Способ неподвижного соединения деталей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ1Ф ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

"у 59 В 23 Р 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С2

5Ф

Ъг

ГОСУДМРС ГВЕННЫЙ МОНИТА СССР

ПО ДЕИи ИЗОЬР1:-ТКНИЙ И ОтйР1ЫтИй (21) 3426074/25-27 (22) 22;04.82 (46) 30,07.83. Бюл. и 28 (72) Н Е.Курносов, И.И.Воячек, А.А.Кирпичников и В П.Левин (71) Пензенский политехнический институт (53) 621.515(088.8) (Ь) 1. Авторское свидетельство СССР

Ь" 47442 1, кл. В 23 Р 11/02, 1968 (прототип). (54)(57) СПОСОБ НЕПОДВИЖНОГО СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ, включающий нанесение

„SU„„1031 2 покрытия из легкоплавкого материала на одну из сопряемых поверхностей двух деталей, сборку деталей с обеспечением контактного давления и рас-. плавление материала покрытий, о тл и ч а ю щ и " c я тем, что, с целью повышения прочности соединения и зкономии материала покрытия, покрытие выполняют поверхностно-активным веществом толщиной в 5-20 .раз меньше средней высоты неровностей от

: механической обработки на сопрягаемой поверхности другой детали.

1 1031 изобретение относится к механосборочным работам и может быть использовано при создании неподвижного соединения двух деталей.

Известен способ неподвижного сое- 5 динения деталей, включающий нанесение покрытия из легкоплавкого материала на одну из сопрягаемых поверхностей двух деталей, соединение де", талей, с обеспечением контакт- 10 ного давления между сопрягаемыми поверхностями, расплавление материала покрытий 1"1 .

Недостатком этого способа является невозможность существенно повы- 15 сить прочность соединения, так как легкоплавкие металлы обладают, как правило, пониженными механическими характеристиками и находясь в зоне контакта, ограничивают прочность 20 соединения с натягом. Кроме того, для заполнения пустот зоны контакта требуется покрытие значительной толщины, соиЗмеримой с высотой неровностей на сопрягаемых поверхностях де- 25 талей, а зто приводит к повышенному расходу дорогостоящих легкоплавких и пластичных металлов, Цель изобретения - повышение прочности неподвижного соединения дета- зц лей и зкономия материала покрытия.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе неподвижного соединения деталей, включающем нанесение покрытия из легкоплавких металлов на одну из сопряг; емых поверхностей двух деталей, сборку деталей с натягом расплавление материала покрытии, покрытие выполняют поверх; ностно-активным веществом толщиной в g-20 раз меньше средней высоты неровностей от механической обработ ки на сопрягаемой поверхности другой детали, На фиг. 1 изображена схема зоны контакта сопрягаемых поверхностей соединенных деталей до расплавления материала покрытия, на фиг.2 схема зоны контакта поверхностей детадей после расплавления материала покрытия.

Способ осуществляют следующим образом.

Наносят, например фрикционным методом, на обезжиренную сопряга- 55 емую поверхность одной из деталей 1 слой 2 легкоплавкого материала толщиной в 5-20 раз меньше сред712 ней высоты неровностей Rp „ от меха- нической обработки на сопрягаемой поверхности другой детали 3, устанавливают одну деталь относительно другой и создают контактное давление Р, например, путем сборки деталей с натягом или затяжкой болтового соединения. Расплавляют материал покрытия или нагревом полученного соединения до температуры плавления материала покрытия с последующей выдержкой в течение 10-20 мин и охлаждения,или за счет тепла нагретой для обеспечения сборочного зазора втулки (при сборке деталей с натягом).

Расплав легкоплавкого материала понижает прочность (пластифицирует) поверхностного слоя детали и облегчает внедрение в нее неровностей, имеющихся на сопрягаемой поверхности другой детали. При охлаждении соединения материал покрытия кристаллизуется, что приводит к восстановлению прочностных свойств поверхностного слоя материала детали.

Преимущественное пластифицирование поверхностных слоев детали, имеющей покрытие, обеспечивает путем соответствующего подбора материала покрытия, например, препятствующего смачиванию, на сопрягаемую поверхность другой детали или ее упрочнение методами поверхностно-пластического деформирования или химико-термической обработкой.

Покрытие толщиной, большей, чем

0 2 R, где R — средняя высота неровностей поверхности без покрытия, снижает прочность соединения, так как начинают оказывать влияние пониженные прочностныехарактеристики материала покрытия. Покрытие толщиной, меньше, чем 0,05 Rg, не обеспечивает достаточного пластифицирования и понижения прочности поверхностных слоев одной из деталей для внедрения неровности высотой Rg что также снижает эффективность способа.

Ъ

Таким образом, при реализации способа обеспечивается значительная глубина внедрения С р С1 неровностеи одной сопрягаемой поверхности в материал другой и повышенная фактическая площадь контакта А1, y А1, без снижения прочностных характеристик поверхностных слоев детали, что в итоге приводит к существенному повы

1031

712

Способ

Среднее усилие выпрессов.. ки Р, кН

Толщина покрытия, мкм втулки

R< мкм вала

Р,мкм

Бвз покрытия

l6

3,0

0,4-0,5

30-40

16

3,0

Известный

Предлагаемый

1-2 8-16

3,0

20-32 38

3-5 36

0,5-0,8

0,6-1

3,0

3,0 з шению прочности неподвижных соединений.

Кроме того, нагревая соединение до температуры плавления легкоплавкого покрытия, можно существенноснизить усилие выпрессовкй (при сборке деталей с натягом) при последующей разборке соединения, например, для проведения ремонтных работ.

Пример . С целью эксперимен- 10 тального апробирования предлагаемого способа и сравнения его с известным. изготовлены образцы прессовых соединений. Охватывающую деталь выполняют в виде втулки с наружным диаметpoM 15

0 = 45 мм и внутренним диаметром

0 = 30 мм, а охватываемую детальв виде сплошного вала. Длина вала и втулки = 20 мм. Иатериал вала сталь 45 0 - — — 340 ИПа, втулкисталь 35Х (б = 750 Nfla).

Посадочные поверхности деталей обрабатывают шлифованием с шероховатостью вала R

= 3 мкм) и втулки Р< п =— 2,5 мкм 25 (R — — 16 мкм) и R = 0,63 мкм. Натяг в соединениях путем селективного под- бора выбирают равным 304-5 мкм.

Соединения собирают с нагревом втулки, причем осуществляют сборку без покрытия, с покрытием по известШероховатость сопрягаемой поверхности ному способу и с покрытием по предлагаемому способу.

Перед нанесением покрытия по пред лагаемому способу посадочную поверхность вала обезжиривают и покрытие (галлий) наносят фрикционным мето-. дом. Толщину покрытия контролируют косвенным методом по количеству наносимого галлия, определяемого тщательным взвешиванием валов до нанесения покрытия и после на аналитических весах мод. АДВ-200М с точностью 10 г.

Преимущественное пластифицирование (понижение прочности ) сопрягаемой поверхности вала достигалось в связи с его значительно более низкими физико-механическими характеристиками по сравнению с материалом втулки.

Условия проведения экспериментов и их результаты представлены в т блице.

Полученные результаты показывают существенное влияние отношения на прочность соединения.

Таким образом, способ по сравнению с известными обеспечивает повышение прочности соединения в 1,4-1,5 раза при сохранении простоты и технологичности способа и позволяет сущест-. венно уменьшить расход дорогостоящих цветных металлов и сплавов.

1031712

Составитель О.Финогеев

Редактор ЕЛушникова Техред Т.Наточка Корректор А.Тяско

Заказ 5283/15 Тираж 110б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква; Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал flAO "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4