Способ клепки

 

Использование: в области клепально-сборочных работ при клепке смешанных пакетов, содержащих деталь из металла и деталь из волокнистого композиционного материала. Сущность изобретения: в пакете соединяемых деталей выполняют отверстие, в которое без зазора устанавливают заклепку с закладной головкой и стержнем, имеющим на торце глухую полость. Закладную головку располагают со стороны детали из волокнистого композиционного материала. Затем производят фиксацию пакета усилием и сжатие по толщине заклепкой детали из волокнистого композиционного материала. Сжимают деталь усилием, прилагаемым эквидистантно контуру отверстия под заклепку. В процессе образования замыкающей головки осуществляют сжатие заклепкой пакета по толщине усилием, прилагаемым также эквидистантно контуру отверстия. 5 ил.

Изобретение относится к клепально-сборочным работам, а точнее к способу клепки смешанных пакетов, содержащих деталь из волокнистых композиционных материалов и деталь из металла.

Эффективность работы силовой точки определяется на этапе ее образования степенью возможности влиять на напряженно-деформированное состояние материалов, образующих пакет по периметру отверстия. Сказанное весьма актуально для смешанных пакетов, содержащих детали из разномодульных материалов, в том числе волокнистых композиционных материалов. В последнем случае работа конструкции при эксплуатационных нагрузках будет определяться уровнем взаимосвязанностей деталей пакета и заклепки. Таким образом, одним из рациональных направлений при проектировании заклепочных соединений является направление, основанное на возможности управлять напряженно-деформированным состоянием в деталях пакета по периметру силовой точки.

Известен способ клепки, преимущественно смешанных пакетов, содержащих деталь из волокнистого композиционного материала и деталь из металла, включающий выполнение в пакете соединяемых деталей отверстия, установку в него без зазора заклепки с закладной головкой и стержнем, имеющим на торце глухую полость, фиксацию пакета усилием и образование замыкающей головки заклепки с одновременным сжатием заклепкой пакета по толщине усилием, прилагаемым эквидистантно контуру отверстия.

Известный способ позволяет образовывать высококачественные силовые точки на смешанных пакетах. Однако, при использовании в пакетах разномодульных материалов с весьма отличающимися прочностными характеристиками возможно существенное негативное проявление концентрации напряжений, когда технологически не предусмотрены меры, ее снижающие. Кроме того, для относительно "толстых" пакетов проблемой является устойчивость заклепки при передаче эксплуатационной нагрузки, так как стержень заклепки не раздается в процессе образования замыкающей головки.

Задача изобретения создание способа клепки, который бы уменьшал влияние концентрации напряжений в деталях пакета и тем самым обеспечивал бы повышение прочностных характеристик силовой точки.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе клепки, преимущественно смешанных пакетов, содержащих деталь из волокнистого композиционного материала и деталь из металла, включающем выполнение в пакете соединяемых деталей отверстия, установку в него без зазора заклепки с закладной головкой и стержнем, имеющим на торце глухую полость, фиксацию пакета усилием и образование замыкающей головки заклепки с одновременным сжатием заклепкой пакета по толщине усилием, прилагаемым эквидистантно контуру отверстия, закладную головку заклепки располагают со стороны детали из волокнистого композиционного материала, а перед образованием замыкающей головки производят сжатие по толщине заклепкой детали из волокнистого композиционного материала усилием, прилагаемым эквидистантно контуру отверстия под заклепку.

Осуществление данного способа клепки позволяет обеспечить повышенные прочностные характеристики силовых точек.

Это объясняется тем, что имеет место взаимное фиксирование деталей пакета через заклепку. При этом с одной стороны, обеспечивается жесткость самой заклепки, а с другой стороны, прикладываемое к деталям давление эквидистантно контуру отверстия, что уменьшает концентрацию напряжений в них.

На фиг. 1 показано исходное положение пакета, заклепки и технологической оснастки перед операцией сжатия заклепкой детали из волокнистого композиционного материала; на фиг. 2 стадия окончания операции сжатия заклепкой детали из волокнистого композиционного материала; на фиг. 3 исходное положение штамповой оснастки и пакета с заклепкой перед обжатием детали из металла на стержне заклепки; на фиг. 4 стадия окончания процесса обжатия детали из металла на стержне заклепки; на фиг. 5 стадия сжатия заклепкой детали из традиционного материала в процессе образования замыкающей головки заклепки.

Способ осуществляют следующим образом.

В смешанном пакете, содержащем деталь 1 из волокнистого композиционного материала, например бороалюминия, и деталь 2 из металла, например алюминиевого сплава Д16, выполняют отверстие диаметром d. После чего пакет разбирают и в детали со стороны линии разъема пакета методом высокоскоростной штамповки выполняют углубление диаметром α₁ и глубиной h. Пакет собирают и в его отверстие устанавливают заклепку 3, например из алюминиевого сплава В65, со стороны детали. В стержне заклепки 3 с его торцовой стороны выполнена глухая полость диаметром d_о и глубиной l, заполненная жидко-текучей средой и, например, грунтовкой. Пакет с заклепкой 3 фиксируют на поддержке 5 посредством прижима 6 с усилием Р_приж. В прижиме 6 выполнено сквозное отверстие с минимальным зазором по отношению к диаметру стержня заклепки 3. В отверстие прижима устанавливают пуансон 7, который опирается на торец стержня заклепки 3 (фиг. 1).

При воздействии импульсным усилием P_τ на пуансон 7 создают осевое давление на стержень заклепки 3. С некоторого значения этого давления имеет место процесс выдавливания материала заклепки 3 в свободный объем углубления детали 2. Процессу выдавливания способствует и повышение давления среды 4 в связи с уменьшением объема глухой полости. Следует подчеркнуть, что в процессе формирования на стержне заклепки 3 поперечного бурта осуществляется сжатие заклепкой 3 детали 1 по периметру отверстия (фиг. 2).

Далее из прижима 6 удаляют пуансон 7 и производят обжатие детали 2 на стержне заклепки 3, для чего прикладывают осевое усилие к торцу прижима (фиг. 3). В результате внедрения прижима 6 в поверхностные слои детали 2 на диаметре, большем чем диаметр утолщения, добиваются плотного контакта между деталью и стержнем заклепки с формированием углубления со стороны свободной поверхности детали 2 (фиг. 4). После чего выполняют образование замыкающей головки заклепки 3.

В отработке технологического процесса клепки использовались смешанные пакеты толщиной 7 мм, содержащие деталь из бороалюминия толщиной 1,1 мм и деталь из алюминиевого сплава Д16 толщиной 5,9 мм. В пакете выполняли отверстие диаметром 4,0^+0,03 мм.

Для образования неразъемного соединения использовалась заклепка 3 из сплава В65 с диаметром 4,0^+0,01 мм. В стержне заклепки 3 общей длиной 13 мм выполнялась глухая полость диаметром 2,0 мм и глубиной 11 мм. Объем глухой полости заклепки заполнялся жидкотекучей антикоррозионной грунтовкой.

Фиксирование пакета на поддержке осуществлялось давлением сжатого воздуха с максимальным усилием, равным 5 кН.

Технологическая оснастка для образования неразъемного соединения изготавливалась из стали У8А с твердостью после закалки НRCэ 56.

В качестве оборудования для клепки применялась пневмомеханическая скоба с энергоприводом в виде магнитоимпульсной установки МИУ-10. Технологические операции выполнялись при энергиях разряда 2,0.2,5 кДж.

Проведенные сравнительные испытания пакетов на поперечный изгиб выявили увеличение его несущей способности и жесткости.

Изобретение применимо при клепке конструкций летательных аппаратов, содержащих детали из волокнистых композиционных материалов в виде обшивок, накладок и т.п.

Формула изобретения

СПОСОБ КЛЕПКИ преимущественно смешанных пакетов, содержащих деталь из волокнистого композиционного материала и деталь из металла, включающий выполнение в пакете соединяемых деталей отверстия, установку в него без зазора заклепки с закладной головкой и стержнем, имеющим на торце глухую полость, фиксацию пакета усилием и образование замыкающей головки заклепки с одновременным сжатием заклепкой пакета по толщине усилием, прилагаемым эквидистантно контуру отверстия, отличающийся тем, что закладную головку заклепки располагают со стороны детали из волокнистого композиционного материала, а перед образованием замыкающей головки производят сжатие по толщине заклепкой детали из волокнистого композиционного материала усилием, прилагаемым эквидистантно контуру отверстия под заклепку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5