Способ повышения прочности соединения Советский патент 1990 года по МПК B23K33/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к сварным, паяным и клеевым соединениям разнородных материалов, работающим в условиях вибрации, усталостного разрушения, коррозионно-механического нагру- жения, а также при хрупком разрушении под действием статической нагрузки.

Цель изобретения - снижение концентрации напряжений в краевой зоне перехода от одного материала к друго- му за счет равномерного распределения напряжений внутри соединений.

На фиг.1 изображена расчетная схема, моделирующая краевую зону стыка

материалов; на фиг.2 - графики зависимостей (о) Для различных соотношений модулей упругости материалов; на фиг.З - график, где заштрихованная зона - заявляемый материал; на фиг,4-6 - схемы реализации способа на различных элементах конструкций. Исследуемая модель (фиг.1) имеет следующие характеристики: Е t/E

С1-25 ; ГО-2700, причем о(г 270°. Эта схема моделирует краевую точку стыка разнородных ма- териалов 1 и 2 в соединениях типа тавра или угловых (фиг.4, 5 и 6). Если материалы, отличающиеся модулями упругости, соединены путем пайки

Л

15

У1

tsD &

,-f-j.v и «. ид - Ё. wuMijijrb ы. . t

,Wa И yU)

гношениях Ej/Ej.

или склеивания, то при достаточно тонком слое припоя или клея присутст- вием последнего можно пренебречь при рассмотрении полей напряжений в зоне концентратора, т.е. поля напряжений и деформаций в указанных соединениях И в соединениях с непосредственным контактом материалов будут совпадать В результате исследований были полу- чены зависимости при различных соотношениях

Как показали расчеты и эксперименты, параметр -v является детерминирующим для определения разрушающей нагрузки. Характер изменения зависимости v (о/а) совпадает с характером зависимости Р(,). Поэтому оценка прочности соединений с рассматриваемыми концентраторами может быть ос- нована только на параметре . Некоторые из зависимостей Jif(eia) представлены на фиг.2, При анализе этих, графиков отмечено, что при о(г 70° наблюдается максимум значений у, Это говорит о том, что при о(1 70° (следовательно, , 200°) будет получен минимально возможный уровень напряжений в вершине концентратора при прочих равных условиях. Отмечено что устойчивые максимальные значения параметр л принимает в диапазоне 40 ° Ю0°« Как известно, концентрация напряжений отрицательно сказывается на коррозионной стойкое- ти изделия. Поэтому при выборе 40° /2 100° будет достигнута наибольшая коррозионная стойкость изделия (что очень важно для элементов деталей машин и аппаратов, применяе- мых в химической промышленности). Кроме того, при выборе /2в указанно диапазоне будет достигнута максимальная сопротивляемость указанных соединений хрупкому и усталостному типу разрушений. Поверхность контакта материалов должна быть достаточно пологой и гладкой, «-тобы избежать возникновения внутренней концентрации напряжений.

Предлагаемый способ может быть реализован на различных типах соединений разнородных материалов (тавровые, угловые и др.) в широком диапазоне различия упругих характеристик стыкуемых материалов. Способ прост в реализации и не требует дополнительной обработки изделия.

Формула изобретения

Способ повышения прочности соединения разнородных материалов при склеивании, сварке, пайке или получаемых путем наплавки, при котором в краевой зоне стыка материалов осуществляют подбор углов предварительной разделки каждого материала с учетом характеристик упругости соединяемых материалов, отличающийся тем, что, с целью снижения концентрации напряжений в краевой зоне перехода от Одного материала к другому за счет равномерного распределения напряжений внутри соединений, углы разделки каждого материала в указанной зоне выбирают из следующих соотношений:

40° Ј cd 4 100°, причем

о + о/2 270°,

.где 1 и о(г- углы между поверхностью соединения и внешней поверхностью составного элемента со стороны соответственно твердого и мягкого по упру гим свойствам материала.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу повышения прочности соединений - сварных, паяных и клеевых разнородных материалов, работающих в условиях вибрации, усталостного разрушения, коррозионно-механического нагружения, а также при хрупком разрушении под действием статической нагрузки. Цель изобретения - снижение концентрации напряжений в краевой зоне перехода от одного материала к другому за счет равномерного распределения напряжений внутри соединения. Внутренняя геометрия соединения подбирается в зависимости от характеристик упругости соединяемых материалов таким образом, чтобы материал с меньшими по упругим характеристикам свойствами занимал угол в диапазоне: 40°≤α 2≤100°, причем α 2+α 1=270°, где α 1α 2 - угол между поверхностью соединения и внешней поверхностью составного элемента со стороны соответственно более твердого и мягкого по упругим характеристикам материала. При указанном диапазоне выбора достигается максимальная сопротивляемость соединений хрупкому и усталостному типу разрушений. 6 ил.

1

Фиг.1

Фиг.

Фиг. 4

Редактор Л.Веселовская

Составитель З.Хаустова - Техред Л.Олийнык Корректор Т.Палий

Заказ 2056

Тираж 625

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фиг. 5

2 Ъ Л

Фиг. 6

Подписное