Способ термоимпульсной клепки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.11.80 (21) 3005157/25-27 (511М. Кл з

В 21 J 15/02 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по. делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 6 21. 884 (088.8) Опубликовано 07.08.82.Бюллетень ¹29

Дата опубликования описания 07.08.82 (72) Автор изобретения

В.В. Гринин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМОИМПУЛЬСНОЙ КЛЕПКИ

Изобретение относится к клепальным работам, преимущественно к способу сборки и соединения термоимпульсной клепкой крупногабаритных конструкций, когда применение машинной прессовой клепки затруднительно.

Изобретение может применяться при стапельной клепке агрегатов из высокопрочных сталей, титановых и алюминиевых сплавов, а также при соединении клепкой непрочных и хрупких материалов 1например, стекло- и углепластиков) и при применении заклепок, повышенной прочности.

Известен способ термоимпульсной клепки, при котором заклепку устанавливают в отверстие пакета, сжимают электродами, затем нагревают протекающим через нее электрическим током и в нагретом состоянии расклепывают с формированием замыкающей головки на конце стержня заклепки t.1).

Однако из-за неравномерного нагрева стержня заклепки по длине 1,наиболее интенсивно нагревается выступающий из пакета конец стержня заклепки ) обеспечить заданную степень деформации стержня заклепки в отверстии пакета затруднительно, вследствие чего усталостная прочность соединения снижается.

Целью изобретения является улучшение качества клепки и повышение усталостной прочности соединения путем обеспечения равномерной деформации стержня заклепки по всей длине и увеличен. я степени деформации стерж10 ня заклепки в отверстии пакета.

Поставленная цель достигается эа счет того, что при термоимпульсной клепке способом, заключающимся в том, что заклепку, установленную в отверстии пакета деталей, нагревают-путем пропускания через нее электрического тока с последующим формированием замыкающей головки на выступающем конце стержня заклепки, согласно изобретению, перед формированием замыкающей головки выступающий конец стержня заклепки частично предварительно деформируют, затем заклепку охлаждают, а формирование замыкающей головки производят путем приложения

25 к частично деформированному концу стержня заклепки динамического усилия.

Иа фиг. 1 изображена принципиальная схема процесса клепки; на фиг.2 график термического цикла нагрева

ЗО и охлаждения стержня заклепки в ха948519 рактерных точках A и Б» на фиг. 3— форма заклепки после частичной предварительной деформации стержня заклепки; на фиг. 4 - схема распределения температурного поля по длине заклепки; на фиг. 5 — циклограмма процес-5 са нагрева, охлаждения и расклепывания заклепки; на фиг. б — то же, для более прочных заклепок.

Процесс термоимпульсной клепки осуществляется следующим образом. 3р

Заклепку 1 устанавливают в отверстие пакета соединяемых деталей 2 и 3.

На закладную головку заклепки устанавливают опорный электрод 4 и поджимают им заклепкУ к пакетУ с Усилием Р . За)5 тем на выступающий конец заклепки устанавливают расклепывающий электрод 5 с подвижной втулкой б и прикладывают к ним постепенно нарастающие усилия соответственно Р и Р>. При этом втулка перемещается вдоль электрода и, опираясь на деталь 3, поджимает пакет к закладной головке, устраняя зазор между деталями. Как только усилия Р и Р> достигнут заданной величины, контактор 7 подключает силовой трансформатор к питающей сети. Через электроды 4 и 5 и заклепку 1 при этом протекает импульс электрического тока зацанной величины. По истечении времени импульса, когда зак- 30 лепка разогреется до пластического состояния, электроды усилиями Р и

РЗ частично деформируют конец стержня заклепки, затем контактор 7 размыкает цепь питания трансформатора 35

8.Начинается охлаждение, которое продолжается в течение времени

По истечении этого времени к электродам прикладывают динамическое расклепывающее усилие Р1= Р „, фиг.3), 4р под действием которого стержень заклепки расклепывается в отверстии пакета, на частично деформированном стержне заклепки образуется замыкающая головка,и заклепочное соеди- 45 нение готово.

В связи с неравномерностью нагрева стержня заклепки по длине к моменту выключения тока максимальную температуру имеют центральные слои выс- 5Р тупающего из пакета конца заклепки.

Под действием приложенных к электродам усилий эти слои начинают деформироваться в первую очередь. ЭлектриBecKQB Mo14HocTb импульса текающего через заклепку, выбирают такой, чтобы под действием статического усилия P< = P „«q, приемлемого для ручного процесса, диаметр выступающего иэ пакета конца стержня р заклепки увеличивается не более чем на 20-30%, т.е. 3„ с(1,2-1,3)йо. При большей деформации разогретый металл выступающего конца стержня заклепки будет соприкасаться.с поверхностью 65 детали 3. После охлаждения такой полусформированной замыкающей головки, соприкасающейся с поверхностью детали, расклепывающее усилие будет восприниматься не стержнем заклепки, а пакетом соединяемых листов, что приведет к уменьшению натяга.

Статическое усилие сжатия электродов при нагреве заклепки Р ...р, неприемлемое для ручного процесса, выбирают в пределах 10-15 кгс.

При Р „с, „<10 кгс возможно нарушение процесса иэ-за расплавления заклепки в контакте с электродом,а при Р „ц„ >15 кгс клепальщик быстро утомляется.

В процессе охлаждения заклепки выступающий из пакета конец стержня охлаждается быстрее остальных участков (см. кривые а, 6, В, ъ ). При определенной длительности охлаждения температура выступающего конца стержня заклепки сравнивается с температурой стержня в отверстии пакета (см. кривая э.) или становится меньше температуры стержня в отверстии пакета (см. кривая ). Такое состояние температурного поля создает благоприятные условия для передачи расклепывающего усилия на слои стержня, расположенные в отверстии пакета.

Этому способствует также увеличивающийся при нагреве диаметр выступающего конца стержня заклепки.

В некоторых случаях, например, при применении заклепок повышенной прочности, статическое усилие P H„rð (10-15 кгс) не обеспечивает получения частичной предварительной деформации выступающего конца стержня заклепки в.пределах до 20-30Ъ. В таких случаях для предварительной деформации используют также динамическое расклепывающее усилие пониженной энергии, а окончательное формообразование замыкающей головки производят путем наложения повторного цикла, включающего нагрев, охлаждение и расклепывание. При этом статическое усилие сжатия Р на расклепывающем электроде 5 в йромежутке между двумя циклами можно снимать полностью до 0 или частично — на время паузы, достаточное для приведения схемы управления в исходное состояиие.

Пример . Предложенный способ термоимпульсной клепки опробован при клепке пакета из двух листов сплав

Д19АТ толщиной 1,5 мм каждый заклепками из сплава Д19П и ВТ1=00. Диаметр заклепок 3 мм, длина стержня б мм. Заклепку установили в отверстие пакета.

К заклепке с двух сторон подвели электроды-пуансоны и сжали заклепку с усилием Р1 = 15 кгс. При этом усилие поджатия пакета Pg = 4 rcrc, 948519 через заклепку пропускают ток Д =1,7ка, нагревающий заклепку из сплава Д19П и 1-1,35 ка для заклепок из сплава

0 1

ВТ1=00. Продолжительность нагрев а

0,1 сек. для заклепок из спла. ва Д19П и си „р= 0,06 сек. для зак- 5 лепок из сплава ВТ1=00.

Электроды обеспечивают усилие сжатия заклепки при нагреве P = 11к нд р.= " ср при котором происходит предварительная частичная деформация конца стерж- 0 ня заклепки. Затем заклепку охлаждают. Продолжительность охлаждения заклепки после нагрева и частичной деформации конца стержня заклепки coñтавляет 0,4 сек.

Формирование замыкающей головки

t5 заклепки на конце частично деформированного стержня производят путем динамического расклепывающего усилия, которое прикладывали к электродам с помощью электропневматического одноударного устройства. Энергия удара составляла 10 дж, что соответствовало приложению статического усилия Р, ©и= 450 кгс.

Предложенный способ по сравнению с базовым, взятыМ за прототип, позволяет за счет более быстрого снижения температуры и повышения сопротивления деформированию участков металла стержня заклепки, выступающих из пакета, более эффективно передать расклепывающее усилие к участкам стержня. заклепки, расположенным в отверстии пакета. повысить степень их деформации, увеличить натяг и 35 усталостную прочность соединения.

Образно говоря, по предложенному способу, при приложении расклепыва— щ го усилия более твердый выступаюе ак щий из пакета конец заклепки ка- "поршень" давит на более мягкий металл

I заключенный в замкнутом объеме отверстия пакета, как в "цилиндре".

Благодаря этому на металл в отверстии пакета передается повышенное давление.

Кроме того, настоящее изобретение позволяет за счет уменьшения давления на электродах при нагреве заклепки в несколько раз снизить ток, умень.шить сечение токопровода и упростить конструкцию устройства для клепки.

Формула изобретения

Способ термоимпульсной клепки, заключающийся в том,что заклепку, установленную в отверстие пакета деталей, нагревают путем пропускания через нее электрического тока с последующим формированием замыкающей головки на выступающем конце стержня заклепки, о т л и ч а ю щ и й— тем, что, с целью повышения качества и усталостной прочности заклепочных соединений путем обеспечения равномерной деформации стержня заклепки по всей длине и увеличения степени деформации стержня заклепки в отверстии пакета, перед формированием замыкающей головки выступающий конец стержня заклепки частично деформируют, затем заклепку охлаждают, а формирование замыкающей головки производят путем приложения к частично деформированному концу стержня заклепки динамического усилия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

t: 727 09i . B 21 J 15/02, 1978 (прототип).

948519

Ф гс)

lieu)

P rc

Igira

Ф и.

Составитель И. Басова

Редактор Б. Федотов Техред М.Надь Корректор В. Бутяга

Заказ 60б8/9 Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", r.Óæroðoä, ул.Проектная, 4