Разработка и исследование перспективных технологий изготовления паяных соединений элементов трубопроводов летательных аппаратов

• Автор: Чернышев, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 134 с. : ил.

1 Сравнительный анализ известных способов калибровки и пайки
1.1 Типы паяных соединений трубопроводов
1.2 Материалы, используемые в системах трубопроводов ЛА
1.3 Методы изготовления соединений трубопроводов, предназначенных под пайку
1.4 Анализ известных способов калибровки
1.5 Классификация известных способов пайки
1.6 Дефекты паяных соединений трубопроводных систем
1.7 Задачи исследований
2 Математическое моделирование процесса калибровки раздачей концов труб
3 Разработка и исследование перспективных схем калибровки, пайки, отбортовки отверстий под пайку, изготовления тройников
3.1 Разработка и исследование технологического процесса формообразования труб для обеспечения равномерного зазора при пайке
3.2 Исследование режимов изготовления прессованных колец из порошка припоя ВПр-16
3.3 Способы и устройства изготовления тройниковых соединений и отбортовки отверстий на трубных заготовках
4. Исследование влияния температуры нагрева на свойства трубных заготовок из титановых сплавов ОТ4 и ОТ4-1
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Список использованных источников

В последнее время при проектировании новых боевых авиационных комплексов наблюдается устойчивая тенденция к использованию все более стойких и прочных материалов, например из титановых сплавов и коррозионно-стойких сталей для изготовления элементов трубопроводов топливных, газовых и других систем.
Трубопроводы работают в условиях сложного нагружения. Они испытывают действия высоких давлений, пульсирующих нагрузок и гидравлических ударов, поэтому к ним предъявляются высокие требования по механическим свойствам материала, качеству внешних и внутренних поверхностей, сохранению формы сечения, а также минимальному утонению стенок трубы.
Кроме того, надежная, безаварийная работа летательных аппаратов (ЛА) во многом зависит не только от использования материала трубопроводов, но и от качества их соединения. Поэтому к соединениям трубопроводов предъявляются повышенные требования, в особенности работающим в агрессивных средах, переменных температурах и при вибронагрузках.
Из отечественной и зарубежной практики широко известно механическое соединение тонкостенных трубопроводов посредством резьбы. Недостаток такого соединения трубопроводов - высокая трудоемкость изготовления соединительной арматуры и низкая надежность стыков из-за релаксации напряжений в резьбовом соединении.
Указанные недостатки отсутствуют при соединении тонкостенных стальных трубопроводов сваркой, с помощью которой образуются более надежные и работоспособные стыки трубопроводных систем. Однако и этот метод соединения трубопроводов имеет существенные недостатки, а именно, высокую трудоемкость подготовки деталей под сварку и сравнительно низкую их вибропрочность.
Как показывает производственный опыт, соединения, паянные высокотемпературными припоями, при более низкой трудоемкости изготовления обладают более высокой вибропрочностью. Паяные соединения более работоспособны, чем сварные, не только в статических, но и в динамических условиях, условиях переменных и вибрационных нагружений. Последнее объясняется конструкцией паяного шва, имеющего более плавный переход соединяемых труб, и образующего соединение с повышенными демпфирующими свойствами.
Надежность паяных соединений зависит от точности выполнения технологических требований, одним из которых является создание гарантированного капиллярного зазора между трубой и арматурой, от этого зависит герметичность соединения и долговечность трубопровода. Поставляемые трубы имеют отклонения по форме, диаметру и толщине стенок, поэтому концы труб перед пайкой должны быть откалиброваны до необходимого размера и формы.
На предприятиях применяются различные способы калибровки. Наиболее универсальным является способ обжатия секторным пуансоном и матрицей, при котором получены стабильные результаты по точности диаметров.
Проведенные исследования по калибровке концов тонкостенных труб холодным пластическим деформированием показали, что в процессе нагрева под пайку происходит искажение формы калиброванного участка, приводящее к ухудшению качества соединения. Термокалибровка и термофиксация концов труб устраняют искажение формы, но усложняют процесс подготовки труб под пайку. Применяемые в настоящее время способы калибровки тонкостенных труб отличаются большой трудоемкостью и не обеспечивают стабильных результатов, особенно - для труб из титановых сплавов.
Таким образом, разработка и исследование перспективных технологий изготовления паяных соединений трубопроводов ЛА из высокопрочных материалов является актуальной задачей.
Цель диссертационной работы: повышение качества и снижение трудоемкости изготовления паяного трубопровода за счет разработки и про-
- кратковременный нагрев, благодаря чему металл меньше окисляется, ограничивается протекание диффузионного процесса, легко устанавливается и выдерживается постоянная температура нагрева;
- возможность пайки в вакууме или в защитных средах с применением специальных контейнеров.
К недостаткам пайки с индукционным нагревом следует отнести большие первоначальные затраты и трудность пайки деталей сложной конфигурации.
Индукционной пайкой можно соединять все токопроводящие материалы (сталь, медь, алюминий, твердые сплавы) и керамику, если она предварительно покрыта металлическим слоем. Нагрев токами высокой частоты широко применяется при пайке пластинок твердого сплава, в радиотехнике, электронике и во многих других областях промышленности. Источником энергии при пайке с нагревом токами высокой частоты служат машинные, ламповые и искровые генераторы.
Мощность, необходимая для пайки, зависит от теплопроводности нагреваемого металла: чем она лучше, тем больше потребная мощность. Для пайки небольших деталей электро- и радиоизделий, деталей счетных и пишущих машин применяются установки мощностью 1...16 кВт. Для нагрева более массивных деталей и деталей, имеющих большую толщину стенок (до 15 мм), используются установки мощностью 5...50 кВт. Для полной загрузки мощных генераторов допускается использовать их для поочередного питания двух или нескольких установок.
Непосредственный разогрев паяемых изделий происходит в индукторе, изготовленном из медной трубки овального, круглого или прямоугольного сечения, охлаждаемой водой. Форму индуктора выбирают в зависимости от формы паяемого изделия [91](таблица 7).