СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
METHOD OF PROCESSING METAL ELEMENTS OF AIRCRAFT STRUCTURE

Заявляемое изобретение относится к области металлообработки, в частности к восстановлению прочностных свойств металлических изделий.
Изменения структуры и свойств металлических материалов, в том числе используемых для изготовления элементов конструкций авиационной техники, возникающие при обдуве дозвуковыми нестационарными воздушными потоками могут оказывать, в зависимости от направления и параметров натекающего потока, как положительное, так и отрицательное влияние на конструктивную прочность.
Поэтому элементы конструкции воздушных судов, подвергающиеся в процессе эксплуатации воздействию нестационарных воздушных потоков, нуждаются в должном контроле на предмет образования не только трещин, но и областей с измененной плотностью дефектов кристаллического строения, которые также могут оказывать влияние на прочностные свойства.
Целью восстановительного ремонта металлических элементов конструкции воздушных судов является обеспечение доэксплуатационного уровня их прочностных свойств.
Актуальной является задача разработки бездеформационных способов, позволяющих восстановить первоначальные прочностные свойства подобных деталей, снизившихся под действием эксплуатационных факторов.
Известен способ термообработки изделий из конструкционных сталей (см. патент RU 2561611 С2, 27.08.2015 г. Бюл. №16) включающий закалку и высокий отпуск изделия с последующей обработкой изделия путем воздействия на него в течение 35 мин пульсирующим газовым потоком со скоростью от 25 до 30 м/с, частотой колебаний от 600 до 1000 Гц и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ. Изобретение позволило получить технический результат, а именно повысить надежность термоулучшенных конструкционных сталей за счет повышения значений показателей ударной вязкости и пластичности без снижения показателей прочности.
Основным недостатком данного известного способа является ограничение его применимости термоулучшенными стальными изделиями.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ снятия растягивающих остаточных напряжений на поверхности металлических изделий (см. патент RU 2458155 С1, 10.08.2012 г. Бюл. №22) принятый в качестве ближайшего аналога.
Снятие растягивающих остаточных напряжений на поверхности металлических изделий осуществляют за счет воздействия на них пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ при комнатной температуре.
Изобретение позволило получить технический результат, а именно: расширить номенклатуру обрабатываемых металлических изделий, а также повысить надежность и долговечность за счет снятия растягивающих остаточных напряжений на их поверхности без применения термической обработки.
Основным недостатком данного известного способа является то, что он не обеспечивает восстановление прочностных свойств металлических изделий, снизившихся в процессе эксплуатации.
Перед заявляемым изобретением поставлена задача восстановления прочностных свойств металлических элементов конструкции воздушных судов, снизившихся в результате действия натекающих на них в процессе эксплуатации воздушных потоков.
Решение поставленной задачи достигается тем, что металлический элемент конструкции воздушного судна подвергают воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 400-2000 Гц и звуковое давление 40-140 дБ при комнатной температуре в направлении, противоположном направлению воздействия натекающего воздушного потока в процессе эксплуатации.
Таким образом изобретение позволило получить технический результат, а именно восстановить прочностные свойства металлического элемента конструкции воздушного судна.
Заявляемое изобретение реализуется следующим образом:
Металлический элемент конструкции воздушного судна, прочностные свойства которого снизились в результате натекания на него воздушного потока при осуществлении эксплуатации, без предварительного нагрева подвергают воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 400-2000 Гц и звуковое давление 40-140 дБ при комнатной температуре в направлении, противоположном направлению воздействия натекающего воздушного потока в процессе эксплуатации.
Так, в результате продолжительного натекания нестационарных воздушных потоков со стороны головки стального болта Мб, являющегося крепежным элементом воздушного судна, его изгибная прочность снизилась с 939 МПа до 861 МПа или более чем на 8%.
Обработка данного болта пульсирующим дозвуковым воздушным потоком, имеющем частоту 500 Гц и звуковое давление 40 дБ в течение 20 минут в продольном направлении со стороны торца болта позволила восстановить его изгибную прочность до исходного значения.
Механические волны, генерируемые пульсациями газового потока при взаимодействии с изделием, воздействуя на дислокационную структуру материала металлического изделия, способны оказывать влияние на его прочностные свойства.
С точки зрения дислокационной теории, заблокированным перед препятствиями дислокациям легче двигаться в направлении, противоположном к их движению при исходном воздействии.
Поэтому с целью устранения неблагоприятного для прочностных свойств элементов конструкций воздушных судов, включая крепеж, расположения дислокаций, возникшего под действием натекающих на элементы конструкции воздушных судов в процессе эксплуатации воздушных потоков, эффективна их обработка пульсирующим газовым потоком в направлении, противоположном направлению воздействия натекающего воздушного потока в процессе эксплуатации.
При обработке используются среднечастотные колебания, так как высокочастотные (более 2000 герц) колебания переносят малую долю энергии.
Таким образом изобретение позволило получить технический результат, а именно восстановить прочностные свойства металлического элемента конструкции воздушного судна.