Паяное телескопическое соединение Советский патент 1982 года по МПК B23K33/00 F16L13/08 B23K31/06 

(54) ПАЯНОЕ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ

1

Изобретение относится к пайке, в частности к конструкции паяных соединений, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении неразъемных соединений трубной арматуры, сосудов, корпусов и других узлов, работающих под действием внутренпего давления, а также статических и динамических растягивающих или изгибающих нагрузок.

Известны конструкции паяных телескопических соединений, состоящие из охватывающей и охватываемой деталей и паяного шва. Эти соединения позволяют практически всегда за счет выбора необходимой величины нахлестки получить равнопрочную конструкцию при работе на срез и растяжение 1.

Однако эти соединения плохо сопротивляются изгибным и динамически.м нагрузкам вследствие неизбежного утолщения конструкции на участке паяного щва и наличия концентраторов резкого изменения геометрии соединения при переходе от одной детали к другой. В местах переходов коэффициент концентрации напряжений достигает величины 4-5, вследствие чего снижается не только статическая, но и усталостная прочность. Как правило, разрушение паяного узла происходит именно в месте перехода от одной детали к другой. Известна конструкция паяного соединения, при которой в торцовой части одной детали выполнено кольцевое клинообразное углубление, а на торцовой части другой детали - кольцевой клинообразный выступ, выступ размещен в углублении, и де10 тали соединены паяным щвом 2J.

Недостатко.м конструкции является невоз.можность ее использования для тонкостенных деталей.

Известно паяное телескопическое соеди15нение, состоящее из охватывающей и охватываемой соединяемых деталей, выполненных на участке соединения, и паяного шва с измененной геометрической формой.

Известная конструкция использована

20 при соединении сферического днища с обечайкой. Детали сопрягаются по поверхности конуса, вогнутой у охватывающей детали и выпуклой у охватываемой. Детали соедимяются заподлицо подобно косостыковому соединению. Поскольку резких переходов в сеченки конструкции нет, указанное соединение lie имеет значительной конн.ентрации напряжений 3. Однако оно также, как и стыковое ступенчатое соединение, имеет недостатки. Соединение применимо только для толCTOCTCinibix или малогабаритных деталей, его трудно изготовить для тонкостенных нежестких конструкций, так как требуется прецизионная механическая обработка и сборка. В тoнкocтe iныx конструкциях известное соединение обладает .малой прочностью, поскольку размеры паяпого нша опред,сляются толщиной паяемых оболочек, и паяный шов работает на растяжение. Цель изобретения - повыг ц:-ние iipoHiiocти и надежностн соединения деталей, хотя бы од11а из которых является тонкостенной. Поставленная цел;, достигается тем, что соединяемые участки деталей и паяпый нюв вьпюлнепы в виде тороидальной поверхности с радиусом кривизны меридианального сечения болшнс удвоенной толщипы етепки паименее тонкой пз дета.ией. По поперечной оси симметрии мериди;-)Ha.ibHoro сечения тора выполнена ко.,п швая выточка. Па охзатьпипоп сй д.еталп вьпюлнеиы 1о крайней мере две к(хпьцевые выточки, симметричные отноеительно г.лавной экваториальной плоскости тора. Па охватывающей дета;1и может бьгг1 вынолпена наружная фаска, а на охватываемой внутренняя. Фаски выполнеШ) вогнуть-гми. Па фиг. 1 изображе1 а схе.ма паяно1Ч) соединения охватываюн1ей и охватываемой 2 де1а,1ей с паяным HIBOM ,, Koropi.ie iiMCioi форму тора на участке пайкп, нри этом t - то.лцина наименее тонкой ;1ета,., а R -- радиус кривизны меридионального сече ПИЯ тора; на фиг. 2 учаеток иерехода от одной дета,;1и к . (абез фаекп, б е нрямой фаской, в -- с криволинейной фаской), па фиг. 3 - схема паяного соединения толстостепной и тодкостсшюй деталей с фасками раз,тичпой ({oopMiji: на фиг. 4 --- схема телескопического; паяного соединения тороидальной формы, анал(.гичН01Ч) фиг. 1, но имеющего кольцевую аыточку 4 по оси симметрии. Кольцеваи выточка умепьп.1ает жесткость конструкции и снижает до минимума концентраптпо панряжеН1Ш, вызванную изменением формы изделия на участке лаяного соединения. Па фиг. 5 - схема телескопического нанного соединения тороидальной формы с симметричным раеноложением кольцевьгк выточек 4 на охватывающей детали 1 и с кольцевой выточкой 5, раеноложенпой на охватываемой детали 2 по оси симметрии меридионального сечения тора 6. Па фиг. 6 --- вид по стрелке R на фиг. 1. лубина кольцевых выточек h не превышает 1/3 толщины деталей t, а их радиус R выбирается в пределах от 0,5 до 2 глубины. Предпочтительно, чтобы борта выточек были скруглены. При реализации паяного соединения достигаются следующие положительные результаты. 1.Концентрация напряжений в общем случае снижается более чем вдвое, а при наличии фасок и кольцевой канавки коэффициент концентрации приближается к единице. 2.Паяное соединение обладает повыщеппой прочностью на срез нри раетяжении или действии внутреннего давления, так как охватывающая деталь разгружает наяный шов, часть которого работает па сжатие (фиг. 1, А--В). 3.Паяное соединение обладает повыH eн юй деформативноетью, что в сочетании с низким коэффициентом концентрации нанряжений обснечивает повышение прочности соединений нри статических и динамических нагрузках. 4.Паяное соединение технологично, так как детали не требуют прецизионной обработки по сопрягаемым поверхностям. 5.В| 1сокая сопротивляемость конструкции паяпого соедине.ния одновре.мепно механическим нагрузкам различного вида повышает надежность и удельную весовую прочность изделия и, следовательно, позволяет уменьншть толщину деталей и их вес илн (нри сохранении той же толщины) умегпдпить величину нахлестки и расход припоя. Эффект повышения прочности и надежноети по сравнению с обычными телескопическими соединениями проявляется тем сильнее, чем больше диа.метр деталей и меньпю их толщина. Пример. Изготавливают телескопическое паяное соединение конструкции из труб стали 20 диаметро.м 24 мм с толщиной стенки i ,5 мм. Длина 1 ахлестки 7 .мм, внутренний радиус меридионального сечения тора в месте пайки 8 мм. По оси симметрии вынолпена кольцевая выточка глубиной 0,5 мм радиусом 1,0 мм. Пайка труб производится на индукционной установке припоем Л060---1 с флюсом. После пайки соединения испьггывают на срез при растяжении. Образцы разрушаются по охватываемой детали на расстоянии 6 мм от паяного щва. Паяное телескопическое соединение по сравнению с известными имеет преимущества, заключающиеся в повышении надежности и прочности вследствие снижения концентрации напряже1;ий и жесткости конструк1.1пи. Формула изобретения 1.Паяное телескопическое соединение, состоящее из охватывающей и охватываемой соединяемых деталей, выполненных на участке соединения и паяного щва с измененной геометрической формой, отличающееся Тем, что, с целью повыщения прочности и надежности соединения деталей, хотя бы одна из которых является тонкостенной, соединяемые участки деталей и паяный щов выполнены в виде тороидальной поверхности с радиусом кривизны меридионального сечения больще удвоенной толщины стенки наименее тонкой из деталей. 2.Соединение по п. 1, отличающееся тем, что по поперечной оси симметрии меридионального сечения тора выполнена кольцевая выточка. 3. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что на охватывающей детали выполнены по крайней .мере две кольцевые выточки, симметричные относительно главной экваториальной плоскости тора. 4.Паяное телескопическое соединение по пп. 1-3, отличающееся тем, что на охватывающей детали выполнена наружная фаска, а на охватываемой - внутренняя фаска. 5.Паяное телескопическое соединение по п. 4, отличающееся тем, что фаски выполнены вогнутыми. Источники инфор.мации, принятые во внимание при экспертизе 1.Лащко Н. Ф., Лащко С. В. Пайка металлов. М., «Мащиностроение, 1967, с. 97-98. 2.Кузнецов В. А., Петрунин И. Е. Дашданиров Т. Д. Пайка стальных толстотенных труб. Технология и оборудование высокотемпературной пайки. М., МДНТП им. Дзержинского, 1973, с. 116-117. 3. Welding and Brazing of carbon steel. Book 4, 1976. N-I, p. 471 (прототип).

а. 5

/

У//////.

/

.V1