Способ повышения прочности соединения

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу повышения прочности соединений - сварных, паяных и клеевых разнородных материалов, работающих в условиях вибрации, усталостного разрушения, коррозионно-механического нагружения, а также при хрупком разрушении под действием статической нагрузки. Цель изобретения - снижение концентрации напряжений в краевой зоне перехода от одного материала к другому за счет равномерного распределения напряжений внутри соединения. Внутренняя геометрия соединения подбирается в зависимости от характеристик упругости соединяемых материалов таким образом, чтобы материал с меньшими по упругим характеристикам свойствами занимал угол в диапазоне: 40°≤α 2≤100°, причем α 2+α 1=270°, где α 1α 2 - угол между поверхностью соединения и внешней поверхностью составного элемента со стороны соответственно более твердого и мягкого по упругим характеристикам материала. При указанном диапазоне выбора достигается максимальная сопротивляемость соединений хрупкому и усталостному типу разрушений. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 В 23 К 33/00

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:: =--.:

С

Jell

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4497913/31-27 (22) 25.10.88 (46) 30.07.90. Бюл, К - 28 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А,В,Колесов и К.М.Гумеров (53) 621 ° 791.021(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 307869, кл. В 23 К 33/00, 1970. (54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОЧНОСТИ

СОЕДИНЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу повышения прочности соединений - сварных, паяных и клеевых - разнородных материалов, работающих в условиях вибрации, усталостного разрушения, корроэионно-механического нагружения, а также при хрупком разрушении под действием статической нагрузки, Изобретение относится к машиностроению, в частности к сварным, паяным и клеевым соединениям разнородных материалов, работающим в условиях вибрации, усталостного разрушения, коррозионно-механического нагружения, а также при хрупком разрушении под действием статической нагрузки.

Цель изобретения - снижение концентрации напряжений в краевой зоне перехода от одного материала к другому эа счет равномерного распределения напряжений внутри соединений.

На фиг.1 изображена расчетная схе ма, моделирующая краевую зону стыка

Цель изобретения - снижение концентрации напряжений s краевой зоне перехода от одного материала к другому за счет равномерного распределения напряжений внутри соединения. Внутренняя геометрия соединения подбира-. ется в зависимости от характеристик упругости соединяемых материалов таким образом, чтобы материал с меньшими по упругим характеристикам свой ствами занимал угол в диапазоне

40 < о(<<100, причем о(+ о(,=270 где,, !(- угол между поверхностью " соединения и внешней поверхностью составного элемента со стороны соответственно более твердого и мягкого по упругим характеристикам материала. При указанном диапазоне выбора достигается максимальная сопротивляемость соединений хрупкому и усталостному типу разрушений. 6 ил. материалов; на фиг.2 — графики зависимостей (g ) для различных соотно!! 1 шений модулей упругости материалов; на фиг.3 — график, где заштрихован™ ная зона заявляемый материал; на фиг.4-6 - схемы реализации способа на различных элементах конструкций, Исследуемая модель (фиг.1) имеет следующие характеристики. Е,/Е (.4 (1-25 3; О(!= ГО-270 3, причем

a!+ cd = 270 . Эта схема моделирует краевую точку стыка разнородных материалов 1 и 2 в соединениях типа тавра или угловых (фиг.4, 5 и 6).

Если материалы, отличающиеся модулями упругости, соединены путем пайки

1581525 или склеивания, то при достаточно тонком слое припоя или клея присутствием последнего можно пренебречь при рассмотрении полей напряжений в зоне концентратора, т.е. поля напряжений

5 и деформаций в указанных соединениях и в соединениях с непосредственным контактом материалов будут. совпадать, В результате исследованич были получены зависимости (о() и у (о()

63 при различных соотйошейиях E> Е

Как показали расчеты и эксперименты, параметр является детерминиri рующим для определения разрушающей нагрузки. Характер изменения зависимости 1 (o() совпадает с характером

1 зависимости Р((, ) . Поэтому оценка прочности соединений с рассматриваемыми концентраторами может быть ос- п нована только на параметре ъ . Некоторые из зависимостей y (g ) пред.. ставлены на фиг,2. При анализе этих графиков отмечено, что при о(= 70 наблюдается максимум значений у . 25

Это говорит о том, что при о(. — 70 (следовательно, (, = 200 ) будет получен минимально возможный уровень напряжений в вершине концентратора при прочих равных условиях. Отмечено, З что устойчивые максимальные значения параметр принимает в. диапазоне

40 4 4. (100, Как известно, концентрация напряжений отрицательно сказывается на коррозионной стойкости изделия, Поэтому при выборе

40 4 d (100 будет достигнута наибольшая коррозионная стойкость изделия.(что очень важно для элементов деталей машин и аппаратов, применяемых в химической промьппленности).

Кроме того, при выборе o(2 в указанном диапазоне будет достигнута максималь ная сопротивляемость указанных соединений хрупкому и ус алостному типу . разрушений, Поверхность контакта материалов должна быть достаточно пологой и гладкой, тобы избежать возникновения внутренней концентрации напряжений, Предлагаемый способ может быть реализован на различных типах соединений разнородных материалов (тавровые, угловые и др ) в широком диапазоне различия упругих характеристик стыкуемых материалов, Способ прост в реализации и не требует дополнительной обработки изделия, формула из обре т ения

Способ повышения прочности соединения разнородных материалов при склеивании, сварке, пайке или получаемых путем наплавки, при котором в краевой зоне стыка материалов осуществляют подбор углов предваритель-. ной разделки каждого материала с учетом характеристик упругости соединяемых материалов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения концентрации напряжений в краевой зоне перехода от. одного материала к другому за счет равномерного распределения напряжений внутри со-. единений, углы разделки каждого материала в укаэанной зоне выбирают иэ следующих соотношений: о 0о причем ,(,+ Ы,= 270, где, и a(- углы между поверхностью соединения и внешней поверхностью составного элемента со стороны соответственно твердого и мягкого по упру» гим свойствам материала, 1581525

20.1581525.

Составитель З,Хаустова

Редактор Л.йеселоаская Рехред Л.Олийиик Корректор Р.Палий

Заказ 2056 Тираж 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"., r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101