Способ задержки роста усталостных трещин Советский патент 1985 года по МПК B23P6/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам ре монта трещин, и может быть использо вано в ремонте авиационной техники. Цель изобретения - увеличение срока службы изделия, что достигает ся выполнением вокруг трещины, в ко цах которой в отверстиях вставлены с радиальным натягом и стянуты крепежные элемейты, дополнительных отверстий с вставлением в них начиная с наиболее удаленных от концов трещины крепежньрс элементов с радиальным натягом и последующей их осе вой стяжкой.. Расстояние между центрами соседних дополнительных отверстий может быть не более трех диаметров этих отверстий. Диаметр дополнительных отверстий (j и расстояние R от центра дополни тельного отверстия, ближайшего к концу трещины, до-центра отверстия, выполненного на конце трещины, опре деляют из соотношений: , „ ЗнР- З о где Од - диаметр отверстий на конце трещины. Для листовых деталей толщиной S - 1,0-8 мм из Алюминиевых сплавов оптимальный диаметр отверстия в вер шине трещины составляет не менее двух толщин листа. Дополнительные отверстия, расположенные вокруг траектории усталостной трещины, смещают (вытесняют) поток эксплуатационных напряжений за пределы участка конструкции с усталостной трещиной и тем самым уменьшают их концентрацию перед вер шиной трещины. Крепежные элементы, установленные с радиальным натягом и осевой стяжкой в эти отверстия, формируют поля постоянных остаточных деформаций, и напряжений, затухающие по мере удаления от стенок отверстий. Поскольку все дополнительные от- . верстия расположены на расстоянии if Зо1, т.е. в пределах действия по7 лей напряжений от соседних.крепежных элементов, то поля накладываются и взаимно усиливаются, а при последователь.ной установке крепежных элементов с радигшьным натягом и затяжкой наибольшая интенсивность деформаций и напряжений сжатия достигается у отверстий, расположенных рядот: с концом трещины. Таким образом, перед крепежным элементом, установленным в отверстие рядом с концом трещины, усиливаются интенсивность постоянных остаточных напряжений сжатия, способствующих уменьшению амплитуды эксплуатационных напряжений на участке трещины,, и, как следствие, к. повьш1ению остаточной усталостной , долговечности участка конструкций, поврежденного трещиной. Ограничения по диаметру (j) и расположению (R) отверстий под крепежные элементы рядом с концом трещины вызваны уменьшением эффективности влияния радиального натяга и осевой стяжки на интенсивность начальных деформаций перед вершиной трещины при несоблюдении указанных условий. На фиг. 1 - участок листовой детали, с усталостной трещиной, рост которой предотвращен установкой с радиальным натягом и осевой стяжкой крепежных элементов в вьшолненные на концах трещины отверстия, общий вид; на фиг. 2 - участок листовой детали после применения предлагаемого способа задержки роста усталостных трещин, общий вид; на фиг. 3 и 4 - варианты расположения крепежных элементов вокруг траектории трещины. Предлагаемый способ задержки роста трещин осуществляют следующим образом. Назначают параметры отверстий и крепежных элементов, необходимых для реализации способа. В вершинах трещины выполняют отверстия и устан авливают с радиальным натягом и осевой стяжкой крепежные элементы. Намечают положение центров отверстий по обе стороны траектории . Сверлением и развертьшанием выполняют отверстия, наиболее удаленные от концов трещины. Устанавливают в них с радиальным натягом и осевой стяжкой крепежные элементы. Вьтолняют следующие отверстия и также с радиальным натягом и затяжкой устанавливают- в них крепежные элементы. Крепежные элементы необходимо устанавливать с геометрическим ращиа льным натягом не менее 1% ( .

Экспериментальное исследование эффективности предлагаемого способа задержки роста трещин проведено на плоских однооснонагружаемых образцах из алюминиевого сплава Д16АТл2,0 с центрально расположенной трещиной длиной 2 Fg 30 мм.

Исследованы две серии образцов. На образцах первой серии (по известному способу) в вершинах трещин выполняли сверлением и развертьгоанием отверстия 0 5,82+0,01 мм. По кромкам отверстий снимали фаски 0,2 х бО. Запрессовывали в эти отверстия корпуса джо -болтов 5,95+0,02 мм (заклепок высокого сопротивления срезу для постановки с односторонним подходом, ОСТ 1.11200-73).

На образцах второй .серии (по изобретению), кроме джо -болтов в вершинах трещины вьшолняли по четьфе ряда дополнительных отверстий j 5,05 мм по обе стороны траектории трещины. Отверстия образуют в плоскости образца равнобедренный треугольник с основанием на трещине. В отверстия устанавливали и раскл(епывали на прессе заклепки АНУОЗОО-5-8, высота замыкающих головок 2,5 мм, диаметр 8 мм.

Анализ результатов усталостных испытаний образцов показывает, что период задержки роста усталостных трещин на образцах по изобретению больше в среднем в 5,4 раза чем на образцах по известному способу.

Фиг. Z

1.-СПОСОБ ЗАДЕРЖКИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН, включающий выполнение на концах трещины отверст установкув отверстия крепежных эл ментов с радиальным натягом и их осевую стяжку, отличающий с я тем, что, с целью увеличения с ка службы изделия, вокруг треущны. со стянутыми крепежными элементами последовательно выполняют дополнительные отверстия, вставляют, в отверстия начиная с наиболее удаленных от концов,трещины крепежные элементы с радиальным натягом и производят их осевую стяжку. 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем,,что расстояния между центрами соседних дополнительных отверстий не более трех, диаметров этих отверстий. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т ли чающийся тем, что диаметр дополнительных отверстий (t) и расстояние (R) от центра дополнительного отверстия, ближайшего к концу трещины, до центра отверстия, вьтолненного на конце трещины, определяют из следующих соотношений: 0,5с, i , д - диаметр отверстия на конце трещины. г.1

фие. 4