Способ соединения деталей с натягом Советский патент 1980 года по МПК B23P11/02 

Изобретение относится к механосборочным работам, в часлности к прессовым соединениям деталей типа валвтулка.. Известен способ соединения деталей с натягом типа вал-втулка, при пе ред сборкой на контактирующей аов хности oBHofi из деталей выполняют углубления и соединяют aevana с последующей дефс мацней деталв до заполнения углублений ее металлом . Одаако такой способ не обеспе чивает достаточней прочности соедвнення так как увелаченвепрочноств, происходящее за счет затекания металла в углуйления, в обычных условиях irpoTeitaeT медленно. Эффект от применения углублений в даннс 4 способе становится минимальным, если предел текучести мате.риала деталей высок, а напряжение в по,садке вследствие малого натяга незначительны, так как при этом отсутствуют услввия, обеспечивающие затекание металла в углуб|Пения. Цель изобретения - упрочнение и повышение надежности соединения. Это достигается тем, что в предлагаемом способе деформация детали осуществляется путем нагрева соединения до температуры пластического состояния контактирующей поверхности однсЛ из деталей и выдержки при заданной темЬературе в течение 1,5-2 ч с последу1сяцим охлаждением со скоростью 2-3 град/мин. Дефс мацйя детали может быть осуществлена путем нагрева соединения до температуры пластического состояния контактирующих поверхностей обеих деталей. Предлагаемый способ поясняется чертежом. Сущность способа состоит в том, что перед сборкой на одной из деталей вьтолняют углубления и производят сборку соединения с заранее заданным натягом. После сборки соединение нагревают, например, в безокислительной среде и вы3740470Церживают при повышенной температуре в течение 1,5-2 ч с последующим охлаждением со скоростью 2-3 град/мин. Время вьшержки соединения в нагретом состоянии, равное 1,5-2 ч, рбеспе- j чивает оптимальную прочность соединения. Дальнейшее увеличение времени выдержки не приводит к увеличеншо прочности соединения. Скорость охлаждения обусловлена тем, ю что охватываемая деталь вьшолнена из материала с повыщенным значением коэффициента температурного удлинения или с повышенной теплопроводностью по сравнению с охватывающей деталью, как правило, в то же время обладает повьпценной .;теплоотда 1ей, вследствие чего охлаждается быстрее. При быстром охлаждении может произойти нарущение соединения за счет того, что сокращения посадочного размера вследствие охлаждения охватьтаемой детали происходит быстрее, чем у охватывающей, что приводит к потере натяра в процессе охлаждения. Температуру, до которой необходимо нагревать соединение, следует определять из равенства 2 Г / А Л Ucfl fl ) Ёсз1а - а) W где Ь т - предел.текучести материала детали, на которой не имеется .выточек; О - наружный радиус охватывающей детали; - радиус сопряжения; С - внутренний радиус охватьтаемой детали (фиг. 1); - модули упругости соответственно охватывающей и охватываемой деталей; V a/Hfe коэффициенты Пуассона ясватьюающей и охватываемой деталей соответственню; Н(. - натяг, возникающий при сборке с нагревом или охлаждением или под прессом {разница в , диаметрах охватьшаемой и охватывающей деталей при температуре ); oi) коэффициенты линейного расширения охват ьшаюацей и охватьшаемой деталей соответственно;Т - минимальная температура, до которой следует нагреть соединение после сборки; тич инт 15 20 25 30 35 40 45 50 55 К - коэффициент,который определяется из равенства Да° если углубления сформированы на охватьтающей детали, если углубления сформированы на охватываемой детали. Возникающая в процессе нагрева пласеская деформация и температурная енсификация процесса ползучести поверхностных слоев приводит к затеканию металла одной из деталей в углубления, расположенные на другой. Направление углублений должно быть перпендикулярно к направлению действия результирующего вектора эксплуатационного усилия, т.е. если на соединение действует скручивающая нагрузка, то углубления располагаются вдоль оси соединения; если на соединение действует сдвигающая сила, направленная вдоль оси соединения, то углубления выполняются в виде кольцевых канавок на одной из сопрягаемых деталей; если результирующий вектор нагрузки направлен под углом к оси соединения, то углубления вьтолняются в виде винтовой линии, угол наклона которой к оси соединения равен 90 - /jj . Углубления выполняются на той детали, предел текучести которой наибольший. Если предел текучести соединяе- мых деталей одинаков, то углубления выполняют на охватывающей детали, так как при этом сокращается время на затекание металла в эти углубления и не понижается предел усталости охватываемой детали при работе ее в режиме знакопеременных нагрузок. Пример. Осуществлялась сборка деталей типа вал-втулка, из которых охватьюаюздая деталь была изготовлена из ст. 45 ГОСТ 1О5О-6О с диаметрами: наружным 45 мм и внутренним ЗО мм, а охватьюаемгш - из брс«зы Бр. АЖ94 ГОСТ 613-65. Посадочные диаметры деталей обрабатывались шлифованием, натяг в соединении был равен 7 О+ 5 мкм. Перед сборкой на одной из деталей, например, на посадочной поверхности охватывающей детали, вьтолнялись углубЛенин шириной 1,5 мм и глубиной 0,15 мм в виде кольцевых канавок (при испытании на осевой сдвиг) и в виде пазсма вдоль оси соединения (при испытании на скручивание). Одну деталь запрессовывали в другую. Соединение после сборки нагревалось до температуры 480 С, например, в муфельной печи, выдерживалось в течение

2 ч, после чего охлаждалось со скоростью 2-3 град/мин.

Испытания соединений на скручивание и осевой сдвиг показали значительное увеличение прочности соединения по пре лагаемой технологии.

Формула изобретения

1. Способ соединения деталей с натягом типа вал-втулка, заключающийся в Том, что перед сборкой на контактирующей поверхности одной из деталей выполняют углубления и соединяют детали с последующей деформацией другой

детали до заполнения углублений ее металлом, отличающийся тем, что, с целью упрочнения и повьпиения надежности соедвнення, деформацию детали осуществляют путем нагрева соединения до температуры пластического состояния кситактируюшей поверхоостн одной из деталей в выдерживают прв данной температуре в течение 1,5-2 ч с последующим охлаждением со скоросты 2-3 град/мин.

2. Способ по п. 1, о т л в ч а к щ и и с я тем, что деформацню деталв осуществляют путем нагрева соепвневвв до температуры пластвческото состоанвя кситактирующих поверхностей обевх деталей.

Источники информацвв, принятые во вниманве прв экспертвзе 1. свидетельство СУХР № 277712, кл. В 211) 39/О6, 1968.