RU2214898C2 - Способ соединения деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения - Google Patents
Способ соединения деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2214898C2 RU2214898C2 RU2001135004A RU2001135004A RU2214898C2 RU 2214898 C2 RU2214898 C2 RU 2214898C2 RU 2001135004 A RU2001135004 A RU 2001135004A RU 2001135004 A RU2001135004 A RU 2001135004A RU 2214898 C2 RU2214898 C2 RU 2214898C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shape memory
- parts
- memory alloy
- layer
- grooves
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области общего машиностроения, в частности к разработке технологии изготовления разборных соединений деталей машин с использованием эффекта памяти формы. Способ включает нанесение сплава с памятью формы на сопрягаемую поверхность детали и соединение деталей с последующей термической обработкой соединения. В нанесенном слое с памятью формы выполняют канавки, затем осуществляют пластическое деформирование образовавшихся в слое выступов до размеров, соответствующих диаметру сопряжения второй детали, за счет заполнения канавок излишками сплава с памятью формы из продеформированных выступов. Нанесение слоя сплава с памятью формы осуществляют методами аргонодуговой наплавки, лазерной наплавки, плазменным напылением или термическим переносом масс. Пластическое деформирование осуществляют с помощью трехроликового обкаточного приспособления при усилии обкатки 300-1000 Н, продольной подаче 0,08-0,10 мм/об, скорости обкатки 94•10-3 м/с и числе проходов 1-3. Пластическое деформирование можно также осуществлять волочением или прессованием. Изобретение позволит получить соединение деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения, не требующее применения дополнительных деталей и наличия резьбового профиля на поверхности сопряжения, отвечающее требованиям прочности и надежности. 3 з. п.ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области общего машиностроения, в частности к разработке технологии изготовления разборных соединений деталей машин с использованием эффекта памяти формы.
Известны способы соединения труб с помощью муфт, изготовленных из сплавов с памятью формы (СПФ) [Соединение трубчатых деталей. Composite coupling. Martin Charles L.; Raychem Corp. Пат. 4379575, США. Заявл. 15.05.81, 263993, опубл. 12.04.83. МКИ3 F 16 L 17/02. НКИ 285/369]. Основной недостаток этих соединений - это высокая стоимость муфт, сделанных из СПФ. Понятно, что изготавливать детали машин типа валов, шестерен, зубчатых колес, полумуфт и т.д. из СПФ для создания разъемных соединений с валом экономически нецелесообразно.
Наиболее близким к предлагаемому способу соединения деталей является способ завинчивания вала с резьбой, на которую нанесен слой СПФ, в резьбовое отверстие сопрягаемой детали [Резьбовое соединение. Self-locking threaded fasteners: Пат. 5484244 США, МКИ6 F 16 B 35/04/ Glovan et al.; MSE. Inc. - 192696; Заявл. 7.2.94, Опубл. 16.1.96; НКИ 411/424]. Пластическое деформирование слоя из СПФ в этом случае осуществляется по винтовой поверхности резьбового профиля и поэтому существенным недостатком данного способа является невозможность его применения для сопряжения гладких цилиндрических деталей, так как данный способ осуществим только при наличии резьбы на сопрягаемых поверхностях деталей.
Задачей предлагаемого технического решения является соединение деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения, не требующее применения дополнительных деталей (например муфт, гильз, хомутов) и наличия резьбового профиля на поверхности сопряжения.
Поставленная задача решается предлагаемым способом соединения деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения, включающим нанесение СПФ на сопрягаемую поверхность детали и соединение деталей с последующей термической обработкой соединения. В предлагаемом способе соединения деталей в отличие от известного в нанесенном слое СПФ выполняют канавки, а затем осуществляют пластическое деформирование выступов слоя СПФ до размеров, соответствующих диаметру сопряжения второй детали, соответствующих диаметру сопряжения второй детали, за счет заполнения канавок излишками сплава с памятью формы из продеформированных выступов.
Нанесение слоя СПФ на сопрягаемую поверхность детали целесообразно осуществлять одним следующих методов: дуговой наплавкой в среде защитного газа, лазерной наплавкой, плазменным напылением или термическим переносом масс.
Обкатку выступов, образовавшихся после нарезания канавок, проводят методом обкатки с помощью трехроликового приспособления при усилии 300-1000 Н, продольной подаче 0,08-0,10 мм/об, скорости обкатки 94•10-3 м/с и числе проходов 1-3.
Пластическое деформирование выступов можно осуществлять также с помощью волочения или прессования.
Основное свойство СПФ состоит в способности восстанавливать после деформации свою первоначальную форму при нагревании или непосредственно после снятия нагрузки. Иными словами, эти сплавы способны накапливать энергию, а затем превращать ее в работу. К этим сплавам относят сплавы Ni-Ti (нитинол); Cu-Al-Ni; Cu-Al-Zn и др. Выполненные из них детали могут самостоятельно изгибаться, сжиматься, растягиваться, скручиваться, т.е. самостоятельно изменять свои размеры. Причем амплитуды таких деформаций достигают 5-10, а в ряде случаев и 30%.
В качестве материала, обладающего эффектом обратимой памяти формы, используют сплавы Ti-Ni (49-51 ат. % Ni), Ni-Al (36-38 ат. % Al), Mn-Cu (5-35 ат. % Cu), Cu-Zn (38-42 ат. % Zn), Cu-Al-Ni (14-15 ат. % Al, 3-5 ат. % Ni), Cu-Zn-Al (38-42 ат. % Zn, 1-3%A1), Fe-Mn-Si (31-33 ат. % Mn, 4-6 ат. % Si).
Исследование таких процессов поверхностного пластического деформирования, как обкатка роликами или шариками, показывают, что размеры сечений детали в направлении действующих сил остаются практически неизменными, но с характерными признаками неравномерной деформации поверхностных слоев - искажением их кристаллической решетки и искривлением плоскостей скольжения, повышением твердости, увеличением плотности дислокации. Для значительного уменьшения толщины слоя СПФ необходимо выполнить в нем канавки, которые представляют собой емкость для сбора излишков СПФ, образующихся при пластическом деформировании и обратной подачи СПФ в зону сопрягаемых деталей после термической обработки.
Способ соединения деталей с помощью нанесения на поверхность их сопряжения слоя СПФ, протачивания в нем канавок и пластического деформирования образовавшихся выступов до размеров, соответствующих диаметру сопряжения второй детали, позволяет соединять детали, имеющие цилиндрическую поверхность сопряжения, без применения дополнительных деталей (например, муфт) и не требует наличия резьбового профиля на поверхности сопряжения деталей.
На фиг. 1-4 представлена последовательность операций пластического деформирования слоя СПФ, где 1 - слой СПФ, 2 - переходный слой, 3 - основной металл, 4 - ролик обкаточного приспособления.
Способ соединения деталей по цилиндрической поверхности диаметром 20 мм и длиной 20 мм осуществляют следующим образом. На участке сопряжения вала аргонодуговой наплавкой получают слой СПФ Ti-Ni типа нитинол, толщиной 1 мм. Наплавку проводят на сварочном полуавтомате по следующим режимам: сила тока 73 А, частота вращения детали n=7 об/мин, продольная подача 7,4 мм/мин, вылет электрода 2 мм, расход газа 0,04 л/мин. Наплавку проводят по слою обмазочной пасты порошка марки ПН55Т45 со связкой клеем БФ, толщиной 1,5 мм. Перед наплавкой деталь предварительно подогревают до 150oС.
Далее в наплавленном слое СПФ на токарном станке протачивают три канавки глубиной 1 мм, на расстоянии 10 мм друг от друга. Ширина центральной канавки 4 мм, боковых - 2 мм.
Затем проводят пластическое деформирование двух образовавшихся колец СПФ, для чего вал зажимают в патроне токарного станка и охлаждают его до криогенных температур, для чего на него устанавливают специальные сосуды Дьюара, заполненные жидким азотом. Далее на суппорте станка устанавливают трехроликовое обкаточное приспособление таким образом, чтобы его ролики находились по центру обкатываемого кольца (фиг.1), а затем нагружают приспособление усилием обкатки Р=500 Н. В результате у боковых поверхностей роликов образуются пластически Деформированные зоны СПФ - "волны", а сами ролики погружаются на глубину 0,4 мм в обкатываемый слой (фиг.2). После включения продольной подачи суппорта станка (на фиг.3 - вправо) сгоняют одну волну в правую канавку, затем меняют направление продольной подачи на противоположное и сгоняют вторую волну в левую канавку (фиг.4). Величина продольной подачи составляет 0,10 мм/об.
Аналогичным образом обкатывают второе кольцо сплава СПФ. В итоге получают по всей посадочной поверхности толщину слоя СПФ 0,6 мм. Затем производят сборку соединяемых деталей, для чего на сопрягаемый участок вала по свободной посадке устанавливают вторую деталь и проводят термическую обработку соединения при температуре +150oС в течение 20 мин. В результате чего СПФ стремится восстановить первоначальную толщину слоя и свободная посадка соединенных деталей превращается в посадку с натягом, образуя работоспособную конструкцию.
Испытания соединений деталей на прочность при растяжении-сжатии, циклическом изгибе и кручении показали, что соединения, полученные предлагаемым способом, отвечают требованиям прочности и надежности, предъявляемым к соединениям деталей машин, получаемым альтернативными способами (горячей посадкой, резьбовым и др.).
Claims (4)
1. Способ соединения деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения, включающий нанесение сплава с памятью формы на сопрягаемую поверхность детали и соединение деталей с последующей термической обработкой соединения, отличающийся тем, что в нанесенном слое сплава с памятью формы выполняют канавки, затем осуществляют пластическое деформирование образовавшихся в слое выступов до размеров, соответствующих диаметру сопряжения второй детали, за счет заполнения канавок излишками сплава с памятью формы из продеформированных выступов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нанесение слоя сплава с памятью формы осуществляют методами аргонодуговой наплавки, лазерной наплавки, плазменным напылением или термическим переносом масс.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластическое деформирование осуществляют с помощью трехроликового обкаточного приспособления при усилии обкатки 300-1000 Н, продольной подаче 0,08-0,10 мм/об, скорости обкатки 94•10-3 м/с и числе проходов 1-3.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластическое деформирование осуществляют волочением или прессованием.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001135004A RU2214898C2 (ru) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Способ соединения деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001135004A RU2214898C2 (ru) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Способ соединения деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2214898C2 true RU2214898C2 (ru) | 2003-10-27 |
RU2001135004A RU2001135004A (ru) | 2003-12-10 |
Family
ID=31988619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001135004A RU2214898C2 (ru) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Способ соединения деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2214898C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504698C1 (ru) * | 2012-05-11 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" (ОмГУПС (ОмИИТ)) | Соединение с натягом бандажа с колесным центром |
RU2710185C2 (ru) * | 2015-03-19 | 2019-12-24 | Зе Боинг Компани | Системы и способы нанесения материалов в области сопряжения |
-
2001
- 2001-12-19 RU RU2001135004A patent/RU2214898C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504698C1 (ru) * | 2012-05-11 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" (ОмГУПС (ОмИИТ)) | Соединение с натягом бандажа с колесным центром |
RU2710185C2 (ru) * | 2015-03-19 | 2019-12-24 | Зе Боинг Компани | Системы и способы нанесения материалов в области сопряжения |
US10946408B2 (en) | 2015-03-19 | 2021-03-16 | The Boeing Company | Methods for applying materials to interface areas and applicator comprising a surface interface guide forming a continuous ring-shaped flow channel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3025596A (en) | Braze bonding of concentric tubes and shells and the like | |
EP3330034B1 (en) | Friction bonding method and welded structure | |
ES2251228T3 (es) | Metodo de produccion de materiales compuestos metalicos que se pueden tratar a altas temperaturas. | |
KR20170027785A (ko) | 유동 성형 내부식성 내열 합금 튜브 및 이에 의해 제조된 튜브 | |
EP3600694B1 (de) | Verfahren zur rohrbeschichtung und beschichtungsanlage | |
US6024276A (en) | Method for bonding dual-phase stainless steel | |
JP2747610B2 (ja) | 高圧流体供給管の製造方法 | |
WO1999051370A1 (en) | Clad tubular product and method of manufacturing same | |
US10208361B2 (en) | Method for the production of a seamless, multilayered tubular product, and round or polygonal block for use in this method | |
RU2214898C2 (ru) | Способ соединения деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения | |
CN110961811A (zh) | 一种复合管制造方法 | |
CA2194229C (en) | Bonded pipe and method for bonding pipes | |
WO2016025294A1 (en) | Warm bond method for butt joining metal parts | |
TW200927346A (en) | A diffusion bonding method for blocks of based bulk metallic glass | |
JP3943003B2 (ja) | 複層被覆金属曲管の製造方法 | |
CA1133206A (en) | Composite shell formed of glassy metal alloy strips | |
JPH0450128B2 (ru) | ||
JPS59166427A (ja) | 形状記憶合金を用いた管の接続方法 | |
London et al. | Friction stir processing of Nitinol | |
US4331497A (en) | Composite shell | |
JP2001300743A (ja) | 拡管用金属管接合体及びその製造方法 | |
RU2042488C1 (ru) | Способ обработки кольцевых сварных швов стыков труб (варианты) | |
KR100621089B1 (ko) | 고온 강도가 우수한 전력전달 및 발열용 금속체와, 그제조방법 | |
JPS58167089A (ja) | クラツドパイプ製作法 | |
JPS63260683A (ja) | 二相ステンレス鋼クラツド鋼管の製造法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071220 |