Способ торможения роста усталостных трещин

 

Изобретение относится к ремонту деталей преимущественно с несквозными усталостными трещинами и может быть использовано в различных областях машиностроения и транспорта. Целью изобретения является повышение эффективности торможения роста. Способ состоит в том, что выполняют канавки по обе стороны относительно плоскости трещины со стороны ее выхода на наружную поверхность, концевые участки канавок выполняют конусными. Устанавливают в эти канавки конусообразные вставки. Запрессовывают в отверстия перед вершинами трещины крепеж при одновременном виброперемещении вдоль оси отверстия и сжатии материала между крепежом и конусообразной вставкой при каждой вершине трещины в плоскости трещины и перпендикулярно плоскости трещины. Такое выполнение операций позволяет получить наибольшую зону пластической неустойчивости материала, вызывающей эффект ее затормаживания. 5 ил.

Изобретение относится к ремонту, в частности к способам торможения роста усталостных трещин, и может быть использовано для ремонта летательных аппаратов. Целью изобретения является повышение эффективности торможения роста преимущественно несквозных усталостных трещин за счет изменения вида напряженного состояния материала в вершине трещины в приповерхностных слоях детали и увеличение длины фронта трещины, реализующего пластическую неустойчивость. На фиг. 1 представлена передняя поверхность детали с усталостной несквозной трещиной, выполненными канавками и отверстиями перед вершинами усталостной трещины; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вставка; на фиг. 5 - общий вид устройства, состоящего из крепежного, стяжного элементов и вставки у одной из вершин усталостной трещины, реализующего способ. П р и м е р. В детали 1 с усталостной трещиной 2 производили сверление отверстий 3 перед вершинами трещины 2. По обе стороны от плоскости трещины со стороны ее выхода на наружную поверхность детали 1 выполняли канавки 4 и 5. Концевые участки канавок выполняли с наклонными стенками 6-9 и конусными в сторону к противоположной вершине трещины 2. Окончания канавок 4 и 5 скругляли, располагая оси 10, 11, 12 и 13 окружностей на одной линии, проходящей через вершину трещины 2 и перпендикулярной ее плоскости. У каждой вершины трещины 2 устанавливали конусообразную вставку 14, для чего первоначально каждую вставку 14 располагали в срединной части канавок 4 и 5, где поверхности 15 и 16 канавок 4 и 5 соответственно перпендикулярны наружной поверхности детали 1 и перпендикулярны плоскости трещины 2. Далее осуществляли перемещение вставки 14 в направлении к вершине трещины 2. Крепежный элемент 17 запрессовывали в отверстия 3 с натягом при выполнении виброперемещений вдоль оси 18 отверстия 3, после чего плавно уменьшали амплитуду вибрационной нагрузки до нуля. До затяжки крепежного элемента 17 осуществляли сжатие материала вдоль передней поверхности детали 1 между крепежным элементом 17 и конусообразной вставкой 14 в плоскости трещины 2 и перпендикулярно ее плоскости путем навинчивания гайки 19 на прецизионную ось 20, расположенную в отверстии 21 конусообразной вставки 14 и под головкой крепежного элемента 17. Со стороны задней поверхности детали 1 сжатие материала в плоскости трещины 2 проводили между крепежным элементом 17, расположенным в отверстиях 3. Сверление сквозных отверстий перед вершинами усталостной трещины с обеих сторон ее выхода на переднюю поверхность детали обеспечивает реализацию пластической неустойчивости материала в вершине трещины вдоль всего ее фронта, что усиливает эффект торможения трещины за счет контактного взаимодействия ее берегов. Выполнение конусообразных канавок по обе стороны от плоскости трещины со стороны ее выхода на переднюю поверхность детали и ориентация вершин конусов канавок у каждой вершины трещины в сторону к противоположной вершине трещины позволяет в последующем размещать при вершинах трещины конусообразные вставки. Использование конической канавки и вставки позволяет при перемещении канавки к вершине трещины реализовать усилия сжатия материала в плоскости трещины и перпендикулярно плоскости трещины. Запрессовка крепежного элемента в отверстия при осевом вибронагружении и плавное уменьшение нагрузки позволяет реализовать эффект схватывания сопрягаемых поверхностей болта и отверстия и тем самым исключить микроперемещения в зоне контакта указанных поверхностей. Это в свою очередь позволяет исключить развитие фреттинг-процесса в зоне контактирующих поверхностей, существенно интенсифицирующего зарождение усталостных трещин. Описанная последовательность операций позволяет реализовать наибольшую зону пластической неустойчивости материала, вызывающей эффект контактного взаимодействия берегов усталостной трещины, снизить роль растягивающих эксплуатационных нагрузок в развитии усталостной трещины и добиться увеличения длительности эксплуатации детали с несквозной трещиной до достижения ею критического размера по сравнению с прототипом. Последнее позволяет увеличить межремонтный ресурс работы детали с несквозной усталостной трещиной. (56) Авторское свидетельство СССР N 725861, кл. B 23 P 6/04, 1977. Авторское свидетельство СССР N 1267792, кл. B 23 P 6/04, 1985.

Формула изобретения

СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН, заключающийся в сверлении отверстий при вершинах трещины с последующей установкой в отверстиях крепежных элементов, в их затяжке с предварительным сжатием в плоскости распространения трещины, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности торможения роста преимущественно несквозных усталостных трещин за счет изменения вида напряженного состояния материала в вершине трещины в приповерхностных слоях детали и увеличения длины фронта трещины, реализующего пластическую неустойчивость, дополнительно по обе стороны от плоскости трещины со стороны ее выхода на поверхность детали выполняют канавки, концевые участки канавок выполняют конусными и с наклонной в направлении, противоположном развитию трещины, стенкой, ближайшей к плоскости трещины, и размещают в них конусообразные вставки с отверстиями, крепежные элементы запрессовывают с натягом в отверстия при вершинах трещины путем их виброперемещений вдоль оси отверстий, а предварительное сжатие в плоскости распространения трещины осуществляют путем затяжки прецизионных осей, которые располагают под крепежными элементами и в отверстиях вставок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5