Способ задержки роста усталостных трещин Советский патент 1989 года по МПК B23P6/04 

Изобретение относится к ремонтно- восстановительным работам, в частности к ремонту дефектов в виде трещин металлоконстрзтсций, и может найти применение в различных отраслях машиностроения. .

Целью изобретения является уменьшение трудоемкости ремонта листовых деталей с разветвленными трещинами и увеличение надежности детали в работе.

На фиг. 1 изображена V -образная трещина е засверленными отверстиями в вершинах; на фиг. 2 - участок листовой детали после установки крепежньк элементов, вид сверху; на фиГоЗ - сечение А-А на фиг. 2.

Способ задержки роста усталостных разветвленных трещин в листовых деталях осуществляется следующим образоМо

В ремонтируемой листовой детали 1 с V-образной или паукообразной трещиной 2 по длине пластически деформированной зоны R просверливают отверстия 3 диаметром не менее толщины детали, что позволяет ликвидировать участок с дефектной структурой. Затем устанавливают чашеобразные менты 4 (с просверленными отверсти4lb

;о

О)

00

ями, совпадающими с отверстиями в вершинах трещины), перекрывающие зону пластической деформации и локализующие область действия ветвей сложной трещ1шы 2, вставляют крепежные болты 5, проходящие lepea отверстия листовой детали и чашеобразных элементов, и затяпшают их гайками 6 до достижения сжатия G (;. 0,5-0,7(5 Для более надежной работы под чашеобразные элементы устанавливают цилиндрические пружины 7, создающие также крутящий момент в вершинах трещины, ослабляющий влия}1ие внешней циклической нагрузки и способствующий возникновению эффекта самоторможения усталостной трещины.

Как показали лабораа орные испытания, создание по кривой замкнутой лиНИИ, которая представляет собой гео- метрическое место точек, равноудаленных от замкнутой линии, соединяющей концы трещины, напряжения сжатия ° 0, не обеспечивает надежной блокировки сложной раз ветвленной трещины от воздействия внешней циклической нагрузки. Это приводит к раскрытию, росту .трещины, что в конечном итоге приводит к выбраковке,. Увеличе- ние же напряжения сжатия, создаваемого чашеобразными элекентаьш О , 0, 7(J),p при длительных знакопеременных внешних нагрузках способствует росту за- родьтыевых трещин вблизи чашеобразных элементов и разветвленной трещины.

Как известно, на конц ах трещин образуется зона повьш1енной опасности дальнейшего развития и зарождения вторичных трещин, которая определяется расчетным путем и обозначается радиусом R. Как показали испытания при величине 14 1,5R нет надежной блокировки ксГуцов трещины. При 1 2,5R за счет значительного уве- личения длины линии приложения распределенных напряжений сжатия резко возрастают энергетические затраты для создания необходимых распреде- ленных напряжений сжатия, что неце- лесообразно.

Пример, Проведено исследование образца - элемента металлической конструкции с V -образной трещиной PfliiKou по ветвям L 40 мм, с толщи- ной листовой детатш Н 6 мм, (У р 14 кгc/мм, радиусом зоны пластичекой деформации по направленно разви- тия трещины R 6,5 мм, с приложенииаы кр

ем внешних циклических эксплуатацион напряжений G 5,0-7,0 кгс/мм,

Засверливают в вершинах разветвленной трещины отверстия не менее толщины листовой детали с увеличением на 2-3 мм, чтобы выбрать в сю зону вокруг конца трещины с дефектной структурой. Диаметр отверстий равен 8 мм. Соединяют вершины V -образной трещины и получают треугольник (фиг, 2), Перпендикуляры, проведенные из середин его сторон, пересекаются в точке, служащей центром .описанного вокруг него круга с радиусом 23 мм. От этого круга на расстоянии 1 выбирается линия приложения действия чашеобразных элементов по созданию распределенных сил сжатия,о

Радиус чашеобразных элементов выбирается из соотношения RXD Is 1 выбирают из соотношения 1,5R 6 1 :: 2,5R; 1 2R 2 х.6,5 13| тогда R, + 1 36 мм,

Чашеобразные элементы диаметром 72 ММ-, толпщнбй 3 мм, высотой 15 мм прикладьтают с обеих сторон листовой детали и крепежными элементами (болтами диаметром 8 мм с применением цилиндрических пружин 12 мм) затягивают гайками до создания на- напряжения сжатия GCA. 7,0- 10,0 кгс/мм, Края чашеобразных элементов, соприкасающихся с поверхность листовой детали, выполнены по радиусу г 1,5 мм.

Анализ результатов усталостных испытаний элемента металлической конструкции показал на Сежную блокировку трещины и зоны, прилегающей к ней, от возде,йствия внешних циклических напряжений. Период роста усталостных трещин на образцах с применением предлагаемого способа больше в 1,3-1,5 раза, чем с применением известного способа.

Формула изобретения

1, Способ задержки роста усталостных трещин в листовых деталях, включающий выполнение в вершинах трещины отверстий, установку в отверстия крепежных элементов затяжку, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости ремонта листовых деталей с разветвленными трещинами и увел11чения надежности в работе, в процессе затяжки по обе стороны детали вокруг трещины и в зоне, ограниченной кривой, равноудаленной от линии, соединяющей концы трещины, на расстояние 1, определяемой из соотношения 1,5R 1 2j5 R5 где R - радиус зоны пластической деформации в вершинах трещины, создают равномерно распределенные напряжения сжатия О 0,5G |;p- 0,7о.р,

где

крИ1 Ическое напряжение разруигения детатш с трешиной, кгс/мм .

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что pjifi создания равномернЪ распределенньк напряжений сжатия используют злементы с размерами, сонзкер1-1мыми с зоной пластической деформации и длиной ветвей трепцшьг.

Изобретение относится к ремонтно-восстановительным работам, в частности к ремонту дефектов в виде трещин металлоконструкций. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости ремонта листовых деталей с разветвленными трещинами и увеличение надежности работы детали. В вершинах трещины выполняют отверстия,в которые устанавливают болты. По обе стороны детали и вокруг трещины создают равномерно распределенные напряжения сжатия σ_сж = 0,5-0,7σ_кр по кривой замкнутой линии. Последняя представляет собой геометрическое место точек, равноудаленных от замкнутой линии, соединяющей концы трещины, на расстоянии L ,определяемом из следующих соотношений: 1,5 R≤L*982,5 R , где σ_кр - критическое напряжение разрушения детали с трещиной, кг/мм², R - длина пластически деформированной зоны, мм. При этом равномерно распределенные напряжения сжатия достигаются посредством прижатия с обеих сторон чашеобразных элементов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

фиг. 1

Фив.2