Способ упрочнения пустотелых изделий

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении при изготовлении изделий типа резьбовых соединений. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем одновременной обработки двух болтов и гаек. Внутреннюю полость болтов заполняют водой, охлаждают до замораживания воды с созданием напряжений выше предела упругости, причем внутреннюю полость образуют путем попарного свинчивания по торцовой поверхности двух болтов с одной или двумя гайками. При свинчивании болтов с двумя гайками последние поджимают друг к другу. Усилие свинчивания задают не менее чем P<SB POS="POST">л</SB><SP POS="POST">.</SP>φА<SP POS="POST">2</SP> , где P<SB POS="POST">л</SB> - давление льда на стенки полости при замерзании воды

A - радиус внутренней полости болта. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 С 21 D 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4334171/31-02 (22) 24. 11. 87 (46) 07. 07. 89. Бюл. ))- 25 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.С.Григорьев, О.Ф.Пшеничный и M.Н.Нехорошев (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 375308, кл. С 21 D 1/78. 1973.

Патент Англии - 964929, кл. В 3 V 2, 1964. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ 11YCT0TEJSIX

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении при изготовлении изделий типа резьбовых соединений.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем одновременной обработки двух болтов и гаек.

Сущность изобретения заключается в том, что попарное свинчивание болтов по торцовой поверхности с лов мощью гайки позволяет расширить технологические возможности способа путем одновременной обработки двух болтов и гайки, а также повысить эксплуатационные свойства сопрягаепри изготовлении изделий типа реэьбовых соединений. Цель иэобретения— расширение технологических воэможностей путем одновременной обработки двух болтов и гаек. Внутреннюю полость болтов заполняют водой, охлаждают до замораживания воды с созданием напряжений выше предела упругости, причем внутреннюю полость образуют путем попарного свинчивания по торцовой поверхности двух болтов с одной или двумя гайками. При свинчивании болтов с двумя гайками последние поджимают друг к другу. Усилие свинчивания задают не менее чем

Р„ !! а, где Р„ — давление льда на стенки полости при замерзании воды, а — радиус внутренней полости болта, 2 ил. мых деталей. Отпадает необходимость в применении дополнительных элементов (деталей) для образования замкнутой полости, так как этим элементом является гайка — сопряженный элемент болта. Образование замкнутой полости двумя болтами с двумя гайками позволяет одновременно обработать две реэьбовые пары. Попарное свинчивание болтов по торцовой поверхности с гайками увеличивает длину замкнутой полости, что обеспечивает Ъ преимущественно осевое нагружение элементов резьбового соединения.

Это позволяет в процессе обработки испытать резьбу болтов и гаек на прочность. При осевом нагружении

1491893

Ь + а

2 я л b1 — а2 т

Р> Р 7 а, 50 где Р„

55 вследствие деформации происходит согласование витков резьбы болта и гай.ки по шагу за счет исключения технологических погрешностей изготовле5 ния, что обеспечивает их приспосаблнваемость. Согласование витков резьбы болта и гайки позволяет распределить нагрузку по всей высоте гайки, а не по двум-трем виткам, как это имеет место в известных соединениях.

Попарное свинчивание двух болтов с одной гайкой дает воэможность получить самостопорящееся резьбовое соединение. Это достигается за счет того, что в данном случае осевая деформация витков двух частей гайки, контактирующих с двумя болтами, происходит в противоположных направлениях.

На фиг. 1 представлена схема обработки попарно свинченных болтов с одной гайкой, на фиг. 2 — схема попарного свинчивания двух болтов с 25 двумя гайками.

Пример. В качестве образцов для упрочнения выбраны пустотелые болты N48-6g и гайки М48-6Н с шагом резьбы р = 5 мм, высотой гайки Н = 30

40 мм в количестве 6 шт. для каждого вида испытаний. Материал болтов и гайки — сталь 45 (сопротивление текучести бт = 3700 кгс/см, модуль упругости Е = 2 10 кгс/см ).

На инструментальном микроскопе измеряют накопленную погрешность по шагу по всей длине свинчивания (высота гайки Н = 40 мм, z = H/р =

5 витков) у болтов и гаек и опре40 деляют разность между ними, которая равна 70-90 мкм. Болты 1 (фиг. 1) свинчивают с гайками 2, размещают их в сосуде для заполнения водой 3 полости болтов. Затем соединяют бол45 ты попарно по торцовой поверхности с помощью клинового зажима, поджимая их один к другому с усилием P. Усилие P определяют по формуле

2000 кгс/см — давление льда на стенку при замерзании воды в закрытом сосуде, а — внутренний радиус полого болта, из условия нераскрытия стыков по торцовой поверхности болтов 1. Внутренний радиус полости болта а выбирают из условия, что напряжения в материале болта за пределами упругости, т.е. как для толстостенного сосуда

Подставляя в эту формулу известные данные, получают а = 13 мм, а усилие, растягивающее болт, P = Р„ н а =

10616 кгс ° После этого собранные болты с гайками охлаждают до температуры 263-243 К до полного замораживания воды. Далее производят оттаивание воды и освобождение болтов с гайками из клинового зажима, свинчивание гаек с болтами и, измерение накопленных погрешностей и их разности после обработки болтов и гаек. Разность накопленных погрешностей составляет 7-10 мкм.

Таким образом, эа счет податливости резьбового соединения при нагрузке, т.е. деформаций в теле болта и гайки на длине свинчивания, контакТных и местных пластических деформаций в витках резьбы происходит приспосабливаемость рабочих боковых поверхностей витков резьбы и, как следствие, повышение эксплуатационных свойств (несущей и демпфирующей способности, исключение возможности явления крипа в соединении . и др.) °

При обработке двух болтов с одной гайкой (фиг. 1) в той же последовательности, в которой осуществляется обработка попарно свинченных болтов с двумя гайками, разность накопленных погрешностей по шагу у болтов и гайки увеличивается и составляет

140- 150 мкм. Это происходит за счет разнонаправленной деформации в витках гайки. Следствием разнонаправленной деформации является образование болтом и гайкой резьбового

1 6Н соединения M48 — — с минимальным

6h зазором, равным нулю, вместо исходного (до обработки) соединения с га1 6Н рантированным зазором М48 — —. Ta6g ким образом, обеспечивается предохранение резьбового соединения от самоотвинчивания, т.е. самостопорение.

По сравнению с известным предлагаемый способ упрочнения пустоте1491893 льгх я:.дг.г.ий, преимущесчвенно круппогабари-ных болтов, расширяет технологи.,вские возможности по обеспечению :-ксплуатационных свойств, Так, за счет сопряженной обработки резь-. бовых пар болт — гайка при нагружении их вдоль оси за пределами упругости происходит одновременно и пытание на прочность резьбы с избежанием в дальнейшем явления крипа в резьбовом соединении, т.е. увеличения деформации без увеличения нагрузки, что важно для резьбовых соединений, работающих при высоком давлении. Происходит предохранение резьбового соединения от самоотвинчивания, обеспечение демпфирования за счет более равномерногo распределения нагрузки по виткам во избежание их последовательного (цепного) разрушения °

Кроме того, реализация способа не требует специального технологического оборудования, способ прост в осуществлении, позволяет утилизировать энергетические ресурсы, экоHoMHTb металл при oGecnpчении высоко . несущей способности и равнопрочности всех составляющих элементов

5 резьбы.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ упрочнения пустотелых из1р делий, преимущественно крупногабаритных болтов и гаек, включающий за. полнение внутренней полости водой, охлаждение воды до замораживания с созданием в материале изделия напряжений выше предела упругости, о т л и . ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем одновременной обработки двух болтов и гаек, заполнение внутренней полости болтов осуществляют путем их погружения в емкость с водой и попарного свинчивания болтов по торцовой поверхности с помощью

4 гаек с усилием не менее, чем Р„, и а

25 где Р— давление льда на стенки,полости при замерзании воды, а — радиус внутренней полости болта.

1491893

Фие. 2

Составитель А. Кулемин

Техред А.Кравчук

Корректор О.Кравцова

Редактор В.Петраш

Заказ 3830/28 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101