Рассмотрим технологию изготовления применяемых в массовом масштабе обычных – стержневых заклепок.
Заклепки для конструкций из легких сплавов изготавливаются посредством высадки из проволоки в холодном состоянии. Диаметр проволоки берется немного меньше диаметра готовой заклепки, чтобы заготовка заклепки легко входила в отверстие высадочного инструмента (матрицы).
Заклепки изготавливаются на специальных высадочных автоматах. В процессе высадки с помощью втулки, калибра и скобы калибра проверяют, укладывается ли заклепка в поле допуска на высоту головки h (см. рис.). Если высота головки вышла из поля допуска, работу прекращают и производят переналадку автомата. После высадки заклепки поступают на галтовку для удаления заусенцев, образующихся в процессе высадки.
Заклепки вместе с дубовыми опилками засыпают в галтовочный барабан, при вращении которого заклепки очищаются от заусенцев.
После галтовки заклепки вынимают из барабана и просеивают, т. е. отделяют от опилок. Для очистки заклепок от масла и грязи их промывают в ванне с керосином, а после этого – в ванне с теплой водой. После промывки заклепки сушат в центрифуге.
Далее заклепки подвергают термообработке. Закалка и естественное старение являются окончательными операциями термической обработки дуралюминовых заклепок, после которых они приобретают высокие механические свойства.
Заклепки из сплавов АМг5 и АМц применяют в отожженном состоянии, производя отжиг при 350 – 4000 С в течение 60 мин. с последующим охлаждением в воде или на воздухе.
Заклепки, прошедшие термическую обработку, обладают повышенной прочностью и пластичностью. Это позволяет легко расклепывать их в конструкции.
После термической обработки на заклепки наносят защитные покрытия, вид которых зависит от марки материала заклепок.
Далее заклепки испытывают на срез и на расклепываемость. Временное сопротив-ление срезу τ зависит от температуры, при которой испытывается соединение. При повышении рабочей температуры τ снижается. После расклепывания на замыкающих головках не должно быть трещин и выкрашивания, а в плане они должны иметь форму круга.
4. ТИПЫ ЗАКЛЕПОК И МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
В самолето- и вертолетостроении применяют большое количество различных типов заклепок. Для открытых мест конструкции, где возможен двусторонний подход в зону клепки, применяют обычные – стержневые – заклепки. Для закрытых мест, где подход к закладной или замыкающей головке возможен только с одной стороны, применяют заклепки для односторонней клепки.
Заклепки обычные – стержневые. Эти заклепки изготавливаются с выступающими и потайными закладными головками. Выступающие головки бывают плоскими, полукруг
лыми и плоско-выпуклыми. Заклепки с потайной головкой изготавливаются с углом конуса = 900 и 1200. Заклепки с выступающей плоской головкой наиболее широко используются при клепке элементов каркаса, так как позволяют производить групповую клепку. Заклепки же с полукруглой и плоско-выпуклой головками – на прессах одиночной клепки и при клепке элементов каркаса в местах расположения мягких – вставных – топливных баков. Заклепки с выступающими головками всех видов применяют для таких мест конструкции, в которых по условиям эксплуатации они допустимы, так как эти соединения имеют большую прочность и меньшую трудоемкость по сравнению с соединениями, выполненными потайными заклепками.
Технологический процесс установки заклепок с потайными головками отличается от установки заклепок с выступающими головками большим числом операций, необходимых для образования гнезд под потайные головки. Потайные заклепки в основном применяют для обтекаемых воздушным потоком поверхностей самолета.
Применяемые в самолето- и вертолетостроении заклепки нормализованы. Нормали имеют определенный шифр, классифицирующий заклепки по типу закладных головок, марке материала, диаметру и длине заклепок. Так, например, в чертеже конструкции изделия обозначение 3501А5-12 расшифровывается так: 3510 – заклепка с плоской закладной головкой, изготовленная из материала В65, А – авиационная нормаль, 5 – диаметр заклепки 5 мм,12 – длина заклепки 12 мм.
Заклепки изготавливают из алюминиевых сплавов, сталей, латуни, титана. В пакетах с сочетанием листов из легких сплавов, а также в пакетах, имеющих детали из легких сплавов и сталей, применяют заклепки из алюминиевых сплавов.
В пакетах с сочетанием деталей из неметаллических материалов применяют заклепки из легкодеформируемых материалов АД1, АМц, АМг5. В случае применения для клепки деталей из стеклотекстолитовых материалов заклепок из Д19П или стали 15 для уменьшения деформации материала в зоне отверстий под замыкающие головки устанавливают шайбы из Д19-Т или стали 45. В пакетах, имеющих детали из титановых сплавов, нержавеющих и жаропрочных сталей, применяют заклепки из сталей 20Г2, Х18Н9Т, 15 и 10. Для того чтобы по внешнему виду различать марку материала, из которого изготовлена заклепка, на головках заклепок ставят условные знаки в виде выпуклых или углубленных точек, крестиков и т. д. (см. рис.).
В соответствие с принятыми диаметрами стержневых заклепок в нормалях указаны и диаметры отверстий под заклепки, которые имеют больший размер, чем диаметр стержня заклепки. Такое соотношение диаметров заклепок и отверстий под них позволяет легко вставить заклепку в отверстие и одновременно хорошо заполнить его стержнем заклепки в процессе образования замыкающей головки. Правильный подбор диаметра сверла в этом случае имеет большое значение, так как если отверстие меньше требуемого размера, то заклепка в такое отверстие не входит, и ее приходится забивать. При этом повреждается как сама заклепка, так и склепываемые детали. Кроме того, на эту операцию затрачивается время. Если же отверстие большего размера, чем требуется, то стержень заклепки при осадке изгибается в отверстии и неплотно его заполняет, что уменьшает прочность шва.
Заклепки для швов с односторонним подходом в зону клепки. Конструктивно эти заклепки выполняются во многих вариантах. Наиболее широко применяются заклепки с сердечником, гайки-пистоны, заклепки с высоким сопротивлением срезу для односторонней клепки и взрывные заклепки.
Заклепка с сердечником состоит из двух частей – пистона и сердечника. Пистон выполнен в виде стержня с центрально расположенным отверстием. Внутрь пистона вставлен сердечник, который представляет собой ступенчатый стержень, заканчивающийся захватной и замыкающей головками (см. рис.).
Со стороны замыкающей головки стержень имеет утолщение, а со стороны захватной головки - кольцевую проточку - шейку, по которой сердечник разрывается в момент окончания клепки.
После установки заклепки в конструкцию, выступающую часть сердечника срезают заподлицо с поверхности заклепки.
Гайка-пистон – пистон с закладной головкой – внутри на половину своей длины имеет резьбу; остальная часть отверстия со стороны закладной головки выполнена без резьбы и имеет больший диаметр, чем резьба (см. рис.). Пистон вставляют в отверстие, в резьбу ввертывают наконечник инструмента и осаживают пистон, при этом образуется «замыкающая» головка, а затем наконечник инструмента.
В отверстие гайки-пистона ввертывают винт, который повышает прочность такой заклепки и исключает возможность попадания внутрь конструкции грязи и влаги. Длина гайки-пистона определяется из условия:
L = S + 1.8d для заклепок с диаметром 5 мм,
L = S + 1.5d для заклепок с диаметром 6 мм,
Где L – длина гайки-пистона, которая изменяется от 11 до 19 мм с допуском ±0.5 мм; S – толщина соединяемого пакета. Длина винта принимается на 2 мм короче длины гайки-пистона.
Заклепка с высоким сопротивлением срезу для односторонней клепки состоит из корпуса 1, винта 2 и кольца 3 (см. рис.).
При установке заклепки в конструкцию инструмент фиксирует положение корпуса по шестиграннику или крестообразному шлицу в головке заклепки и предотвращает поворот корпуса. Винт имеет головку и стержень с левой резьбой. По длине стержня имеется выточка, по которой он обрывается в процессе клепки; на свободном конце стержня за выточкой имеются лыски, по которым стержень фиксируется от прокручивания в процессе клепки. Кольцо имеет наружный диаметр, соответствующий диаметру заклепки (корпуса), внутренний – наружному диаметру резьбы винта.
Диаметры отверстий в деталях под заклепки с высоким сопротивлением срезу такие же, как и под заклепки с сердечником. Длина заклепки l в зависимости от толщины соединяемого пакета S определяется по формуле
l ≈ S + 4 мм.
Общая длина заклепки L (мм) определяется по формуле
L = l + (7.5 ÷ 10.5)
или l и L определяют по таблицам нормалей на заклепки с высоким сопротивлением срезу. В чертежах изделия заклепки обозначают 5901А 6 18 (т.е. заклепки с шестигранной головкой , d = 6 мм, l = 188 мм).
В процессе установки заклепки стержень затягивают до отрыва хвостовика винта. К моменту отрыва хвостовика из кольца образуется замыкающая головка требуемого размера.
Взрывная заклепка представляет собой цилиндрический стержень, имеющий на одном конце закладную головку, а на другом – две соосно расположенные камеры (двухкамерная взрывная заклепка) с взрывчатым веществом.
5. СПОСОБЫ КЛЕПКИ
В конструкциях, изготовляемых из легких сплавов, заклепочные соединения и способы их выполнения значительно отличаются от применяемых в общем машиностроении для черных металлов. Это объясняется рядом причин, из которых основными являются следующие.