Способ клепки
Использование: машиностроение, для соединения листовых деталей. Сущность изобретения: в пакете деталей выполняют отверстие, в которое свободно устанавливают заклепку с глухой полостью, донная поверхность которой расположена в плоскости соприкосновения листов и в которую помещают стержневой вкладыш, к которому прикладывают осевое усилие. Под действием последнего вкладыш внедряется в донную часть заклепки вызывая раздачу стержня и образование соответствующего натяга в пакете. В заключительной стадии на выступающий конец стержня одевают подкладную шайбу и образуют замыкающую головку соединения. 5 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з В 21 S 15/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕВЬСТВУ (21) 4847572/27 (22) 03.05.90 (46) 30.10.92.. Бюл. ФФ 40 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акадС.A.Êîðîëåâà (72) С;И.Козий, А.В.Власов и Т.Б.Козий (56) Авторское свидетельство СССР
N. 1696081, В 21 J 15/02, 1990. (54) СПОСОБ КЛЕПКИ (57) Использование: машиностроение, для соединения листовых деталей. Сущность изобретения: в пакете деталей выполняют
Изобретение относится к клепальносборочным работам и может быть использо- вано во всех отраслях народного хозяйства при производстве малогабаритных силовых точек, обладающих повышенными прочностными характеристиками.
Известен способ. клепки пакетов, заключающийся в.образовании отверстия s пакете. установке в него заклепки с последующим образованием замыкающей головки путем осевого пластического сжатия выступающей части стержня заклепки над пакетом.
Недостатками известного способа клепки применительно к пакетам, содержащим элементы из волокнистых композиционных материалов, являются: раздача стержня на толщине пакета,. что вызывает разрушение элемента пакета из волокнистого композиционного материала, и, как следствие, не обеспечивает требуе< 9> Я .. 1771859 А1 отверстие, в которое свободно устанавливают заклепку с глухой полостью, донная поверхность которой расположена в плоскости соприкосновения листов и в которую помещают стержневой вкладыш, к которому прикладывают осевое усилие, Под действием последнего вкладыш внедряется в донную часть заклепки вызывая раздачу стержня и образование соответствующего натяга в пакете.:В заключительной стадии на выступающий конец стержня одевают подкладную шайбу и образуют замыкающую головку соединения. 5 ил. мых прочностных характеристик, например. при работе элементов пакета на сдвиг; 2 для обеспечения высокой прочности силовой точки на срез требуется использова- д ние заклепок большого диаметра, что вызывает потребность в больших энергетических затратах при клепке. Кроме того, увеличиваетая коэффициент концентрации напряжений, что весьма значительно сни- ОО жает. прочностные характеристики волокни- Ql стого композиционного материала. vO
Известен также способ клепки смешанных пакетов,.содержащих элементы из волокнистых композиционных материалов, заключающийся в образовании отверстия в пакате, установке в него заклепки с глухой полостью, выполненной в стержне, введении s глухую полость стержневого вкладыwa c последующим внедрением его в донную часть заклепки и образовании замыкающей головки эаклепочного соединения, 3
1771859
К недостатку известного способа следует отнести отсутствие раздачи стержня заклепки на этапе размещения в ее полости стержневого вкладыша. Последнее предопределяет наличие зазора между стержнем заклепки и отверстием в элементе из волокнистого композиционного материала, что приводит к существенному снижению прочностных характеристик силовой точки.
Целью изобретения является повышение прочностных характеристик ззклепочного соединения.
Это достигается тем, что на выступающий со стороны элемента из композиционного материала конец стержня заклепки устанавливают подкладную шайбу, глухую полость в стержне заклепки выполняют глубиной, определяемой из выражения; !
-1,15(! !+!2+!з), где l1 — длина выступающей под пакетом части стержня; .!2 — толщина подкладной шайбы; !з — толщина элемента пакета из волокнистого композиционного материала, при этом стержневой вкладыш выполняют из материала более прочного, по сравнению с материалом заклепки, диаметром, превышающим диаметр глухой полости и длиной не более (1,1-1.2)!з.
На фиг, 1 показано исходное положение штамповой оснастки перед установкой стержневого вкладыша в полость заклепки; на фиг. 2 — начальная стадия осевого пластического сжатия заклепки; на фиг. 3 — конечная стадия осевого пластического сжатия заклепки; на фиг, 4 — исходное положение штамповой оснастки перед образованием замыкающей головки заклепки (1-й переход); на фиг. 5 — силовая точка на пакете. содержащем элемент из волокнистого композиционного материала, В смешанном пакете (фиг. 1),. содержащем элемент 1 иэ традиционного материала, например алюминиевого сплава Д16, и элемент 2 из волокнистого композиционного материала, например бороалюминия, выполняют отверстие диаметром d. В последнее устанавливают заклепку 3 с диаметром d1 =1,15(!1+!2+!Э) где 1,15 — эмпирический коэффициент; ! 1 — длина выступающей части стержня; ! 2 — толщина подкладной шайбы; ! з- толщина элемента пакета иэ волокнистого композиционного материала. Так как диаметр стержня заклепки d> Диаметр d2 находится из условия постоянства объема. d2 о Длина стержневого вкладыша 6 выбирается иэ соотношения 1=(1,1-1,2)!з.- Последнее соотношение устанавливается иэ условия, чтобы нз конечной стадии размещения стержневого вкладыша 6 в заклепке 3 линия разьема пакета располагалась в центральной части стержневого вкладыша 6. Предварительно рассчитывают глубину внедрения h стержневого вкладыша 6 в донную поверхность глухой полости из условия: 2 й=!4 d) В отверстие прижима 5 устанавливают . пуансон 7. Реализация изобретения осуществляется следующим образом. Прикладывая усилие Р - к торцевой по30 верхности пуансона 7, вызывает его перемещение в осевом направлении. При этом первоначально в силу разности диаметров стержневого вкладыша 6 и отверстия в заклепке do, а именно бг>бо, имеет место раздача стержня заклепки 3 до диаметра отверстия в пакете (фиг. 2). Для обеспечения равномерной раздачи стержня заклепки 3 на толщине пакета, в момент, когда стержневой вкладыш 6 до40 стигнет донной поверхности глухой полости, перемещение последнего продолжают. В результате внедрения стержневого вкладыша 6 в донную поверхность глухой полости заклепки 3 имеет мес го осевое пластическое 45 сжатие материала заклепки 3. Глубина внедрения стержня 6 в донную поверхность заклепки 3 определяется величиной h. Для упрощенйя процесса размещения стержневого вкладыша 6 b глухой полости 50 заклепки 3 используют ступенчатый пуансон 8 (фиг. 2, 3). Процесс размещения стер.жневого вкладыша 6 в заклепке 3 завершается на стадии, когда стержень заклепки 3 плотно установлен в отверстие пакета. При этом отсутствуют какие-либо поры, что улучшает также показатели герметичности соединения. В отдельных случаях, когда необходима раздача стенок отверстия, используется также предлагаемая технология с учетом пересчета диаметра 1771859 стержневого вкладыша 6 на величину раздачи диаметра отверстия в пакете. Затем производят замену прижима 5 на прижим 9 и пуансона 8 на обжимку 10 первого перехода. Пакет фиксируют усилием 5 прижима Pgpgж. Полость над стержнем 6 заполняют вязкой средой 11. При воздействии импульсной силы Р на обжимку 10 имеет место осевое сжатие стержня заклепки 3, размещаемого над шайбой 4, 10 с одновременным повышением давления вязкой среды 11. Осуществляется выпучивание стержня заклепки 3 в пределах его свободной от пакета части. Далее на втором переходе производят окончательное образо- 15 вание замыкающей головки заклепки. Способ прошел опытно-промышленную проверку при клепке конструкций, содержащих элементы иэ волокнистых композиционных материалов. 20 Заклепки из сплава Â65 имели следующие геометрические размеры: диаметр-4,0 мм, длину стержня — 13 мм. Конструкция состояла из обшивки, выполненной из Д16АТ, толщиной 4,0 мм и стрингеров, изго- 25 товленных из бороалюминия, толщиной 2,0 мм. Таким образом общая толщина пакета составляла 6,0 мм. В пакете методом.пробивки s инструментальном штампе пробивали отверстия диаметром 4,1 мм. В 30 заклепке сверлением выполняли отверстие диаметром 1,8 мм на глубину 10,35 мм. После сборки пакета и установки в него заклепки с глухой полостью пакет фиксировался на гидравлическом ручном прессе, 35 развивающего . максимальное усилие о 40 кН. Затем в полость заклепки размещали стержневой вкладыш диаметром 2,012 мм и длиной 2,2 мм из титана ОТ4. Путем приложения осевого усилия осуществляли внед- 40 . рение стержневого вкладыша о полость заклепки. В силу различия в диаметрах стержневого вкладыша и диаметра полости заклепки имела место раздача стержня заклепки с обеспечением плотного контакта 45 между заклепкой и стенками отверстия в пакете. На завершающем этапе размещения стержня в полости заклепки выполнялось осевое пластическое сжатие материала заклепки на глубину й=0,8 мм, что устраняло 50 наличие каких-либо неплотностей. Далее выполняли за два перехода клепку конструкций с использованием в качестве энергопривода магнито-импульсной установки МИУ-10 при энергии разряда в 2,0 кДж. 55 Размещение стержня осуществляли также с использованием МИУ-10 при энергии разряда в 1.3 кДж. Проведенные испытания с преимущественно сдвиговой деформацией показали, что прочностные характеристики силовых точек на срез выросли до 1507, по сравнению с применяемыми цельными заклепками. Для обеспечения адекватной прочности на срез требовалось бы увеличить диаметр заклепок до 5,1 мм, что повысило бы коэффициент концентрации напряжений, и как следствие, привело бы к уменьшению прочностных характеристик материалов, составляющих пакет. Предлагаемый способ клепки обеспочиваеттребуемое качество сопряжения íà границе заклепки-стенки отверстия (плотная постановка или постановка с натягами); позволяет использовать отверстие с меньшими диаметрами, что положительно влияет на уменьшение концентрации напряжений о элементах пакета; снижает себестоимость производства силовых точек, так как уменьшаются энергозатраты на образование отверстия и клепку пакета; улучшаются показатели герметичности силовой точки. Формула изобретения Способ клепки смешанных пакетов, содержащих элементы иэ волокнистых композиционных материалов, заключающийся в образовании отверстия в пакете деталей, установке в него заклепки с глухой полостью, выполненной о стержне, введении в глухую полость стержневого вкладыша с последующим внедрением его о донную часть заклепки и образовании замыкающей головки заклепочного соединения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что. с целью повышения прочностных характеристик заклепочного соединения, на выступающий со стороны элемента из композиционного материала конец стержня заклепки устанавливают подкладную шайбу, глухую полость в стержне заклепки выполняют глубиной, определяемой из выражения 1=1,15(l l+1z+4) где I> — длина выступающей над пакетом части стержня; lz — толщина подкладной шайбы; b.— толщина элемента пакета иэ волокнистого композиционного материала, при этом, стержневой вкладыш вbtполняют из материала более прочного, по сравнению с материалом заклепки, диаметром, превышающим диаметр глухой полости, а длиной — не превышающей (1, 1-1,2) Гз. 1771859 1771859 Рпр Фиг.5 Составитель С. Козий Техред M. Моргентая Корректор Л. Филь Редактор Производственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101 Заказ 3799 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5
