СКЛЕИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

Методы изготовления клееных металлических слоистых конструкций с легким ‘заполнителем

Большинство специальных методов, используемых при изготов­лении сэндвичевых конструкций, уже рассматривалось ранее в свя­зи с «леями. Часто при нанесении клея и его отверждении требуют­ся вспомогательные меры. Обычно клеи наносят пульверизатором или кистью на облицовки как грунтовое покрытие, которое состав­ляет приблизительно 5% общего веса клея. Желательно удержать •клей прежде всего на облицовке.

Иногда в клеевой шов во время нанесения клея помещается г-кань — хлопчатобумажная, найлоіновая или стеклянная, особенно если не применяется пленочный клей на подкладке. Если нужно наносить «лей непосредственно на сердцевину, то для плоских уча­стков подходит обычный клеенамазыватель типа, известного в фа­нерной промышленности для нанесения клея на шпон. Может потре­боваться несколько операций нанесения клея с каждой сторонй пане­лей заполнителя.

Для сердцевин с фасонным контуром чаще всего применяют пульверизацию, нанесение кистью или с помощью валка. В любом случае можно применять способ погружения в достаточно жидкий клей, если конфигурация панели сотового заполнителя «с слишком сложная. Практически приемлемы любые способы, которые дают чи­стое равномерное распределение клея.

Клен в виде тонких листов или пленки на подкладке с точки зрения удобства работы являются более предпочтительными, но они

более дорогие. Самые эффективные пленочные «леи - клеи на под7 кладке из ткани. .•

Температуры внутри клеевого шва для отверждения клея в со­единениях слоистых металлических конструкций с легким заполни­телем рекомендуются такие же, как при обычном склеивании ме­таллов. Следует устанавливать термопары внутри или у клеевого шва. Если применяется вакуумный метод склеивания, то передача тепла осуществляется медленнее, поэтому для получения опти­мальных соединений часто требуются более длительные циклы от­верждения или источник тепла с более высокой температурой.

Низкое давление при склеивании, накладываемое извне па обли­цовку, оказывается во много раз большим в местах контакта с тор­цами стенок ячеек сотового заполнителя. Оно возникает в результа­те очень небольшой площади соприкосновения сердцевины с обшив­кой сравнительно с площадью всей обшивки. Следовательно, внеш­нее давление запрессовки, применяемое при изготовлении слоистых конструкций с сотовым заполнителем, может быть значительно меньше, чем давление, требующееся для приготовления соединений внахлестку монолитных материалов.

Максимальное допускаемое давление в большой степени ограни­чивается пределом прочности на сжатие материала сот при темпе­ратуре отверждения. Редко применяется давление свыше 5 кг/см*. Наличие ткани внутри соединения обшивки с сердцевиной предот­вращает излишне большое «выдавливание» клея, .иоторос могло бы привести к «голодному» соединению. В этом случае только утол­щения у стенок обеспечили бы прочное іь соединения, а доля проч­ности. связанная с приклейкой обшивки к торцам ячеек, была бы очань незначительной.

Нормально плоские сэндвичевые конструкции требуют при склеи­вании давления всего 0,7—2,1 кг/см?. Некоторые фасонные панели нуждаются в давлении до 3,5 кг/см2 для более равномерного и тес ного контакта обшивки с заполнителем. Для деталей с различной степенью кривизны очень удобно использовать гидравлическое дав­ление — воздух, пар, инертные газы или их смеси, осуществляемое гибкими камерами и чехлами из резины или непроницаемых пла­стиков.

Панели типа сэндвич любого профиля можно изготовлять при наличии соответствующих форм. Плоский сэндвич экономично склеи­вать в прессе с подогреваемыми плитами; особенно выгодны много­секционные прессы.

Если при склеивании обшивки с заполнителем слоистой конструк­ции применяют формы, то их следует проектировать так, чтобы поверхность изделия, соприкасающаяся с формой, была внешней (лицевой) стороной изделия. Она будет наиболее гладко!) из двух поверхностей трехслойной панели. Па поверхности панели, соприка сающейся с камерой или чехлом, при заіпрессовке может появиться коробление, сморщивание или рябь; при этом чем крупнее размор ячеек сот заполнителя, тем сильнее проявляется указанная тендеи ция. Чтобы получить гладкие выпуклые внешние иоперхпостн гого

вого изделия, в производстве самолетных деталей употребляются почти исключительно матрицы, а не пуансоны.

Подушка, набитая хлопчатобумажными концами, листовая ре­зина или другой эластичный материал часто подкладывается по крайней мере с одной стороны склеиваемой панели для более рав­номерного распределения давления в соединении обшивки с запол­нителем в случае изделий сложной формы.

§ 45. Методы контроля клеевых соединений в слоистых металлических конструкциях с легким заполнителем

Несомненно, самым важным контролем является контроль во время процесса изготовления. Панель типа сэндвич, изготовленная в соответствии с технической документацией, казалось бы, не долж­на требовать после изготовления контроля или испытаний. Однако в любом процессе, где принимает участие рабочий персонал, вполне возможны те или иные отклонения. По этой причине методы испы­тания, особенно без разрушения, играют весьма важную роль в кон­троле качества клееных даделий.

Полный разбор методов контроля, применяемых или разрабаты­ваемых, мог бы быть сам по себе материалом для целой книги. Ниже приводятся только краткие указания относительно способов контроля качества склеивания металлических слоистых конструкций с легким заполнителем.

Методы контроля без разрушения. Визуальный контроль. Немедленно после извлечения панели из приспособления, где осуществлялось склеивание, дефекты склейки можно обнару­жить, осмотрев, шет ли вспученных участков обшивки. После охлаж­дения эти участки панели обычно опадают и становятся незамет­ными.

Просматривание при особом освещении. Этот и предыдущий ме­тоды, вероятно, имеют большое значение при контроле сэндвичей из алюминиевых сот с облицовкой из стекла. Такие слоистые конструк­ции в настоящее время производятся промышленностью и находят все большее распространение для многих случаев невоенного назна­чения.

Простукивание. Квалифицированный работник может установить область «нелроклея» в соединении обшивки с сердцевинной прослу­шиванием звуков при выстукивании монетой или другим металли­ческим предметом свободно опертой панели. Однако этим способом нельзя установить непрочно склеенные участки. 4

Контроль ультразвуком. Для установления раковин и других де­фектов в металлических отливках, поковках и других изделиях ча­сто применяют колебания высокой частоты. Попытки применить этот метод к трехслойным панелям не увенчались большим успехом вследствие сильного влияния изменений плотности материала серд­цевины.

Выдержка в вакууме. Если материал облицовки относительно воздухонепроницаем, а материал сердцевины слегка воздухопрони­

цаем, то отсос с поверхности вызывает небольшое растягивающее усилие (не свыше 1 кг/см-), действующее на соединение обшивки с сердцевиной. Таким образом, все имеющиеся пустоты. расширяются и их можно видеть. Однако установить место непрочной склейки и при этом методе нельзя.

Теплопроводность. Скорость передачи тепла в трехслойной пане­ли от одной обшивки - к противоположной исследуется как возмож­ный критерий прочности соединения. Автор придерживается мне­ния, что вследствие краевого эффекта, различной толщины клеевого слоя и недостаточной чувствительности этот метод для установле­ния непроклея не окажется лучше простого приема простукивания

Другие испытания без разрушения. Предлагались и некоторые другие испытания, которые не вредят испытуемому клеевому соеди нению. К ним относятся определение емкостного сопротивления (см. гл. V) и другие электроиопытавдия, а также методы радиоактивных изотопов. Однако ни один из них пока еще не оказался вполне удов­летворительным.

Методы «контроля с частичным нагружением. Испытание прочности приклейки обшивки местным растяжением («батн тест»). Металлический цилиндр приклеивают к обшивке и к нему прикладывают растягивающее усилие, перпендикулярное к поверхности. Такшм образом можно обнаружить отдельные плохо склеенные участки. Однако требуется длительное время для иссле­дования таким опособом всей іпанели Практически этот метод ири - годен только для выборочных испытаний.

Испытание на местный отрыв обшивки. В обшивке просверли­вают отверстие диаметром 3,2 мм, в пего вставляют центр резца и и обшивке прорезают круглое кольцевое отверстие диаметром 25 мм. В отверстие устанавливают гайкопистон и используют его для тою, чтобы отодрать диск обшивки. Требующееся для этого усилие яв ляется мерой прочности клеевого соединения. Поврежденное место обшивки с заполнителем затем заделывают вклеиванием на эпоксид­ном клее диска обшивки. Указанный метод также требует длитель­ного времени, если нужно проконтролировать всю панель. Этот спо­соб испытания применяет фирма Гленн Мартин.

Контрольные испытания. Контрольные испытания го­товой детали. Законченную панель нагружают на 50 70% расчет­ной прочности и отбирают некачественные экземпляры или же, ис­пользуя специальное освещение, просматривают на поверхностях, находящихся иод нагрузкой, намечающееся коробление или сморщи­вание. Последний метод применяется фирмой Норт Америкэн Авиэйшн.

Контрольные испытания клееных образцов. Одновременно с из­готовлением детали приготовляют образцы или заготовки, которые подвергают тем же технологическим процессам, что и деталь. Такие образцы можно отрезать от припусков панелей. Результаты испыта­ния таких образцов являются показателями качества соединения за­конченной детали. Этот метод широко применяет фирма Кошлр и о отдельных случаях фирма Порт Америкїш Лин Ліній.

Механические испытания образцов слоистых панелей с заполни­телем играют большую роль при проектировании слоистых ■конструк­ций, предоставляя необходимые данные для расчетов (см. гл. V).