Способ клепки заклепками с компенсатором
Изобретение относится к области клепально-сборочных работ, в частности к способам клепки заклепками с компенсатором. Цель - повышение долговечности и герметичности соединений, работающих в условиях большого перепада температур. Способ клепки реализуют посредством следующей последовательности приемов: образуют отверстие в пакете соединяемых деталей; охлаждают заклепку до температуры, соответствующей нижнему пределу температуры эксплуатации; вставляют заклепку в отверстие пакета; осуществляют образование заклепочного соединения путем приложения к стержню заклепки деформирующего усилия при температуре, соответствующей нижнему пределу температуры эксплуатации соединения.
Изобретение относится к области клепально-сборочных работ, в частности к технологии клепки, и может быть использовано при клепке герметичных конструкций, работающих в условиях большого перепада температур. Известен способ клепки соединений, работающих в условиях большого перепада температур, с применением уплотняющей анаэробной 2-компонентной композиции ВАК-1ф (РТМ1.4.599-79. Выполнение соединений заклепками на сверлильно-клепальных автоматах АК-2,2-0,5; АК-5,5-2,4; АК3-5,5-1,2, с.45). Недостатком этого решения является то, что применение анаэробных композиций для герметизации соединений в 2-3 раза снижает их долговечность (Комплексное обеспечение ресурса. Сб. докладов научно-технической конференции. Кн. 2, М.: ЦИАМ, 1984, с.352-357). Наиболее близким по технической сущности является способ клепки заклепками с компенсатором (Григорьев В.П. Сборка клепаных агрегатов самолетов и вертолетов. М.: Машиностроение, 1975, с.120), обеспечивающий герметичность соединений без применения герметизирующих материалов. К недостаткам прототипа относятся снижение радиального натяга в соединении и возможность раскрытия стыка при низких температурах в связи с тем, что температурные растягивающие напряжения, возникающие в заклепочном соединении при охлаждении, по величине превышают сжимающие напряжения, создающиеся при расклепывании заклепки. Если соединение, образованное титановой заклепкой диаметром 5 мм в пакете из алюминиевого сплава толщиной 6 мм, охладить до -130оС, то стык раскроется на величину 
=0,011 мм, что приведет к потере герметичности и снижению долговечности соединения (Технический отсчет. Разработка технологического процесса клепки заклепками с компенсатором и герметизации высокоресурсных герметичных швов, работающих в условиях большого перепада температур (+160- -130)оС и вибраций до 5000 Гц. инв. N 42469, М.: НИАТ , 1982). Цель изобретения - повышение долговечности и герметичности соединений, работающих в условиях большого перепада температур. Указанная цель достигается тем, что заклепку перед вставкой в отверстие охлаждают до температуры, соответствующей нижнему пределу температуры эксплуатации, при этом клепку осуществляют при той же температуре. Термонапряженное состояние в зоне заклепочного шва на нижнем температурном пределе эксплуатации безопасно с точки зрения потери герметичности, так как растягивающие температурные напряжения, возникающие в заклепочном соединении при охлаждении в эксплуатации, по величине не превышают напряжения, искусственно созданные при формиро- вании соединения. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается от известного тем, что натяг в соединении создается при температуре, соответствующей нижнему пределу температуры эксплуатации, что позволяет получить соединение с гарантированным натягом при низких температурах. При нагреве в заклепочном соединении создается дополнительный натяг, повышающий плотность и долговечность соединения по сравнению с прототипом. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом способе, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия". На момент подачи заявки проведено опытное опробование предлагаемого способа. Для реализации способа необходимо выполнить следующие приемы: охладить заклепку до температуры, соответствующей нижнему пределу температуры эксплуатации, вставить охлажденную заклепку в отверстие в пакете соединяемых деталей, приложить деформирующие усилия к торцу стержня и закладной головке заклепки с охлаждением формируемого соединения до температуры, соответствующей нижнему пределу температуры эксплуатации. Экспериментальное опробование предлагаемого способа проводили на образцах из алюминиевого сплава Д16АТ, толщина пакета 6 мм. Перепад температур эксплуатации от +160оС до -130оС. Клепка велась заклепками с компенсатором типа ЗУК из титанового сплава ВТ1-00 диаметром 5 мм, длиной 11 мм на прессе КП-503М. Заклепки перед вставкой в отверстие охлаждали до температуры -130оС в жидком азоте. Охлаждение формируемого соединения осуществляли парами жидкого азота (испаре- нием капель, нанесенных на поверхность образца в зоне образования соединения). Сравнение производили с аналогичными образцами, склепанными при нормальной температуре (20оС). Все образцы подвергали термоциклированию в течение 30 теплосмен: нагрев до 160оС с выдержкой 10 мин, затем охлаждение до -130оС с выдержкой 60 мин. Нагрев производили в электропечи, охлаждение - в парах жидкого азота на специальной установке. Сравнительные усталостные испытания образцов после термоциклирования показали, что долговечность соединений, выпол- ненных предлагаемым способом, в 2-3 раза выше, чем соединений, выполненных известным способом. Сравнительные испытания на герметичность при статическом нагружении образца с охлаждением парами жидкого азота показали, что соединения, выполненные предлагаемым способом, сохраняли герметич- ность до нагрузки, соответствующей напряжениям разрыва листа 
p=191 МПа (19,5 кгс/мм2) и среза заклепок 
cp= 255 МПа (26,0 кгс/мм2). Соединения, выполненные известным способом, теряли герметичность при нагрузке, соответствующей p=157 МПа (16,0 кгс/мм2) и cp= 210 МПа (21,5 кгс/мм2). Полученные результаты свидетельствуют о повышении герметичности соединений за счет применения предлагаемого способа. Предлагаемый способ клепки может быть реализован в любом диапазоне эксплуатационных температур. Использование предлагаемого технического решения обеспечивает по сравнению с прототипом повышение долговечности и герметичности соединений, работающих в условиях большого перепада температур.
Формула изобретения
СПОСОБ КЛЕПКИ ЗАКЛЕПКАМИ С КОМПЕНСАТОРОМ, включающий образование отверстия в пакете деталей, вставку в него заклепки и образование замыкающей головки с одновременным деформированием компенсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности и герметичности соединений, работающих в условиях большого перепада температур, заклепку перед вставкой в отверстие охлаждают до температуры, соответствующей нижнему пределу температуры эксплуатации, при этом клепку осуществляют при той же температуре.
