Экономическая эффективность производства и применения клеесварных конструкций выполненных способами контактной сварки

Наряду с высокими прочностными характеристиками клеесварные конструкции имеют преимущества перед другими видами конструкций и по технико-экономическим показателям. Точечная сварка на современном оборудовании является автоматизированным и весьма производительным процессом. Многолетний опыт многих заводов показывает, что производительность при сварке серийных панелей из алюминиевых сплавов составляет 40…60 точек в минуту, а отдельных плоских панелей достигает 60…70 точек в минуту. Отсутствие ряда вспомогательных операций и материалов (изготовление заклепок, сверление и зенкование отверстий и т.д.) еще более снижает себестоимость конструкций.

В качестве примера в табл. 1 приведены расчетные данные по трудоемкости и себестоимости изготовления сварных, клеесварных и клепаных соединений из сплава Д16Т толщиной 1,2+1,2 мм.

Таблица 1. Трудоемкость и себестоимость изготовления конструкций

Расчеты показывают, что дополнительная трудоемкость и себестоимость процесса введения клея при изготовлении клеесварных конструкций значительно меньше аналогичных показателей герметизации клепаных соединений. Из приведенных в табл. 1 примеров видно, что трудоемкость изготовления 1 погонного метра клеесварного шва в панельных конструкциях каркасного типа в 6 раз ниже трудоемкости ручной клепки и соответственно в 3,5 и 4 раза ниже трудоемкости механизированной групповой прессовой клепки с поверхностной и внутришовной герметизацией. При использовании автоматической клепки стержнями (процесс фирмы «Gemcor») трудоемкость практически аналогична клеесварным соединениям.

Себестоимость изготовления 1 м шва клеесварных соединений в 3,4 раза меньше, чем при применении механизированной групповой прессовой клепки с внутришовной герметизацией, и в 2,8 раза меньше, чем при поверхностной герметизации.

Экономическую эффективность применения клеесварных соединений взамен клепки определяли исходя из реального фактического уменьшения массы конструкций самолета и снижения себестоимости их изготовления (без учета повышения ресурса соединения), а также снижения стоимости эксплуатации.

Уменьшение массы конструкций рассчитывали по формуле

,

где  — снижение массы, кг;  — число сварных точек; ,  — масса закладных и замыкающих головок заклепок, кг;  — длина сварных швов, м;  — удельный расход клея в клеесварных соединениях, г/м;  — удельный расход герметизирующих материалов, г/м.

Снижение себестоимости (у.е.) изготовления клеесварных соединений по сравнению с клепаными определяли по формуле

,

где ,  – коэффициенты относительного числа панелей двойной и одинарной кривизны; ,  — удельная себестоимость 1 кг массы клеесварных панелей двойной и одинарной кривизны; ,  — удельная себестоимость 1 кг массы клепаных панелей двойной и одинарной кривизны;  — общая масса клеесварных панелей на одно изделие.

Снижение массы конструкции благодаря применению клеесварных соединений обеспечивает увеличение коммерческой нагрузки и, как следствие, снижение себестоимости одного тонно-километра. Например, для изделий среднего типа применение клеесварных конструкций обеспечивает уменьшение массы изделия и соответственно увеличение коммерческой нагрузки на 65 кг (табл. 2), что дает снижение себестоимости тонно-километра на 0,4 к. Примерно аналогичное снижение себестоимости тонно-километра получено расчетным путем для изделий легкого типа. Это обеспечивает снижение стоимости эксплуатации изделия в год примерно на 6000 у.е.

Таблица 2. Данные по снижению массы конструкций при применении клеесварных соединений

За рубежом также рассмотрена экономическая эффективность производства клеесварных конструкций. Так сравнительная себестоимость производства панелей из алюминиевых сплавов типа Д16Т показала, что себестоимость клеесварных конструкций в 3 раза меньше, чем клепаных (ручное сверление и ручная клепка), и в 7 раз меньше, чем клееных соединений (с применением автоклава). При использовании автоматической клепки стержнями (процесс фирмы «Gemcor») себестоимость соединений также на 10…20% выше, чем клеесварных соединений.

Таким образом, клеесварные конструкции имеют не только более высокие прочностные свойства и долговечность по сравнению с другими типами конструкций (клепаных, клееных и т.д.), но и значительно экономичнее, что делает их весьма перспективными для применения в различных отраслях машиностроения.