22.Изготовление обечаек из монолитных панелей. Сборка герметичных отсеков. Система испытаний герметичных отсеков.

Монолитная панель – это одна единая деталь. Обечайка (боковая поверхность) герметичного отсека собирается сваркой из таких монолитных панелей. Монолитные панели включают в себя обшивку с продольным и поперечным набором (ребра жесткости). Эти ребра жесткости играют роль стрингеров и промежуточных шпангоутов, как у сухих отсеков, но только они входят в состав монолитной панели для обеспечения герметичности панели.

В монолитных панелях ребра жесткости могут быть или только в продольном или в продольном и поперечном направлениях ("вафельного" типа), или расходящимися лучами из одной точки. Применение монолитных панелей вызвано, с одной стороны, постоянным увеличением нагрузок на конструкцию и стремлением в то же время сохранить их массовые характеристики, с другой стороны, развитием технологических методов изготовления монолитных панелей с достаточно тонкими ребрами и обшивкой, позволяющими реализовать этот массовый выигрыш.

Конструктивными преимуществами являются:

1. Меньшая масса при равной прочности

2. Уменьшение трудоемкости проектирования, конструкции за счет уменьшения количества элементов;

3. Увеличение прочности, жесткости, устойчивости за счет уменьшения числа стыков и швов, некоторое увеличение внутреннего объема агрегата,

4. Высокая герметичность конструкции,

5. Высокое качество наружных поверхностей обшивок.

Технологическими преимуществами монолитных панелей являются: уменьшение объема сборочных работ и во многих случаях суммарной механической обработки, уменьшение работ по герметизации, высвобождение производственных площадей и сборочного оборудования, упрощение сборочной оснастки, уменьшение стоимости изготовления панелей.

Недостатками монолитных панелей являются значительная стоимость заготовительной оснастки, низкий коэффициент использования металла, удлинение цикла подготовки и переналадки производства из-за длительности проектирования и изготовления оснастки. В опытном и единичном производстве применение монолитных панелей иногда может привести к удорожанию опытных изделий, технологические преимущества их полностью выявляются при серийном производстве.

Существует много способов изготовления монолитных панелей: механическое фрезерование из плит, прессование, прокатка, горячая штамповка, литье, химическое фрезерование, размерная электрохимическая обработка и другие. Применяют следующие методы изготовления монолитных панелей:

1. Механическое фрезерование монолитных панелей является одним из распространенных методов их изготовления, особенно в опытном и серийном производстве. Прямолинейные плоские панели фрезеруют из плит на копировально-фрезерных станках, позволяющих получать ребра жесткости любого расположения, и станках с программным управлением.

Панели криволинейной формы одинарной кривизны изготовляют из плит по двум схемам:

а) фрезерование плоской плиты, затем гибка ее по форме отсека,

б) гибка плоской плиты, а затем фрезерование криволинейной плиты.

Преимуществами механического фрезерования монолитных плит являются относительная простота оборудования, простота и дешевизна оснастки, возможность получения панелей различных конфигураций с любым расположением ребер жесткости и с любой толщиной, высокая точность и хорошее качество поверхности. Но такие недостатки, как низкий коэффициент использования металла (много стружки), большая трудоемкость и худшие механические характеристики металла панели, обусловили рекомендацию этого метода только для опытного и единичного производства. В серийном производстве этот метод допустим только в период подготовки более производительного метода.

2) Прессование монолитных панелей является одним из самых производительных способов их изготовления. При этом обеспечивается высокий коэффициент использования металла, более высокие механические свойства заготовок и высокое качество поверхности. Недостатком этого метода можно считать ограничения по форме и размерам панелей: можно получать панели только с продольными ребрами жесткости шириной до 850 мм и с толщиной обшивки не менее 2-3 мм. Для получения панелей с переменным по длине сечением применяется дополнительное фрезерование.

3) Прокатка монолитных панелей: преимуществами этого метода являются возможность получения панелей с толщиной обшивки менее одного миллиметра и панелей вафельного типа. Заготовками для панелей с продольными ребрами служат прессованные панели, которые в результате прокатки удлиняются за счет утонения обшивки и ребер. При прокатке панелей вафельного типа листовая заготовка - плита, сложенная с матрицей, имеющей обратную конфигурацию, прокатывается через гладкие валки, где металл заготовки перетекает в углубление матрицы. Посредством многократной прокатки с постепенным сближением валков получают вафельную панель требуемой формы. Процесс идет при температуре горячей штамповки. Технология обработки таких панелей и подготовки их к сборке в оболочки аналогична технологии изготовления прессованных панелей.

4) Горячая штамповка монолитных панелей на мощных прессах является методом, позволяющим получать панели с любой конфигурацией и переменной толщиной по длине ребер и со стыковыми узлами, что обеспечивает значительный выигрыш в массе и лучшую конструктивную прочность.

«-»: необходимость прессов большой мощности, длительный срок изготовления штампов, невозможность получения стенок малой толщины (менее 5-8 мм), низкая точность и достаточно сложная технология. Горячештампованные панели подвергаются длительной и сложной механической обработке или химическому фрезерованию. Объем такой обработки может быть уменьшен применением операции горячей калибровки. Горячештампованные панели рекомендуется применять в сильнонагруженных конструкциях при серийном, крупносерийном и массовом производстве.

5) Литье монолитных панелей

«+»: возможность получения панелей с различным расположением ребер, с более тонкой обшивкой, большая производительность, уменьшение объема механической обработки, уменьшение периода технологической подготовки производства, отсутствие больших усилий в процессе формообразования, возможность более быстрой переналадки оборудования.

«-»: худшие механические характеристики, они находят применение в малонагруженных агрегатах, когда их преимущества оказываются эффективными.

Метод литья панелей должен удовлетворять следующим условиям: до застывания металла в любом сечении через него должен пройти весь металл, питающий последующие сечения, и излишек металла из последующих сечений; при застывании не должно образовываться усадочных раковин, т.е. застывающие участки должны подпитываться жидким металлом; процесс литья должен обеспечивать удаление шлаков из отливки; желательно обеспечивать более плотную структуру металла в процессе литья. Методами, отвечающими этим условиям, является литье выжиманием, бесшовная заливка под низким давлением, центробежное литье.

6. Химическое фрезерование (размерное контурное травление) монолитных панелей

При химическом фрезеровании на металлический лист наносятся линии специальной мастики (краски). Там где наносят эту защитную краску будут ребра ячеек вафельной панели. Металлический лист опускают в ванну с раствором электролита. Под действием электрического тока в растворе электролита с непокрытых краской мест частицы металла уносятся и образуются углубления (ячейки) вафельной панели.

Преимуществом химического фрезерования по сравнению с механическим фрезерованием является при обеспечении высокой точности (до 0,05 мм) возможность получения панелей самых разнообразных форм и размеров с широкими и узкими пазами. При химическом фрезеровании исключаются деформации панелей. Метод позволяет создавать более равнопрочные конструкции. Химически фрезерованные панели практически не требуют дальнейшей ручной слесарной доработки и после отработки местных усложнений формы (отверстия, пазы и т.д.) передаются на сборку. При этом процессе прочностные показатели поверхностного слоя исходного материала не улучшаются из-за отсутствия поверхностного пластического деформирования (наклепа).

Сборка герметичных отсеков (аналогично сухим отсекам).

Система испытаний герметичных отсеков.

Определение объема, программы и технологии испытаний герметичных отсеков является задачей, решаемой конкретно для данного отсека в соответствии с требованиями, назначением и условиями эксплуатации. Несмотря на значительное отличие испытаний различных герметичных отсеков, эти испытания составляют определенную систему, состоящую из отдельных этапов, которые выполняются по специальным программам.

Испытания баков классифицируются следующим образом:

1) Конструкторско-доводочные испытания (КДИ), целью которых является отработка конструкции бака, уточнение отдельных конструктивных решений, проверка функционирования элементов и соответствия конструкции основным предъявляемым требованиям. КДИ проводятся для небольшой партии (3-6) баков. Программа КДИ включает в себя испытания на прочность бака и отдельных элементов, на герметичность, циклические испытания на повторные нагрузки, виброиспытания, ударные испытания, испытания на функционирование отдельных элементов, определение фактического разрушения.

2) Чистовые доводочные испытания (ЧДИ), целью которых является окончательное уточнение всех конструктивных особенностей баков, проверка их технологичности и возможности экономичного изготовления, соответствия конструкции всем требованиям, определение ресурсов работы. ЧДИ обычно проводятся для небольшой партии баков, но большей чем КДИ (от 6 и более). Программа ЧДИ несколько шире КДИ и включает в себя определение массы и величины емкости бака, прочностные испытания бака и отдельных элементов, испытания на герметичность, циклические испытания повторным нагружением, виброиспытания и ударные испытания, испытания на функционирование (срабатывание) отдельных элементов, определение объема невырабатываемого остатка компонента, определение фактического давления разрушения бака (на части баков из партии). Часть баков подвергается коррозионным испытаниям в среде компонента по специальным программам для определения возможного срока хранения заправленного бака.

3) Испытания установочной партии (ИУП), целью которых является проверка отработанности и стабильности технологического процесса изготовления и сборки бака. ИУП проводятся при постановке в производство новых изделий для небольшой партии (3-5) баков, которые изготовляются по разработанной технологии. Программа ИУП включает в себя испытания на прочность и герметичность баков и отдельных элементов, виброиспытания и ударные испытания, испытания на функционирование, циклические испытания на повторную нагрузку, определение фактического давления разрушения. При положительных результатах ИУП дается разрешение на производство штатных образцов баков.

4) Приемо-сдаточные испытания (ПСИ) проводятся для всех изготовленных баков с целью проверки соответствия каждого бака требованиям конструкторской документации. Особенностью их является обеспечение минимального ущерба качеству и надежности баков от проводимых испытаний, например вместо обычной воды при испытаниях применяется дистилированная с антикоррозионными добавками, тщательно проводится контроль чистоты и целостности баков после испытаний, не допускается наличие паров газа, используемого при испытаниях . Программа ПСИ в наибольшей степени зависит от конструкции и требований к конкретным бакам и включает в себя следующие виды контроля и испытаний: геометрический контроль размеров бака, определение массы и объема бака, испытания на прочность и герметичность баков и отдельных элементов, определение объема невыработанного остатка компонента топлива в баке, проверка функционирования отдельных элементов бака, контроль чистоты внутренних полостей бака, контроль внешним осмотром целостности элементов, поверхностей и теплоизоляционных покрытий бака.

5) Контрольно-выборочные испытания (КВИ) проводятся с целью периодического контроля стабильности технологического процесса и качества баков. Обычно КВИ проводятся выборочно для небольшого числа баков от партии, количество их зависит от размеров и стоимости и может быть от одного бака до 10% от партии. На КВИ поступают баки, успешно прошедшие ПСИ. Программа КВИ включает в себя следующие виды испытаний: проверка функционирования отдельных элементов, испытания герметичности бака и отдельных элементов, циклические испытания, виброиспытания на прочность и определение разрушающих нагрузок. Таким образом, главное отличие КВИ от ПСИ заключается в испытании выбранных баков до разрушения.

Приведенные этапы испытаний составляют единую систему испытаний при постановке в производство новых изделий. Иногда некоторые этапы испытаний могут совмещаться (например, КДИ и ЧДИ) или вообще отсутствовать. Готовые баки и емкости, идущие на общую сборку летного изделия, подвергаются только приемным (ПСИ) и они входят во всех случаях в программу ПСИ.