2.9.4. Показатели качества соединений.

Все показатели разбивают на четыре группы: конструктивные, технологические, эксплуатационные и экономические.

Конструктивные это те, которые определяются конструктором при проектировании изделия. Очевидно, что конструктор при проектировании должен учитывать требования технологии, эксплуатации и экологичности. Практически это выражается в совместной работе конструктора и технолога на этапе проектирования и изготовления соединения.

1) Прежде всего, соединение должно отвечать заданным требованиям статической и усталостной прочности. Это обеспечивается выбором соответствующего материала при прочностных расчетах и уточняется во время испытаний.

В заклепочных и болтовых соединениях существенное влияние на ресурс соединения оказывают величины радиального и осевого натягов.

Выбор вариантов ТП и режимов также влияет на ресурс соединения. Конструктор обязан знать это. Коррозионная стойкость материалов также влияет на ресурс.

2. Соединения должны иметь минимальную массу.

Технологические показатели характеризуют степень совершенства ТП. ТП должны обеспечивать изготовление изделий с заданными показателями прочности и ресурса. Технолог должен знать, как влияют различные технологические решения на ресурсные, коррозионные и массовые характеристики. Необходимо предусматривать широкое применение средств механизации и автоматизации выполнения соединений.

Надо учитывать необходимость надежного контроля качества выполнения соединений. ТП должен гарантировать заданную степень прочности (с применением или без применения герметиков) соединений в кабинах пилотов, в пассажирских салонах, в баках для топлива, в приборных отсеках. Для поверхностей, которые выходят на наружные обводы, ТП должен обеспечивать требуемую гладкость.

Эксплуатационные показатели характеризуют ремонтопригодность соединения, удобство контроля и выполнения регламентных работ.

В экономических показателях отражаются затраты труда и средств на проектирование, изготовление и эксплуатацию соединения.

2.9.5.Технологические методы соединения болтовых высокоресурсных соединений.

Ресурс конструкции – важнейший показатель ее качества. В наибольшей степени ресурс соединения определяется конструктивными и технологическими факторами Схема 2.2.

Схема 2.2

Ряд эксплуатационных факторов также влияет на поддержание заложенного конструкторами и реализованного в процессе изготовления конструкции ресурса соединений. Однако эксплуатационные факторы не создают какого-то нового значения ресурса по сравнению с заложенными в конструкцию при ее изготовлении.

Под величиной осевого натяга понимают усилие сжатия пакета, перпендикулярное плоскости соединения при постановке заклепок и болтов. Это усилие зависит от усилия расклепывания заклепки и затяжки болтов, определяемое крутящим моментом М_кр на ключе. Усилие Р, передаваемое через заклепочное или болтовое соединение, может быть выражено:

Р=Р_z + Р_тр,

где Р_z – усилие, передаваемое через ослабленное отверстием сечение листа;

Р_тр –усилие трения, передаваемое по контактным поверхностям.

Усилие Р_z может быть определено по формуле:

Р_z = σ_в∙F_z∙ γ,

где σ_в – предел прочности материала листа;

F_z - площадь сечения листа по ослабленному месту;

γ - коэффициент концентрации, учитывающий снижение прочности от наличия концентраторов напряжения.

γ=0,25…0,9

Величину Р_тр можно определить как

Р_тр = Q ∙f ∙i,

где Q - нормальное к плоскости соединения усилие от затяжки болта;

f - коэффициент трения для данной пары контактных поверхностей;

i - число пар контактных поверхностей.

Приближенно усилие от затяжки можно определить:

Q=

где d_о - наружный диаметр резьбы.

Увеличение затяжки Q приводит к увеличению силы трения по контактным поверхностям, разгружает ослабленное сечение, уменьшает концентрацию напряжения. Все это приводит к движению ресурса, но так как его трудно рассчитать и сохранить величину М_кр затяжки во времени, получаемый прирост ресурса идет в запас прочности.

Пластичное упрочнение радиальным натягом поверхностного слоя отверстия образует большие сжимающие остаточные напряжения, уменьшающие концентрацию и амплитуду колебания напряжений по опасному сечению. Поэтому установка болтов и заклепок с большими натягами ведет к увеличению ресурса. Наибольшую усталостную прочность имеют клеевые, клееклепаные, клеесварные соединения.

Режимы выполнения технологических процессов существенно влияют на ресурс соединений. Поэтому для получения высокого ресурса необходимо строго выполнять режимы. При сверлении и обработке отверстий под заклепки и болты следует выдерживать заданные скорости, подачу и глубину резания. Большая шероховатость, риски от инструмента на поверхности стенки отверстия снижают сопротивление усталости конструкции. Параметры, определяющие протекание процессов сварки, пайки, склеивания (сила тока, время, давление, температура и др.) должны строго выдерживаться в заданных пределах.

Вид термообработки определяет структуру материала, его прочность, вязкость, пластичность. Крупнозернистая структура, высокая прочность, малая пластичность материала снижают сопротивление усталости конструкций. Кроме того, в высокопрочных мало-пластичных материалах трещина быстро развивается, образуется хрупкое разрушение, поэтому необходимо назначать такой вид термообработки, который бы одновременно обеспечивал требуемую прочность и необходимую пластичность материала.

От толщины и прочности защитных покрытий зависит стойкость материала к возникновению поверхностной коррозии, а также коррозии трения. Защитные покрытия следует выбирать таким образом, чтобы они не разрушались в заданный срок эксплуатации под воздействием переменных нагрузок и вредных факторов окружающей среды.