Выбор крепежа в составных деталях

Терминологические барьеры, примеры путей выбора крепежа

Как эффективно определить «правильный» тип крепления для деталей или деталей из композитных и пластиковых материалов?Чтобы определить, какие материалы и концепции применимы к типам крепежа, необходимо понимать используемые материалы, процесс их формирования, а также необходимые функции соединения или сборки.

В качестве примера рассмотрим внутреннюю панель самолета.Простое описание его как «аэрокосмического композитного материала» слишком упрощает множество доступных материалов и процессов.Аналогичным образом, термину «авиационные крепежные детали» не хватает конкретики с точки зрения наиболее подходящих материалов для крепежных изделий и их функциональности.Крепежные детали, такие как вставные шпильки, заклепочные шпильки, крепежные детали с поверхностным приклеиванием и сварные крепежные детали, могут подходить для применения в аэрокосмической отрасли, но существуют существенные различия в материалах и функциях, с помощью которых они могут быть затянуты.

Проблема поиска в мире крепежных изделий заключается в том, как классифицировать крепежные изделия, обычно используя термины, относящиеся именно к крепежным деталям, а не к материалам, для которых они наиболее подходят.Однако термины, относящиеся к композитным материалам, часто имеют ограниченное значение при просмотре категорий крепежных изделий.Например, без детального понимания склеивания поверхностей или ультразвуковой сварки при установке крепежных изделий, как узнать, являются ли крепежные детали с поверхностным склеиванием или ультразвуковой сваркой подходящими вариантами крепления для ламинированных материалов, полученных горячей формовкой?Если ваш мир посвящен свойствам полимерной матрицы, армированным волокнам структурам и параметрам обработки, как вы осуществляете поиск и выбор в мире, где обсуждаются стратегии сборки, направления затяжки, ужесточение ожидаемого крутящего момента и целевые предварительные нагрузки?

Обращение к поставщикам или дистрибьюторам крепежных изделий за советом и рекомендациями обычно является эффективным и успешным первым шагом;Однако, представляя приложение таким образом, чтобы обеспечить простой и быстрый поиск соответствующих опций, можно добиться дальнейшего упрощения.Здесь мы возьмем внутреннюю панель самолета из термопластика в качестве примера, чтобы проиллюстрировать важные аспекты этого подхода к улучшению выбора крепежа.

Ужесточение требований
Во-первых, полезно определить требования к креплениям.Вы хотите создать точку крепления композитных материалов или пластиковых компонентов для подготовки к последующим операциям сборки?Или вы хотите напрямую прикрепить компонент к композитным материалам или пластиковым компонентам или прикрепить его к ним?
Для нашего примера требованием является создание точек крепления, особенно обеспечение точек резьбового соединения на композитных панелях.Поэтому мы перейдем к технологии, которая обеспечивает методы установки и крепления точек соединения, а не к технологии, используемой для непосредственного соединения компонентов.Классифицировать методы крепления с помощью этих терминов относительно легко, а сами термины относительно просты, поэтому каждый может общаться на одном языке.

Концепция материала
Факторы, связанные с используемыми материалами, могут влиять на применимость типов крепежных изделий, но значимость этих факторов обычно зависит от типа рассматриваемого крепежного изделия.Чтобы разорвать этот порочный круг и избежать слишком подробного диалога на начальном этапе процесса фильтрации, мы обычно можем определить композитные материалы и пластмассовые материалы как:
Без армированного полимера.
Полимерные материалы, армированные прерывистыми волокнами.
Полимерные ламинаты, армированные непрерывным волокном.
Материал сэндвича.
Нетканые и волокнистые материалы.
В нашем примере материал внутренней панели самолета представляет собой непрерывный армированный волокном полимер в ламинированной структуре.Определив материальные понятия таким простым способом, мы можем быстро сосредоточиться на ряде связанных материальных соображений:
Как крепеж будет интегрирован в производственную цепочку?
Как материалы влияют на интеграцию или установку крепления?

Например, интеграция крепежных изделий в материалы непрерывного армирования до или во время горячего формования может привести к нежелательной сложности процесса, такой как резка или смещение волокон, что может оказать нежелательное влияние на механические свойства.Другими словами, армирование непрерывным волокном может создать проблемы при интеграции совместно обработанных крепежных изделий, и люди могут захотеть избежать таких проблем.
В то же время требуется лишь базовое понимание технологии крепления, чтобы определить, следует ли использовать совместную установку или установку после обработки.Упрощая терминологию материалов и креплений, можно быстро и легко увидеть, какие из них совпадают, а какие нет.В нашем примере выбор крепежных изделий должен быть сосредоточен на методах последующей обработки, если только мы не хотим интегрировать крепежные детали в материалы/производственные процессы, армированные непрерывным волокном.

Подробные требования
На этом этапе, чтобы определить соответствующие методы крепления, нам необходимо определить более подробную информацию о стратегии крепления, используемых материалах и процессе формования.Для нашего примера ламинатов, армированных непрерывным волокном, мы определим область применения следующим образом:
Общее применение – внутренние боковые панели самолетов.
Стратегия крепления заключается в том, чтобы предусмотреть болт с двойной головкой на задней стороне панели (не виден) для соединения области полимерного окна с гайкой.
Требованием к креплению является глухая, невидимая внешняя точка резьбового соединения (слепая означает установку/крепление с одной стороны компонента), способная выдержать усилие выдергивания примерно 500 Ньютонов.
Панель представляет собой термопластичный материал, армированный непрерывным волокном, и установку крепежа необходимо производить после процесса формования, чтобы не повредить армированную конструкцию.

Далее отсортируйте факторы и выберите в сторону уменьшения.
Глядя на наш пример, мы можем начать понимать, что на наше решение о том, какой тип крепежа использовать, может повлиять множество факторов.Вопрос в том, какой из этих факторов является наиболее важным, особенно если стоимость крепежа не является единственным решающим фактором?В нашем примере мы сузим диапазон выбора до крепежа, приклеенного к поверхности, или крепежа, сваренного ультразвуковой сваркой.
Здесь даже простая информация о приложении может оказаться полезной.Например, знание того, что мы используем термопластические материалы, помогает нам установить соответствующие ожидания в отношении производительности.Учитывая доступность профессиональных клеев и технологий обработки поверхности, мы можем ожидать, что механические характеристики обеих технологий достигнут разумного уровня.
Однако, поскольку мы знаем, что это приложение применяется в аэрокосмической отрасли, механические блокирующие соединения могут обеспечить более простые гарантии производительности и пути сертификации.Для отверждения клея требуется время, в то время как ультразвуковая установка может сразу нагружаться, поэтому следует учитывать влияние времени процесса.Ограничения доступа также могут быть ключевым фактором.Хотя внутренние панели часто легко поддаются установке крепежа с помощью автоматических клеевых аппликаторов или ультразвуковых машин, перед окончательным выбором их следует тщательно осмотреть.

Примите окончательное решение
Невозможно принимать решения исключительно на основе определения способа подключения и фиксированного времени;Окончательное решение будет зависеть от инвестиций в оборудование, механических характеристик и долговечности, общего влияния на время процесса, ограничений доступа, а также стратегий утверждения или сертификации.Кроме того, в операциях проектирования, производства и сборки могут участвовать разные заинтересованные стороны, поэтому окончательное решение требует их участия.Кроме того, принятие такого решения требует рассмотрения всего ценностного предложения, включая производительность и совокупную стоимость владения (TCO — Total Cost of Ownership).Принимая целостный взгляд на вопросы крепления и учитывая все соответствующие факторы на начальном этапе проектирования, производственного процесса и операций окончательной сборки, можно рассчитать производительность и совокупную стоимость владения, что положительно отразится на них.Это один из ключевых принципов образовательного портала Bossard для экспертов в области технологий сборки, призванного помочь людям получить знания в области технологий сборки.
В конечном счете, решение о том, какую стратегию или продукт ужесточения использовать, зависит от множества факторов: не существует универсального решения, подходящего для всех, и существует множество различных вариантов, которые следует рассмотреть.Однако, как мы уже отмечали выше, даже определение деталей заявки относительно простым способом может упростить процесс отбора, выделить соответствующие факторы принятия решений и определить области, которые могут потребовать участия заинтересованных сторон.