Способ восстановления деталей с вибрационными трещинами Советский патент 1983 года по МПК B23P6/04 

Изобретение относится к ремонтно- , восстановительным работам, в частности к восстановлению деталей типа с вибрационными трещинами.

Известен способ восстановления деталей с вибрационными трещинами, заключающийся в том, что на концах трещин просверливают отверстия,а трещину заделывают путем установки скрепляющего элементаС.

Однако данный способ мало эффективный с точки зрения срока службы изделия, так как размер отверстия неоговорен, а наличие остаточных концентраторов от сверления отверстия, повышенное напряжение от .установки болтов в отверстие с натягом снижает демпфирующую способность материала в зоне образования отверстия, а также изменение структуры металла от резания при выполнении отверстия. Креме того, способ не учитывает резонансных колеба-ний изделия. Усталостная долговечность материала определяется числом циклов повторного нагружения до образования усталостного разрушения. Чем меньше приложенное циклическое напряжение, тем больше это число. Поэтому известно, что чем больше приложено напряжение, тем

короче усталостная долговечность материала. Нагружение отверстия на конце трещины скрепляющим элементом приводит к сокращению усталостной долговечности.

Целью изобретения является увеличение срока службы деталей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу восстановления

10 деталей с вибрационными трещинами, заключающемуся в том, что на концах трещины просверливают отверстия, а трещину заделывают путем установки скрепляющего элемента, отверстия

15 просверливают диаметром, равным толпщне восстанавливаемой детали- в зоне трещин, скрепляющий элемент выполняют в виде пластины из демпфирующего материала, а установку пластины

20 осуществляют путем перекрытия трещины и отверстий.

На фиг.1 представлена восстанавливаемая деталь с трещиной щ просверленными отверстиями на концах трещи25ны, общий вид, на фиг.2 - то же, восстановленная деталь со скрепляющей пластиной на трещине и отверстиях, на фиг.З - изменение дислокаций крис таллов при действии вибраций и напрп

30 жений на материал пластины, на фи1.4 то же, 2--Й вариант, на фиг.) - то ж .3-й вариант, на фиг,6 - то же, 4-й Вариант, на фиг.7 - механический ги терезис, поглощения вибрации, при. осуществлении данного способа. Способ восстановления осуишствля ют следующим образом. . В восстанавливаемой детали 1 с трещиной 2 на концах трещины 2 просверливают отверстия3 диаметром, равным толщине материала из детали в зоне трещины., Затем на трещину с отверстиями устанавливают скрепляющий элемент в виде пластины 4, выполненной из демп фирующего материала, и закрепляют ее (при помощи одного из известных средств ), вдоль трещины с перекрытием и отверстий. Восстановленная деталь при работе испытывает следующие напряжения. В момент начала- действия линейного .напряжения имеет место линейная дислокация 5, т.е. некоторое изменение кристаллической решетки, неупругое, связанное с наличием избыточной кинематической энергии вибрации в -плоскости приложения поперечной силы и согласно закону сохранения Энергии, часть свободной кинетической энергии вибрации переходит в энергию деформации (разрушения) кристаллических граничных связей, что приводит к дополнительному нагружению этих связей и зарождению микротрещины, которая является дальнейшим концентратором роста трещины 2 в продольном направлении. В момент начала действия вибрации имеет место ослабление механических связей кристаллов 6, которые содержат приместное строение. Эти кристаллы .расположены на расстоянии между собой в плоскости (фиг.З), когда на участки, где расположены кристаллы 6,.обр зующих линейную дислокацию 5, воздей ствует вибрация, тогда дислокация 5 начинает изменять свою длинуСфиг.4) Далее напряжение вибрации возрастает и превышает допустимое значение для заданной толщины, дислокация 5 отходит от положения кристаллов 6, вытягивается и увеличивается деформация дислокации 5 (фиг.5). Дальнейшее повышение напряжения приводит к образованию дислокационной пет ли (фиг.6) и зарождению микротрещины 2, которая возрастает в разме-. pax, появляется на поверхности и постепенно распространяется в направлении действия резонансной вибрации Выполнение предлагаемого способа на примере конструкции лонжеронов машин, например автомобиля, самолета, крана и др. Лонжерон представляет собой равно прочную балку с толщиной стенки 3 мм пояса которой воспринимают изгибающий момент, а стенка - поперечную силу и вибрацию, от движения машины и работы двигателя (не показано). Способ восстановления детали путем предотвращения роста уст постной трещины длиной L осуществляют следующим образом. В детали 1. на концах трещины 2 засверливают отверстия 3 диаметром d, равным толщине 5 -материала детали в зоне трещины, т.е. . Это равен-, ствовыбирается, исходя из графика ( фиг. 7.). толщины материала и максимально допустимого напряжения. При выборе диаметра отверстий для трещины 2 учитывается .нагрев металла при сверлении и остаточные концентраторы, напряжения, образованные сверлом, которые не должны превышать размеров неровностей .7- разрыва металла при образовании .трещины -2. Наличие отверстий 3 позволяет постоянно менять направление движения вибрации в трещине 2 и частично рассеивать вибрацию. Наличие 4, выполненной из демпфирующего материала, или заполнение .трещины 2 и отверстий 3 материалом, .имеющим демпфирующие свойства , позволяет напряжение перераспределять на две и более части: на основной материал, имеющий засверленную трещину 2, и на материал пластины 4. Материал пластины 4 демпфирует по описанному закону- дислокаций в пределах допустимых расчетных границ (фиг.З-б). Заполнение трещины 2 и отверстий 3 можно осуществлять например, сваркой, гальваническим, электромеханическим и другими известными методами заполнения трещины 2, при этом образуется участок поглощения и рассеивания вибрации, что уменьшает опасность -роста трещины после ее. засверловки. Предложенный способ по сравнению с взятым за прототип обеспечивает работоспособность деталей с трещинами после ее восстановления путем засверловки концов трещины с последующей ее заделкой, например пластиной, обладающей демпфирующими свойствами. .Применение данного способа обеспечивает годовой эффект в размере - 3400 руб. Формула изобретения Способ восстановления деталей с ибрационными трещинами,заключающийся в том, что на концах трещины просверливгиот отверстия, а трещину заелывают путем установки скрепляюего элемента, отличающийс я тем, что, с целью увеличения срока службы деталей, отверртия просверливают диаметром, равным толине восстанавливаемой детали в зоне трещин, скрхвпляющЖ тлемент выполняют в виде пллстичи из демпфирующего материала, а установку пластины осуществляют путем перекрытия трещи-ны и отверстий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 725861, кл.В 23 Р 11/0-2, 1977 (прототип).

Фиг.

23

/1

/

Фи1Я Pui.5

MtJ

Фиг.г

ЙУ1.7