Способ соединения деталей

Союз СоветскижСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 1967766(23) Приоритет В 23 Р 11/02 Государственный комитет СССР по делаю изобретений и открытийДата опубликования описания 231082 КоВИСЭЭЗЮй йвВЛффТЩА(71) Заявитель Пензенский политехнический институт(54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ Изобретение относится к механосбо рочным работам, в частности к способам сборки деталей с натягом.Известен способ соединения деталей с натягом, заключающийся в том, что на одной из соединяемых деталей выполняют канавки, собирают детали, после чего соединение обрабатывают с обеспечением затекания материала другой соединяемой детали в канавки первой детали 1.).Однако известный способ не обеспечивает достаточной прочности соединения с натягом и совсем не приводит к увеличению прочности, когда коэффициент линейного расширения охватываемой и охватывающей деталей одинаковы или у охватывающей больше, чем у охватываемой, что приводит наоборот к снижению прочности.Цель изобретения - повыаение прочности соединений.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу соединения деталей с натягом, заключающемуся в том, что на одной иэ соединяемых деталей выполняют канавки, собирают детали, после чего соединение обрабатывают с обеспечением затекания мате.риала другой соединяемой детали в ка-, З 0 навки первой детали, перед сборкой . на контактирующей поверхности другой детали создают путем пластической деформации остаточные напряжения сжатия, величина которых в 1,5-2.раза больше предела ползучести материала втой детали, а обработку соединения ведут путем снятия остаточных напряжений любым из известных приемов.Остаточные напряжения снимают путем вибронагружения соединения с частотой 5-30 Гц и амплитудой, равной 0,10-0,25 от усилия выпрессовки.Остаточные напряжения снимают путем нагрева соединения до температурырекристаллизационного отжига, а также путем облучения соединения ультразвуком.На фиг. 1 показано соединение, об. щий вид; на фиг. 2 - узел 1, вид контактирующих поверхностей деталей в соединении до .снятия остаточных на". пряжений; на фиг, 3 - то же, после снятия (релаксации) остаточных напряжений.Способ соединения деталей с натягом осуществляют следующим образом.Соединяют детали 1 и 2, перед сборкой на контактную поверхность, например, охватываемой детали 1 наносят углубления (канавки 3) за счет соз50 дания регулярного микрорельефа виброобработкой шариком или каким либо другим известным путем.Контактную поверхность 4 охватывающей детали 2 подвергают пластичес" кой деформации с созданием остаточно го напряжения сжатия, величина которого в 1,5-2,0 раза больше предела полэучести материала этой же дета-. ли 2.Образование остаточных напряжений 10 сжатия в одной из деталей обеспечи. вается за счет наклепа поверхности путем поверхностного пластического деформирования одним из .известных способов, например дорнованием или обжатием.При этом пик остаточных напряжений не должен быть менее 1,5 от предела ползучести материала детали 2, так как создание остаточных напряжений меньшей величины приводит к очень медленной их релаксации (смятию) после сборки, что значительно снижает производительность процесса. Создание.остаточных напряжений, превышающих предел ползучести более, чем в 2 раза, значительно повышает эффективность процесса, но одновременнов приводит к существенным технологи.ческим затруднениям, так как требует значительного увеличения пластической деформации при наклепе поверхности детали, в которой создаются остаточные напряжения. Это, в свою очередь, приводит к потере размерной точности и геометрической форме со прягаемых поверхностей детали, что снижает качество соединения.Сборку соединения осуществляют с заранее заданным натягом по одному из известных способов, например 40 путем охлаждения охватываемой детали в жидком азоте. Применение сборки под прессом нецелесообразно, так как при этом происходит срез и смятие неровностей сопрягаемых деталей. 45Сборка с применением нагрева охватывающей детали также нежелательна вследствие того, что при нагреве происходит преждевременная релаксация остаточных напряжений, созданных в процессе холодной калибрующей обработки.Детали 1 и 2 в сборе - соединение подвергают соответствующей обра-ботке, обеспечивающей снятие остаточных напряжений сжатия на контактной поверхности детали 2, т,е. обеспечивающей условие для интенсивной релаксации остаточных напряжений. Для обработки может быть использован любой из известных приемов энергети ческого воздействия, Так, остаточные напряженияснимают, например, путем синусоидального вибронагружения осевой силой с частотой У = 5-30 Гц и амплитудой, равной 0,10-0,25 от , 65 усилия выпрессовки, полученного рас,четным путем. При этом необходимообеспечить число и - циклов нагружения (в (2;-3) . 104,С уменьшением частоты вибронагружения следует увеличить амплитуду,Использование вибронагружения с частотой менее 5 Гц и амплитудой менее0,1 от расчетного усилия выпрессовки.приводит к значительному увеличениедлительности процесса релаксации ос-.таточных напряжений, что снижает производительность процесса.Применение вибронагружения с частотой свыше 30 Гц и амплитудой более0,25 от расчетного усилия выпрессовки не рекомендуется, так как это приводит в ряде случаев к распрессовкесоединения во время вибронагружения.Снятие остаточных напряжений (релаксация остаточных напряжений ) можетбыть обеспечено путем нагрева соединения до температуры рекристаллизационного отжига и выдержке при этойтемпературе в течение 50 мин, илипутем облучения ультразвуком.В процессе снятия остаточныхнапряжений создаются условия для затекания металла детали 2 во впадиныдетали 1, что.приводит к значительному увеличению прочности соединениябез введения дополнительных крепленийпри любом сочетании коэффициентов линейного расширения охватываемой иохватывающей деталей.Пример осуществления способа,Изготовляют деталь 1 прессовогосоединения, охватывающую деталь 2,которая выполнена в виде втулки снаружным диаметром д = 45 мм и внутренним диаметром 0 = 30 мм, а охваты-.вающая.деталь 1 выполнена в видевала, Втулку и вал изготавливают иэстали 45 .с одинаковым коэффициентобмлинейного расширения ( = 11,65,10Охватывающую деталь 2 подвергают холодной калибрующей обработке (дорнованию) с натягом дорнования й=600 мкм, остаточные напряжения приэтом равны 18 кг/мм. Охватываемуюдеталь 1 обрабатывают .перед сборкойвиброобработкой шариком с режимамиобработки: число оборотов деталипз = 560 об/мин, частота осцилляции60 Гц, диаметр шарика дш = 3 Мм, подача шарика по оси детали 50,7 мм/мин, нагрузка .на шарике Р =60 кг/мм , амплитуда колебаний осцилляции 1 = 3 мм. Сборку соединения осуществляют.с заранее заданным натягом й = 50 + + 5 мкм путем охлаждения охватываемой детали 1 в жидком азоте. После сборки соединение подвергают вибронагружению на специальном стенде с частотой 1 = 20 Гц и амплитудой виброусилия, равной.520 кгс, что составля967766 Формула изобретения фиг,фисЯ фиа Я Составитель И. БасоваРедактор А. Козориз Техред Л.Пекарь Корректор М.Шарсщи Заказ 7982/25 Тираж 1153 ПодписноеВНИИХИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ПЛП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ет 0,15 от усилия выпрессовки. Число циклов нагружения равно 2,8 10Затем соединение подвергают испытаниям на скручивание и осевой сдвиг. Скручивание проводится в специальном приспособлении, а осевой сдвиг - при помощи гидравлического пресса.Результаты испытаний показывают, что предложенный способ соединения деталей, по сравнению с известным, позволяет увеличить прОчность собранного узла на относительный сдвиг в 1 осевом направлении в 3,5-4,5 раза, на скручивание в 4,1-5,2 раза,1, Способ соединения деталей с натягом, заключающийся в том, что на одной из соединяемых деталей выполняют канавки, собирают детали, после чего соединение обрабатывают с обеспечением затекания материала другой соединяемой детали в канавки первой детали, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности соединения, перед сборкой на контактирующей поверхности другой деталисоздают путем пластической дейормации остаточные напряжения сжатия,величина которых в 1,5-2 раза болыщепредела ползучести материала этойдетали, а обрабОтку соединения ведут,путем снятия остаточных напряжений,.2. Способ пе п. 1, о.т л и ч а ю"щ и й с я тем, что остаточные напря-жения снимают путем вибронагружения10 соединения с частотой 5-30 Гц и ам- .плитудой, равной 0,10-0,25 от усилиявыпрессовки,3. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что остаточные напря 15 жения.снимают путем нагрева соединения до температуры рекристаллизационного отжига,4. Способ по п, 1, о т л й ч а ющ и й с я тем, что остаточные напря 20 жения снимают йутем облучения соединения ультразвуком.: Источники ИнФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР:Р 740470, кл. В 23 Р 11/02, 19781 прототип).