СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ОБТЕКАТЕЛЯ СО ШПАНГОУТОМ
METHOD OF CONNECTING CERAMIC FAIRING WITH FRAME

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет различных классов.
Известен способ склеивания конструкционных материалов (SU 1214703 А1, кл. C09J 5/02, 28.02.86), включающий нанесение слоя клея на склеиваемые поверхности, открытую выдержку с терморадиационной обработкой электромагнитным излучением до начала гелеобразования, соединение поверхности и выдержку под давлением. Центровка обеспечивается тем, что контролируется толщина нанесенного на склеиваемые детали клея.
К недостаткам известного способа относится невозможность точной центровки склеиваемых деталей, что может привести к возникновению недопустимых значений биения в изделиях типа обтекателей, состоящих из керамической оболочки и металлического шпангоута.
Наиболее близким техническим решением является способ соединения керамического изделия с металлическим шпангоутом, включающий нанесение слоя клеящего вещества на склеиваемые поверхности, соединение поверхностей и выдержку под давлением до полного высыхания клеевого соединения, перед нанесением слоя клеящего вещества между поверхностями склеиваемых деталей устанавливают прокладки, выполненные из затвердевшего клеящего вещества, толщиной, соответствующей величине зазора (Патент РФ №2257292 от 27.07.05).
Предложенный способ обладает рядом недостатков. Нанесение клеящего вещества после установки прокладок с толщиной, соответствующей зазору в данном месте, может привести к смещению прокладок в зону с меньшим зазором, что ведет к образованию напряжений в готовом изделии со снижением прочности конструкции. Наличие прокладок из отвержденного клеящего вещества в зазоре между керамическим изделием и металлическим шпангоутом может вызвать сквозные каналы непроклея, проходящие вдоль прокладок, что влечет нарушение герметичности изделия. Также использование прокладок с толщиной, соответствующей величине зазора, предполагает увеличение технологического процесса, поскольку сначала необходимо определить размер зазоров для конкретных деталей, а затем изготовить прокладки именно такой толщины. Кроме того, данный способ не обеспечивает соосности склеиваемых деталей по всей высоте, оси лишь частично совпадают в зоне склейки, что ведет к возникновению биения больше предельно допустимого в носовой части.
Задачей настоящего изобретения является сокращение брака по биению, герметичности и прочности собранного изделия.
Поставленная задача достигается тем, что предложен способ соединения керамического изделия со шпангоутом, включающий нанесение слоя клеящего вещества на склеиваемые поверхности, соединение поверхностей и выдержку до полного высыхания клеевого соединения, отличающийся тем, что после нанесения клеящего вещества на склеиваемые поверхности керамического изделия и шпангоута, на одну из поверхностей с нанесенным клеящим веществом устанавливают на равном расстоянии друг от друга не менее трех прокладок, выполненных из затвердевшего клеящего вещества, длиной не более 2/3 от длины зоны склейки с толщиной, соответствующей минимальной требуемой величине зазора между склеиваемыми поверхностями, перед выдержкой керамическое изделие со шпангоутом помещают в сборочное приспособление, обеспечивающее соосность деталей по высоте.
Авторами установлено, что установка на равном расстоянии друг от друга не менее трех прокладок из отвержденного клеящего вещества с толщиной, соответствующей минимальной требуемой величине зазора между сопрягаемыми поверхностями гарантирует минимально необходимый зазор во всем узле соединения, а использование сборочного приспособления гарантирует выравнивание осей соединяемых деталей, что в совокупности обеспечивает получение биения в изделии не выше допустимого и в зоне склейки, и в носовой части. Максимальное количество прокладок зависит от диаметра и кривизны (эллипсности) соединяемых керамического изделия и шпангоута. Минимальная величина зазора для каждого конкретного изделия фиксирована и известна, что позволяет проводить изготовление прокладок заранее и с запасом, что ускоряет технологический процесс. Установка прокладок после нанесения клеящего вещества обеспечивает точное положение прокладок в зоне склейки за счет сил поверхностного натяжения клеящего вещества, что способствует отсутствию напряжений в готовом изделии и увеличивает запас прочности изделия. Кроме того, длина прокладок не более 2/3 от длины склейки, за счет образования монолитного опоясывающего клеевого соединения без дефектов непроклея толщиной не менее 1/3 длины склейки, позволяет получить клеевое соединение без ухудшения прочности и нарушения герметичности готового изделия.
Способ реализуется следующим образом:
1. Предварительно изготавливают пластину из отвержденного клея толщиной, равной минимально допустимому зазору между керамическим изделием и шпангоутом. Разрезают пластину на прокладки длиной не более 2/3 от длины зоны склейки.
2. Производят подготовку склеиваемых поверхностей керамического обтекателя и шпангоута согласно нормативным документам на используемое клеящее вещество.
3. Не менее трех прокладок подготавливают аналогично склеиваемым поверхностям.
4. На склеиваемые поверхности наносят клеящее вещество.
5. На одну из сопрягаемых поверхностей с нанесенным клеящим веществом устанавливают прокладки на равном расстоянии друг от друга.
6. Склеиваемые поверхности соединяют.
7. Керамическое изделие со шпангоутом помещают в сборочное приспособление, где происходит совмещение их осей по всей высоте.
8. Проводят выдержку клеевого соединения до полного высыхания клеевого соединения.
Предложенный способ позволяет снизить брак по биению за счет обеспечения минимального зазора и соосности керамического изделия и шпангоута по всей высоте, герметичности и прочности готовых изделий за счет отсутствия напряжений и образования монолитного опоясывающего клеевого соединения без дефектов непроклея.
Кроме того, предложенный способ легко применить в условиях производства, так как прокладки можно изготавливать заранее с запасом, толщиной, равной наименьшему требуемому зазору, что способствует сокращению общего технологического времени изготовления партии изделий. Способ также подходит для соединения керамического изделия как с металлическим шпангоутом, так и со шпангоутами, выполненными из других материалов.
Предложенное техническое решение прошло проверку при сборке изделий в производственных условиях и подтвердило работоспособность при проверке биения собранных изделий и при их испытаниях на прочность и герметичность в условиях, имитирующих тепловые, силовые, вибрационные, ударные и климатические нагрузки.
Источники информации
1. Патент SU 1214703 А1, кл. C09J 5/02, 28.02.1986.
2. Патент РФ №2257292, B28B 1/26, 27.07.2005.