Способ соединения двух деталей

(56) Авторское свидетельство СССРМ 1159370, кл, В 21 3 15/02, 1982,(54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ ДЕТАЛЕЙ(57) Использование: машиностроение, технология сборки крупногабаритных конструкций из полимерных композиционных Изобретение относится к технологии сборки крупногабаритных конструкций иэ полимерных крупнопозиционных материалов и может быть использовано при изготовлении агрегатов в авиационной, судостроительной и других отраслях машиностроения.Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа путем обеспечения сборки деталей из полимерных композиционных материалов с одновременным повышением несущей способности соединения.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу соединения двух деталей, заключающемуся в образовании сквозного отверстия в одной из деталей и глухого ступенчатого отверстия в другой, больший диаметр которого расположен в донной части глухого отверстия, в сборке пакета путем совмещения отверстий, размещении в поматериалов. Сущность изобретения: глухое отверстие одной из деталей частично заполняют пастообразным клеем. Совмещают отверстия собираемых деталей, Заготовку заклепки, представляющую собой мерный стержень из недополимеризованного связующего, армированного пучком проволоки иэ сплава с эффектом памяти формы, размещают в отверстиях деталей. Нагревают заготовку заклепки до температуры приобретения пучка проволоки предварительно заданной ему формы и прикладывают одновременно к заготовке осевое сдавливающее усилие до образования закладной и замыкающей головок, 2 ил. следнем заклепки и образовании эаклепочного соединения. путем заполнения полости отверстия посредством приложения к заклепке осевого сдавливающего усилия, перед установкой заклепки донную часть глухого отверстия частично заполняют клеем горячего отверждения, заклепку выполняют в виде стержня из недополимеризованного полимерного связующего, армированного по всей длине пучком про, волоки из сплава с эффектом памяти формы, которому предварительно задавалась форма заклепки с закладной и замыкающей головками, а осевое сдавливающее усилие осуществляют с одновременным нагревом заклепки, при этом проволоку выбирают удовлетворяющую следующим соотношенигде Твэ - температура нагрева проволоки,при которой происходит восстановлениеформы пучка проволоки;Тпс - температура полимеризации связующего стержня заклепки;Тпк-температура полимеризации клея;(тсэпф - напряжение сжатия, при котором происходит потеря устойчивости проволоки;Рс - давление, требуемое для приданиясвязующему стержня заклепки формы головки,Положительный эффект предлагаемоготехнического решения обусловлен тем, чтотакое выполнение заклепки обеспечиваетобразование замыкающих головок при небольших силовых воздействиях на пакет деталей из ПКМ, не подвергая их нагрузкам,приводящим к разрушению последнего.Клей горячего отверждения, предварительно введенный в увеличенную часть глухогоотверстия, при образовании замыкающих. головок вытесняется из глухого отверстия,перемещаясь вдоль стержня и полимеризуясь совместно со связующим заклепки, заполняет зазоры между стержнем иповерхностью отверстия в пакете, образуяпрочноплотное соединение, обеспечиваяего надежную работу при нагружении конструкции. Этому же способствует армирование связующего заклепки проволокой изСЭПФ, обладающего высокими прочностными характеристиками и обеспечивающего как при осевом нагружении, так и принагружении на срез, Клей, вытесняемый изглухого отверстия при образовании замыкающей головки заклепки, полностью заполняет зазоры между заклепкой и поверхностью отверстия в деталях, и полимеризующийся совместно со связующим заклепки,обеспечивает в эксплуатации работу заклепки на "чистый" срез без изгиба и растяжения. Такой характернапряженно-деформированного состояниязаклепки обеспечивает наиболее высокуюпрочность соединения.На фиг.1 схематически изображен порядок образования заклепочного соединенияпо предлагаемому способу, в начальный момент образования соединения; на фиг,2 - тоже, в момент окончания образования соединения.Способ соединения деталей осуществляют в следующей последовательности.Совмещают собираемые детали 1 и 2 впакет, с помощью известного устройствавыполняют совместно сквозное цилиндрическое отверстие в детали 1 и глухое ступенчатое отверстие - в детали 2. В отверстие вдетали 2 вводят пастообраэный клей 3. В отверстия в совмещенных деталях 1 и 2 устанавливают заготовку заклепки, представляющую собой мерный стержень изнедополимеризованного полимерного свя 5 зующего 4, армированного по всей высотепучком проволоки 5 иэ СЭПФ, которойпредварительно придают форму, которуюона должна иметь в собранном соединении,а затем охлаждают до температуры прямого10 мартенситного превращения СЭПФ и в охлажденном состоянии деформируют, придавая первоначальную форму, При этомСЭПФ выбирается из условия Твф (Тпс);Твф (Тпк); осэпфРс. Далее к заготовкезаклеп 15 ки, установленной в отверстия в деталях состороны детали 1, подводят тепло и прикладывают давление с помощью инструмента6, имеющего опорную поверхность, соответствующую. форме закладной головки за 20 клепки. При этом под действием теплапроволока 5 из СЭПФ приобретает предварительно заданную форму, а под действиемдавления приобретает форму связующее 4заклепки, образуя закладную и замыкаю 25 щую головки заклепки, При образовании замыкающей головки в детали 2 клей 3вытесняется из полости ступенчатого отверстия и заполняет зазоры между заклепкой иповерхностью отверстия в деталях 1 и 2. Под30 действием приложенного тепла для восстановления формы СЭПФ начинается процессполимеризации связующего 4 и клея 3, который заканчивается в собранном соединении,35 П р и м е р, Выполнение соединениядеталей из ПКМ,В качестве собираемых деталей былииспользованы пластины толщиной 5 мм изкомпозиционного материала КМУ-ЗЛ. По 40 сле совмещения деталей в пакет в них спомощью сверлильно-расточной головкибыли выполнены отверстия: сквозное диаметром 5,1 мм в верхней детали и глухоеступенчатое - в нижней. Диаметр увеличен 45 ной части отверстия равен 6,5 мм, цилиндрической 5,1 мм, глубина отверстия 3,5 мм.Ступенчатая часть отверстия была заполнена жидким эпоксидным клеем ВК, температура полимеризации которого равна50 60 С. В качестве связующего для изготовления заготовки заклепки была использованаэпоксидная смола ЭД, отверждаемая дицианамидом, температура полимеризациикоторой равна 100 С. В качестве армирую 55 щего элемента использована проволока диаметром 0,3 мм из СЭПФ марки ТНнаоснове никелида титана с температуройвосстановления формы 40 С, Предварительно пучку проволоки длиной 12,5 мм была придана форма, соответствующая форме30 35 40 ности соединений на 30-3506, Это обусловлено снижением уровня силового 50 и размерам закладной и замыкающей головок заклепки в собранном соединении; диаметр головок 6,5 мм, высота 1,5 мм. Далее пучок проволоки был охлажден до температуры прямого мартенситного превращения сплава ТН, и в таком состоянии пучку была придана форма заготовки заклепки. Из пучка проволоки и полимерного связующего изготавливают мерный стержень диаметром 5,0 мм и проводят предварительную полимеризацию связующего при 10 - 15 С в течение 1 ч. Затем стержень устанавливали в отверстие в деталях и к выступающей из пакета части стержня с помощью специального инструмента, имеющего форму и размеры закладной головки заклепки, прикладывают давление 5-7 МПа и температуру 40 - 45 ОС.Давление, приложенное к заклепке, меньше напряжения, приводящего к потере устойчивости при сжатии проволоки из сплава ТН, равного 680 Мпа.Под действием давления и температуры происходит восстановление формы пучка проволоки и образование закладной и эа. мыкающей головок заклепки, При этом клей ВКвытесняется из увеличенной части глухогоотверстия, заполняет зазоры между заклепкой и отверстием в деталях Под действием температуры продолжается полимеризация клея ВКи связующего заклепки, которая заканчивается в собранном соединении при нормальной температуре. Испытания образцов соединений, выполняемых согласно изобретению, показали, что статическая прочность соединений не меньше прочности материала соединяемых деталей и находится в пределах 4500-7200 Н, что соответствует требованиям, предъявляемым к прочности соединений конструкций иэ ПКМ.По сравнению с прототипом предлагаемый способ соединения деталей из ПКМ обеспечивает повышение несущей способвоздействия на соединяемые детали в процессе образования соединения, а следовательно, исключением повреждаемости собираемых деталей. Это расширяет область применения ПКМ в конструкциях изделий авиационной, судостроительной и других отраслей промышленности, Повышение несущей способности соединений приводит к увеличению ресурса корпусных 5 10 15 20 25 конструкций в среднем на 20 - 256, а увеличение объема применения в них ПКМ приводит к снижению их массы на 15 - 357 о. Это обеспечивает снижение амортизационных расходов в процессе эксплуатации изделий, экономии топливно-энергетических ресурсов,Формула изобретения Способ соединения двух деталей, заключающийся в образовании сквозного отверстия в одной из деталей и глухого ступенчатого отверстия в другой, больший диаметр которого расположен в донной части глухого отверстия, сборке пакета путем совмещения отверстий, размещении в последнем заклепки и образовании заклепочного соединения путем заполнения полости отверстия посредством приложения к заклепке осевого сдавливающего усилия, о тл ича ющи йся тем,что,с целью расширения технологических возможностей способа путем обеспечения сборки деталей из полимерных композиционных материалов с одновременным повышением несущей способности соединения, перед установкой заклепки донную часть глухого отверстия частично заполняют клеем горячего отверждения, заклепку выполняют в виде стержня иэ недополимеризованного полимерного связующего, армированного по всей длине пучком проволоки из сплава с эффектом памяти формы, которому предварительно задавалась форма заклепки с закладной и замыкающей головками, а осевое сдавливающее усилие осуществляют с одновременным нагревом заклепки, при этом проволоку выбирают удовлетворяющую следующим соотношениям; Твф(Тпс)Твф(Тпк),сгсэпфРС,где Твф - температура проволоки нагрева, при которой происходит восстановление формы пучка проволоки;Тпс - температура полимеризации связующего стержня заклепки;Тпк - температура полимеризации клея; осэпф - напряжение сжатия, при котором происходит потеря устойчивости проволоки;Рс - давление, требуемое для придания связующему стержня заклепки формы головки.1726103 ур / ароши Заказ 1229 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Составитель В,Матвиенкоедактор Н.Швыдкая Техред М.Моргентал Корректо 4 г