Способ соединения деталей

СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ, включающий подготовку склеиваемых поверхностей, нанесение клея на упомянутые поверхности, сборку деталей в пакет, его фиксацию, размещенные между прессовой поверхностью и упомянутым пакетом деталей вспомогательного элемента, который выполняют в виде эластичной оболочки с рабочей средой внутри нее и нагрев пакета деталей до полного отверждения клея, отличающийся тем, что, с целью повышения универсальности способа за счет обеспечения возможности соединения деталей произвольного профиля, повышения температуростойкости конструкции с возможностью последующей разборки, а также упрощения способа, оболочку вспомогательного элемента выполняют герметичной, в качестве рабочей среды используют вспенивающийся состав, одновременно с нагревом пакета деталей осуществляют нагрев вспомогательного элемента до получения эффекта вспенивания, причем упомянутый нагрев осуществляют до критической температуры эксплуатации соединения.

Изобретение относится к технологии соединения деталей в плотную сборку и может быть использовано при монтаже различных узлов и систем в машиностроении и приборостроении.
Цель изобретения разработка способа соединения деталей произвольного профиля, получение сборки, устойчивой и работоспособной в условиях температурных нагрузок, простота и незначительная трудоемкость способа. Новый технический результат по сравнению с прототипом заключается в повышении универсальности способа за счет обеспечения возможности соединения деталей произвольного профиля, в повышении температуростойкости конструкции с возможностью последующей разборки, а также в упрощении способа.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в известном способе, включающем подготовку склеиваемых поверхностей, нанесение клея на эти поверхности, сборку деталей в пакет и его фиксацию, размещение между пакетом деталей и прессовой поверхностью вспомогательного элемента, выполненного в виде эластичной оболочки с рабочей средой внутри нее, нагрев пакета деталей до полного отверждения клея, оболочку вспомогательного элемента выполняют герметичной, в качестве рабочей среды используют вспенивающийся состав, одновременно с нагревом пакета осуществляют нагрев вспомогательного элемента до получения эффекта вспенивания, причем, нагрев осуществляют до критической температуры эксплуатации соединения.
Сущность предложенного способа заключается в следующем. На фиг. 1 изображена целевая конструкция для случая сборки сложнопрофильных (сферических) деталей, осуществляемая по заявленному способу; S зазор между пакетом деталей и прессовой поверхностью, Р_ф усилие фиксации пакета, А вспомогательный элемент; на фиг. 2 вспомогательная деталь: эластичные оболочки 1, вспенивающийся материал 2.
Предварительно подготавливают склеиваемые поверхности путем их обезжиривания и очистки, затем наносят на них клеевую композицию и фиксируют пакет состыкованных по условиях сборки деталей. Отдельно готовят вспомогательный элемент в виде оболочки из эластичного материала, которую заполняют вспенивающимся составом, после чего оболочку герметизируют. Вспомогательный элемент служит в сборочной конструкции замыкающим звеном и располагается между пакетом деталей и прессовой поверхностью фиксирующего конструкцию устройства, выполняя функции уплотняющего элемента в момент сборки и упругого термокомпенсирующего элемента в процессе эксплуатации изделия в условиях значительных температурных перепадов. Усилие фиксации пакета деталей выбирают с учетом величины усадки вспененного материала в полости оболочки.
В процессе вспенивания оболочка под действием давления содержимого оболочки вещества плотно облегает поверхности деталей сборки, находящиеся с ней в непосредственном контакте и фиксирует их заданное в сборке положение. В момент фиксации и пакет деталей и вспомогательный элемент подвергают нагреву до получения эффекта вспенивания содержимого оболочки и поддерживают температуру в диапазоне критических температур эксплуатации изделия, что соответствует состоянию максимально возможного расслабления плотности сборки. Такое условие обеспечивается на основании учета исходных требований к целевому изделию и расчета соответствующей тепловому режиму эксплуатации величины возможной усадки конструкции.
В способе-прототипе также предусмотрен нагрев сборки, однако температурный режим выбирают с учетом температуры отверждения клея, при этом изделию не сообщается свойств температуростойкости и работоспособности соединения в условиях перепада температур. Кроме того, изобретение в отличие от прототипа применимо и в случае сборки деталей сложного профиля. При этом за счет свойств вспомогательного эластичного элемента и вспенивающейся композиции уменьшается трудоемкость мероприятий способа из-за отсутствия необходимости сложных расчетов и подбора формы и величины вспомогательного элемента, величины давления рабочей среды, количества элементов при сборке сложно-профильных деталей, в то же время надежность и плотность сборки, прочность и эксплуатационные качества ее сохраняются на том же уровне, как и в случае использования простейших единиц сборочной конструкции. Использование вспомогательного элемента с вспенивающимся составом обеспечивает равномерное распределение давления нагрузки по всей поверхности его контакта с деталями и тем самым повышает несущие прочностные свойства сборочной конструкции. Поскольку вспомогательный элемент включается в сборку без клеевого состава, а только за счет фиксирования механизмами или их составляющими деталями, сборка обладает свойством обратимости в необходимых случаях (для оперативного ремонта, например).
Размеры вспомогательной детали, а также объем и марка вспенивающегося состава определяются конструкцией и служебными качествами сборки.
Собранная в соответствии с предложенным способом конструкция характеризуется более высокой температуростойкостью, способна к последующей разборке, при этом процесс сборки значительно упрощен по сравнению с прототипом.
Промышленная применимость способа подтверждается следующими примерами его реализации.
П р и м е р 1. Подготавливают поверхности деталей к склеиванию, очищают и обезжиривают, наносят клеевой состав. Отдельно изготавливают вспомогательный элемент из двух пленочных, например, круглых пластин из эластичного материала ткани прорезиненной баллонной ОСТ 38-05-1-71, склеенных по периметру клеем 88-Н ТУ 38 105 1061-87 (фиг. 2).
Диаметр пластин выбран с учетом конструктивных параметров сборочной конструкции. Перед установкой вспомогательного элемента в конструкцию во внутреннюю полость его оболочки вводят вспенивающийся состав самовспенивающийся пенопласт ППУ-307-Н-2 ТУ6-05-21-296-79 посредством шприца, отверстие прокола оболочки заклеивается клеем с последующим отверждением его. Подготовленная таким образом вспомогательная деталь устанавливается в зазор сборочной конструкции (фиг. 1).
Сборка, состоящая из собранного пакета из сферических деталей и вспомогательного элемента фиксируется рассчитанным усилием и подвергается нагреву до полного отверждения клея и получения эффекта вспенивания. Температурный режим тепловой обработки устанавливается на уровне t 20 5^оС в течение 24 ч. Величина усилия фиксации и сформированные этим усилием упругие деформации пакета сферических деталей определены расчетным путем и соответствуют усадке вспененного материала. Реализованные таким образом сборочные конструкции работоспособны при температурах эксплуатации, близких к температуре вспенивания пенопласта, в данном случае при 20 5^оС либо в случаях, когда детали выполнены из одного материала, чем обеспечивается постоянство величины зазора.
П р и м е р 2. При производстве температуростойких конструкций вспомогательный элемент заполняется самовспенивающимся герметиком ВПГ-2 ЛОСТ В95 2378-83. Нагрев сборочной конструкции, сформированной, как и в примере ведут на уровне критических температур эксплуатации. Для типа конструкций когда ₁ > ₂ где ₁ коэффициент линейного расширения охватывающей пакет детали; ₂ коэффициент линейного расширения пакета охватываемых деталей, температура критического состояния будет соответствовать максимально возможной температуре эксплуатации, например 40^оС. Полученные изделия пригодны к эксплуатации при температурах ниже 40^оС, при которой плотность сборки не нарушается, за счет чего сохраняются работоспособность соединения и его прочностные характеристики.
Для типа конструкций, у которых ₁ > ₂ критическая температура будет соответствовать минимально возможной температуре эксплуатации, например -50^оС. Конструкции, подвергаемые нагреву при этой температуре в процессе сборки сохраняют работоспособность и прочностные характеристики при температурах выше -50^оС, плотность сборки изделия также не нарушается.
Из приведенных примеров реализации предложенного способа видно, что во всех случаях сборки деталей произвольного профиля с использованием вспомогательного элемента, заполненного вспененным материалом, соединение характеризуется равномерным распределением нагрузки по всей поверхности контакта деталей за счет равномерного распределения давления вспененной массы через эластичную оболочку, что по сравнению с трубчатыми элементами в прототипе носит более универсальный характер. Все это позволяет повысить эксплуатационные характеристики сборочной конструкции в условиях воздействия нагрузок и температурных колебаний. Значительно уменьшается по сравнению с прототипом число операций по определению величины зазора и вспомогательных элементов, появляется возможность разборки конструкции, упрощается процесс сборки.
Использование: при монтаже различных узлов и систем в машиностроении. Сущность изобретения: в способе, включающем подготовку склеиваемых поверхностей, нанесение на них клея, сборку деталей в пакет, его фиксацию, размещение между прессовой поверхностью и пакетом деталей вспомогательного элемента, который выполняют в виде эластичной оболочки с рабочей средой внутри нее и нагрев пакета деталей до полного отверждения клея, оболочку вспомогательного элемента выполняют герметичной, в качестве рабочей среды используют вспенивающийся состав, одновременно с нагревом пакета деталей осуществляют нагрев вспомогательного элемента до получения эффекта вспенивания, причем упомянутый нагрев осуществляют до критической температуры эксплуатации соединения. 1 н. п. ф-лы, 2 ил.