RU2418665C2 - Способ соединения по меньшей мере двух металлических листов и его применение для формирования облегченной конструкции - Google Patents

Способ соединения по меньшей мере двух металлических листов и его применение для формирования облегченной конструкции Download PDF

Info

Publication number
RU2418665C2
RU2418665C2 RU2008106470/02A RU2008106470A RU2418665C2 RU 2418665 C2 RU2418665 C2 RU 2418665C2 RU 2008106470/02 A RU2008106470/02 A RU 2008106470/02A RU 2008106470 A RU2008106470 A RU 2008106470A RU 2418665 C2 RU2418665 C2 RU 2418665C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reinforcing element
metal sheets
zone
joint
connection
Prior art date
Application number
RU2008106470/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008106470A (ru
Inventor
Карстен ЛИТЦЕНБЕРГЕР (DE)
Карстен ЛИТЦЕНБЕРГЕР
Марко ПАКЧИОНЕ (DE)
Марко ПАКЧИОНЕ
Алексей ВИШНЯКОВ (DE)
Алексей ВИШНЯКОВ
Original Assignee
Эйрбас Дойчланд Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эйрбас Дойчланд Гмбх filed Critical Эйрбас Дойчланд Гмбх
Publication of RU2008106470A publication Critical patent/RU2008106470A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2418665C2 publication Critical patent/RU2418665C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/06—Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
    • B64C1/12—Construction or attachment of skin panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/14—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for soldering seams
    • B23K1/16—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for soldering seams longitudinal seams, e.g. of shells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/025—Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C2001/0054—Fuselage structures substantially made from particular materials
    • B64C2001/0081—Fuselage structures substantially made from particular materials from metallic materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12556—Organic component
    • Y10T428/12569—Synthetic resin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/19—Sheets or webs edge spliced or joined
    • Y10T428/192—Sheets or webs coplanar

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано для соединения по меньшей мере двух металлических листов, имеющих малую толщину, в частности для элементов конструкции летательного аппарата. Получают соединение металлических листов с использованием прямого стыка путем формирования зоны соединения. Осуществляют механическую обработку верхней части и/или нижней части зоны соединения. Проводят механическую и/или химическую предварительную обработку металлических листов и/или зоны соединения для улучшения их адгезионных свойств. Наклеивают по меньшей мере один твердый усиливающий элемент для создания дополнительного пути нагружения в области верхней и/или нижней части зоны соединения. Ширина усиливающего элемента превышает ширину зоны соединения. По меньшей мере один твердый усиливающий элемент опирается по всей своей площади. В результате наклеивания по меньшей мере одного усиливающего элемента отпадает необходимость в обеспечении дорогостоящих утолщений в зоне стыка, которые, как правило, необходимы при выполнении известных соединений, между двумя металлическими листами, для того чтобы уменьшить нагрузки на стыки. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к способу соединения по меньшей мере двух пластинчатых компонентов, в частности по меньшей мере двух металлических листов, для формирования облегченной конструкции.
Кроме того, изобретение относится к соединению двух пластинчатых компонентов, в частности двух металлических листов, для формирования облегченной конструкции, причем соединение осуществляется с использованием предложенного в изобретении способа.
Изобретение также относится к облегченной конструкции, в частности к фюзеляжному баку, крылу, горизонтальному или вертикальному оперению летательного аппарата или к аналогичной конструкции, сформированной из нескольких соединенных оболочек и/или частей оболочки.
В авиастроении соединение металлических частей большей частью осуществляют с помощью заклепок. Как правило, область стыка таких традиционных клепаных соединений содержит утолщения для снижения напряжений у стыка, которые в противном случае могут приводить к усталости материала. Эти утолщения могут формироваться, например, путем удаления материала, по меньшей мере частично, за пределами области стыка, например, с использованием способа химического травления, фрезерования или других известных способов.
При использовании традиционных клепаных соединении металлических листов формирование необходимых утолщений в области стыка требует больших затрат времени и потому является дорогостоящим процессом.
Целью изобретения является создание способа получения соединения, например соединения между двумя листами облегченной конструкции, в частности для обшивки и/или части обшивки для формирования облегченной конструкции летательного аппарата, например фюзеляжа, крыла, горизонтального или вертикального оперения и аналогичных конструкций, причем такой способ не требует формирования каких-либо утолщений в области стыка путем дорогостоящего удаления материала за пределами области стыка и в то же время обеспечивает улучшение статических характеристик и устойчивости к повреждениям соединения за счет создания дополнительного пути нагружения.
Предлагаемый в изобретении способ соединения по меньшей мере двух пластинчатых компонентов, в частности по меньшей мере двух металлических листов, для формирования облегченной конструкции содержит следующие стадии:
- установление стыкового соединения двух пластинчатых компонентов путем формирования зоны соединения;
- механическую обработку пластинчатых компонентов и/или зоны соединения;
- механическую и/или химическую предварительную обработку пластинчатых компонентов и/или зоны соединения для улучшения адгезионных свойств; и
- приклеивание по меньшей мере одного усиливающего элемента на верхнюю часть и/или нижнюю часть зоны соединения, причем ширина по меньшей мере одного усиливающего элемента больше, чем ширина зоны соединения.
Таким образом, два металлического листа могут быть соединены без необходимости удаления материала за пределами зоны соединения, которое в противном случае было бы необходимо, в частности, для обеспечения локальных утолщений в зоне соединения для снижения механических напряжений, и механические напряжения в зоне соединения теперь снижаются путем приклеивания по меньшей мере одного усиливающего элемента. Соответственно снижается опасность возникновения усталости материала. Кроме того, за счет использования усиливающего элемента, ширина которого с целью обеспечения соответствующего перекрытия предпочтительно больше, чем ширина зоны соединения, создается дополнительный путь нагружения как результат соединения двух пластинчатых компонентов.
Механическая и/или химическая предварительная обработка пластинчатых компонентов и/или зон соединения обеспечивает улучшение приклеивания по меньшей мере одного приклеиваемого усиливающего элемента.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается использование по меньшей мере одного дополнительного усиливающего элемента, который наклеивается на по меньшей мере один усиливающий элемент по меньшей мере в некоторых зонах. Таким образом может быть повышена механическая нагрузочная способность соединения двух пластинчатых компонентов.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения соединение пластинчатых компонентов может осуществляться с использованием ротационной сварки трением, лазерной сварки, сварки плавлением, пайки и других аналогичных способов. Вышеуказанные способы соединения (способы сварки и пайка) дают возможность обеспечить создание стыковых соединений пластинчатых компонентов, в частности металлических листов, имеющих малую толщину.
Еще в одном предпочтительном варианте осуществления способа обеспечивается соединение, при котором толщина материала зоны соединения после механической обработки не превышает толщины материала пластинчатых компонентов. В этом случае обеспечивается опора почти по всей площади усиливающих элементов в области зоны соединения и пластинчатых компонентов.
Кроме того, цель изобретения может быть достигнута с помощью соединения, в котором для обеспечения соединения между двумя пластинчатыми компонентами, в частности между двумя металлическими листами, для формирования облегченной конструкции, пластинчатые компоненты соединяются встык и в области верхней части и/или нижней части зоны соединения наклеивается по меньшей мере один усиливающий элемент.
Предлагаемое в изобретении соединение обеспечивает возможность получения устойчивого к повреждениям соединения двух пластинчатых компонентов, в частности двух металлических листов, без необходимости создания утолщений путем удаления материала за пределами зоны стыка, например, с помощью механической обработки (например, фрезерования) или других видов обработки. Кроме того, наклеивание по меньшей мере одного усиливающего элемента создает дополнительный путь нагружения.
Кроме того, цель изобретения может быть достигнута с помощью облегченной конструкции летательного аппарата, в частности фюзеляжного бака, крыла, горизонтального или вертикального оперения, сформированной из нескольких соединенных обшивок и/или частей обшивки. В соответствии с изобретением по меньшей мере две обшивки и/или по меньшей мере две секции по меньшей мере одной обшивки соединяются для формирования облегченной конструкции с использованием по меньшей мере одного соединения в соответствии с изобретениями.
На чертежах показано:
фиг.1 - вид поперечного сечения двух металлических листов перед выполнением первой стадии предлагаемого в изобретении способа;
фиг.2 - вид поперечного сечения двух металлических листов, соединенных в зоне соединения, после выполнения первой стадии предлагаемого в изобретении способа;
фиг.3 - вид поперечного сечения зоны соединения с наклеенным усиливающим элементом после выполнения следующих стадий предлагаемого в изобретении способа;
фиг.4 - вид соединения, сформированного в соответствии с предлагаемым в изобретении способом, причем соединение содержит два наклеенных усиливающих элемента.
Для осуществления предлагаемого способа, как показано на фиг.1, на первой стадии, например, два металлических листа 1, 2, представляющих собой пластинчатые компоненты, выравниваются относительно друг друга так, чтобы они примыкали друг к другу встык продольными краями 3, 4. В зависимости от выбранного способа соединения осуществляют соответствующую предварительную обработку зон продольных краев 3, 4. Предварительная обработка может представлять собой химическую или механическую предварительную обработку поверхностей и/или продольных краев 3, 4, обеспечивающую удаление материала вдоль продольных краев 3, 4 механическим или любым другим способом.
На второй стадии способа металлические листы 1, 2, как показано на фиг.2, наконец, соединяются по продольным краям 3, 4 (ср. с фиг.1), в результате чего формируется зона 5 соединения. При этом продольные края 3, 4 включаются в зону 5 соединения и на фиг.2-4 ссылочными обозначениями больше не указываются. Соединение металлических листов 1, 2 в направлении, указанном двумя стрелками, может осуществляться, например, сваркой плавлением, в частности лазерной сваркой или с использованием других известных способов, в которых происходит по меньшей мере частичное плавление металлических листов 1, 2 в зоне 5 соединения. В качестве альтернативного варианта соединение может осуществляться без расплавления металлических листов 1, 2, например, с использованием ротационной сварки трением, пайки или других известных способов. В результате формируется зона 5 соединения. Предлагаемый в изобретении способ не должен рассматриваться ограниченным соединением только металлических листов 1, 2. Также и другие материалы могут соединяться с использованием любого требуемого способа соединения.
На третьей стадии способа верхняя часть 6 и/или нижняя часть 7 подвергается по меньшей мере в некоторых областях механической и/или химической обработке, например шлифовке, фрезеровке, строганию, зачистке и другой аналогичной обработке. В результате указанной обработки толщина 8 материала в зоне 5 соединения уменьшается.
На промежуточной стадии, если это необходимо, верхняя часть 11 и нижняя часть 12 металлических листов 1, 2 и/или верхняя часть 6 и/или нижняя часть 7 зоны 5 соединения могут быть подвергнуты антикоррозионной обработке. При необходимости осуществляют дополнительную стадию, на которой указанные области дополнительно могут быть подвергнуты адгезионной обработке для улучшения сцепления. Сцепление может быть улучшено, например, за счет использования связующих веществ, грунтовочного покрытия, процессов травления и других аналогичных средств.
На четвертой стадии способа, как показано на фиг.3, сначала на верхнюю часть 6 зоны 5 соединения и прилегающую верхнюю часть 11 металлических листов 1, 2 и/или нижнюю часть усиливающего элемента 14 наносится слой 13 клеящего покрытия. В этом случае слой 13 клеящего покрытия может быть клеящей пленкой, клеящей фольгой, жидким клеящим составом и другими аналогичными клеящими средствами. Затем на слой 13 клеящего материала накладывается усиливающий элемент 14. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения усиливающий элемент 14 представляет собой плоский профиль (из твердого материала) или металлическую полосу, имеющую примерно прямоугольную форму поперечного сечения. Однако усиливающие элементы, используемые для усиления зоны 5 соединения, могут быть профилями, имеющими практически любую форму поперечного сечения, в частности Т-образную, L-образную, U-образную, Z-образную и другие. Кроме того, усиливающий элемент может быть прямоугольным полым профилем, плоским профилем (сплошной материал), прямолинейной и криволинейной лентой и или аналогичными элементами, имеющими примерно прямоугольную форму поперечного сечения, которые покрывают стык полностью или по меньшей мере частично.
Усиливающий элемент 14 или усиливающие элементы также могут быть изготовлены из композиционного материала, например из эпоксидной смолы, армированной волокнами, или из аналогичных материалов. Кроме того, усиливающие элементы 14 могут быть изготовлены из полиэфирной смолы, армированной волокнами, фенольной смолы или БМИ-смолы. В качестве армирующих волокон могут использоваться любые органические и/или неорганические волокна, штапельные волокна или короткие волокна. Например, в качестве армирующих волокон могут использоваться углеродные волокна, стекловолокно, арамидные волокна или другие аналогичные волокна.
Усиливающий элемент 14 может, например, приклеиваться к металлическим листам 1, 2 или к зоне 5 соединения с помощью дюропласта, который может отверждаться сшиванием, в частности с помощью эпоксидной смолы, фенольной смолы, полиэфирной смолы, БМИ-смолы и другого аналогичного склеивающего материала, причем при необходимости усиления материала могут использоваться армирующие волокна, например углеродные волокна, стекловолокно, арамидные волокна или другие аналогичные волокна. Вместо дюропласта в качестве клеящего средства также могут использоваться клеящие средства на основе термопластических смол или других материалов.
В этом случае ширина 15 усиливающего элемента 14 предпочтительно больше, чем ширина 16 зоны 5 соединения, так чтобы обеспечивалось соответствующее перекрытие для соединения металлических листов 1, 2 с усиливающим элементом 14. В этом случае металлические листы 1, 2 соединяются, с одной стороны, по зоне 5 соединения. С другой стороны, усиливающий элемент 14 дополнительно формирует второй путь нагружения.
В этом случае ширина 15 усиливающего элемента 14 предпочтительно больше, чем ширина 16 зоны 5 соединения, так чтобы обеспечивалось соответствующее перекрытие для соединения металлических листов 1, 2 с усиливающим элементом 14. В этом случае металлические листы 1, 2 соединяются, с одной стороны, по зоне 5 соединения. С другой стороны, усиливающий элемент 14 дополнительно формирует второй путь нагружения, который выровнен в поперечном направлении с зоной 5 соединения, причем второй путь нагружения, среди прочего, обеспечивает снижение нагрузки на стык, которая, среди прочего, может приводить к возникновению усталостных трещин. Кроме того, усиливающий элемент 14 обеспечивает в некотором смысле дублирование соединения, поскольку при механическом разрушении зоны 5 соединения не происходит полного разрушения соединения 17, сформированного с использованием предлагаемого в изобретении способа.
На фиг.4 иллюстрируется вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа, в котором на той же или на дополнительной стадии способа с помощью дополнительного клеящего слоя 18 на усиливающий элемент 14 наклеивается дополнительный усиливающий элемент 19, имеющий ширину 20. В этом случае усиливающий элемент 19 выполняется в форме усиливающего профиля, в частности стрингера или другого аналогичного элемента. В качестве усиливающего элемента 19 может использоваться стрингер, имеющий любой из обычно используемых профилей. С помощью дополнительного усиливающего элемента 19 может быть улучшена механическая прочность соединения 21, полученного с использованием данного варианта предлагаемого в изобретении способа.
Далее, более подробно со ссылками на фиг.4 поясняется базовая конструкция соединения, получаемого с использованием предлагаемого в изобретении способа, двух пластинчатых компонентов, в частности двух металлических листов 1, 2.
Металлические листы 1, 2 соединяются в зоне 5 соединения. Соединение металлических листов 1, 2 или формирование зоны 5 соединения происходит после того, как верхняя часть 11 и нижняя часть 12 металлических листов 1, 2 подвергаются соответствующей последующей обработке, например шлифованию, фрезерованию, зачистке, строганию или аналогичной обработке. Кроме того, может быть необходимо дополнительно подвергнуть вышеуказанные области антикоррозионной обработке и при необходимости произвести предварительную обработку для улучшения сцепления, в частности повышения клеящей способности клеящего слоя 13. С помощью клеящего слоя 13 усиливающий элемент 14, представляющий собой плоский профиль, имеющий примерно прямоугольную форму в поперечном сечении, наклеивается, предпочтительно по всей области, на зону 5 соединения и зоны верхней части 11 металлических листов 1, 2, которые прилегают по обеим сторонам. Ширина 15 усиливающего элемента 14 значительно больше ширины 16 зоны 5 соединения (ср. фиг.2) для того, чтобы обеспечить необходимое перекрытие для соединения металлических листов 1, 2. Толщина 22 материала клеящего слоя 13 существенно меньше, чем толщина 8 материала зоны 5 соединения (ср. фиг.2) и меньше, чем толщины 9, 10 материала металлических листов 1, 2. С помощью дополнительного клеящего слоя 18, имеющего толщину 23, усиливающий элемент 19, приклеивается к усиливающему элементу 14 предпочтительно по всей площади.
Использование дополнительного усиливающего элемента 19 не является обязательным. Может оказаться достаточно соединить металлические листы 1, 2 с использованием зоны 5 соединения по продольным краям 3, 4 и затем наклеить усиливающий элемент 14 с помощью клеящего слоя 13 на металлические листы 1,2 и на зону 5 соединения (ср. фиг.3). Вместо показанного на фиг.3 усиливающего элемента 14 в форме плоского профиля или металлической полосы, которые имеют примерно прямоугольную форму поперечного сечения, также можно наклеить на зону 5 соединения и на прилегающие области металлических листов 1, 2 усиливающий элемент, форма которого в поперечном сечении отличается от прямоугольной. В принципе поперечное сечение усиливающего элемента может иметь практически любую форму, в частности Т-образную, L-образную, U-образную, Z-образную и любую другую аналогичную форму.
Кроме того, можно наклеивать усиливающие элементы на верхнюю часть 11 и/или нижнюю часть 12 металлических листов 1, 2 и на верхнюю часть 6 и/или нижнюю часть 7 зоны 5 соединения.
Клеящие слои 13, 18 могут формироваться из отверждаемой эпоксидной смолы, фенольной смолы, полиэфирной смолы, БМИ-смолы и других аналогичных смол, которые при необходимости могут включать армирующие волокна, такие как, например, углеродные волокна, стекловолокно, арамидные волокна или другие аналогичные волокна. В качестве альтернативного варианта клеящие слои 13, 18 могут быть также сформированы из термопластичных клеящих материалов.
Металлические листы 1, 2 могут быть изготовлены из алюминия или из алюминиевых сплавов, таких как, например, Al-Cu, Al-Zn, Al-Li, Al-Mg- Sc и другие аналогичные сплавы. Кроме того, металлические листы 1, 2 могут быть изготовлены из магния, из сплава магния, из титана, из сплава титана, из стали, из стальных сплавов или из других аналогичных материалов. Кроме того, металлические листы 1, 2 могут быть изготовлены из любых необходимых сочетаний вышеуказанных металлов или сплавов. Предлагаемый в изобретении способ может применяться в отношении металлических листов 1, 2, имеющих любую толщину, однако предпочтительная толщина металлических листов 1, 2 находится в диапазоне 0,2 -10 мм.
Усиливающие элементы 14, 19 также могут быть изготовлены из алюминия или из алюминиевых сплавов, таких как, например, Al-Cu, Al-Zn, Al-Li, Al-Mg- Sc и другие аналогичные сплавы. Кроме того, усиливающие элементы 14, 19 могут быть изготовлены из магния, из сплава магния, из титана, из сплава титана, из стали, из стальных сплавов или из других аналогичных материалов. Кроме того, усиливающие элементы 14, 19 могут быть изготовлены из любых необходимых сочетаний вышеуказанных металлов или сплавов.
Усиливающие элементы 14, 19 могут быть также изготовлены из композиционных материалов, например из эпоксидных смол, армированных волокном. Также для их изготовления могут использоваться армированные волокном фенольные смолы, полиэфирные смолы, БМИ-смолы и другие аналогичные материалы. В качестве армирующих волокон могут использоваться любые органические и неорганические волокна, штапельные волокна или короткие волокна.
Усиливающие элементы 14, 19 могут быть также изготовлены из композиционных материалов с металлической матрицей, например с алюминиевой или магниевой матрицей. Кроме того, в качестве материала матрицы могут использоваться сплавы титана или аналогичные материалы. В качестве армирующих волокон также могут использоваться любые органические и неорганические волокна, штапельные волокна или короткие волокна.
При необходимости усиливающие элементы 14, 19 могут иметь многослойную структуру, например в форме среднего слоя (соты, сложенный лист или другая аналогичная структура), выполненного из подходящей пластмассы, на обеих поверхностях которого имеются покрытия, выполненные из сплава алюминия или магния.
Соединяемые металлические листы 1, 2 могут быть, например, обшивкой и/или частями обшивки облегченной конструкции, в частности фюзеляжного бака, крыла, горизонтального или вертикального оперения летательного аппарата или аналогичной конструкции, так что с помощью предлагаемого в изобретении способа или соединения обшивки и/или части обшивок могут быть соединены для формирования вышеуказанных облегченных конструкций, в частности для летательных аппаратов.
Перечень ссылочных обозначений
1 Металлический лист
2 Металлический лист
3 Продольный край
4 Продольный край
5 Зона соединения
6 Верхняя часть (зона соединения)
7 Нижняя часть (зона соединения)
8 Толщина материала (зона соединения)
9 Толщина материала (металлический лист)
10 Толщина материала (металлический лист)
11 Верхняя часть (металлические листы)
12 Нижняя часть (металлические листы)
13 Клеящий слой
14 Усиливающий элемент
15 Ширина (усиливающий элемент)
16 Ширина (зона соединения)
17 Соединение
18 Клеящий слой
19 Усиливающий элемент
20 Ширина (усиливающий элемент)
21 Соединение
22 Толщина материала (клеящий слой)
23 Толщина материала (клеящий слой)

Claims (22)

1. Способ соединения по меньшей мере двух металлических листов (1,2) для формирования облегченной конструкции, содержащий следующие стадии:
a) осуществление соединения металлических листов (1, 2) с использованием прямого стыка путем формирования зоны (5) соединения;
b) механическую обработку верхней части и/или нижней части зоны (5) соединения;
c) механическую и/или химическую предварительную обработку металлических листов (1, 2) и/или зоны соединения (5) для улучшения их адгезионных свойств; и
d) наклеивание по меньшей мере одного твердого усиливающего элемента (14, 19), который создает дополнительный путь нагружения, в области верхней части (6) и/или нижней части (7) зоны (5) соединения, причем ширина (15, 20) по меньшей мере одного твердого усиливающего элемента (14, 19) превышает ширину (16) зоны (5) соединения, и по меньшей мере один твердый усиливающий элемент (14, 19) опирается по всей своей площади.
2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере один дополнительный усиливающий элемент (14, 19) наклеивают на по меньшей мере один усиливающий элемент (14, 19), по меньшей мере в некоторых зонах.
3. Способ по п.1, в котором соединение металлических листов (1, 2) осуществляют одним из следующих способов: ротационной сваркой трением, лазерной сваркой, сваркой плавлением или пайкой.
4. Способ по п.1, в котором толщина (8) материала зоны (5) соединения после механической обработки не превышает толщину материала металлических листов (1,2).
5. Способ по п.1, в котором усиливающий элемент или усиливающие элементы (14, 19) наклеивают с использованием одного из дюропластов, в частности эпоксидной смолы, фенольной смолы, полиэфирной смолы или БМИ-смолы.
6. Способ по п.1, в котором усиливающий элемент или усиливающие элементы (14, 19) представляют собой усиливающие профили, в частности имеющие в поперечном сечении Т-образную, L-образную, U-образную, Z-образную и прямоугольную формы, плоские профили или металлические полосы.
7. Способ по п.1, в котором по меньшей мере один усиливающий элемент (14, 19) изготовлен из металла, такого как, например, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана, сталь.
8. Способ по п.1, в котором по меньшей мере один усиливающий элемент (14, 19) изготовлен из композиционного материала, в частности из пластмассы, армированной волокнами.
9. Способ по п.1, в котором металлические листы (1, 2) изготовлены из материала, толщина которого находится в диапазоне 0,2-10 мм.
10. Способ по п.1, в котором металлические листы (1, 2) изготовлены из металла, такого как, например, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана, сталь.
11. Соединение (17, 21) по меньшей мере двух металлических листов (1,2) для формирования облегченной конструкции, полученное в соответствии со способом по любому из пп.1-10, в котором металлические листы (1, 2) соединены встык в зоне (5) соединения, и по меньшей мере в области верхней части (6) или нижней части (7) зоны (5) соединения наклеен по меньшей мере один твердый усиливающий элемент, который прилегает ко всей площади, причем ширина (15, 20) по меньшей мере одного твердого усиливающего элемента (14, 19) превышает ширину (16) зоны (5) соединения, так что с помощью перекрытия создается дополнительный путь нагружения.
12. Соединение (17, 21) по п.11, в котором на по меньшей мере один усиливающий элемент (14, 19) наклеен по меньшей мере один дополнительный усиливающий элемент (14, 19) по меньшей мере в некоторых зонах.
13. Соединение (17, 21) по п.11, в котором толщина (8) материала зоны (5) соединения не превышает толщину материала металлических листов (1, 2).
14. Соединение (17, 21) по п.11, в котором по меньшей мере один усиливающий элемент (14, 19) наклеен с помощью по меньшей мере одного слоя (13, 18) клеящего материала, причем толщина (22, 23) слоя клеящего материала по меньшей мере одного слоя (13, 18) меньше, чем толщина пластинчатых компонентов и/или толщина (8) материала зоны (5) соединения.
15. Соединение (17, 21) по п.11, в котором по меньшей мере один усиливающий элемент (14, 19) представляет собой усиливающий профиль, в частности имеющий в поперечном сечении Т-образную, L-образную, U-образную, Z-образную и прямоугольную формы, плоский профиль или металлическую полосу.
16. Соединение (17, 21) по п.11, в котором по меньшей мере один усиливающий элемент (14, 19) изготовлен из металла, такого как, например, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана, сталь.
17. Соединение (17, 21) по п.11, в котором по меньшей мере один усиливающий элемент (14, 19) изготовлен из композиционного материала, в частности из пластмассы, армированной волокнами.
18. Соединение (17, 21) по п.11, в котором металлические листы (1, 2) изготовлены из материала, толщина которого находится в диапазоне 0,2-10 мм.
19. Соединение (17, 21) по п.11, в котором металлические листы (1, 2) изготовлены из металла, такого как, например, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана, сталь.
20. Соединение (17, 21) по п.11, в котором по меньшей мере один слой (13, 18) клеящего материала сформирован из дюропласта, в частности из эпоксидной смолы, полиэфирной смолы или БМИ-смолы.
21. Соединение (17, 21) по п.11, в котором металлические листы (1, 2) формируют секцию обшивки одной из частей летательного аппарата, в частности фюзеляжного бака.
22. Облегченная конструкция летательного аппарата, в частности фюзеляжный бак, крыло, горизонтальное или вертикальное оперение, сформированная из нескольких соединенных обшивок и/или секций обшивки, в которой по меньшей мере две обшивки и/или по меньшей мере две секции по меньшей мере одной обшивки соединены для формирования облегченной конструкции с помощью по меньшей мере одного соединения по одному из пп.11-21.
RU2008106470/02A 2005-07-21 2006-07-20 Способ соединения по меньшей мере двух металлических листов и его применение для формирования облегченной конструкции RU2418665C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005033992.1 2005-07-21
DE102005033992A DE102005033992B3 (de) 2005-07-21 2005-07-21 Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Flächengebilden, insbesondere von mindestens zwei Metallblechen für eine Leichtbaustruktur sowie Verbindung und Leichtbaustruktur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008106470A RU2008106470A (ru) 2009-08-27
RU2418665C2 true RU2418665C2 (ru) 2011-05-20

Family

ID=37000089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008106470/02A RU2418665C2 (ru) 2005-07-21 2006-07-20 Способ соединения по меньшей мере двух металлических листов и его применение для формирования облегченной конструкции

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8110054B2 (ru)
EP (1) EP1912759B1 (ru)
JP (1) JP2009501634A (ru)
CN (1) CN101222999B (ru)
BR (1) BRPI0613658A2 (ru)
CA (1) CA2613492A1 (ru)
DE (2) DE102005033992B3 (ru)
RU (1) RU2418665C2 (ru)
WO (1) WO2007009796A1 (ru)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006026167B3 (de) * 2006-06-06 2007-12-13 Airbus Deutschland Gmbh Leichtbau-Strukturpanel
US7507309B2 (en) * 2006-12-29 2009-03-24 General Electric Company Friction stir welding of metal matrix composites
DE102008013365B4 (de) * 2008-03-10 2011-03-17 Airbus Operations Gmbh Querstoßverbindung zwischen zwei Rumpfsektionen
US8100316B2 (en) * 2008-05-29 2012-01-24 Airbus Operations Gmbh Method for joining aircraft fuselage elements by friction stir welding (fsw)
DE102011006032A1 (de) * 2011-03-24 2012-09-27 Airbus Operations Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils sowie Strukturbauteil
JP5893955B2 (ja) * 2012-02-27 2016-03-23 株式会社神戸製鋼所 発泡樹脂芯材複合板の締結構造の製造方法
DE102012103332A1 (de) * 2012-04-17 2013-10-17 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren zum Herstellen großer Leichtbleche
US8985514B2 (en) * 2012-06-20 2015-03-24 The Boeing Company Composite structural panels and aircraft fuselages
US9403350B2 (en) 2013-12-16 2016-08-02 The Nordam Group, Inc. Flash control metal bonding
US9889633B2 (en) 2014-04-10 2018-02-13 Honda Motor Co., Ltd. Attachment method for laminate structures
US10815936B2 (en) * 2016-11-09 2020-10-27 Northrop Grumman Innovation Systems, Inc. Flexible bearing assemblies, rocket motors including such assemblies, and methods of forming flexible bearings
CN108097957B (zh) * 2018-02-09 2020-06-30 江苏烁石焊接科技有限公司 一种软网络分割和梯度成分的钛/钢过渡接头制备方法
DE102019107814A1 (de) 2019-03-27 2020-10-01 Airbus Operations Gmbh Verfahren zum Verbinden von Bauteilen, die einen faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff aufweisen
CN110181188B (zh) * 2019-06-05 2021-08-06 安徽安凯汽车股份有限公司 一种超长铝合金舱门对接工艺
US20220397141A1 (en) * 2019-10-31 2022-12-15 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Natural Resources Hybrid butt-lap joint, and method of production
CN111341949A (zh) * 2020-03-27 2020-06-26 湖北亿纬动力有限公司 一种电池壳体、电池、电池的制造方法及电池模组
CN111408833B (zh) * 2020-04-02 2021-10-01 尚良仲毅(沈阳)高新科技有限公司 一种基于石墨烯增强的搅拌摩擦胶焊方法
CN113400696B (zh) * 2021-06-26 2022-02-22 宜宾学院 大口径高压纤维增强柔性复合管连接方法
CN115415235B (zh) * 2022-07-26 2024-06-14 沪东中华造船(集团)有限公司 一种用于薄膜罐不锈钢封板预粘连的处理方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1876116U (de) * 1961-12-05 1963-07-25 Deutsche Bundesbahn Schweissunterlage zur herstellung einseitig geschweisster stumpfnaehte.
US4156054A (en) * 1978-03-09 1979-05-22 Swiss Aluminium Limited Bonded assembly and method for obtaining same
JPS56102393A (en) * 1980-01-16 1981-08-15 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Reinforcement structure for container, pipe, or the like made of pt
JPS58188268U (ja) * 1982-06-07 1983-12-14 トヨタ自動車株式会社 溶接継手の補強部材
SU1290663A1 (ru) 1985-05-11 1996-12-27 Н.С. Кирпичев Крыло самолета
SU1680555A1 (ru) 1989-06-26 1991-09-30 Ленинградский механический институт им.Маршала Советского Союза Устинова Д.Ф. Способ стыкового соединени стеклопластиковых панелей
JP3184577B2 (ja) * 1991-10-28 2001-07-09 石川島播磨重工業株式会社 鋼板パネル自動溶接装置
JPH05212577A (ja) * 1992-01-31 1993-08-24 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 酸化物分散型強化白金材料の溶接部補強方法
FR2699843B1 (fr) * 1992-12-24 1995-03-17 Lorraine Laminage Procédé de soudage bord à bord d'au moins deux tôles.
US5476210A (en) * 1993-06-25 1995-12-19 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Structure for joining plate elements and method for joining the same
JPH10192994A (ja) * 1997-01-09 1998-07-28 Nippon Light Metal Co Ltd 曲げ加工用中子と部材に段差部を形成するための曲げ加工方法とこの曲げ加工方法により曲げ加工された中空構造部材による部材結合部構造
US6153847A (en) * 1997-06-06 2000-11-28 Mitsui Engineering & Shipbuilding Company Welding member and welding method
JPH11235963A (ja) * 1998-02-20 1999-08-31 Isuzu Motors Ltd キャブのサイドシル補強構造
JP2000288726A (ja) * 1999-04-02 2000-10-17 Topy Ind Ltd 鋼橋のソールプレートすみ肉溶接部からの亀裂の補修・補強構造
JP2000291138A (ja) * 1999-04-09 2000-10-17 Tanaka Seisakusho:Kk 鉄骨構造物の接合構造および接合方法
RU2155905C2 (ru) 1999-05-19 2000-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "ВНИИСТ-СКТ" Способ ремонта металлических трубопроводов (варианты)
DE10007995C2 (de) * 2000-02-22 2002-03-07 Airbus Gmbh Strukturbauteil, insbesondere für ein Flugzeug und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils
DE10031510A1 (de) * 2000-06-28 2002-01-17 Airbus Gmbh Strukturbauteil für ein Flugzeug
JP3831638B2 (ja) * 2001-08-09 2006-10-11 三菱重工業株式会社 板状体接合方法、接合体、ガスタービン燃焼器用の尾筒、及び、ガスタービン燃焼器
RU2325981C2 (ru) * 2002-08-07 2008-06-10 Иклипс Эйвиейшн Корпорейшн Сварные швы с полимерным уплотнителем
US7000303B2 (en) * 2002-10-24 2006-02-21 The Boeing Company Method of repairing a crack in a component utilizing friction stir welding
DE10301445B4 (de) * 2003-01-16 2005-11-17 Airbus Deutschland Gmbh Leichtbau-Strukturbauteil insbesondere für Flugzeuge und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10332003B3 (de) * 2003-07-14 2004-12-16 Eads Deutschland Gmbh Geschweißtes Aluminium-Strukturbauteil mit Aluminium-Guss-Werkstoffelementen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НИКОЛАЕВ Г.А. и др. Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций, М., Высшая школа, 1971, с.234 рис.10-12. *

Also Published As

Publication number Publication date
DE502006006721D1 (de) 2010-05-27
WO2007009796A1 (de) 2007-01-25
US20090263676A1 (en) 2009-10-22
EP1912759B1 (de) 2010-04-14
EP1912759A1 (de) 2008-04-23
US8110054B2 (en) 2012-02-07
DE102005033992B3 (de) 2007-04-19
CA2613492A1 (en) 2007-01-25
CN101222999A (zh) 2008-07-16
JP2009501634A (ja) 2009-01-22
CN101222999B (zh) 2010-10-06
RU2008106470A (ru) 2009-08-27
BRPI0613658A2 (pt) 2011-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2418665C2 (ru) Способ соединения по меньшей мере двух металлических листов и его применение для формирования облегченной конструкции
JP5638654B2 (ja) ハイブリッド積層および航空機胴体部分
RU2501710C2 (ru) Система и способ для формирования подкрепляющего элемента за одно целое с многослойным металловолокнистым листом
JP5898175B2 (ja) 複合材長手ストリンガの製造方法及び複合材長手ストリンガ
RU2323092C2 (ru) Слоистая панель с прерывистым внутренним слоем
TWI409184B (zh) Reinforcement Method of Railway Vehicle Structure and Railway Vehicle Structure
CN102639317A (zh) 具有阻止特征的夹层结构及其制造方法
JP4843667B2 (ja) 造船及び船舶に適用のメタルファイバーハイブリッド積層材とその製造プロセス。
RU2693154C2 (ru) Панель самолета, изготовленная из многослойных композитов, и способ ее изготовления
US10703071B2 (en) Multi-layer film adhesive
US7100871B2 (en) Lightweight structural component made of metallic ply materials
JP2008534367A5 (ru)
CN100575067C (zh) 具有对接焊金属层的层压制件
RU2352464C2 (ru) Легкая конструкция и способ ее изготовления
JP4072908B2 (ja) 鋼構造物の補修方法
CN109689265A (zh) 多层部件及其制造方法
JP3132754U (ja) セラミック複合装甲板構造体
US20060071124A1 (en) Reinforced structural assembly having a lap joint and method for forming the same
Majid et al. Honeycomb Composite Structures of Aluminum: Aerospace Applications
NL2017849B1 (en) Laminate of mutually bonded adhesive layers and spliced metal sheets
US20090096186A1 (en) Wooden tubular frames
JPS63230323A (ja) 構造体の接合方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170721