§ 4. Влияние способов клепки на ресурс заклепочных соединений

Современные тенденции в совершенствовании процессов клепки связаны, в первую очередь, с созданием процессов клепки, обеспе­чивающих плотное заполнение гнезда и отверстия телом заклепки, и обеспечением гарантированного натяга заклепок в течение всего срока эксплуатации.

При передаче усилия через клапанный шов в материале листа возникают напряжения, которые распределены неравномерно по

Рис. 13.9. Выносливость потайных клепаных соединений, выполненных различ­ными способами.

ширине листа. В зоне отверстия эти напряжения имеют наиболь­шую величину и являются источником образования трещин и разрушения соединения при работе в условиях переменных нагру­зок. Существует несколько технологических методов снижения наибольшего напряжения — концентрации напряжения: упрочне­ние стенок отверстия в детали, повышение чистоты поверхности при образовании отверстия, снятие и упрочнение фасок на кромках отверстия. Наиболее эффективным методом является упрочнение материала — стенок отверстия.

При выполнении клепаных соединений упрочнение отверстий производят за счет деформации листа — увеличения диаметра отверстия стержнем заклепки.

В процессе образования замыкающей головки заклепки стер­жень увеличивается в диаметре и увеличивает диаметр отверстия, т. е. упрочняет материал детали в зоне отверстия под заклепку.

В практике самолетостроения применяется несколько способов клепки, имеющих различную степень упрочнения и соответствую­щую ей выносливость соединений.

На рис. 13.9 приведен график, показывающий характер упроч­нения при различных способах клепки.

При постановке обычных потайных заклепок способом Д упрочняется в основном лист со стороны замыкающей головки;

выносливость при этом способе клепки условно принята за 100 %.

Способ ПЗГ (потайная замыкающая головка) приводит к упроч­нению зенкованного листа и дает некоторое повышение выносли­вости при разрушении соединения при вибрационных нагрузках по зенкованному листу. Заклепки с компенсатором (ЗУК) и стерж­

невые (ЗУС) обеспечивают более равномерное упрочнение соеди­няемых деталей и приводят к значительному повышению выносли­вости. Наибольшее и практически равномерное упрочнение по толщине деталей возможно получить при клепке КЗО-ЗУС. При этом способе клепки образование головок заклепок происходит

в замкнутом объеме.

В целях предотвращения возникновения заусенцев и образова­ния наплывов по кромкам отверстий при клепке повышенным давлением (КЗО, ПЗГ и др.) следует предусмотреть предваритель­ное сжатие пакета усилием, соизмеримым с необходимым усилием для образования замыкающей головки. Оборудование для клепки в этом случае оснащается специальными прижимами, а обжимки для образования замыкающих головок профилируются в соответ­ствии с типом заклепок.

Особенностью напряженно-деформированного состояния кле­паных соединений КМ является возрастание концентрации напря­жений около отверстий при действии технологических начальных напряжений и, как следствие, снижение прочности и долговеч­ности соединений.

Поэтому в отличии от клепаных соединений металлических кон­струкций основным направлением повышения качества клепаных соединений КМ является создание и разработка технологии мало­деформационной клепки. В основе малодеформационных процессов клепки КМ лежит использование специальных заклепок перемен­ной жесткости, ограничивающих элементов, а также способов клепки, обеспечивающих локализацию пластических деформаций в области замыкающей головки заклепки. Такими способами явля­ются клепка давлением с раскаткой, клепка с наложением ультра­звуковых колебаний, клепка с нагревом.

Реализация технологии малодеформационной клепки позволяет существенно повысить ресурс клепаных соединений КМ. При использовании прессовой или ручной ударной клепки целесо­образно использовать заклепки переменной жесткости с шайбами под замыкающими головками. При клепке конструкций с двух­сторонним потайным швом целесообразно использовать заклепки переменной жесткости. Для сравнительно тонких пакетов, имею­щих двухсторонний потайной шов, следует применять специальные переходные втулки и сплошные заклепки из высокопрочных сплавов.