1. Контроль собранного узла.

Применяются методы:

• для проверки комплектности узла – визуально;

• для проверки правильности расположения деталей – визуально;

• для проверки внутренней геометрии узла (положение деталей, размеры и величины отклонений от требуемых значений размеров), зон сопряжений деталей в узле (величина зазоров, ступенек т.п.) – шаблонами, щупами, универсальными измерительными средствами;

• для проверки внешней геометрии узла, к которой предъявляются повышенные требования к точности, например, поверхности, выходящие на аэродинамический обвод, поверхности, сопрягаемые с другими узлами (поверхности стыков и разъемов, поверхности стыковых отверстий) – измерением в специальных контрольных приспособлениях (зазор между поверхностью и эквидистантной поверхностью базирующего элемента, например, рубильника), координатно-измерительными машинами и др.;

• для проверки качества соединений в окончательном виде соответственно конкретным соединениям (другие параметры соединений контролируются при их выполнении по переходам).

3.3 Типовой технологический процесс выполнения соединений

3.3.1 Заклепочное соединение

Конструктивно-технологическая характеристика соединения. Широкое распространение заклепочных соединений в конструкции самолетов обусловлено их высокой надежностью, контролепригодностью, предсказуемостью при конструировании и эксплуатации, возможностью соединения разнородных по природе материалов, высокой технологической отработанностью. Подавляющее большинство деталей самолетов выполнено из алюминиевых сплавов, для которых заклепочное соединение является наиболее эффективным как в весовом, так и в эксплуатационном отношениях, более того, применение других соединений (например, сварка плавлением) может быть практически невозможным. К недостаткам заклепочного соединения следует отнести: негерметичность швов, неравномерность передачи силовых потоков, дополнительный вес. Постановка заклепочного соединения в производстве связана (при постановке заклепок ручным ударным способом) с высоким уровнем шума, вызывающего глухоту, и вибрации и переохлаждение кистей рук приводящих к появлению виброболезни у сборщиков – клепальщиков.

Заклепочное соединение состоит из двух основных элементов: пакета и заклепок. Пакеты представляют собой набор листов или полок профилей, в котором выполняется отверстие, в которое вставляется заклепка. В настоящее время создано несколько основных классов заклепок:

• обычные (со сплошным стержнем) и с выпуклой закладной головкой – ЗП, с потайной закладной головкой - ЗУ, универсальные – УЗ;

• компенсатором (на потайной закладной головке имеется излишек материала – компенсатор) – ЗУК, ЗУКК;

• стержневые, без закладных головок – ЗУС;

• высокого сопротивления срезу (заклепки с обжимным кольцом, болт-заклепки);

• специальные для односторонней постановки – гайкопистоны, трубчатые, взрывные, вытяжные, и др.).

Заклепки основных классов (со сплошным стрежнем, с компенсатором) состоят из закладной головки, стержня заклепки и замыкающей головки, формируемой при осадке. Заклепки высокого сопротивления срезу имеют стальные или титановые стержни и фиксируются в пакетах обжимными кольцами из алюминиевых сплавов или мягких сталей.

Заклепки для односторонней постановки имеют специальную конструкцию и соответственно специальные методы постановки.

Для стрежней заклепок применяются:

• алюминиевые сплавы (Д18П, Д19П, В65, АМг5П, АД, АМц);

• стали (10, 15, 20Г2, 30ХГСА, 12Х18Н9Т);

• титановые сплавы (ВТ1, для болт-заклепок – ВТ16, ВТ22).

Для повышения герметичности заклепочных швов с целью поддержания избыточного давления в кабинах, предотвращения утечки топлива из отсеков крыла и фюзеляжа, используемых как ёмкости, защиты отсеков и агрегатов от проникновения в них агрессивных жидкостей, газов и попадания влаги применяется герметизация соединения. Для этого между деталями пакета, а также на поверхность шва наносят специальный материал – герметик. В конструкции самолетов находят применение герметики марок: У30МЭС-5НТ, У30МЭС-5М, ВИТЭФ-1, УТ-32, ВИКСИНТ У-1-28, ВИКСИНТ У-2-28НТ, ВИКСИНТ У-4-21, ВГФ-1, ВГФ-2 и другие. Герметик заполняет полости и зазоры между деталями, обеспечивая необходимую степень герметичности шва. Так как агрегатное состояние герметика перед нанесением на поверхность определяет качество герметизации, конструктор назначает это состояние в чертежах. Герметик применяется в жидком и пастообразном виде, называемый по способу нанесения – кистевым и шпательным соответственно. Применяется герметик и в виде ленты, жгутов. В конструкциях современных самолетов для герметизации заклепочных соединений находит применение герметик, заполняющий микрокапсулы, наносимые на поверхность заклепок как покрытие. В процессе осадки стержня микрокапсулы разрушаются, и герметик заполняет зазор между стержнем заклепки и стенками отверстия.

Типовой технологический процесс постановки одной заклепки. Образование заклепочного соединения по ГОСТ 3.1109-82 называется клепкой. В ряде изданий клепкой называют собственно осадку выступающей из пакета части заклепки стержня заклепки и образование замыкающей головки. При постановке заклепки выполняют следующие работы (переходы).

1. Образование отверстия.

2. Внутришовная герметизация.

3. Осадка стержня заклепки (клепка).

4. Доработка заклепки после осадки.

5. Поверхностная герметизация.

6. Контроль качества постановки заклепки.

1 Образование отверстия. К отверстиям под заклепки предъявляются следующие требования:

• расположение отверстий (шаги, минимальные перемычки и др.) должно соответствовать требованиям чертежа и техническим условиям на узлы и агрегаты;

• оси отверстий в зоне подсечки и местах скруглений должны быть расположены на расстоянии не менее половины диаметра закладной или замыкающей головки заклепки от конца сбега или скругления листа пакета.

• овальность отверстий не должна превышать допустимых отклонений на их диаметр (от +0,1 до +0,15 мм)

• оси отверстий в плоских пакетах должны быть перпендикулярны поверхности детали. Оси отверстий в клиновидных пакетах должны быть перпендикулярны плоскости биссектрисы угла.

• шероховатость поверхности отверстий под заклепки после сверления должна быть:

• а) в пакетах из высокопрочных сплавов В93, В95, В93п.ч., В95п.ч. однородных, а также в сочетании со сталью или титановыми сплавами не выше Rz 20;

• б) в пакетах из высокопрочных сплавов АК4-1 и ВАД-23, а также в смешанных пакетах из сплавов АК4-1 и ВАД-23 не выше Rz 20;

• г) в пакетах из сплавов ВАД-23, АК4-1, В93, В95, В93пч, В95пч толщиной более 3-х диаметров стержня заклепки не выше Ra 2,5;

• д) в однородных пакетах из сплава Д16, а также в сочетании с высокопрочными сплавами В93, В95, В93п.ч., В95п.ч. и АК6 не выше Rz 40;

• е) в пакетах из коррозионностойкой стали и титановых сплавов не выше Rz 40;

• в отверстиях после сверления не допускается: огранка, трещины, рваные кромки.

К гнезду для потайной головки заклепки предъявляются следующие требования. Величина овальности гнезд не должна превышать 0,2 мм для заклепок диаметром до 5 мм и 0,3мм для заклепок диаметром 6 мм и выше. Наибольшая глубина гнезд под закладные головки заклепок должна быть на 0,01 мм меньше минимальной высоты головки заклепки, а наименьшая глубина гнезд определяется техническими условиями на изделие. Шероховатость поверхности зенкованных гнезд должна быть не выше Rz 20.

Образование отверстия в пакте предполагает выполнение следующих работ:

а) определение положение центра отверстия под заклепку.

Применяемые методы:

• по разметке, наносимой с помощью универсальных измерительных средств и наносимой на поверхности деталей мягким простым карандашом;

• по направляющим отверстиям (НО) в деталях, выполненных при их изготовлении (НО выполняют, чаще всего, в деталях каркаса);

• по кондуктору, встроенному в сборочное приспособление;

• с помощью устройства, называемого «наколкой», (применяется в случаях, когда доступ к направляющему отверстию затруднен);

• программой управления позиционером, сверлильно-зенковальной установкой, клепальным автоматом для сверления отверстия.

б) выполнение отверстия в пакете.

Применяемые методы:

• сверление спиральными сверлами (ручным механизированным инструментом - пневмодрелями, сверлильными станками, сверлильно-зенковальными установками и агрегатами); метод является самым универсальным и широко распространенным в производстве авиационных конструкций;

• пробивку с помощью специальных переносных пневматических или гидропневматических прессов;

В зависимости от конструкции узлов и агрегатов, толщины склепываемого пакета, диаметра отверстия и принятого технологического процесса сборки и клепки, отверстия под заклепки могут выполняться по схемам:

• для пакетов из алюминиевых и магниевых сплавов и при диаметре отверстия до 6 мм – сверление в один переход; при большем диаметре – в два перехода;

• для пакетов из коррозионностойкой стали и титановых сплавов при толщине пакета более 3 мм – сверление два перехода: - сверление предварительных отверстий со стороны каркаса, рассверливание отверстий до окончательного размера с противоположной стороны пакета.

Сверление отверстий в пакетах, включающих детали различной прочности или толщины производится со стороны более прочного или толстого элемента, обеспечив предварительное сжатие пакета.

При отсутствии 2-х стороннего подхода допускается сверление отверстий со стороны менее прочной или тонкой детали по накладным кондукторам или сверление в несколько переходов. Разница между окончательным диаметром отверстия и предыдущим переходом должна быть не более 2 мм.

В пакете, состоящем из трех деталей, при расположении более прочного или более толстого элемента внутри его, отверстия сверлят до установки одной из наружных деталей (если это позволяют условия сборки) со стороны более прочного или толстого элемента. После установки второй наружной детали отверстия в ней сверлят по отверстиям в двух элементах как по кондуктору. Режимы сверления выбирать для более прочного материала.

Для обеспечения перпендикулярности оси отверстия к поверхности деталей при сверлении ручными сверлильными машинами необходимо применять специальные насадки или кондукторы.

Контроль осуществляется с помощью специальных калибр-пробок тип «проходной - непроходной».

в) образование конического гнезда выполняется с целью образование углубления под потайную головку заклепки.

Применяемые методы:

• для листов с толщиной менее 0,8 мм – штамповка (отбортовка отверстия листа) с помощью ручных переносных прессов (пневмоскоб) пуансоном и матрицей. При достаточной толщине детали каркаса выполняется зенковка отверстия в детали каркаса, и лист штампуется по детали каркаса;

• для листов толщиной 0,8…1,0 мм – зенкование зенковкой с углом конусности 120° с помощью ручного механизированного пневмоинструмента, сверлильных станков, сверлильно-зенковальных установок и агрегатов;

• для листов толщиной 1,0 мм и более – зенкование зенковкой с углом конусности 90° аналогично предыдущему варианту.

Отверстия могут быть выполнены сверлом-зенковкой, благодаря которому отверстие и гнездо под потайную закладную головку формируются в одном рабочем ходе и тем самым повышается производительность. Основное применение такого инструмента – клепальные автоматы и сверлильно-зенковальные агрегаты.

Контроль качества, в первую очередь, глубины зенкованного гнезда осуществляется калибр-заклепками и индикаторами.

г) разборка пакета. Включение в технологический процесс этой работы диктуется двумя причинами: необходимостью удаления заусенцев и стружки, которые образуются внутри пакета при выходе отверстия, а также для нанесения внутришовного герметика.

Применяемые методы: ручные слесарные.

д) удаление заусенцев на выходе отверстий.

Применяемые методы:

• зенкование (на глубину до 0,2 мм) зенковкой или сверлом большего, чем отверстие диаметром (применение зенковки предпочтительнее, т.к. исключается огранка фаски у отверстия).

В ряде случаев разборка пакета для этих целей затруднительна или невозможна или существенно увеличивает трудоемкость сборки. Более радикальным является предотвращение образования заусенцев между деталями применением сжатия пакета в зоне сверления, сверлением сверлами со ступенчатой заточкой.

2 Внутришовная герметизация заключается во введении между деталями пакета специальных материалов или герметизирующих прокладок и предполагает выполнение работ:

а) подготовка поверхности деталей необходима для повышения адгезии герметика к поверхности детали в зоне его нанесения. На этом этапе необходимо удалить загрязнения и, особенно - органические жировые пленки.

Применяемые методы: аналогичны тем, которые используются при нанесении лакокрасочных покрытий.

б) нанесение герметика на поверхность.

Применяемые методы:

• для нанесения жидкого герметика – кистью, распылением, поливом;

• для нанесения пастообразного герметика – шпателем;

• для нанесения ленточного – укладка ленты в шов (чаще всего, вручную).

Число слоев может быть несколько, которые наносятся с промежуточной выдержкой. Для нанесения герметика на протяженные швы несложных по форме деталей применяются специальные автоматические устройства. В других случаях герметик наносится вручную.

в) сборка пакета. Особенностью операции является то, что, все детали подогнаны друг к другу, имеют отверстия, выполненные в деталях после предварительной сборки. Эти отверстия можно использовать в качестве сборочных. Для обеспечения жесткости предварительно собранного узла перед постановкой заклепки в отверстия устанавливают средства временного крепления, указанные в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Виды временного крепления пакетов перед клепкой

Толщина пакета, мм	Диаметр отверстия, мм	Вид временного крепления
До 4,0	До 4,1	Фиксаторы пружинные быстродействующие Технологические болты Пустотелые заклепки
До 10,0	5,1…8,1	Фиксаторы винтовые быстродействующие Технологические болты

При установке технологических болтов необходимо применение шайбы из неметаллических материалов или легких сплавов, располагая их - для болтов с головкой под отвертку – со стороны гайки; для болтов с головкой под ключ – с обеих сторон.

г) окончательная выдержка необходима для полной самовулканизации герметика и удаления всех летучих веществ из шва. Операция также выполняется в специальных помещениях, имеющих хорошую вентиляцию.

3 Постановка заклепки в отверстие. Для осуществления операции необходимо:

а) образование отверстия в слое герметика, закрывающего отверстие в пакете.

Применяемые методы:

• проколка шилом вручную.

б) вставка заклепки в отверстие. При вставке заклепок в отверстия следует обращать внимание на качество заклепок (отсутствие внешних дефектов), величину выступания потайных головок над поверхностью пакета, отсутствие односторонних зазоров между закладной головкой и поверхностью пакета. В смешанных пакетах, где имеются детали из алюминиевых сплавов АК4-1, ВАД-23 или магниевых сплавов, закладные головки заклепок рекомендуется располагать со стороны детали из этих сплавов. С целью повышения герметичности и коррозионной защиты шва заклепки ставят на свежий грунт.

Применяемые методы:

• ручная вставка;

• автоматическая вставка (с помощью загрузочных устройств клепальных автоматов).

Контроль вставки заклепок осуществлять визуально. В сомнительных случаях:

• проверку величины выступания потайных головок заклепок производится с помощью индикаторного приспособления,

• проверку перпендикулярности оси отверстия к поверхности пакета – щупом с помощью специальной калибр-пробки, предварительно удалив заклепку.

в) фиксация заклепки в отверстии. Работа выполняется в тех случаях, когда применяется одиночная или групповая прессовая клепка заклепок, уже установленных в отверстие для предотвращения их выпадения.

Применяемые методы:

• крепление клеящей лентой со стороны закладной головки (вручную).

г) образование замыкающей головки (осадка стержня заклепки, клепка). К установленным заклепкам предъявляются следующие требования. Величина выступания потайных головок заклепок после клепки должна быть не менее 0,01мм. Утопание потайных головок относительно поверхности склепываемого пакета не допускается. Допускается: перекос потайных головок в пределах допуска на их выступание, закатывание потайных головок заклепок на поверхностях пакетов с радиусом кривизны от 100 до 300 мм. Допустимая величина венчика (зазора между потайной головкой заклепки и кромкой зенкованного гнезда) не должна превышать 0,15 мм; венчик размером 0,2 мм допускается не более чем у 15% установленных заклепок. При групповой клепке заклепок с плосковыпуклыми головками допускается подмятие последних не более чем на 0,08 диаметра стержня заклепки. Высота замыкающих головок после клепки должна быть не меньше наименьшей высоты закладных головок заклепок.

Способ осадки заклепки зависит от степени доступа в рабочую зону шва.

Применяемые методы:

• ударный – нанесение ударов по заклепке обжимкой, приводимой в действие клепальным пневмомолотком (многоударного действия или одноударным импульсным молотком); с противоположной стороны заклепка удерживается специальным инструментом – поддержкой. Существуют следующие разновидности метода:

• а) прямой – удары наносятся по замыкающей головке (перед ударом необходимо сжать пакет ударом специальной трубчатой обжимкой для устранения зазора между листами пакета, и только после этого выполняются удары обжимкой), закладная головка заклёпки при этом удерживается поддержкой. Прямой метод клепки применяется реже ввиду пониженных прочностных характеристик образуемых соединений и большей трудоемкости клепки по сравнению с обратным методом;

• б) обратный – удары наносятся по закладной головке, замыкающая головка образуется от ударов о поддержку. Этот метод обеспечивает более высокую производительность и усталостную прочность шва, но сопровождается большим шумом и повышенной вибрацией;

• прессовый – статическим силовым воздействием на одну заклепку (одиночная прессовая клепка) или несколько заклепок одновременно (групповая прессовая клепка) с применением переносных или стационарных клепальных прессов. Метод обладает высокой производительностью, стабильностью качества клепки, повышением усталостной прочности шва, отсутствием шума и вибрации, чем предыдущий;

• раскаткой – путем одновременного осевого силового воздействия и обкатки выступающей части стержня заклепки; метод применяется для клепки пакетов из тонких листов, деталей из композиционных материалов и клиновидных пакетов, используя его особенности (практическое отсутствуют радиальная раздача стержня заклепки в пакете, потребное осевое усилие для осадки на порядок меньше, чем при прессовой клепке).

Прессовую клепку, как обеспечивающую более высокие прочностные, ресурсные параметры шва и стабильность качества заклепочных соединений при высокой производительности процесса, следует применять во всех случаях, когда это позволяет доступ в рабочую зону. Решающее значение имеет и отсутствие профессиональной вредности процесса.

Ударный способ клепки применяется лишь в тех случаях, когда использование прессовой клепки исключено. Ударная клепка в пакетах толщиной более 3 диаметров стержней заклепок не рекомендуется, т.к. это приводит к изгибу стержня заклепки без заполнения отверстия. Вместе с тем, этот способ остается основным при сборочных работах, в основном из-за выполнения соединения в труднодоступных местах конструкции.

Специальные заклепки (высокосрезные и для односторонней постановки) предусматривают образование замыкающих головок в соответствии с их конструкцией. Каждая из них (за исключением заклепок с замыкающим кольцом) предназначена для постановки ручным механизированным инструментом с пневматическим или гидравлическим приводом.

4 Доработка головок заклепок (зачистка закладных головок потайных заклепок). Работа выполняется при постановке заклепок типа ЗУК, ПЗГ, ЗУС и при предъявлении техническими условиями на изделие высоких требований к качеству поверхности шва, т.к. со стороны потайной закладной головки может образовываться излишек металла, которые для обеспечения аэродинамической гладкости необходимо удалить.

Применяемые методы:

• фрезерование – торцевыми фрезами, приводимыми во вращение ручными зачистными машинками (или сверлильными машинками с дополнительными специальными насадками);

• шлифование.

5 Поверхностная герметизация шва обеспечивает дополнительную герметичность шва, что особенно важно для топливных отсеков и гермокабин экипажа и пассажиров.

Применяемые методы:

• кистевой;

• шпательный;

• поливом – герметик наливается в баковый отсек и агрегат совершает вращательные и колебательные движения в нескольких плоскостях до тех пор, пока герметик не растечется по всей поверхности отсека.

6 Контроль качества постановки заклепки. Контролю подвергаются не менее 10% заклепок в шве.

Применяемые методы для проверки:

• положения заклепки в отверстии – визуально;

• расположения заклепок в швах - с помощью универсального измерительного инструмента (линеек, штангенциркуля и др.);

• состояния поверхности деталей пакета - визуально, в спорных случаях – с применением лупы;

• наличия провалов и утяжки обшивки - щупом и базовой линейкой или рейкой, в спорных случаях для контроля на прямолинейных поверхностях - специальные приспособления с индикатором;

• состояния и внешнего вида головок – визуально;

• выступания закладной головки над листом пакета – измерением индикаторными головками;

• размеров замыкающей головки – измерением размеров с помощью специальных шаблонов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях;

• плотности прилегания закладных выступающих головок заклепок к поверхности пакета - с помощью щупа у 5% заклепок в шве.

• выступания потайных головок заклепок относительно поверхности пакета - с помощью индикаторного приспособления не менее чем у 10% заклепок в шве. В местах, где исключена возможность применения индикаторного приспособления, контроль выступания головок заклепок - ощупыванием.

В труднодоступных местах размеры замыкающих головок заклепок разрешается не проверять.