RU2631043C1 - Permanent connection of closed circuit components and method for its implementation - Google Patents

Permanent connection of closed circuit components and method for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2631043C1
RU2631043C1 RU2016134883A RU2016134883A RU2631043C1 RU 2631043 C1 RU2631043 C1 RU 2631043C1 RU 2016134883 A RU2016134883 A RU 2016134883A RU 2016134883 A RU2016134883 A RU 2016134883A RU 2631043 C1 RU2631043 C1 RU 2631043C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
holes
parts
male
connection
female
Prior art date
Application number
RU2016134883A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Эдуардович Шоленинов
Сергей Иванович Брагин
Николай Юрьевич Никишкин
Петр Юрьевич Асосков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority to RU2016134883A priority Critical patent/RU2631043C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2631043C1 publication Critical patent/RU2631043C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS, WEDGES, JOINTS OR JOINTING
    • F16B7/00Connections of rods or tubes, e.g. of non-circular section, mutually, including resilient connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L13/00Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
    • F16L13/007Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints specially adapted for joining pipes of dissimilar materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L25/00Constructive types of pipe joints not provided for in groups F16L13/00 - F16L23/00 ; Details of pipe joints not otherwise provided for, e.g. electrically conducting or insulating means
    • F16L25/10Sleeveless joints between two pipes, one being introduced into the other

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: invention is intended for permanent connection of closed circuit components made of dissimilar metals which cannot be joined together by welding due to fatigue failure of the weld during operation. The connection comprises male and female metal parts in which at least two holes are formed, wherein a through hole is made in the female part and a recess one is made in the male part. Metal cylindrical pins with a through inner hole, made of the same material as the male part, and well welded together and fused along the inside diameter of the pin with the material of the male part are installed in the holes by the press fit.
EFFECT: increased reliability of the connection of closed circuit components made of dissimilar materials.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения и машиностроения и предназначено для неразъемного соединения деталей замкнутого контура (цилиндрических деталей типа «вал-втулка», деталей прямоугольного и других сечений), изготовленных из разнородных металлов.The invention relates to the field of instrumentation and mechanical engineering and is intended for one-piece connection of parts of a closed loop (cylindrical parts of the type "shaft-sleeve", parts of rectangular and other sections) made of dissimilar metals.

Известно неразъемное соединение, состоящее из сопряженных деталей замкнутого контура и способ получения такого соединения. Соединение сопряженных деталей замкнутого контура происходит за счет затекания материала в канавки одной из них, причем канавки выполняют по всему периметру сопряжения на расстоянии друг от друга. Деталь меньшего сечения вводят в деталь большего размера. На второй детали могут быть сделаны буртики на расстоянии, равном расстоянию между канавками первой, а площадь поперечного сечения которых равна площади поперечного сечения канавок. Патент на изобретение RU 2120846, МПК В23Р 11/02, F16L 13/00, 27.10.1998. Такой способ соединения не защищает от проворота детали большего сечения относительно детали меньшего сечения при приложении радиальных нагрузок, не позволяет соединять тонкостенные детали из-за тепловой деформации, не подходит для изготовления соединения деталей прямоугольного и других сечений, а также достаточно сложен в реализации.A one-piece connection is known, consisting of conjugated parts of a closed loop and a method for producing such a connection. The conjugated parts of the closed loop are connected by flowing material into the grooves of one of them, and the grooves are made along the entire perimeter of the pairing at a distance from each other. A smaller section is introduced into a larger part. Flanges can be made on the second part at a distance equal to the distance between the grooves of the first, and whose cross-sectional area is equal to the cross-sectional area of the grooves. Patent for invention RU 2120846, IPC В23Р 11/02, F16L 13/00, 10.27.1998. This method of connection does not protect against turning parts of a larger section relative to a part of a smaller section when applying radial loads, does not allow connecting thin-walled parts due to thermal deformation, is not suitable for the manufacture of connecting parts of rectangular and other sections, and is also quite difficult to implement.

Известно электрозаклепочное соединение и способ его получения. Электрозаклепочное соединение предназначено для соединения тонких пластин к деталям, состоящих преимущественно из однородных материалов. Электрозаклепочное соединение получают путем заплавления металлом присадочной проволоки предварительно выполненного в одной из соединяемых деталей цилиндрического отверстия с образованием стержня электрозаклепки. При этом стержень электрозаклепки имеет боковой неразъемный контакт с поверхностью стенки отверстия, полученный при взаимодействии расплава присадочного металла с твердой фазой металла детали. Патент на изобретение RU 2375161, МПК В23K 9/173, 10.12.2009. Данное решение принято в качестве прототипа. Такой способ не позволяет выполнять надежное соединение разнородных материалов, например нержавеющей стали 12Х18Н10Т и сталей типа ХВГ, У8, легированных сталей 65Г, 40X13 и аналогичных.Known electro-riveting compound and method thereof. The electro-rivet joint is intended for joining thin plates to parts consisting mainly of homogeneous materials. An electro-rivet joint is obtained by welding a metal of a filler wire previously made in one of the joined parts of a cylindrical hole to form an electro-rivet rod. In this case, the electric rivet rod has lateral one-piece contact with the surface of the hole wall obtained by the interaction of the additive metal melt with the solid phase of the metal of the part. Patent for invention RU 2375161, IPC В23K 9/173, 12/10/2009. This decision was made as a prototype. This method does not allow a reliable connection of dissimilar materials, for example, stainless steel 12X18H10T and steels of the type HVG, U8, alloy steels 65G, 40X13 and similar.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание неразъемного соединения деталей замкнутого контура (например, типа «вал-втулка»), выполненных из разнородных металлов, которые нельзя соединить между собой сваркой из-за усталостных разрушений сварного шва при эксплуатации (воздействие повышенной температуры, вибрации, ударных нагрузок, воздействия агрессивных рабочих сред и т.д.).The problem to which the invention is directed, is the creation of an integral connection of parts of a closed circuit (for example, type "shaft-sleeve") made of dissimilar metals that cannot be joined together by welding due to fatigue damage of the weld during operation (exposure to elevated temperature vibration, shock loads, exposure to aggressive working environments, etc.).

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в повышении надежности соединения деталей замкнутого контура из разнородных металлов.The technical result achieved by using the invention is to increase the reliability of the connection of parts of a closed loop of dissimilar metals.

Технический результат достигается за счет того, что в неразъемном соединении изготовленных из разнородных металлов деталей замкнутого контура, содержащем охватываемую и охватывающую детали, выполнены не менее двух отверстий, причем в охватывающей детали сквозное, а в охватываемой детали глухое, в которые по прессовой посадке установлены металлические цилиндрические штифты со сквозным внутренним отверстием, выполненные из такого же материала, из которого изготовлена охватываемая деталь, и сплавленные по внутреннему диаметру штифта с материалом охватываемой детали.The technical result is achieved due to the fact that at least two holes are made in an integral connection made of dissimilar metals of closed circuit parts containing the male and female parts, moreover, in the female part and through, and in the male part deaf, in which metal fittings are installed according to the press fit cylindrical pins with a through inner hole, made of the same material from which the male part is made, and fused along the inner diameter of the pin with material of the part covered.

Выполнение соединения штифтов с охватываемой и охватывающей деталями по прессовой посадке исключает самопроизвольное выпадание штифтов в процессе изготовления предлагаемого соединения.The connection of the pins with the male and female parts on the press fit eliminates the spontaneous loss of the pins during the manufacturing process of the proposed connection.

Выполнение штифтов из такого же материала, из которого изготовлена охватываемая деталь, позволяет получить качественное сварное соединение, при этом не будет образовано сварное соединение между штифтом и охватывающей деталью.The implementation of the pins of the same material from which the male part is made, allows to obtain a high-quality welded joint, while a welded joint between the pin and the female part will not be formed.

Соотношение толщины стенки штифта и толщины стенки охватываемой детали должно составлять от 1:1 до 1:2, что обеспечивает оптимальное распределение температурных полей при сварке штифта с охватываемой деталью. Уменьшение соотношения может привести к изменению геометрических размеров охватываемой детали и ее прожогу, увеличение соотношения может привести к дефектам сварного соединения штифта с охватываемой деталью.The ratio of the wall thickness of the pin and the wall thickness of the covered part should be from 1: 1 to 1: 2, which ensures the optimal distribution of temperature fields when welding the pin with the covered part. A decrease in the ratio can lead to a change in the geometric dimensions of the covered part and its burn through, an increase in the ratio can lead to defects in the welded joint of the pin with the covered part.

Наружный диаметр штифта определяется требованиями к прочности на срез для материалов, из которых изготовлены штифт и охватываемая деталь.The outer diameter of the pin is determined by the shear strength requirements for the materials from which the pin and the workpiece are made.

Предлагаемое неразъемное соединение для деталей типа «вал-втулка» иллюстрируется чертежами, на которых изображены:The proposed one-piece connection for parts of the type "shaft-sleeve" is illustrated by drawings, which depict:

на фиг. 1 - неразъемное соединение, продольный разрез;in FIG. 1 - one-piece connection, a longitudinal section;

на фиг. 2 - неразъемное соединение, поперечный разрез.in FIG. 2 - one-piece connection, cross section.

Неразъемное соединение служит для соединения детали 2 со сквозными отверстиями с деталью 1 с глухими отверстиями с помощью цилиндрического штифта со сквозным внутренним отверстием 3, выполненного из такого же материала, из которого изготовлена охватываемая деталь 1, и хорошо свариваемого с материалом детали 1, вставленного через соосные отверстия деталей 1 и 2 и соединенного с помощью сварки через центральное сквозное отверстие штифта с деталью 1.One-piece connection is used to connect part 2 with through holes with part 1 with blind holes using a cylindrical pin with a through inner hole 3 made of the same material from which the covered part 1 is made and well welded with the material of part 1 inserted through coaxial the holes of parts 1 and 2 and connected by welding through a central through hole of the pin with part 1.

Таким образом, штифт 3, соединяющий неразъемно между собой детали 1 и 2, выполняет функцию заклепки, имеющей стержень, и сварного соединения, имеющего сплавление материала заклепки с деталью 1. При этом между деталями 1 и 2, 2 и 3 нет сварного соединения, которое может усталостно разрушаться в процессе эксплуатации, и механические свойства детали 2 не изменяются.Thus, the pin 3 connecting the parts 1 and 2 inseparably to one another performs the function of a rivet having a rod and a welded joint having fusion of the rivet material with the part 1. Moreover, there is no welded joint between the parts 1 and 2, 2 and 3, which may fatigue damage during operation, and the mechanical properties of part 2 are not changed.

Неразъемное соединение получают следующим образом: деталь 2 с заранее выполненными отверстиями устанавливают на деталь 1 с заранее выполненными отверстиями и совмещают отверстия между собой. В отверстия в деталях 1 и 2 запрессовывают до упора штифты 3, затем выполняют сварку с присадочной проволокой между деталью 1 и штифтом 3, заполняя расплавленным металлом внутреннее отверстие штифта 3. В результате образуется прочное соединение между деталью 1 и штифтом 3.One-piece connection is obtained as follows: part 2 with pre-made holes are installed on part 1 with pre-made holes and the holes are combined with each other. The pins 3 are pressed into the holes in the parts 1 and 2, then welding is carried out with filler wire between the part 1 and the pin 3, filling the internal hole of the pin 3 with molten metal. As a result, a strong connection is formed between the part 1 and the pin 3.

Аналогично неразъемное соединение может быть выполнено для деталей квадратного, прямоугольного, треугольного и других сечений.Similarly, one-piece connection can be made for parts of square, rectangular, triangular and other sections.

Предлагаемое неразъемное соединение выполняли следующим образом. Брали трубу из стали 12Х18Н10Т наружным диаметром 90 мм и толщиной стенки 6,5 мм и длиной 2500 мм. В трубе выполняли две группы по четыре глухих отверстия диаметром 14 мм и полем допуска С12. На трубу устанавливали две втулки из стали 20X17Н2 с посадочным диаметром 90 мм, наружным диаметром 96 мм, длиной 55 мм с заранее выполненными четырьмя отверстиями диаметром 14 мм, затем совмещали отверстия на трубе и втулке. В каждое отверстие запрессовывали трубчатые цилиндрические штифты из стали 12Х18Н10Т с наружным диаметром 14 мм и полем допуска u8, внутренним диаметром 8 мм и длиной 4 мм. Затем с помощью аргонодуговой сварки в среде защитных газов с присадочной проволокой диаметром 1 мм из стали 12Х18Н10Т выполняли сварное соединение между трубой и штифтом через внутреннее сквозное отверстие в штифте.The proposed one-piece connection was performed as follows. They took a pipe made of steel 12X18H10T with an outer diameter of 90 mm and a wall thickness of 6.5 mm and a length of 2500 mm. Two groups of four blind holes with a diameter of 14 mm and a tolerance field of C12 were made in the pipe. Two bushings made of steel 20X17H2 with a bore diameter of 90 mm, an outer diameter of 96 mm, a length of 55 mm, and four holes made in advance with a diameter of 14 mm were installed on the pipe, then the holes on the pipe and the sleeve were combined. Tubular cylindrical pins made of 12X18H10T steel with an outer diameter of 14 mm and a tolerance field of u8, an inner diameter of 8 mm and a length of 4 mm were pressed into each hole. Then, using argon arc welding in a shielding gas medium with a filler wire with a diameter of 1 mm from steel 12X18H10T, a welded joint was made between the pipe and the pin through an internal through hole in the pin.

Для проверки работоспособности предлагаемого неразъемного соединения были изготовлены корпуса из стали 12Х18Н10Т, на которых предлагаемым способом были закреплены втулки из стали 20X17Н2 и проведены натурные испытания в условиях повышенной температуры до 150°C, вибрации частотой до 300 Гц с максимальным ускорением 100 м/с2, механическими ударами длительностью до 12 мс с максимальным ускорением 150 м/с и количеством до 50 в минуту и воздействия щелочной среды. Результаты испытаний показали, что корпус отработал установленный ресурс, разрушения соединения не произошло. Таким образом, проведенные испытания подтвердили работоспособность предложенного неразъемного соединения.To test the operability of the proposed one-piece connection, the casings were made of steel 12X18H10T, on which the bushings were made of steel 20X17H2 by the proposed method and field tests were carried out under conditions of elevated temperature up to 150 ° C, vibration frequency up to 300 Hz with a maximum acceleration of 100 m / s 2 , mechanical shocks lasting up to 12 ms with a maximum acceleration of 150 m / s and a quantity of up to 50 per minute and exposure to an alkaline environment. The test results showed that the case worked out the installed resource, the connection was not destroyed. Thus, the tests confirmed the performance of the proposed one-piece connection.

Claims (2)

1. Неразъемное соединение деталей замкнутого контура, отличающееся тем, что в изготовленных из разнородных металлов охватываемой и охватывающей деталях выполнены как минимум два отверстия, детали совмещены между собой, а в отверстия установлены по прессовой посадке цилиндрические штифты со сквозным внутренним отверстием, выполненные из такого же материала, из которого изготовлена охватываемая деталь, и соединены с охватываемой деталью сваркой с присадочным металлом.1. An inextricable connection of closed loop parts, characterized in that at least two holes are made in the male and female parts made of dissimilar metals, the parts are aligned with each other, and cylindrical pins with a through hole made of the same holes are installed in the holes by pressing fit material from which the covered part is made, and connected to the covered part by welding with filler metal. 2. Способ выполнения неразъемного соединения деталей замкнутого контура, отличающийся тем, что в изготовленных из разнородных металлов охватываемой и охватывающей деталях заранее выполняют как минимум по два цилиндрических отверстия, в охватываемой глухие, а в охватывающей сквозные, охватываемую и охватывающую детали совмещают по отверстиям, в отверстия запрессовываются цилиндрические штифты с внутренним цилиндрическим отверстием, выполненные из такого же материала, из которого изготовлена охватываемая деталь, затем приваривают штифты с присадочным материалом по внутреннему диаметру к охватываемой детали, при этом охватывающая деталь и штифты не свариваются между собой.2. A method of performing an inseparable connection of closed loop parts, characterized in that at least two cylindrical holes are made in advance in the male and female parts made of dissimilar metals, the blind ones are male and the through, male and female parts covering the holes are aligned in holes are pressed into cylindrical pins with an internal cylindrical hole made of the same material from which the covered part is made, then the pins are welded feet with filler material on the inner diameter of the male part, while the female part and the pins are not welded together.
RU2016134883A 2016-08-26 2016-08-26 Permanent connection of closed circuit components and method for its implementation RU2631043C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016134883A RU2631043C1 (en) 2016-08-26 2016-08-26 Permanent connection of closed circuit components and method for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016134883A RU2631043C1 (en) 2016-08-26 2016-08-26 Permanent connection of closed circuit components and method for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2631043C1 true RU2631043C1 (en) 2017-09-15

Family

ID=59894001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016134883A RU2631043C1 (en) 2016-08-26 2016-08-26 Permanent connection of closed circuit components and method for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2631043C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108181190A (en) * 2017-12-26 2018-06-19 大连交通大学 A kind of dissimilar material tack-weld fatigue limit method for quick predicting

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1262627A (en) * 1970-04-21 1972-02-02 Thomas Richard Cassel Pipe coupling
RU2120846C1 (en) * 1996-03-06 1998-10-27 Государственный космический научно-производственный центр им.М.В.Хруничева Nondetachable joint of closed-contour conjugated parts and method for making it
US20050274776A1 (en) * 2004-06-11 2005-12-15 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Dissimilar material weld joint formed by joining iron type material and aluminum type material, and weld joining method
RU2375161C2 (en) * 2006-10-09 2009-12-10 Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" Electric rivet joint and method of its making
CN102200507A (en) * 2011-04-14 2011-09-28 浙江大学 Preprocessing system for near-infrared online detection and application thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1262627A (en) * 1970-04-21 1972-02-02 Thomas Richard Cassel Pipe coupling
RU2120846C1 (en) * 1996-03-06 1998-10-27 Государственный космический научно-производственный центр им.М.В.Хруничева Nondetachable joint of closed-contour conjugated parts and method for making it
US20050274776A1 (en) * 2004-06-11 2005-12-15 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Dissimilar material weld joint formed by joining iron type material and aluminum type material, and weld joining method
RU2375161C2 (en) * 2006-10-09 2009-12-10 Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" Electric rivet joint and method of its making
CN102200507A (en) * 2011-04-14 2011-09-28 浙江大学 Preprocessing system for near-infrared online detection and application thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108181190A (en) * 2017-12-26 2018-06-19 大连交通大学 A kind of dissimilar material tack-weld fatigue limit method for quick predicting

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5305877B2 (en) Method for manufacturing a pipe joint and pipe joint
EP1268115B1 (en) Method of joining metal oilfield tubulars and well provided therewith
PL184494B1 (en) Method of connecting together coated pipe sections
US9000323B2 (en) Method for connecting a shaft and a hub and shaft-hub arrangement
JP2013542355A (en) Method for manufacturing a piston for an internal combustion engine and piston for an internal combustion engine
US3042428A (en) Copper-aluminum tubular connector
RU2631043C1 (en) Permanent connection of closed circuit components and method for its implementation
KR101256973B1 (en) Liquid phase diffusion bonding pipe joint and manufacturing method therefor
US2787481A (en) Transition pipe coupling
CN101015879A (en) Friction stir welding method
US3510624A (en) Combined mechanical and welded joint and method of making
CN106414119B (en) Method for manufacturing chassis component
US1889974A (en) Method of joining telescoped tubular members
CN107002914B (en) Fluid conduit element and method for forming a fluid conduit element
JP5166201B2 (en) Pressure vessel manufacturing method, manufacturing apparatus, and pressure vessel
US9539666B2 (en) Transition joint and method for attaching dissimilar metal tubes
US2166078A (en) Metal pipe joint
CN104295326B (en) Rivet structure for spacer sleeve on cross-section-variable nozzle ring of turbocharger
KR101765569B1 (en) Coupler for Steel Reinforcement and Manufacturing Method thereof
JP3419994B2 (en) Joint for liquid phase diffusion joining of steel pipe with high joining strength
WO2016052124A1 (en) Pipe joining method, joint and pipe joining structure
WO2020054425A1 (en) Joined body of copper tube and aluminum tube, and method for joining same
US1886275A (en) Method of joining pipe ends
JP5585984B2 (en) Pulse energization joining method and pulse energization joining apparatus
JPH06658A (en) Formation of joint for stainless steel products and different metallic material