминия проще и дешевле сварки.
3.1. Виды соединений в конструкциях летательных аппаратов
53
Основу твердых припоев составляют медь, серебро и флюсы на основе хлористого лития или хлористого цинка. Температура плавления выше 500°С.
Пайка мягкими припоями имеет ряд недостатков, в частности низкую
прочность и коррозионную стойкость, поэтому ее применяют при сборке и
монтаже проводов. Температура плавления припоев ниже 400°С.
Способы пайки выбирают с учетом материала, габаритных размеров
изделия, формы паяного соединения, типа припоя и типа производства.
Способы пайки
В зависимости от характера нагрева паяемых деталей различают
способы пайки:
− газовая пайка, осуществляется пламенем газовой горелки. В каче-
стве горючего используют газообразные углеводороды в смеси с кислородом при горении дают пламя;
− пайка погружением, деталь погружают в расплавленный припой
или флюс. Достоинство в том, что получают стабильное качество при высокой производительности, возможность получения нескольких соединений за одно погружение;
− электрическая пайка. Бывает:
• дуговая – дуга возникает между деталью и электродом (дуга пря-
мого действия) или между двумя электродами (дуга косвенного действия);
• универсальная – ручная с применением электрического паяль-
ника или паяльной станции;
• индукционная – быстрый нагрев детали за счет индуктируемых
в ней токов. На скорость нагрева влияет форма детали, поэтому чаще используют небольших размеров и простых форм;
• контактная – нагрев происходит в месте соединения, за счет
прохождения тока через электроды на машинах для контактной сварки;
− пайка в печах. Используют электрические и пламенные печи,
нагрев производят в различных средах. Пайка в восстановительной среде
отличается высокой производительностью и прочностью, предохраняет от
окисления, для сталей нет необходимости применять флюсы. Пайка в печах с флюсом из-за окислительного процесса на поверхности детали требует удаления остатков флюса после пайки. Пайка в вакууме или среде
инертных газов наиболее предпочтительна, так как деталь нагревается
равномерно, отсутствует окисление, нет флюса на изделии.
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
54
Пайка панелей с сотовым заполнителем
Паяная конструкция с сотовым заполнителем (рис. 3.12), как правило, представляет собой тавр, состоящий из обшивки 1 и сотового заполнителя 2.
Рис. 3.12. Плоская панель сотовой конструкции
При качественной пайке в соединении с обшивкой образуется галтель (рис. 3.13) из припоя, которая создает плавный переход от сотового
каркаса к обшивке, улучшая работу соединения. Галтель повышает жесткость панели и позволяет проводить контроль качества пайки рентгенографическим методом.
Рис. 3.13. Сечение панели сотовой конструкции
Процесс ведется в сборочном приспособлении с механическим и
пневматическим поджатием элементов панели в среде защитных газов
или флюсов с предварительным покрытием соединяемых поверхностей
никелированием или омеднением.
После пайки остатки флюсов удаляют промывкой в воде или растворе кальцинированной соды и передают собранную единицу на контроль.
Контроль качества паяных соединений
В зависимости от требований, предъявляемых к изделию и паяному
соединению применяют методы контроля:
− механические испытания на прочность соединения;
− проверка на герметичность совместно с визуально-оптическим
методом;
− рентгеновские методы для контроля распределения припоя и вы-
явления внутренних дефектов.
3.2. Упрочнение деталей методами пластического деформирования поверхности
55
3.2. Упрочнение деталей методами пластического
деформирования поверхности
Способы поверхностного упрочнения
Усталостная прочность многих деталей зависит от состояния их поверхности. Грубая обработка (наличие больших микронеровностей), структурная неравномерность и др. поверхностные дефекты резко снижают предел выносливости. Различные виды механической обработки, особенно
затуплённым инструментом, вызывают появление в поверхностных слоях
растягивающих напряжений. То же можно отметить и для некоторых видов
гальванических покрытий, так как растягивающие напряжения значительно
снижают усталостную прочность деталей, применяют различные способы
поверхностного упрочнения за счет создания на поверхности деталей снимающих напряжений, что увеличивает долговечность в 2–5 раз. При этом
повышается также износостойкость и коррозионная стойкость. Применяют
следующие способы упрочнения: с помощью роликов, шариков, с применением дорнов (дорнирование), дробеструйная обработка, виброгалтовка и
ряд других методов.
Упрочнение раскаткой и обкаткой
Раскатка роликовыми раскатниками и обкатка роликовыми обкатниками применяются для обработки поверхности детали (рис. 3.14), на
станках токарной группы (для наружных поверхностей), фрезерной и
сверлильной группы (для внутренних поверхностей) и строгальной группы (для плоских поверхностей). Большое значение для долговечности
детали имеют радиуса закругления (обкатка галтелей), что снижает влияние на предел выносливости концентраций напряжений.
Рис. 3.14. Схема обкатки поверхности: 1 – деталь; 2 – ролик;
3 – прилегающий слой металла; 4 – шарик
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
56
В результате прижатия рабочего инструмента к обрабатываемой
поверхности прилегающий слой металла пластически деформируется, что
и создает напряжения сжатия. После обкатки исходная шероховатость
поверхности повышается на 2–3 класса (R
z
3,6
– R
z
6,1
), глубина де-
формируемого слоя колеблется в пределах 0,1–0,05 мм и выше.
Одним из главнейших преимуществ этого способа является получение чистой, не шаржированной поверхности, что наблюдается при
чистовой абразивной обработке.
Разработанные режимы упрочнения и инструмент позволяют обрабатывать отверстия диаметром от 6 до 170 мм и обкатывать цилиндрические поверхности, галтели, проточки и канавки резьб диаметром
до 90 мм и более.
Для внедрения процесса не требуется специального оборудования.
В настоящее время упрочнению подвергаются отверстия не только в отдельных деталях, но и в узлах и смешанных пакетах. В результате раскатывания износостойкость бронзовых втулок деталей повышается более
чем в 10 раз, площадь прилегания поверхности отверстия достигает 95 %.
Дорнирование
Предел выносливости материала в отверстиях также повышают с
помощью пластических деформаций. Степень концентрации напряжений
в отверстиях зависит не только от их диаметра, но и от состояния внутреннего поверхностного слоя, на котором после обработки остаются
штрихи, образуются микротрещины. Поверхностное упрочнение стенок
отверстия создаёт в материале сжимающие напряжения, увеличивая предел выносливости. Упрочнение может производиться пневмодинамическим способом, дорнированием или раскатыванием.
Процесс дорнирования заключается в том, что сжимающие напряжения создаются при протягивании специального инструмента, имеющего
диаметр рабочей части больше диаметра отверстия (рис. 3.15).
Дорн 1 протягивают через отверстие диаметром d в детали 2. Дорн
пластически деформирует сжатием поверхностные слои и диаметр увеличивается до размера d1. Дорн сконструирован с таким расчётом, чтобы
увеличить диаметр отверстия в несколько переходов, для чего он имеет
несколько поясков (рис. 3.16). Диаметр каждого последующего пояска, от
3.2. Упрочнение деталей методами пластического деформирования поверхности
57
d1 до d5, увеличивается на 0,02–0,05 мм. С помощью такой ступенчатой
деформации добиваются высокого класса шероховатости поверхности,
стабильности диаметров и отсутствия повреждений материала детали.
Скорость протягивания выбирают в пределах 0,2–0,3 м/мин, покрывая
отверстия смазкой (пример: моторное масло в смеси с керосином).
Рис. 3.15. Схема дорнирования отверстия
Рис. 3.16. Вид дорна
Алмазное выглаживание
Одним из видов отделочно-упрочняющей обработки деталей явля-
ется выглаживание поверхности деталей из высокопрочных сталей.
Упрочнение достигается за счёт скольжения по поверхности детали рабочих инструментов (инденторов), изготовленных из монокристалла синтетического алмаза (0,4–0,8 карата) в виде сферы или цилиндра с радиусом
1–3 мм и шероховатостью поверхности Rа 0,012–0,010 (чистотой 13–14).
Алмаз крепится к пружинящей державке. Благодаря высоким физикохимическим свойствам алмаза – износостойкости, теплостойкости и теплопроводности, низкому коэффициенту трения в паре с металлами (0,04–0,08),
этот метод при небольших усилиях и затратах энергии обеспечивает высокую производительность и качество обработанной поверхности.
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
58
Выглаживание производится на токарных, сверлильных или расточных
станках с помощью установленной в тарированной пружине оправке с
приложением радиальной силы Ру, равной 26–35 кг. Поверхность под выглаживание подготавливают точением или шлифованием с шероховатостью Rа 0,6–0,20 (чистотой 6–9). После алмазного выглаживания поверхности высота неровностей уменьшается в десятки раз по сравнению с исходными; шероховатость уменьшается до Rа 0,10–0,012.
Поверхностные слои детали значительно упрочняются, в них возникают высокие сжимающие остаточные напряжения и повышается усталостная прочность.
Долговечность выглаженных деталей увеличивается более чем в
5 раз, а применение алмазного выглаживания поверхности перед хромированием повышает долговечность в 40 раз.
Дробеструйная обработка [4. C. 14–16]
В авиапромышленности широко применяется упрочнение дробью.
Оно может производиться виброударным способом или с применением
динамического потока с дробью. В первом случае обрабатываемую деталь
помещают в контейнер с дробью (стальными шариками) и устанавливают
на виброплатформу. Этот способ носит название виброгалтовка (таким
способом обрабатывают, например, трубчатый лонжерон вертолёта). Во
втором случае шарики помещают в струю жидкости или воздуха и за счёт
соударения с поверхностью упрочняют её. Например, потоком трансформаторного масла со стальными шариками уплотняют галтели зубчатых
колёс, трубопроводы, лопатки компрессора. Этот способ называется гид-
родробесструйного упрочнения.
Поверхности тонкостенных деталей могут упрочняться микрошариками (стеклянными, фарфоровыми), которые специальными дробомётами направляются на обрабатываемую поверхность.
Дробеструйная обработка применяется для упрочнения поверхностей деталей из алюминиевых сплавов типа Д16Т, АК4-1Т1, В93Т1,
В95Т1, АК-6Т1 и других с целью повышения их долговечности, обеспечения надежности и повышения ресурса конструкции.
Дробеструйному упрочнению подвергаются: панели, лонжероны,
силовые нервюры, пояса, стрингеры и др. детали с толщиной полотна от
3.2. Упрочнение деталей методами пластического деформирования поверхности
59
1,0 мм и более и детали типа обшивок, которые подвергаются размерному травлению.
Упрочнению подвергаются также места закрепления деталей,
прошедшие упрочнение другими способами, и места доработки деталей,
на которых упрочненный слой снят при подгоночных работах или повреждениях.
Для дробеструйного упрочнения используются:
− модернизированная установка типа БДУ-Э2М (беспыльная
дробеструйная установка) с диапазоном рабочего давления 0,6–4 кг/см,
имеющая диаметр факела струи дроби 40–60 мм;
− камерная установка типа ДОК-1 (дробеструйная обитаемая каме-
ра). В качестве рабочей среды при дробеструйном упрочнении применяется литая дробь из углеродистой стали диаметром 0,6–1,2 мм или из нержавеющей стали.
Виброударное упрочнение
Виброударное упрочнение применяется для деталей из конструкционных сталей, титановых и алюминиевых сплавов с целью повышения
предела усталостной прочности и долговечности работы деталей при циклических нагрузках.
Виброударное упрочнение производится на машинах типа ВУД-2500.
Особенностью виброударного упрочнения на вибромашинах типа ВУД с
круговой траекторией колебания является то, что рабочая среда, движущиеся частицы которой не имеют жесткой связи между собой, легко обтекает деталь любой формы, что обеспечивает достаточную равномерность
обработки и возможность упрочнения деталей сложных форм. Под действием механических колебаний рабочая среда приобретает энергию, достаточную для осуществления пластического деформирования поверхностного слоя деталей в точках соприкосновения.
Поверхностное упрочнение деталей позволяет значительно увеличить их долговечность (в 2–3 раза) при повторных нагрузках. Оно также
весьма эффективно используется как подготовка поверхности перед хромированием. Долговечность хромированных деталей из высокопрочных
сталей, предварительно подвергнутых поверхностному упрочнению, увеличивается в 5–8 раз, а также значительно устраняется опасность появления трещин в процессе хромирования.
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
60
Поверхностное упрочнение перед анодированием и нанесением ла-
кокрасочного покрытия обеспечивает повышение пределов коррозионной
усталости в 3–5 раз.
Виброабразивная обработка
Виброабразивная обработка – виброшлифование деталей абразив-
ными телами из конструкционных сталей, титановых и алюминиевых
сплавов для увеличения предела усталостной прочности и долговечности
работы деталей при циклических нагрузках.
Под действием механических колебаний 15x15, 10x20 абразивные
тела приобретают энергию, достаточную для осуществления пластического деформирования поверхностного слоя деталей, сопровождающегося
микрорезанием и наклепом в точках соприкосновения.
Обладая высокой относительной подвижностью, вибрирующие ча-
стицы заполняют все полости и контактируют со всеми фасонными,
наружными и внутренними поверхностями деталей, что обеспечивает достаточно равномерное формирование их микрорельефа и упрочнение.
Виброабразивная обработка деталей осуществляется в виброобра-
батыва-ющих машинах типа ВУД-4000, сообщающими механические колебания контейнеру с обрабатываемыми деталями и абразивными телами.
При виброшлифовании деталей значительно улучшается качество
их поверхностного слоя: снижается высота микронеровностей с округлением их выступов и впадин, образуются направленные следы обработки и
остаточные напряжения их сжатия.
Улучшение качественных показателей позволяет повысить предел
усталостной прочности деталей на 30–40 % и увеличить их долговечность
в 2–3 раза.
Пневмодинамическое упрочнение
В авиаремонтном производстве нашло применение пневмодинамическое упрочнение. Оно основано на упрочнении поверхности стальными
шариками, увлекаемыми потоком воздуха. Эффективность этого способа
зависит от размера шариков, их ударной энергии, создаваемой потоком воздуха, и времени воздействия на обрабатываемую поверхность. Диаметр
шарика (1,5–4,0 мм), давление струи (2,5–5,0 кг/см2) оговариваются в соответствующих производственных инструкциях и технологиях. При опреде-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]