Способ клепки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 718 9) Яц В 21 3150 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИСА ТЕВЬСТВУ 27(21) 4847572 (22) 03,05.90 (46):30.10,92 (71) Куйбыш им. акадС.П (72) С;И.Коэи (56) Авторск Ь 1696081,Бюл. ЬВ 40евский авиациоКоролевай, А.В.Власов ие свидетельствоВ 21 3 15/02, 19 нный инст Б.Коэ ССР иностроение, дл еталей. Сущнос талей выполня Изобретение относится к клепальносборочным работам и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при производстве малогабаритных силовых точек, обладающих повышенными прочностными характеристиками.Известен способ. клепки пакетов, заключающийся в.образовании отверстия в 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 требуеме и си- зовачто гети, увеации сни- окниз воалов, тия в лукой адыго в амыния,К АВТОРСКОМУ С(54) СПОСОБ КЛЕПКИ (57) Использование: м соединения листовых изобретения: в пакете 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 пакетеВ заключительной стадии на выступающий конец стержня одевают подкладную шайбу й образуют замыкающую головку соединения. 5 ил,мых прочностных характеристик, напри при работе элементов пакета на сдвиг для обеспечения высокой прочност ловой точки на срез требуется исполь ние заклепок большого диаметра вызывает потребность в больших энер ческих затратах при клепке. Кроме того личивается коэффициент концентр напряжений, что весьма значительно жает. прочностные характеристики вол стого композиционного материала. Известен также способ клепки сме ных пакетов,.содержащих элементы и локнистых композиционных матери заключающийся в образовании отверс пакате, установке в него заклепки с г полостью, выполненной в.стержне, в нии в глухую полость стержневого вкл. ша с последующим внедрением е донную часть заклепки и образовании з кающей головки заклепочного соедикеК недостатку известного способа следует отнести отсутствие раздачи стержня заклепки на этапе размещения в ее полостистержневого вкладыша. Последнее предопределяет наличие зазора между стержнем 5заклепки и отверстием в элементе из волокнистого композиционного материала, чтоприводит 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 15устанавливают подкладную шайбу, глухуюполость в стержне заклепки выполняют глубиной, определяемой из выражения;1-1,15(1+г+з), где 1 - длина выступающейпод пакетом части стержня; .12 - толщина 20подкладной шайбы; 1 з - толщина элементапакета из волокнистого композиционногоматериала, при этом стержневой вкладышвыполняют 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 положениештамповой оснастки перед установкойстержневого вкладыша в полость заклепки; 30на фиг. 2 - начальная стадия осевого пластического сжатия заклепки; на фиг. 3 - конечная стадия осевого пластического сжатиязаклепки; на фиг, 4 - исходное положениештамповой оснастки перед образованием 35замыкающей 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 из традиционного материала, например алюминиевого сплава Д 16, иэлемент 2 из волокнистого композиционного материала, например бороалюминия, выполняют отверстие диаметром б. В 45последнее устанавливают заклепку 3 с диаметром б 1 б и имеющую глухую полость сдиаметром бо и глубиной . Глубинарассчитывается по формуле:1=1,15(11+12+13) . 50где 1,15 - эмпирический коэффициент;1 - длина выступающей части стержня;2 - толщина подкладной шайбы;э- толщина элемента пакета иэ волокнистого композиционного материала. 55Так как диаметр стержня заклепки йб,то между стенками отверстия и заклепкой 3имеет место зазор, Далее на стержень заклепки устанавливают шайбу 4 и фиксируютпакет с усилием Рприж посредством прижи ма 5. Затем на торцовой поверхности заклепки 3 размещают стержневой вкладыш 6 из высокопрочного материала, например титана. Вкладыш 6 имеет диаметр б 2, превышающий диаметр бо глухой полости в заклепке 3,Диаметр б 2 находится из условия постоянства объема. б 2Длина стержн ется из соотношен соотношение уст чтобы на конечной жневого вкладыша ема пакета распо части стержневогоПредваритель внедрения Ь стер ную поверхность вия; евого вкладыша 6 выбираия 1.-(1,1-1,2)13. Последнее анавливается из условия, стадии размещения стер в заклепке 3 линия разьлагалась в центральной вкладыша 6.но рассчитывают глубину жневого вкладыша 6 в донглухой полости из усло 2б В отверстие прижима 5 у ют пуансон 7.Реализация изобретения осуществляется следующим образом.Прикладывая усилие Р к торцевой поверхности пуансона 7, вызывает его перемещение в осевом направлении. При этом первоначально в силу разности диаметров стержневого вкладыша 6 и отверстия в заклепке бо, а именно бгбо, 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 достигнет донной пове хности гл хой полор Усти, перемещение последнего продолжаю В результате внедрения стержневого вкладыша 6 в донную поверхность глухой полости заклепки 3 имеет месго осевое пластическое сжатие материала заклепки 3. Глубина внедрения стержня 6 в донную поверхность заклепки 3 определяется величиной Ь.Для упрощенйя процесса размещения стержневого вкладыша 6 Ь глухой полости заклепки 3 используют ступенчатый пуансон 8 (фиг. 2, 3), Процесс размещения стержневого 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 диаметрастержневого 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 Рпрф. Полость над стержнем 6 заполняют вязкой средой 11.При воздействии импульсной силы Рна обжимку 10 имеет место осевое сжатие стержня заклепки 3, размещаемого над шайбой 4, 10 с одновременным повышением давления вязкой среды 11. Осуществляется выпучиоание стержня заклепки 3 в пределах его свободной от пакета части. Далее на второмпереходе производят окончательное образо вание замыкающей головки заклепки.Способ прошел опытно-промышленную проверку при клепке конструкций, содержащих элементы иэ волокнистых композиционных материалов. 20Заклепки из сплава В 65 имели следующие геометрические размеры; диаметр,0 мм, длину стержня - 13 мм. Конструкция состояла из обшивки, выполненной из Д 16 АТ, толщиной 4,0 мм и стрингеров, изго товленных из бороалюминия, толщиной 2,0 мм. Таким образом общая толщина пакета составляла 6,0 мм. В пакете методом.пробивки в 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 ОТ 4. Путем приложения осевого усилия осуществляли внед . 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 И=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 МИУпри энергии разряда в 2,0 кДж. 55Размещение стержня осуществляли также с использованием МИУпри энергии разряда в 1.3 кДж. Проведенные испытания с преимущественно сдвиговой деформацией показали, что прочностные характеристики силовых точек на срез выросли до 150 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 обеспечиваеттребуемое качество сопряжения на 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 энерго- затраты 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 о пакете деталей, установке в него заклепки с глухой полостью, выполненной о стержне, оведении в глухую полость стержнеоого вкладыша с последующим внедрением его о донную часть заклепки и образооании 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 устанаоливают подкладную шайбу, глухую полость в стержне заклепки выполняют глубиной, определяемой из выражения1=1,15( 1+12+э)где 31 - длина выступающей над пакетом части стержня;12 - толщина подкладной шайбы;1 з. - толщина элемента пакета иэ волокнистого композиционного материала,при этом, стержневой вкладыш выполняют из материала более прочного, по сравнению с материалом заклепки, диаметром, превышающим диаметр глухой полости, а длиной - не превышающей (1,1-1,2) Гз.1771859 Рпр аг. Составитель С. КозийТехред М.Моргентая иль орректо к роиэводственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 акаэ 3799 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5