Способ повышения вибропрочности соединения

 

О П И С А Н И Е 307869

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04,1.1970 (№ 1396167/25-27) МПК В 23k 33/00 с присоединением заявок ¹ 1396179/25-27, 1397911/25-27 и 1397913/25-27

Приоритет

Комитет ло делом изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

Опубликовано О1 VII.1971. Бюллетень ¹ 21

Дата опубликования описания 26Х111.1971

УДК 621.791.92(088,8) Автор изобретения

К. С. Чобанян

Институт математики и механики АН Армянской ССР

Заявитель

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ВИБРОПРОЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к сварным, клееным и паяным конструкциям, работающим в условиях вибрации.

Известен способ повышения вибропрочности соединений путем обработки поверхности изделий шлифованием, полированием, обдуванием песком в целях избавления от поверхностных микротрещин.

Предложенный способ обеспечивает создание таких условий, при которых происходит перераспределение напряжений с поверхности соединения внутрь его, чем достигается малонапряженное состояние поверхностной зоны соединения.

Это достигается тем, что материал шва и основной материал подбирают с разными характеристиками упругости, а также и тем, что конфигурацию сечения шва подбирают в зависимости от характеристик упругости основного материала и материала шва.

Экспериментально доказано, что на краю поверхности соединения будет малонапряженное состояние при углах между поверхностью соединения и внешней поверхностью элемента соединения, меньших со стороны материала, имеющего меньшие характеристики упругости.

На фиг. 1, 2, 3 показано осуществление соответствующего подбора углов предварительной разделки соединяемых материалов с учетом характеристик упругости их; на фиг. 4—

6 — стыковое соединение стержней.

Малонапряженность края поверхности соединения обеспечивается значениями углов а1

5 и а2, для которых выведенное уравнение не имеет корня Х = (+ Lvj с действительной частью, принадлежащей интервалу (О, 1) .

Углы разделки целесообразно подбирать ближе к середине интервала, определяемого

10 уравнением для а1 или а, чтобы технологические отклонения известных для данных материалов режимов неразъемного соединения не нарушили условия малонапряженности края поверхности соединения.

15 На поверхности вала или другой детали зоны разнородности могут осуществляться, например, системой круглых колец, винтовыми или продольными параллельными валиками.

На фиг. 3 приведен пример выполнения этой

20 разнородности при помощи круглых колец, поперечное сечение которых имеет вид кругового сегмента. Поверхность соединения должна быть достаточно пологой, чтобы не имела место концентрация внутренних напряжений.

25 Для эффективного увеличения механической и коррозийной выносливости вала при помощи такой отделки вспомогательный материал должен иметь достаточно высокий (не обязательно больший основного материала) предел

30» значительно, но уме3078В9 ренно, меньшие характеристики упругости, чем у основного материала вала. Слишком сильная разность в характеристиках упругости приводит к отрицательному результату.

Например, напряженные состояния при одинаковых рабочих режимах стального вала с заполненными эпоксидным материалом канавками и та:.";o же вала с пустыми канавками, на дне ко1орых имеет место концентрация напря iei":.é, о:.е; ь близки. Для стального вала в качсстве о;дело нного материала целесообразно с î,: îпа ь цветные металлы и сцлаBbl> iG ) .il HGp;.: d. ьной упр) гOCTH близок K полсвине модуля основного материала вала. В =-том случае увеличение напряжений на:,пе за,.олнепной канавки нейтоализ)ется т,.у .осib:î зарождения внутренней макротрсщ I ы.

На фнг. 4 характеристики упругости промежуто шаго материала лежат между соответству;о ц: мп характеристиками соединяемых материалов.

На фиг. 5 характеристик упругости посредника ме. ьше соответствующих характеристик сог,. иняемь:х материалов.

На ф т. б характеристики упругости посреднлка больн с оо ветс-,вующих характеристик соедн,;немы: матерна.;ов.

Во всех -т гх сл;чаях острый угол и соответстьует мате )лалу с меньшими характеристиками упругости.

При сое: пении полос в стык посредниками служат специально профилированные провода, стержни, ленты.

На фиг. 7 изображено оформление конца и перекрестка сварных швов в стыковом соединении четыр=х прямоугольных плит, Для оформления ко-гдов и перекрестков подбирает" я материал, характеристики упругости котогого после оформления отличаются как от ос о, ного материала, так и материала швов. В это . случае целесообразно иметь отделочный матер;;ал, имеющий после оформления в два раза меньшие характеристики упругости и грнблизительно одинаковые пределы пропорциональности, Материалу с большими характеристиками упругости соответствует угол сс>, а с меньшими — ni.

Характеристики упругости материала шва находятся между соответствующими характе5

50 ристиками упругости основного и отделочного материалов.

П р едм ет изобретения

1. Способ повышения вибропрочности соединения разнородных материалов при склеивании, пайке, сварке или путем наплавки, отличающийся тем, что, с целью получения малонапряженного состояния поверхностной зоны соединения за счет перераспределения напряжений с поверхности соединения внутрь его, осуществляют соответствующий подбор углов предварительной разделки каждого материала с учетом характеристик упругости соединяемых материалов, исходя из следующей зависимости: (з 1п>, (r., + u,) + (i — 1) sini. (, — т,) J (— 1) у

)((sin i,х, — i, sin a,) (sin i.", — i, s и,)+ 4р т, m, (я п ),(z, + z,) — >. sin (т, +,)J — 4(а — 1)

X (рт,(sin i.х, — i, sin a,) sin i,, — m,(sin i .,—

— > sin,) sin i л.,) +4(im, — m,) {рог, (sin i, и,— — 1. g 8111 u ) ш, (sin 1 3, — i sin <7.д)JJ = О

G, где p =; mi — — 1 — >, m2 —— 1 — ор

G2 где бь 6, ць uq — модули сдвига и коэффициенты поперечной деформации соединяемых материалов, аь а — углы между поверхностью соединения и внешней поверхностью составного элемента со стороны соответствующих материалов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения вибропрочности валов, на поверхность валов наплавляют кольцевые, продольные или винтовые валики из материала с меньшей характеристикой упругости, чем у материала вала.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соединение двух одинаковых или разнородных материалов осуществляют с помощью промежуточного материала с характеристикой упругости, отличной от характеристики упругости соединяемых материалов.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при соединении одинаковых или разнородных материалов, места пересечения швов и их концы выполняют из материала с гораздо меньшей характеристикой упругости, чем материала шва и материалов основных соедийяемых деталей.

307869 Риг 5 Ри г.б

Фиг 7

Составитель Л. Яковлева

Техред Л. Я. Левина

Редактор О. Юркова

Корректор В. Жолудева

Заказ 2188/7 Изд. № 905 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2