Способ соединения с натягом деталей типа вал-втулка Советский патент 1991 года по МПК B23P11/02 

Изобретение относится к механосборочным работам и может быть использовано в машиностроении и ремонтном производстве при создании и восстановлении неподвижных соединений типа вал- втулка.

Цель изобретения - повышение несущей способности соединения деталей типа вал-втулка путем увеличения суммарной площади наносимого рельефа.

Способ включает в себя предварительное нанесение на посадочной поверхности одной из деталей рельефа в виде отдельных распределенных по поверхности выступов с твердостью, превышающей твердость материала другой сопрягаемой детали, и имеющих форму конуса и углублений, имеющих форму усеченного тора, охватывающего основание выступа и плавно в него переходящего, объемы которых равны объемам

выступов, образование сборшнэю зазорз между соединяемыми деталями и их сопряжения. Затем производят частичную еь.бор- ку указанного зазора После нею расплавляют локальные объемы металла a местах внедрения выступающей част и рель ефа путем пропускания через него эпектри- ческого тока до момента окончазелы-.ой выборки сборочного зазора. Рельеф наносят на посадочной поверхности детали, материал которой имеет большую температуру плавления.

Способ обеспечивает повышение несущей способности деталей гила вал- втулка за счет увеличения объема взяпиного проникновения материала(вспедст пне увеличения суммарной площади рельефа) соединяемых деталей а также изменения характера соединения деталей р пайоне наносимого рельефа.

Ь

р

-«л

Увеличение суммарной площади рельефа свыше определенной величины приводит на первом этапе выборки сборочного зазора (под действием сил упругости соединяемых деталей) к образованию зазора между базовыми посадочными поверхностями соединяемых деталей вследствие частичного по высоте внедрения выступающей части рельефа в тело другой сопрягаемой детали, что позволяет на втором этапе выборки сборочного зазора расплавлять локальные объемы металла в местах внедрения выступающей части рельефа путем пропускания через него электрического тока. При расплавлении тонкого слоя металла в месте контакта поверхности выступов с металлом сопряженной детали и осадке деталей (под действием сил упругости) весь жидкий металл выдавливается в углубление, окружающее выступ. Плавление металла и заполнение им углублений, окружающих выступы, продолжается до момента полной выборки зазора, при которой детали соприкасаются по всей базовой поверхности, в результате чего падает контактное сопротивление в цепи электрического тока и, следовательно, интенсивное выделение тепла на контакте и плавление металла. Так как объемы выступов равны объемам углублений, то происходит полное заполнение углублений металлом и его обжатие под действием сил упругости соединяемых деталей. Характер соединения деталей в районе наносимого рельефа при пропускании через него электрического- тока зависит от температуры плавления материала деталей. При неодинаковой температуре плавления (например, при соединении бронзовой втулки со стальным валом) рельеф внедряется в тело сопрягаемой детали, сохраняя свою форму. При соединении деталей, материал которых имеет одинаковую температуру плавления (например, при соединении стальной втулки со стальным валом) происходит расплавление выступающей части . рельефа и в месте контакта образуется сварное соединение. В обоих случаях происходит повышение несущем способности соединения. При этом более значительное повышение несущей способности соединения деталей происходит в случае образования в месте контакта сварного соединения. Режимы электрического тока, при прохождении которого на контактирующих поверхностях слой расплавленного металла незначителен и удерживается поверхностным натяжением, известны из теории и практики сварки. Так для конструкционных сталей эти режимы находятся в следующих

пределах: плотность тока 150-900 А/мм2, продолжительность тока 0,06-2,5 с.

Пример 1. Соединяют детали типа

вал и втулка. Вал изготовлен из стали 40ХН. Втулка изготовлена из бронзы Бр. ОЦС 5-5- 5 с наружным диаметром, равным 50 мм. Длина посадочной поверхности вала и втулки равна 20 мм. Номинальный диаметр посадочной поверхности равен 30 мм. Вал сплошной. Посадочные места обрабатывают шлифованием до окончательной шероховатости Ra 1,5 мкм и создания натяга, равного 14 мкм. На посадочной поверхности вала посредством высокоскоростного точечно-импульсного расплавления металла формируют рельеф, единичный элемент которого состоит из выступа в форме конуса, выступающего над базовой посадочной

поверхностью детали на высоту 0,06 мм, и углубления в форме усеченного тора, охватывающего выступ с наибольшим наружным диаметром, равным 1,6 мм. Высокоскоростное точечно-импульсное расплавление металла производят лазерным излучением, В качестве источника излучения используют лазерную установку Квант-15. Единичные элементы рельефа наносят на посадочной поверхности вала равномерно в количестве

160 шт. После этого образуют сборочный зазор между соединяемыми деталями путем нагревания втулки до температуры t 1-90°C, сопрягают детали и выполняют первый этап выборки сборочного зазора путем естественного охлаждения втулки до температуры наружной среды т 20°С. В результате между базовыми посадочными поверхностями образуется зазор, равный 24 мкм. На втором этапе выборки сборочного зазора через собранный узел пропускают электрический ток силой 16 кА при напряжении 4В до момента окончания выборки зазора, т.е. в течение 0,5 с.

П р и м е р 2. Соединяют детали типа вал и втулка. Вал изготовлен из стали 40ХН с внутренним диаметром, равным 144 мм. Втулка изготовлена из стали 40ХН с наружным диаметром, равным 200 мм. Длина вала

и втулки равна 40 мм. Номинальный диаметр п.осадочной поверхности равен 160 мм. Посадочные места обрабатывают шли- фованием до окончательной шероховатости Ra - 1,24 мкм и создания натяга,

равного 20 мкм, На посадочной поверхности вала посредством высокоскоростного точечно-импульсного расплавления металла формируют рельеф, единичный элемент которого состоит из выступа в форме конуса, выступающего над базовой посадочной

поверхностью детали на высоту 0,06 мм, и углубления в форме усеченного тора, охватывающего выступ, с наибольшим наружным диаметром, равным 1,6 мм. Высокоскоростное точечно-импульсное расплавление металла производят лазерным излучением. В качестве источника излучения используют лазерную установку Квант-15. Единичные элементы рельефа наносят на посадочную поверхность вала равномерно в количестве п 300 шт. После этого образуют сборочный зазор между соединяемыми деталями путем нагревания втулки до температуры t 160°С, сопрягают детали и выполняют первый этап выборки сборочного зазора путем естественного охлаждения втулки до температуры наружной среды t 20°C. В результате между базовыми посадочными поверхностями образуется зазор, равный 30 мкм. На втором этапе выборки сборочного зазора через собранный узел пропускают электрический ток силой 40 кА при напряжении 5В до момента окончания выборки зазора, т.е. в течение 0,6 с.

Формула изобретения Способ соединения с натягом деталей типа вал-втулка, включающий предварительное нанесение на посадочной поверхности одной из деталей рельефа в виде отдельных распределенных по поверхности выступов с твердостью, превышающей твердость материала другой сопрягаемой детали, и имеющих форму конуса и углублений, имеющих форму усеченного тора, охватывающего основание выступа и плавно в него переходящего, объемы которых равны объемам выступов.образование сборочного зазора между соединяемыми деталями, их сопряжение и последующую частичную выборку указанного зазора,отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности соединения путем увеличения суммарной площади рельефа, после частичной выборки зазора расплавляют локальные объемы металла в местах внедрения выступающей части рельефа путем пропускания через него электрического тока до момента окончательной выборки зазора, причем рельеф наносят на посадочной поверхности детали, материал которой имеет большую температуру плавления.

Изобретение относится к механосборочным работам и может быть использовано в машиностроении и ремонтном производстве Цель изобретения - повышение несущей способности соединения деталей типа вал-втулка путем увеличения суммарной площади наносимого на посадочной поверхности одной из деталей рельефа. Выборку сборочного зазора ведут в два этапа, на втором из этапов расппавляют локальные объемы металла в местах неполного внедрения выступающей части рельефа путем пропускания через него электрического тока до момента окончания выборки. При соединении деталей, изготовленных из материалов с неодинаковой температурой плавления, рельеф на - рс-«т на посадочной поверхности детали, материал которой имеет большую температуру плав ления,