Резьбовая проволочная вставка из сплава магния или алюминия

Изобретение относится к резьбовой проволочной вставке, состоящей из скрученного в виде спирали проволочного элемента для помещения в резьбовое отверстие конструктивной детали. Согласно первому варианту проволочный элемент изготовлен из высокопрочного упрочняемого алюминиевого сплава для поковки серии 6000 Al-Mg-Si без какого-либо покрытия, влияющего на контактную коррозию, а конструктивная деталь изготовлена из литьевого магниевого или алюминиевого сплава. Согласно второму варианту проволочный элемент изготовлен из магниевого сплава для поковки без какого-либо покрытия, влияющего на контактную коррозию, а конструктивная деталь изготовлена из магниевого или алюминиевого сплава. В результате резьбовая проволочная вставка не требует сложной дополнительной обработки и является стойкой к контактной коррозии. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к резьбовой проволочной вставке, изготовленной из скрученного в виде спирали проволочного элемента, вставляемого в резьбовое отверстие конструктивной детали.

Уровень техники

Такие резьбовые проволочные вставки используются для увеличения нагрузочной способности резьбы в конструктивных деталях с низким пределом прочности или при проведении ремонта поврежденной резьбы. Следовательно, они должны обладать сравнительно высоким пределом прочности и обычно изготавливаются из стали. Одной из трудностей при использовании стальных резьбовых проволочных вставок является тенденция стали коррелировать при контакте с некоторыми материалами внутренней резьбы и истираться при контакте с некоторыми материалами винтов.

Резьбовые проволочные вставки, изготовленные из стали и снабженные фторполимерными покрытиями для увеличения их устойчивости к контактной коррозии, известны из патентных документов ЕР 1070860, ЕР 1122449, предлагающих использование специального упрочненного азотом сплава нержавеющей стали в качестве материала для резьбовых проволочных вставок для увеличения их устойчивости к истиранию.

Уже известным способом для предотвращения контактной коррозии между резьбовыми проволочными вставками и конструктивными деталями, изготовленными из литьевого магниевого сплава, является использование в качестве материала для изготовления резьбовой проволочной вставки высокопрочного алюминиевого сплава для поковок (AlZnMgCu 1.5), анодирование которого, или обработка поверхности в процессе анодного оксидирования, приводит к образованию на поверхности слоя оксида алюминия (твердое покрытие). Твердое покрытие является электроизоляционным, следовательно, оно предотвращает контактную коррозию между основным материалом резьбовой проволочной вставки и литьевым магниевым сплавом конструктивной детали. Дополнительным преимуществом этого решения является то, что твердое покрытие обеспечивает гальваническое разделение между стальным винтом и конструктивной деталью, изготовленной из литьевого магниевого сплава.

Одним из недостатков описанных решений являются относительно высокие затраты, требующиеся для обработки поверхности и соответственно покрытия резьбовых проволочных вставок, для увеличения их стойкости к контактной коррозии.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание резьбовой проволочной вставки из материала, не требующего сложной дополнительной обработки и, тем не менее, устойчивого к контактной коррозии, в особенности по отношению к конструктивным деталям, изготовленным из литьевых магниевых и алюминиевых сплавов.

Согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения проволочный элемент состоит из высокопрочного упрочняемого алюминиевого сплава для поковок серии 6000 Al-Mg-Si без какого-либо покрытия, влияющего на контактную коррозию. Предпочтительными являются алюминиевые сплавы для поковки, такие как AlSi1MgCuMn (EN AW6056), хотя могут также использоваться другие высокопрочные упрочняемые алюминиевые сплавы для поковки из серии 6000.

Эти материалы доказали свою высокую пригодность для резьбовых проволочных вставок, используемых с конструктивными деталями, главным образом, изготовленными из литьевых магниевых сплавов, но также из литьевых алюминиевых сплавов. Их преимущество состоит в том, что они полностью устойчивы к коррозии и, в особенности, к коррозионному растрескиванию, без какого-либо отдельного покрытия, влияющего на контактную коррозию. В отличие от резьбовых проволочных вставок, изготовленных из алюминиевых сплавов для поковки, имеющих твердое покрытие, как описано выше, резьбовые проволочные вставки, выполненные в соответствии с изобретением, имеют тот недостаток, что между деталями, изготовленными из литьевого магниевого сплава, и винтами, изготовленными из стальных сплавов, отсутствует гальваническое разделение. Тем не менее, в целом, резьбовые проволочные вставки согласно изобретению отличаются высокой экономичностью, поскольку им не требуется покрытие, влияющее на контактную коррозию. Кроме того, такие алюминиевые сплавы для поковки обладают относительно высокой теплопроводностью по сравнению, например, со сталью, что является особым преимуществом при некоторых видах использования, как будет подробно описано ниже.

Согласно другому варианту осуществления проволочный элемент резьбовой проволочной вставки состоит из магниевого сплава для поковки без покрытия, влияющего на контактную коррозию. Особенно пригодны магниевые сплавы для поковки, такие как MgAl3Zn (AZ31) и MgAl6Zn (AZ61).

Несмотря на известную хрупкость магния магниевые сплавы для поковки показали высокую пригодность для использования в резьбовых проволочных вставках, в особенности в конструктивных деталях из магния. Особое преимущество магниевых сплавов для поковки состоит в том, что они полностью устойчивы к коррозии и, в особенности, к коррозионному растрескиванию, без специальной обработки поверхности или покрытия. Еще одно преимущество магниевых сплавов для поковки основано на том, что достаточная прочность на растяжение резьбовой проволочной вставки достигается простым деформационным упрочнением при изготовлении резьбовой проволочной вставки и отсутствует необходимость ее закаливания. Другими преимуществами магниевых сплавов для поковки являются низкий вес и высокая теплопроводность, что особенно важно для некоторых случаев применения.

Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежа

Ниже приведено описание иллюстративных вариантов осуществления изобретения со ссылками на единственный чертеж, на котором схематично представлено резьбовое соединение, имеющее резьбовую проволочную вставку.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Резьбовая проволочная вставка 2, показанная на чертеже, типично состоит из скрученного в виде спирали проволочного элемента, который вставлен в резьбовое отверстие 6 конструктивной детали 4 для увеличения нагрузочной способности резьбы резьбового отверстия 6. Винт 10 ввинчивается в резьбовую проволочную вставку 2, соединяя конструктивную деталь 8 с конструктивной деталью 4.

Как описано выше, согласно одному вариантов осуществления данного изобретения резьбовая проволочная вставка 2 состоит из высокопрочного упрочняемого алюминиевого сплава для поковки серии 6000 Al-Mg-Si без какого-либо покрытия, влияющего на контактную коррозию. Предпочтительными являются алюминиевые сплавы для поковки, такие как AlSi1MgCuMn (EN AW6056). Такие алюминиевые сплавы для поковки серии 6000 являются сплавами с низким содержанием меди (Сu<1%), устойчивыми, в особенности, к коррозии с магниевыми сплавами для литья под давлением, например AZ91.

Чтобы увеличить прочность на растяжение резьбовой проволочной вставки 2 до значений, превышающих 400 Н/мм², резьбовую проволочную вставку 2 подвергают соответствующему закаливанию. Перед тем как вставить резьбовую проволочную вставку 2 в резьбовое отверстие 6, ее целесообразно покрыть сухой скользящей пленкой. Эта пленка представляет собой восковидное вещество, главным образом, вещество, содержащее полиэтилен, которое во время сборки уменьшает трение между резьбовой проволочной вставкой 2 и резьбой резьбового отверстия 6, с одной стороны, и резьбой винта 10, с другой стороны.

Как указано выше, резьбовые проволочные вставки, изготовленные из таких алюминиевых сплавов для поковки, особенно подходят для увеличения нагрузочной способности резьбы конструктивных деталей, изготовленных из литьевых магниевых сплавов, таких как, например, AZ91. С одной стороны, прочность на растяжение таких резьбовых проволочных вставок, изготовленных из алюминиевого сплава для поковки (>400 Н/мм²) значительно выше, чем обычная прочность на растяжение обычных литьевых магниевых сплавов. С другой стороны, такие алюминиевые сплавы для поковки имеют высокую коррозионную стойкость при контакте с магниевыми сплавами, поскольку алюминий расположен рядом с магнием в таблице химических элементов.

Резьбовые проволочные вставки, изготовленные из указанных алюминиевых сплавов для поковки, могут использоваться не только для увеличения нагрузочной способности резьбы, но и для ремонта поврежденной резьбы. Специальным применением является закрепление стальных свечей зажигания в резьбовых отверстиях алюминиевых крышек цилиндров.

Когда резьбовые отверстия таких крышек цилиндров, изготовленные в соответствии с известным уровнем техники, повреждаются, их ремонт производят путем помещения резьбовой проволочной вставки, изготовленной из специальной нержавеющей стали, в соответствующее просверленное резьбовое отверстие. Поскольку сталь имеет низкую теплопроводность, такой ремонт может привести к нежелательным изменениям температурного баланса в свече зажигания.

Использование резьбовых проволочных вставок, изготовленных из указанных алюминиевых сплавов для поковки согласно изобретению вместо стальных резьбовых проволочных вставок, решает указанную проблему благодаря высокой теплопроводности алюминиевых сплавов. Таким образом, температурный баланс в свече зажигания не нарушается.

Следовательно, в таком случае применения преимуществами использования резьбовых проволочных вставок, изготовленных из алюминиевых сплавов, являются не только высокая коррозионная стойкость и низкий вес, но так же и высокая удельная теплопроводность.

Алюминиевые сплавы предпочтительны в качестве материала для винтов, которые используются с этими резьбовыми проволочными вставками, хотя в отдельных случаях применения могут также использоваться и другие материалы, главным образом, специальные стали.

Согласно второму решению, предложенному изобретением, проволочный элемент резьбовой проволочной вставки 2 состоит из магниевого сплава для поковки без покрытия, влияющего на контактную коррозию. Особенно подходящими являются магниевые сплавы для поковки, такие как MgAl3Zn (AZ31) и MgAl6Zn (AZ61).

При использовании этих материалов прочность на растяжение, превышающая 350 Н/мм², достигается простым деформационным упрочнением при изготовлении резьбовой проволочной вставки, и отсутствует необходимость ее закаливания. В этом варианте осуществления изобретения резьбовую проволочную вставку также покрывают сухой скользящей пленкой для достижения оптимальных показателей трения для резьбовой проволочной вставки при сборке.

Несмотря на известную хрупкость магния означенные магниевые сплавы для поковки показали неожиданно высокую пригодность для использования в качестве материала для резьбовых проволочных вставок. Особенно выгодно использовать резьбовые проволочные вставки, изготовленные из таких магниевых сплавов для поковки, в сочетании с конструктивными деталями из литьевых магниевых сплавов, как, например, AZ91, что в настоящее время применимо во многих областях техники. При таком сочетании материалов проблема контактной коррозии полностью исключается. Поскольку для этих резьбовых проволочных вставок не требуется ни какого-либо покрытия, ни закаливания, этот вариант осуществления изобретения отличается высокой экономичностью.

Резьбовые проволочные вставки, изготовленные из указанных магниевых сплавов для поковки, можно использовать и для увеличения нагрузочной способности резьбы в деталях, изготовленных из материала с низкой прочностью, и для ремонта поврежденных резьбовых отверстий.

Алюминиевые сплавы в первую очередь предпочтительны в качестве материалов для винтов, используемых с этими резьбовыми проволочными вставками, хотя также можно использовать и другие материалы, такие как сталь.

1. Конструктивная деталь, содержащая резьбовую проволочную вставку, изготовленную из скрученного в виде спирали проволочного элемента, вставленную в резьбовое отверстие (6) указанной конструктивной детали (4), где проволочный элемент изготовлен из высокопрочного упрочняемого алюминиевого сплава для поковки серии 6000 Al-Mg-Si без какого-либо покрытия, влияющего на контактную коррозию, а конструктивная деталь (4) изготовлена из литьевого магниевого или алюминиевого сплава.

2. Конструктивная деталь по п.1, отличающаяся тем, что высокопрочным упрочняемым алюминиевым сплавом для поковки является AlSi1MgCuMn.

3. Конструктивная деталь по п.1, отличающаяся тем, что проволочный элемент закален для увеличения прочности на растяжение.

4. Конструктивная деталь по п.2, отличающаяся тем, что проволочный элемент закален для увеличения прочности на растяжение.

5. Конструктивная деталь по п.1, отличающаяся тем, что проволочный элемент покрыт сухой скользящей пленкой.

6. Конструктивная деталь по п.2, отличающаяся тем, что проволочный элемент покрыт сухой скользящей пленкой.

7. Конструктивная деталь по п.3, отличающаяся тем, что проволочный элемент покрыт сухой скользящей пленкой.

8. Конструктивная деталь по п.4, отличающаяся тем, что проволочный элемент покрыт сухой скользящей пленкой.

9. Конструктивная деталь, содержащая резьбовую проволочную вставку, изготовленную из скрученного в виде спирали проволочного элемента, вставленную в резьбовое отверстие (6) указанной конструктивной детали (4), где проволочный элемент изготовлен из магниевого сплава для поковки без какого-либо покрытия, влияющего на контактную коррозию, а конструктивная деталь (4) изготовлена из магниевого или алюминиевого сплава.

10. Конструктивная деталь по п.9, отличающаяся тем, что магниевым сплавом для поковки является MgAl3Zn или MgAl6Zn.

11. Конструктивная деталь по п.9, отличающаяся тем, что указанная проволочная вставка не закалена.

12. Конструктивная деталь по п.10, отличающаяся тем, что указанная проволочная вставка не закалена.

13. Конструктивная деталь по любому из пп.9-12, отличающаяся тем, что указанный проволочный элемент покрыт сухой скользящей пленкой.