Для написания работы надо выбрать из каждого раздела - подходящий для вашей работы

---

1 Характеристика изделия
1.1 Назначение панели центроплана и описание ее конструкции
Самолет является сложной технической системой, состоящей из большого количества деталей и узлов. Ведущую роль в самолете играет силовая энергетическая установка, обеспечивающая питание всех его систем, как на земле, так и во время маневрирования в воздухе с заданной скоростью. Каждый двигатель оборудован топливной системой, предназначеной для питания двигателя топливом в процессе запуска и на всех режимах работы. Она состоит из системы основного топлива и системы пускового топлива. Топливо на самолете размещено в сообщающихся между собой топливных баках под избыточным давлением 1 Н/см2. Топливная система самолета обеспечивает подачу топлива из баков к двигателям в заданной последовательности на всех режимах работы самолета и при любом положении его в воздухе. Всего в самолете 5 топливных баков. Топливо размещается в двух фюзеляжных баках-отсеках, переднем баке №1, заднем баке №2, в баке, расположенным над баком №2 и в крыльевых баках. Под консоли крыла самолета можно установить 4 подвесных топливных бака, по два под каждую консоль. Суммарная эксплуатационная емкость топливных баков составляет 3660 литров, в том числе емкость фюзеляжных топливных баков составляет 2386 литра, емкость бака-отсека каждой консоли составляет 637 литров. Топливо из подвесных топливных баков выдавливается в бак №1 воздухом с избыточным давлением 0,65 Н/см2. Каждый бак имеет емкость 80 литров. Панель центроплана является обшивкой топливного бака №1, переходящий от центроплана к крылу. Панель должна обеспечивать герметичность и прочность бака при полете самолета, так как это высокоресурсный нагруженный узел. Панель представляет собой ребристую листовую конструкцию, состоящую из четырех пластин и шести ребер жесткости- стрингеров. Пластины 1 и 2 толщиной 6 мм свариваются между собой, образуя подузел 1. С нужной стороны подузла 1 фрезерованием выполняется технологический паз (уменьшение толщины металла до 2,5 мм) для соединения с подузлом 2. Далее свариваются пластины 3 и 4 толщиной 2,5 мм, образуя подузел 2. Затем подузлы 1 и 2 свариваются между собой образуя подузел 3, к которому привариваются в заданной последовательности 6 стрингеров, образуя панель центроплана.
1.2 Технические условия и технические требования
Технические условия
• Панель центроплана изготавливается из титанового сплава ВТ 20 химический состав, которого должен соответствовать ГОСТ 19807-91; • Заготовки панели центроплана изготавливаются из листового проката по ГОСТ 22178-76; • Механические свойства титанового сплава ВТ 20 должны соответствовать ГОСТ 19807-91; • В качестве защитного газа использовать аргон высшего сорта, химический состав, которого должен соответствовать ГОСТ 10157-79; • Автоматическую аргонодуговую сварку производить по РД; • При аргонодуговой сварке применяется иттрированный вольфрамовый электрод марки СВИ-1 по ТУ 48-19-221-81; • В качестве присадочного материала применяется присадочная проволока ВТ 1-00св химический состав которой должен соответствовать ГОСТ 27265-87; • Временное сопротивление металла проволоки ВТ 1-00св должно соответствовать ГОСТ 27265-87; • Сварные швы №1 и №2 выполнять аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки по ОСТ 1 02617-87; • Шов №3 выполнять аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки. Размеры шва по чертежу; • Контролировать качество сварных соединений рентгенографированием, методом красок, анализом содержания газов (N2, O2, H2).
Технические требования
• Отклонение от плоскости теоретического контура не более 0,3 мм на 1 м длины и не более 0,45 мм по всей длине свариваемой детали; • Отклонение по саблевидности не более 0,5 мм.
1.3 Анализ технологичности конструкции панели центроплана
1.3.1 Анализ технологических свойств титанового сплава ВТ 20
При изготовлении металлических конструкций используются различные технологические процессы: штамповка, прессовка, сварка и другие. В связи с этим при реализации технологического процесса большое значение имеют технологические свойства используемого металла, например, при обработке резанием главную роль играет обрабатываемость металла, при литье – жидкотекучесть, при сварке – свариваемость и т.д. В связи с тем, что панель центроплана является сварной конструкцией, технологию сварки которой необходимо разработать в курсовом проекте, рассмотрим вопросы свариваемости титанового сплава ВТ 20 подробнее. У титановых сплавов имеются пять аллотропических модификаций: α- сплавы, псевдо α- сплавы, (α+β)- сплавы, β- сплавы, псевдо β- сплавы. Сплавы различаются между собой массовой долей легирующих элементов в них. Легирующие элементы оказывают существенное влияние как на физико-механические свойства титановых сплавов, так и на их свариваемость. Свариваемость титанового сплава зависит, прежде всего, от композиции легирующих добавок, существенно влияющих на процесс фазовых превращений в сварном соединении, а также от термического цикла сварки. Титановый сплав ВТ 20 (в дальнейшем сплав) является псевдо α- сплавом, главными легирующими элементами которого являются алюминий (5,5-7%), цирконий (1,5-2,5%), молибден (0,5-2%) и ванадий (0,8-2,5%), также в состав сплава входят элементы: кремний, железо, кислород, водород, азот, углерод и др. Химический состав сплава приведен в таблице 1 на листе КП 150202.08-2.000 ТБ. Сплав обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, высокой термической стабильностью и не охрупчивается при длительной работе под напряжением в условиях нагрева до 500Сº [1]. Термической обработкой ВТ 20 не упрочняется. Отжиг листов производится при температуре 750-800Со в вакууме. К числу основных затруднений, встречающихся при сварке титана, относится большая химическая активность металла при высокой температуре, и особенно в расплавленном состоянии, по отношению к газам (кислороду, азоту и водороду). Обязательным условием получения качественного соединения при сварке титана плавлением является надежная защита от газов атмосферы не только сварочной ванны, но и остывающих участков металла шва и околошовной зоны вплоть до температуры 400-500 Сº. Необходимо также тщательно защищать и обратную сторону (корень) шва даже в том случае, если слои металла не расплавлялись, а только нагревались выше этой температуры. Из-за высокой химической активности титана по отношению к газам воздуха для защиты зоны сварки можно применять только инертные защитные среды:
• инертные газы высокой степени чистоты, • вакуум, • бескислородные фторидно-хлоридные флюсы. Дополнительные затруднения при сварке титана создает большая его склонность к росту зерен при нагреве до высокой температуры. Низкая теплопроводность титана способствует увеличению времени пребывания шва и околошовной зоны при высокой температуре, усугубляя этим рост зерен. Для преодоления указанного затруднения сварку плавлением α- и псевдо-α-сплавов выполняют при минимально возможной погонной энергии. При сварке титана плавлением требуются концентрированные источники тепла. Титан и его сплавы не склонны к образованию кристаллизационных трещин в металле шва. Это объясняется сочетанием физико-механических свойств титана и его сплавов: малой величиной литейной усадки наряду с повышенной прочностью и пластичностью металла в области высоких температур. Высокая стойкость титановых сплавов против образования кристаллизационных трещин в сварных швах обусловлена также малым температурным интервалом кристаллизации. Наиболее частыми дефектами сварных швов являются поры и холодные трещины. Поры возбуждают газы и в первую очередь- водород. Для того чтобы получить беспористые швы, необходимо обеспечить требуемую чистоту основного металла и сварочных материалов, сварку выполнять на оптимальных режимах с соблюдением всех требований технологических процессов. Холодные трещины в сварном соединении возникают из-за понижения пластичности разных его участков. К этому приводит повышенное содержание в основном металле и шве примесей внедрения – газов. Трещины такого типа могут возникать сразу же после сварки, а также после вылеживания сварных изделий (процесс замедленного разрушения). Основной причиной такого процесса является выделение водорода из твердого раствора с образованием гидридов титана, связанное с охрупчиванием металла и возникновением в шве больших внутренних напряжений, которые складываются с растягивающими остаточными напряжениями, а также напряжениями от внешней нагрузки. Специфические физические свойства титана определяют ряд технологических особенностей сварки. Так, в следствие высокого коэффициента поверхностного натяжения титана (1510 ± 18 эрг/см2 при температуре кристаллизации в вакууме и атмосфере гелия) наряду с низкой вязкостью расплавленного металла (коэффициент вязкости уменьшается в 2,5 раза при возрастании температуры от 1730 до 1920 С), чтобы избежать прожогов, необходима особо тщательная сборка деталей под сварку [2].
Для титана и его сплавов находят применение такие способы сварки как:
• дуговая в среде инертных газов,
• электроннолучевая,
• автоматическая под флюсом и т.п.

Наиболее эффективным и распространенным являетсяговой способ сварки в среде инертных газов, позволяющий обеспечить высокую степень защиты шва и околошовной зоны от газов атмосферы, и получить шов требуемых размеров и качества. Сварка в среде инертных газов применяется как неплавящимся (механизированная, ручная), так и плавящимся (автоматическая, полуавтоматическая) электродами. Сварка может выполняться как непрерывно горящей, так и импульсной дугой. В зависимости от конфигурации и размеров свариваемых узлов различают три типа защиты в процессе сварки титана и других химически активных металлов инертным газом: а) струйная защита, осуществляемая непрерывным обдувом сварочной ванны и остывающих участков соединения путем перемещения сопла с удлиненной насадкой; б) защита сварного соединения с использованием местных камер; в) общая защита узла в камере с контролируемой атмосферой инертного газа. Приближенно о надежности газовой защиты в процессе сварки и при последующем охлаждении шва можно судить по его внешнему виду. Блестящая серебристая поверхность шва свидетельствует о хорошей защите и удовлетворительных свойствах шва. Желто-голубой цвет шва или появление на нем серых налетов указывает на плохую защиту.
Защиту обратной стороны (корня) шва и прилегающих нагретых участков сварного соединения осуществляют плотным поджатием кромок к медным или стальным подкладкам с формирующими канавками и системой отверстий для подачи инертного газа. Для этой же цели применяются подкладки из пористого материала [3].
Вывод - титановый сплав ВТ 20 обладает хорошими физико-химическими свойствами и имеет удовлетворительную свариваемость, что позволяет при правильно выбранном способе и режимах сварки изготавливать из этого материала ответственные сварные узлы.
1.3.2 Анализ технологичности конструкции панели центроплана
Для металлоконструкции большое значение имеет эффективность ее изготовления, оцениваемая чаще всего через ресурсоемкость: материалоемкость, энергоемкость, трудоемкость. Предполагаемую ресурсоемкость на стадии проектирования изделия и технологии его изготовления принято оценивать через технологичность конструкции изделия. Технологичность конструкции изделия – совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, техническом обслуживании и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ [4].
Анализ технологичности конструкции изделия принято проводить, рассматривая конструктивные особенности изделия в целом, его деталей, а также сварных соединений и швов.
Панель центроплана представляет собой ребристую листовую конструкцию 879×1876 мм. Как было показано в разделе 1 панель состоит из четырех пластин и шести стрингеров. Пластины свариваются между собой стыковыми швами по ОСТ 1 02617-87. Как видно из чертежа центроплана пластины имеют разную ширину и сварены между собой продольным и двумя поперечными швами. Такая комбинация сварных швов не может быть сварена в полностью собранной конструкции. По современным представлениям о сварочных деформациях и напряжениях первыми должны быть сварены швы, дающие свободную усадку пластин, т.е. два поперечных шва, а затем сварены образовавшиеся элементы между собой. Это может быть сделано только в том случае, если конструкцию панели центроплана разбить на два подузла, сваривая по парно узкие, а затем широкие пластины и после этого сваривая, продольный шов. Такая разбивка конструкции панели центроплана возможна, более того она необходима и с точки зрения упрощения конструкции сборочно-сварочных приспособлений. Далее к сварным пластинам приваривают стрингера в последовательности: 4,5,3,6,2 и 1.
Детали панели центроплана изготавливают из листового проката (сплав ВТ 20) по ГОСТ 22178-76.
Размеры пластин:
• № 1 - лист ВТ 20 6×600×1500;
• №2 - лист ВТ 20 6×600×1500;
• №3 - лист ВТ 20 2,5×800×1500;
• №4 - лист ВТ 20 2,5×800×1500.
Размеры стрингеров:
• стрингер №1 – лист ВТ 20 4×800×2000;
• стрингер №2 – лист ВТ 20 4×800×2000;
• стрингер №3 – лист ВТ 20 4×800×2000;
• стрингер №4 – лист ВТ 20 4×800×2000;
• стрингер №5 – лист ВТ 20 4×800×2000;
• стрингер №6 – лист ВТ 20 4×800×2000.
В изделии применяются стандартные стыковые односторонние однопроходные соединения, выполняемые по ОСТ 1 02617-87, и тавровые соединения, выполняемые сквозным проплавлением верхнего листа, выполняемые по технологическим рекомендациям (ТР). Все швы располагаются в одной плоскости, поэтому кантовка не требуется, и они могут быть сварены в нижнем положении.
По протяженности швы составляют 219 мм, 660 мм, 1876 мм, 1510 мм, 1486 мм, 1505 мм, 1490 мм, 1500 мм, 1495 мм (в порядке наложения сварных швов). При такой протяженности сварных швов могут быть использованы способы механизированной или автоматической сварки особенно учитывая то обстоятельство, что все швы прямолинейные.
Подводя итог анализу технологичности конструкции панели центроплана можно сделать вывод – конструкция изделия не технологична. Для сварки пластин может быть использован типовой комплект сборочно-сварочного оборудования для сварки листовых конструкций малой и средней толщины. Однако при этом должна быть учтена специфика сварки титановых сплавов – необходимость надежной защиты зоны сварки как лицевой, так и оборотной стороны сварного шва. Для приварки стрингеров необходимо специализированное оборудование, обеспечивающее получение качественного сварного соединения.

---