Способ затяжки болтов

 

Изобретение относится к технологии сборки соединений с помощью болтов, в частности высокопрочных, затяжку которых на заданную величину осевого усилия выполняют с высокой точностью. Цель изобретения - повышение надежности соединения путем повьшения точности определения величины осевого усилия. Контроль, затяжки болтов заключается в определении величины осевого усилия в болте по регистрируемым при его натяжении .параметрам деформирования подкладной детали. В детали измеряют сигналы сопровождающей процесс деформирования акустической эмиссии.- За сигнал, соответствующий достижению заданной величины осевого усилия в болте, принимают пороговый сигнал, характеризующий смену деформации со скольжением кристаллов материала на деформацию двойникования кристаллов . Это позволяет сократить количество болтов в соединениях при полном сохранении их эксплуатационной способности. 2 ил. i (Л ю со ас 4 СО 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1298438

А1 (51) Р 16 В 31/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 3983010/25-27. (22) 29. 11. 85 (46 ) 23.03. 87. Бюл. Ф 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства (72) И.М. Шаферман, Г.Б. Муравии, Л.М. Лезвинская, К.П. Большаков, М.N. Мещеряков и И.Б. Ройзман (53) 621. 882. 5 (088. 8) (56) Иосилевич Г.Б., Строганов Г.Б., Шарловский Ю.В.. Затяжка и стопорение резьбовых соединений. - М..: Машиностроение, 1985, с. 38.

Патент ФРГ У 1124729,.кл. 42 К 7/05, 1962. (54) СПОСОБ ЗАТЯЖКИ БОЛТОВ (57) Изобретение относится к технологии сборки соединений с помощью болтов, в частности высокопрочных, затяжку которых на заданную величину

I осевого усилия выполняют с высокой точностью. Цель изобретения — повышение надежности соединения путем повышения точности определения величины осевого усилия. Контроль. затяжI ки болтов заключается в определении величины осевого усилия в болте по регистрируемым при его натяжении .параметрам деформирования подкладной детали. В детали измеряют сигналы сопровождающей процесс деформирования акустической эмиссии; 3а сигнал, соответствующий достижению заданной величины осевого усилия в болте, принимают пороговый сигнал, характеризующий смену деформации со скольжением кристаллов материала на деформацию двойникования кристаллов. Это позволяет сократить количество болтов в соединениях при полном сохранении нх эксплуатационной способности. 2 ил.

98438 2

1 !2

Изобретение относитя к технологии сборки соединений с помощью болтов, в частности высокопрочных, натяжение которых на заданную величину осевого усилия следует выполнять с высокой точностью, и может использоваться в мостостроении, промышленном и гражданском строительстве, а также в других областях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение точ— ности контроля затяжки болтов.

На фиг. 1 показана схема натянутого болта; на фиг. 2 — качественная взаимосвязь амплитуд сигналов акустической эмиссии со сменяющимися друг друга физическими механизмами деформирования материала специальной детали.

Злементы 1 соединяют между собой с помощью болта 2, шайб 3 и гайки -4.

Кроме того, соединения содержат специальную подкладную деталь 5, например, выполненную в виде кольцевой прокладки под головкой болта 2. На

Г период натяжения болта осевым усилием N на деталь 5 устанавливают датчик 6, с помощью которого принимают и регистрируют на индикаторе 7 сигналы 8 акустической эмиссии, возникшей в материале детали 5 при затяжке болта.

Материал подкладной детали 5 обладает способностью при определенном уровне бд создаваемых в нем механических напряжений 8 изменять физический механизм деформирования со скольжения 9 (смещения одной части кристалла относительно другой по кристаллографической плоскости) на двойникование 10 (смещение с симметричной ориентацией двух частей кристалла относительно некоторой плоскости). Сигналы сопровождающей эти процессы акустической эмиссии характеризуются разными значениями амплитуды: при скольжении А -, при двойниковании А, при этом А. »А,, Аналогичное соответствие имеет место и для других параметров сигналов, например для их спектральной плоскости.

Способ затяжки болтов осуществляется следующим образом.

В процессе натяжения болта 2 в специальной подкладной. детали 5 измеряют сигналы 8 сопровождающей процесс -ее деформирования акустической эмиссии. При получении на индикатоI

f0

t5

55 ре 7 резкого возрастания сигнала с

А, до А, характ ризующего смену физ иче с ко го мех ан изма дефо рмирования детали, сигнал А принимают за пороговый и считают, что в болте 2 достигнута заданная величина осевого усилия Nt-.

Одним из материалов детали 5 мо- . жет служить монокристаллическое крем- нистое железо. Проведенные исследования показывают, что его изменение физического механизма деформирования происходит при напряжениях Gд= 350450 МПа. Амплитуда сигнала акустической эмиссии, сопровождающей протекание деформирования путем скольжения, достигает А, = 10-15 мВ, а амплитуда сигнала акустической эмиссии, возникающей при появлении двойнико= вых прослоек, Ад = 300-500 мВ. Соответственно спектральная плотность сигнала при скольжении равна 700 кГц,, а при появлении двойникования

1500 кГц.

Столь характерная количественная связь параметров сигналов акустической эмиссии с каждым из указанных фи-зических механизмов деформирования позволяет, принимая скачок амплитуды за пороговый сигнал, выявить начало трансформации скольжения в двойникование и тем самым достаточно точно зафиксировать момент достижения механическими напряжениями уровня &д в монокристаллическом кремнистом железе или в другом материале с подобными закономерностями деформирования.

Использование этой особенности для затяжки болтов предопределяется условием, при котором в специальной детали достижение напряжениями уров. ня &* наступает одновременно с достижением в болте заданной величины осевого усилия N . Выполнение этого условия достаточно просто осуществляется при непосредственной взаимосвязи напряжений в специальной детали и контролируемого усилия в болте. Зта взаимосвязь может быть установлена различными путями.

Так, например, для специальной детали 5, изготовленной в виде кольцевой прокладки, которая испытывает напряжение G при затяжке болта усилием И, достаточно подобрать площадь Е, ее сечения перпендикулярно оси болта по формуле Гд = И /В,.

1298438

В частности, для прокладки иэ монокристаллического кремнистого желе— за с бА= 400 MIIa при натяжении . болтов на нормативное осевое усилие

N = 224 кН требуется площадь сече5 ниА F д = 560 мм,- тогда ее наружный и внутренний диаметры соответственно равны 36 и 24 мм. Толщина прокладки значения не имеет и зависит от размеров применяемого датчика, В про- 1( веденных исследованиях толщина детали в пределах 2-3.

Точность затяжки зависит от точности определения значения уровня напряжений 0, от точности его вы- f5 явления с гомощью порогового сигнала акустической эмиссии и от точности соблюдения геометрических размеров рабочего сечения специальной,цетали.

Все три параметра являются регулиру- 2р емыми и могут быть назначены в зависимости от требуемой точности контроля затяжки болтов.

Первый из них должен быть определен при изготовлении материала, вхо- 25 дить в его спецификацию при поставке для изготовления детали 5 и учитываться при назначении площади ее рабочего сечения. Второй обусловлен точностью применяемой для регистра- gp ции аппаратурой, а третий — заданными допусками на изготовление детали

5, которая может выполняться штамповкой. Достигаемая точность. контроля затяжки болтов предлагаемым способом может лежать в пределах +4%.

Достижение такой точности позволяет существенно сократить количество болтов в соединениях при полном сохранении их эксплуатационной способности °

Формула изобретения

Способ затяжки болтов, включающий операцию определения величины осевого усилия в болте по регистрируемым при его натяжении параметрам деформации подкладной детали, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности соединения путем повышения точности определения величины осевого усилия, регистрируют сопровождающую процесс деформирования подкладной детали акустическую эмиссию и за сигнал, соответствующий достижению заданной величины осевого усилия, принимают пороговый сигнал, характеризующий смену деформации со скольжением кристаллов материала подкладной детали на деформацию с двойникованием кристаллов.

129843 8

8g,ää

Фиг.2

Составитель С.Никулина

Техред М.Коданич Корректор Г. Решетник

Редактор О.Головач

Заказ 872/36

Тираж 760 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., д. 4/5

Произв< д< твенчо — полиграфйческое предприятие, г. Ужгород, ул. Лр i чнля, 4