Заклепка Советский патент 1993 года по МПК F16B19/08 

фиг. 1

Изобретение относится к конструкции заклепочных соединений и может быть использовано при сборке конструкции из металлических и композиционных материалов в авиа- и ракетостроении, судостроении и других отраслях промышленности. .

Целью изобретения является повышение прочности и герметичности соединений,

Поставленная цель достигается тем, что в заклепке, содержащей стержень с закладной головкой на одном конце и с расширяющимся конусом и втулкой с ответным конусным отверстием на другом конце, выполненными из материалов, обладающих термомеханической памятью формы с разными температурами фазового перехода, согласно изобретению, втулка со стороны стержня выполнена цилиндрической частью для размещения в отверстии пакета, при этом размеры стержня и цилиндрической части втулки заданы соотношениями:

do - dc v 1 --i-- - Кс,

А2

- dn da ... ., -г-.- S 1чв,

dn

где dn диаметр отверстия в пакете;

Ai - величина радиального натяга между собираемыми деталями и втулкой;

А. - величина радиального натяга между втулкой и стержнем;

Кс - коэффициент, характеризующий максимально допустимую степень деформирования материала стержня в мартенсит- ном состоянии, при которой обеспечивается полное восстановление его формы;

Кв - коэффициент, характеризующий максимально допустимую степень деформирования материала втулки в мартенсит- йом состоянии, при которой обеспечивается полное восстановление ее формы;

do - диаметр отверстия в цилиндрической, размещаемой в отверстии пакета, части втулки до деформирования ее в мартенситном состоянии;

dc- диаметр цилиндрической части стержня до деформирования в мартенсит- ном состоянии;

de - наружный диаметр цилиндрической, размещаемой в отверстии пакета части втулки до деформирования ее в мартенситном состоянии.

Предлагаемая конструкция и соотношение размеров втулки и стержня обеспечивают образование герметичных соединений, обладающих высокой статической и усталостной прочностью вследствие создания радиальных натягов заданной величины между втулкой и стержнем, а также между втулкой и пакетом собираемых деталей с учётом механических характеристик материалов,

из которых они изготовлены, а также возможностей с точки зрения полного восстановления формы сплавов, из которых изготовлены втулка и стержень.

На фиг. 1 показано заклепочное соединение в сборе; на фиг. 2 - стержень до деформирования в мартенситном состоянии; на фиг. 3 - стержень после деформирования в мартенситном состоянии; на фиг. 4 - втулка до деформирования в мартенситном состоянии.

Заклепка состоит из стержня 1 с закладной головкой 2 на одном конце, расширяющимся конусом 3 - на другом и втулки 4 с ответным конусным отверстием и цилиндрической частью 5, расположенной в отверстии пакета деталей 6 (фиг. 1). Стержень 1 и втулка 4 выполнены из материалов, обладающих термомеханической памятью с разными температурами фазового перехода.

Выполнение соединения с использованием предлагаемой заклепки производится в следующей последовательности...

Методами механической обработки или обработки давлением получают стержень

(фиг. 2) и втулки (фиг. 4), при выборе размеров .которых пользуются соотношениями:

. . . .7 -,...At -ь do dc

Д2

dn - dp dn

Кс, Кв,

где dn - диаметр отверстия в пакете; А1 - величина радиального натяга меж- ду собираемыми деталями и втулкой;

А2 - величина радиального натяга между втулкой и стержнем;

Кс - коэффициент, характеризующий максимально допустимую степень деформирования материала стержня в мартенситном состоянии, при которой обеспечивается полное восстановление его формы;

Кв - коэффициент, характеризующий максимально допустимую степень деформирования материала втулки в мартенситном состоянии, при которой обеспечивается полное восстановление ее формы.

Величина А 1 принимается из условия достижения максимальной усталостной прочности и обеспечения герметичности соединения в эксплуатации и неповреж- даемости собираемых деталей в процессе выполнения соединений. Да - из условия достижения максимальной усталостной

прочности и обеспечения герметичности соединения. При этом для обеспечения сжатия пакета в собранном соединении, выполняют условие дс дп. Далее доводят стержень и втулку до температур прямого мартенситного состояния материалов, из которых они изготовлены, соответственно и придают им форму и размеры, показанные на фиг. 3 и 5. При этом используют соотношения и условия, позволяющие в дальней- шем произвести сборку заклепочного соединения: оУ dn; dc do. Затем втулку устанавливают в отверстие в пакете собираемых деталей и стержень устанавливают во втулку. После этого доводят стержень до температур обратного мартенситного превращения материалов, из которых они изго- тоалены соответственно. При этом происходит восстановление формы и размеров стержня и втулки, вследствие чего коническая часть стержня заполняет коническое отверстие во втулке, ликвидируются зазоры и создаются заданные величины радиальных натягов между втулкой и пакетом; втулкой и стержнем, происходит сжатие па- кета деталей между закладной головкой стержня и замыкающей частью втулки.

По сравнению с известной предлагаемая заклепка обеспечивает повышение ста- тической и усталостной прочности, а также герметичность соединений. Эти преимущества обусловлены оптимальными конструкцией втулки и соотношением размеров втулки и стержня, которые обеспечивают создание радиального натяга заданной ве- личины между втулкой и стержнем, а также между втулкой и пакетом собираемых деталей с учетом механических характеристик материалов, из которых изготовлены детали пакета, втулка и стержень,

Перечисленные преимущества предлагаемого изобретения обеспечивают повышение ресурса соединения на 85-95% и статической прочности в 2-3 раза. Это приводит к снижению амортизационных расхо- дов в процессе эксплуатации изделий.

Формулаизобретения Заклепка, содержащая стержень с закладной головкой на одном конце и с расширяющимся конусом и втулкой с ответным конусным отверстием на другом конце, при этом стержень и втулка выполнены из материалов, обладающих термомеханической памятью формы, но с разными температурами фазового перехода, отличающаяся тем, что втулка со стороны стержня выполнена с цилиндрической частью для размещения в отверстии пакета, при этом размеры стержня и цилиндрической части втулки заданы соотношениями

Ai -do dc

. tj t - j

Kc,

dn - da

A -. v

Д2 ---j-- S K8, , On

где do - диаметр отверстия в пакете;

Ai - величина радиального натяга между собираемыми деталями и втулкой;

А2 - величина радиального натяга между втулкой и стержнем;

«с - коэффициент, характеризующий максимально допустимую степень деформирования материала стержня в мартенсит- ном состоянии, при которой обеспечивается полное восстановление его формы;

Кв - коэффициент, характеризующий максимально допустимую степень деформирования материала втулки в мартенсит- ном состоянии, при которой обеспечивается полное восстановление формы;

do - диаметр отверстия в цилиндрической, размещаемой в отверстии пакета, части втулки до деформирования ее в мартенситном состоянии;

dc - диаметр цилиндрической части стержня до деформирования в мартенсит- ном состоянии;

de - наружный диаметр цилиндрической, размещаемой в отверстии пакета части втулки до деформирования ее в мартенситном состоянии.

«Ј

А

Использование: клепально-сборочные работы при сборке конструкций из металлических и композиционных материалов в авиа- и ракетостроении, судостроении. Сущность изобретения: заклепка содержит стержень 1 с закладной головкой 2 на одном конце, расширяющимся конусом 3 на другом и втулку 4 с ответным конусным отверстием и цилиндрической частью 5, расположенной в отверстии пакета деталей 6. Стержень 1 и втулка 4 выполнены из материалов, обладающих термомеханической памятью, но с разными температурами фазового перехода. Размеры цилиндрической части и втулки.и стержня выбраны из соотношений, обеспечивающих создание радиального натяга заданной величины между втулкой и стержнем, а также между втулкой и пакетом собираемых деталей с учетом механических характеристик материалов, из которых изготовлены детали пакета, втулки и стержня. Заклепка обеспечивает высокую статическую и усталостную прочность, а также герметичность соединений. 5 ил. (Л С

Фиг.1 4

fflu

Фиг.Ь

Фг/г.З

Ж

W

ио

т.

Фиг. S