V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

В настоящее время авиационная промышленность может считаться одной из самых трудоемких и наукоемких отраслей машиностроения, а сами летательные аппараты (ЛА) являются наиболее сложными и совершенными машинами с конструктивной точки зрения. В конструкции ЛА присутствует огромное число различных систем и агрегатов, поддерживающих работоспособность всей машины, и не малая часть этих систем включает в себя различного рода трубопроводы. Отметим, что около 10 % трудоемкости изготовления ЛА составляет, именно, изготовление их трубопроводных систем (ТС).

Для изготовления элементов ТС применяются сплавы на основе алюминия, титана, а так же нержавеющие стали. На ОАО «КнААПО» при изготовлении и сборке элементов ТС нашли применение различные методы аргонодуговой сварки и пайки.

По статистическим данным около 10-15 % всех аварийных ситуаций возникающих при эксплуатации ЛА вызвано именно по причине выхода из строя их ТС. На основании этих данных было принято решение о составе статистики дефектов сварных и паянных соединений элементов ТС, изготовленных из различных материалов. Так статистика дефектов была составлена на базе предприятия ОАО «КнААПО» на основании данных рентгенографического контроля. Статистика дефектов сварных соединений для изделий из титановых сплавов была выполнена за период с 15.01.09 по 6.06.11, для изделий из коррозионностойких сталей – с 4.01.10 по 22.01.11, для изделий из сплавов на основе алюминия – с 9.02.11 по 31.03.11, статистика дефектов паянных соединений для изделий из титановых сплавав составлялась за период с 15.06.2009 по 28.06.2011, для изделий из нержавеющих сталей – с 4.01.2010 по 25.05.2011. На гистограммах отражено процентное выражение дефектов различных видов относительно общего числа выявленных дефектов для каждого материала и способа соединения (рисунок 1). На основании построенных гистограмм можно сделать вывод о том, что основную массу дефектов:

1. Сварных швов у изделий из титановых сплавов составляют: непровар корня шва и поры (одиночные, цепочка);

2. Сварных швов у изделий из алюминиевых сплавов составляют: поры (одиночные, цепочка), непровар корня шва и поперечные трещины;

3. Сварных швов у изделий из нержавеющих сталей составляют: непровар корня шва, пары (одиночные, цепочка) и включения присадочной проволоки;

4. Паянных соединений у изделий из титановых сплавов составляют: непропай и несоответствие размеров паяного соединения нормативной документации;

5. Паянных соединений у изделий из нержавеющих сталей составляют: непропай и несоответствие размеров паяного соединения нормативной документации;

Рисунок 1 – Гистограммы дефектов сварных и паянных соединений элементов трубопроводных систем: а – сплавы на основе титана, сварка; б – сплавы

на основе алюминия, сварка; в – нержавеющие стали, сварка; г – нержавеющие стали, пайка; д – сплавы на основе титана, пайка

Непровар – это участок сварного соединения, где отсутствует сплавление между свариваемыми деталями, например, в корне шва, между основным и наплавленным металлом (по кромке) или между смежными слоями наплавленного металла. Трещины – дефекты сварных швов, представляющие собой макроскопические и микроскопические межкристаллические разрушения, образующие полости с очень малым начальным раскрытием. Поры – газовые пузырьки в металле, обычно имеют сферическую или близкую к ней форму. Первоначально, возникнув в жидком металле шва за счет интенсивного газообразования, в следствие высокой скорости охлаждения расплавленного металла часть из них не успевает подняться на поверхности и остается в металле шва. Твердые включения – это твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения, оставшиеся в металле сварного шва. Данные включения могут быть различной формы, но чаще всего они имеют остроугольную форму. Непропай – дефект паяного соединения, представляющий собой недостаточное заполнение припоем зазора между деталями или отсутствие прочного соединения припоя с основным металлом. Несоответствие (брак) – это дефект, при котором, в большинстве случаев, геометрические параметры полученного паянного соединения не соответствуют размерам указанным в нормативной документации. Анализ причин и механизмом возникновения данных дефектов показал, что их появление в основном связано с процессами обусловленными нагревом, расплавлением и последующей кристаллизацией жидкого металла. Исходя из этого в качестве меры предупреждения их появления можно рассмотреть альтернативные способы получения неразъемного соединения, а именно способы позволяющие получить соединение в твердой фазе.

Анализ существующих способов получения неразъемного соединения в твердой фазе показал, что наиболее применимыми к соединению элементов трубопроводных систем являются диффузионная сварка и тугая посадка или их совместное применение.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1 Юхин, Н.А. Дефекты сварных швов и соединений / Н.А. Юхин. – М.: СОУЭЛО, 2007. – 96 с. ил;

2 Лашко, С.В. Пайка металлов / С.В. Лашка, Н.Ф. Лашко. – М.: Машиностроение, 1988. – 376 с. ил;

3 Николаев, Г.А. Специальные методы сварки / Г.А. Николаев, Н.А. Ольшанский. – М.: Машиностроение, 1975. – 232 с. ил.

Код для цитирования: Скопировать