Способ термоимпульсной клепки Советский патент 1982 года по МПК B21J15/02 

(54) СПОСОБ ТЕРМОИМПУЛЬСНОЙ КЛЕПКИ

Изобретение относится к клепаль;Ным работам, преимущественно к способу сборки и соединения термоимпульсной клепкой крупногабаритных конструкций, когда применение машинной, прессовой клепки затруднительно.

Изобретение может применяться при стапельной клепке агрегатов из высокопрочных сталей, титановых и алюминиевых сплавов, а также при соединении клепкой непрочных и хрупких материалов например, стекло- и углепластиков) и при применении заклепок, повышенной прочности.

Известен способ термоимпульсной клепки, при котором заклепку устанавливают в отверстие пакета, скимают электродами, затем нагревают протекающим через нее электрическим током и в нагретом состоянии расклепывают с формированием замыкающей головки на конце стержня заклепки 1.

Однако из-за неравномерного нагрева, стержня заклепки по длине (,наиболее интенсивно нагревается выступающий из пакета конец стержня заклепки ) обеспечить заданную степень деформации стержня заклепки в отверстии пакета затруднительно, вследствие чего усталостная прочность соединения снижается.

Целью изобретения является улучшение качества клепки и повьлшение усталостной прочности соединения путем обеспечения равномерной деформации стержня заклепки по всей длине и увеличения степени деформации стержня заклепки в отверстии пакета.

10

Поставленная цель достигается за счет того, что при термоимпульсной клепке способом, заключающимся в том, что заклепку, установленную в отверстии пакета деталей, нагревают путем

15 пропускания через нее электрического тока с последующим формированием замыкающей головки на выступающем конце стержня заклепки, согласно изобретению, перед формированием заим20кающей головки выступающий конец стержня заклепки частично предварительно деформируют, затем заклепку охлаждают, а формирование замыкающей головки производят путем приложения

25 к частично деформированному концу ст1ржня заклепки динамического усилия.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема процесса клепки; на фиг.2 график термического цикла нагрева

30 и охлаждения стержня заклепки в характерных точках А и Б На фиг. 3 форма заклепки после частичной предварительной деформации стержня заклепки на фиг. 4 - схема распределения температурного поля по длине заклепки s на фиг. 5 - циклограмма процес са нагрева, охлаждения и расклепывания заклепки; на фиг. 6 - то же, для более прочных заклепок.

Процесс термоимпульсной клепки осуществляется следующим образом.

Заклепку 1 устанавливают в отверстие пакета соединяемых деталей 2 и 3 На закладную головку заклепки устанавливают опорный электрод 4 и поджимают им заклепку к пакету с усилием Р. За тем на выступающий конец заклепки устанавливают расклепывающий электрод 5 с подвижной втулкой 6 и прикладывают к ним постепенно нарастающие усилия соответственно Pi2 и Pj. При этом втулка перемещается вдоль электрода и, опираясь на деталь 3, поджимает пакет к закладной головке, устраняя зазор между деталями. Как только усилия Р, и PJ достигнут заданной величины, контактор 7 подключает силовой трансформатор к питающей сети. Через электроды 4 и 5 и заклепку 1 при этом протекает импульс электрического тока эа ;анной величины. По истечении времени импульса, когда заклепка разогреется до пластического

состояния, электроды усилиями Pij и

РЗ частично деформируют конец стержня заклепки, затем контактор 7 размыкает цепь питания трансформатора 8.Начинается охлаждение, которое продолжается в течение времени t(,. По истечении этого времени к электроДс1М прикладывают динамическое расклепывающее усилие РО РЧ раскД под действием которого стержень заклепки расклепывается в отверстии пакета, на частично деформированном стержне заклепки образуется замыкающая головка,и заклепочное соединение готово.

В связи с неравномерностью нагрева стержня заклёпки по длине к моменту выключения тока максимальную температуру имеют центральные слои выетупающего из пакета конца заклепки. Под действием приложенных к электродам усилий эти слои начинают деформироваться в первую очередь. Электрическую мощность импульса тока, протекающего через заклепку, выбирают такой, чтобы под действием статического усилия Р(1 Р нягР приемлемого для ручного процесса, диаметр выступающего из пакета конца стержня заклепки увеличивается не более чем из 20-30%, т.е. (1,2-1,3)do. При большей деформации разогретый металл выступающего конца стержня заклепки будет соприкасаться/с поверхностью

детали 3. После охлаждения такой полусформированной замыкающей головки, соприкасающейся с поверхностью детали, расклепывающее усилие будет восприниматься не стержнем заклепки, а пакетом соединяемых листов, что приведет к уменьшению натяга.

Статическое усилие сжатия электродов при нагреве заклепки Р ногя ® приемлемое для ручного процесса, выбирают в пределах 10-15 кгс.

При кгс возможно нарушение процесса из-за расплавления заклепки в контакте с электродом,а при кгс клепальщик быстро утомляется.

В процессе охлаждения заклепки выступающий из пакета конец стержня охлаждается быстрее остальных участков (см. кривые а,Б , е , г ). Пр определенной длительности охлаждения температура выступающего конца стержня заклепки сравнивается с температурой стержня в отверстии пакета (см. кривая 6.) или становится меньше температуры стержня в отверстии пакета (см. кривая г). Такое состояние температурного поля создает благоприятные условия для передачи расклепывающего усилия на слои стержня, расположенные в отверстии пакета. Этому способствует также увеличивающийся при нагреве диаметр выступающего конца стержня заклепки.

В некоторых случаях, например, при применении заклепок повышенной прочности, статическое усилие PIJ HQJ-P (10-15 кгс не обеспечивает получения частичной предварительной деформации выступающего конца стержня заклепки в. пределах до 20-30%. В таких случаях для предварительной деформации используют также динамическое расклепывающее усилие пониженной энергии, а окончательное формообразование замыкающей головки производят путем наложения повторного цикла, включающего нагрев, охлаждение и расклепывание. При этом статическое усилие сжатия Рд на расклепывающем электроде 5 в промежутке между двумя циклами можно снимать полностью до О или частично - на время паузы, достаточное для приведения схемы управления в исходное состояние.

Пример . Предложенный способ термоимпульсной клепки опробован при клепке пакета из двух листов сплав Д19АТ толщиной 1,5 мм каждый заклепками из сплава Д19п и . Диаметр заклепок 3 мм, длина стержня б мм. Заклепку установили в отверстие пакета.

К заклепке с двух сторон подвели электроды-пуансоны и сжали заклепку с усилием Р 15 кгс. При этом усилие поджатия пакета Р 4 кгс, через заклепку пропускают ток 1,7к нагревающий заклепку из сплава Д19П и 1-1,35 ка для заклепок из сплава . Продолжительность нагрева 0 сек. для заклепок из сплава Д19П и 0,06 сек. для заклепок из сплава . Электроды обеспечивают усилие сжа тия заклепки при нагреве Р нагрг Икг при котором происходит предварительная частичная деформация конца стерж ня заклепки. Затем заклепку охлаждают. Продолжительность охлаждения зак лепки после нагрева и частичной деформации конца стержня заклепки составляет 0,4 сек. . Формирование замыкающей головки заклепки на конце частично деформиро ванного стержня производят путем динамического расклепывающего усилия, которое прикладывали к электродам с помощью электропневматического одноударного устройства. Энергия удара составляла 10 дж, что соответствовало приложению статического усилия Р распГ 450 к ГС. Предложенный способ по сравнению с базовым, взятьем за прототип, позволяет за счет более быстрого снижения температуры и повышения сопротивления деформированию участков металла стержня заклепки, выступающих из пакета, более эффективно пере дать расклепывающее усилие к участкам стержня заклепки, расположенньам в отверстии пакета, повысить степень их деформации, увеличить натяг и усталостную прочность соединения. Образно говоря, по предложенному способу, при приложении расклепываю.щего усилия более твердый выступающий из пакета конец заклепки шень давит на более мягкий металл. заключенный в замкнутом объеме отверстия пакета, как в цилиндре. Благодаря этому на металл в отверстии пакета передается повышенное давление. Кроме того, настоящее изобретение позволяет за счет уменьшения давления на электродах при нагреве заклепки в несколько раз снизить ток, уменьшить сечение токопровода и упростить Конструкцию устройства для клепки. Формула изобретения Способ термоимпульсной клепки,заключающийся в том,что заклепку,установленную в отверстие пакета деталей, нагревают путем пропускания через нее электрического тока с последующим формированием замыкающей головки на выступающем конце стержня заклепки, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества и усталостной прочности заклепочных соединений путем обеспечения равномерной деформации стержня заклепки по всей длине и увеличения степени деформации стержня заклепки в отверстии пакета, перед формированием замыкающей головки выступающий конец стержня заклепки частично деформируют, затем заклепку : охлаждают, а формирование Зс1мыкающей головки производят путем приложения к частично деформированному концу стержня заклепки динамического усилия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 727309, кл. В 21 J 15/02, 1978 (прототип).

Риг 3 tCceKj