Способ термической сборки с натягом деталей типа вал-втулка

Способ термической сборки с натягом деталей типа вал-втулка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сборке с натягом деталей типа вал-втулка и может быть использовано в машиностроении. Цель изобретения - расширение технологических возможностей, улучшение качества и упрощение сборки. Втулку изготавливают из дисперсионно-твердеющих и мартенситностареющих сталей или сплавов, подверженных уплотнению структуры в процессе старения, устанавливают на валу с зазором, после чего соединение подвергают нагреву. Величину зазора вычисляют по приведенной зависимости. Способ позволяет обеспечить заданный натяг в соединении деталей. 3 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 23 Р 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4404201/31-27 (22) 22.02.88 (46) 30.10.89. Бюл. 40 (72) А.М.Паршин, М.И.Оленин, И.Е.Колосов, Е.Н.Богданов, М.Н.Образцова и В.С.Лавренюк (53) 628,515 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 115407, кл. В 23 Р 11/02, 1984. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ СБОРКИ

С НАТЯГОМ ДЕТАЛЕИ ТИПА ВАЛ-ВТУЛКА (57) Изобретение относится к сборке с натягом деталей типа вал-втулка

Изобретение относится к сборке с натягом деталей типа вал-втулка и может быть широко использовано в различных областях машиностроения в том числе и при сборке с натягом тонкостенных длинномерных деталей, Цель изобретения — расширение технологических возможностей, улучшение качества и упрощение сборки соединения деталей с натягом.

На фиг.1 изображено соединение из втулки и вала в собранном состоянии до нагрева; на фиг.2 - готовое соединение с натягом; на фиг.3 - графики относительного сокращения размеров втулки для различных материалов в зависимости от времени старения.

Предлагаемый способ термической сборки с регулированным натягом базируется на эффекте уплотнения дисперсионно-твердеющих и мартенситностареющих сталей и сплавов в процессе ста„„SU„„1518110 А 1

2 и может быть использовано в машиностроении. Цель изобретения - расширение технологических возможностей, улучшение качества и упрощение сборки, Втулку изготавливают из дисперсионнотвердеющих и мартенситностареющих сталей или сплавов, подверженных уплотнению структуры в процессе старения, устанавливают на валу с зазором, после чего соединение подвергают нагреву. Величину зазора вычисляют по приведенной зависимости. Способ позволяет обеспечить заданный натяг в соединении деталей. 3 ил., 2 табл. рения в определенном температурном С интервале на стадии предвыделения вторичных интерметаллидных или карбидных фаз. В указанных стадиях и сплавах задолго до обособления избыточных фаэ протекают сложные процессы структурных превращений в инкубационном, лантентном периоде формирования избыточной фазы. В таком случае распад пересыщенных твердых растворов в дисперсионнотвердеющих и мартенситностареющих СР сталях и сплавах представляется как многостадийный процесс, последовательно включающий образование сегрегатов, двухмерных и трехмерных образований типа эон Гинье-Престона-Багаряцкого, различных промежуточных состояний, и формируемой фазы, затем и, наконец, появление обособленной вторичной интерметаллидной j фазы типа Ni>Ti или карбидов типа Ме С, имеющих поверхность раздела с маточным твердым

Р С)Г)(! 1 «1 >1

РЕр Г dl<37 е по внутр;)змер, (2) РТУЛКИ печь. тег)лс::3 -„< р-.,-.: . > !

)Е П!; -!! ".< >,.1

Ь<1 . )c ?? i> и;1 требуес» ствре"! I . ) I I С <1! 11 . я

О/3PЕПr г!;

Г)(3<.М(

:!4<3 <4 ) !

<И С.> I,c).

ПР/! Г" )Р(:Д. Г;. >1!4

14 (3 Н I 11 1," / i,,) (> j . .1 г

« ... /1

« !! «

« <, Л> i ) Ьг.! <3!<Г) )ЛВ /)ИС(l, .:)t г< 1

CI 1 T/ Ir)(Г.,1 < > >!,11: 3r! Г!)Е !< .) г i.«, * > <

Cnt T ><><) 1 » <) <г

СОКРР <.>:. <

Т Р /1) /1 О Г 3 (, ) ) ( т

< г>1 < > < )1 < 1

I1 . .I)< и !) I)< r

k-! />!)< В . II, r

Г

« < j.>

« /,!.(< >3"

1 РС;(У(.! i 4»

<4 )1 ч !.if i.l! i

I ()l>(< j. /

Г, !! 1 <

>!Оr" 1; 1) -,, -. ) )(j (. >

Г T< t J)< .. > jj

I I

/; г )С Г:11. Ii г, . (;ОР! г

11111 1: 1"

Ргуг;;;

: В<" PJ P;-<

СтРЛ< лотне:, )

11 .! ", Г

l; Л/<(<:, < !,> it !

<;<<о); /iо/! <

1 () ) t .,-) С i l t ) П О Л< Е й

/<> для дивметсо .Твв>лг)ет 0, (051<г/ ii Р><О>:

ij (3 -) > !/1

М/Л -. 1 РГ г

l г (, М>1

< г

1)овал г к и, I,; i,:;, » t .I « . t3«<« r r)

/ЛРТ(>Р)л.t;1) iii r Г 3;i(!>г>г! упрг)

С т()УК < y/) <

>,ли 3;3/)О/ Г (>,"n «,,! > 11,)<-«; . :<;) (!>г3 1 (3/

и()с) .1С)<ОД/3 T (11 .:"" "t! > « 1. . (I I r" 3 . (f i < т(> 1!1, r3<)3t3 >rtг -. Г ., > .< ..) I )f, !<О>3 вь<1<1(3!!!1(r)rtr: i t i <. !1!:-1,, . 1 . <1 !.ч f1<

НИЕ r) J)C I<, I,Ã -Г > < .; < 1/< "; . 1 >), «> г <

i1 <1<; 1 < г . >

3< >< г f

П;, ". J I >f ÷ 4113;3 l 3 n () Р 11J)! 1 д л и т е л ьt lr « l> С <г) (3(3>! И Р МО)<(>1 О P< Г УЛ(Л Р<3РР Т Ь Н<3 ,??1 >)ачвль-!

У"!«У>I (rn!3/" «»y>() ИВ МЛРТЕН! ><.т ..С>"1<1< 1< 1 )И,Г<ИСГ) .Г)СИ<)>l!1О TRPP

« -.;/<,",! 11<111 . !;)????),3 ??!???? ??-!" 1.<) ??),>г) 1 (..14 ) l рС> T<3 -1 i,f3;fir)t (! () (i i ?? ) ?? ?? ?? ?? ?? ?? ????) 3 ?? ??111 (>,,"(/:<Г)М! !! 1; > <) (;МУ/IЕ

> г

Г 7

Д< (1, — !3! /Ут РС)>i !И!л ДИРМЕт Р 1 /Сl(l(I РЛИГ3 . 1Т t! l 1, Л л.

Г (:, р IIIII(41 ) узс;л !!О/ле(<1.3/г)т h ! (Р т, РР 11>1! 1> Р ДЛИТ". .: г i;i<.1111;- )ппс ./)слг)вт из ус РГ /з

; (l1 1:,. //11(ll i il.: <От<)/,>, . ПРО!1с. (<; 1 (1<«/)И-,,1<1< . () 1 < "1, <, !С, Ь 11>)Е1- <3

11

1< < С Р - 1, г 3 j)f.1, lj ) !)Р< 111!ij)(>!.1, ; r . l,<И

i3! r t „гl < !41Ð<(ft С )ДИ1

> l T !<л!1(-

1 1 .,3ч>, r .- ...11 I<) rip )! ->Г ) Э/) г,!)/ИРЕНИЯ,П!< :!: >1 -. < Ч )М ДЕ! i>/IP<1

Г) Г „ /! <; . !.) > j,,; ;l)p()ИС г<ОДИТЬ Р

« 3Г)! !<)r ° > t . ))< .1 3)>)>j >3 Рг) Л -3

3>I., <>"". <,. r ", С) <, ЦУ<).1 О{1 1 - Р t Ot.:314!-r 1 l: С Рг ГУ I Г>II <3>л <> г >гсвг 1 !43 I <. )Рт< Н< ИТ (1(,1 (/((1 > -, <(0 i РР." !.) С !::., i(!, f j:. Гln jl I> S(3>l, >4 t <:.г3 « ДЛЯ " ОВ <3)3 l1 >Г, . <С. О 1!<О!л /«)))

« ()<, Дг < !,. ) О -,: ) ><1;31<С>!1< еГО

« 11!(, т!!, . длл поест. < Опле 11 я ! :1!I>!>< Долов, (Г)с рдость >лвтер/лс)ла

Ч<» ЛГ) r .!p;41 „"."<О! 4 С(-.;рК С I i i,1t ) 1 /< Г ./1>)11 Гl! Ii>3 13-)Л РTVJ)I<л C()С вЂ” i. ) -. (/l (-((;Г О

1()г(Ic<) О/1<111г) c()<.ди!4ит ь, 3r . : !,),)i4 (j (3 >414 С <ЗТ i>/) I1<4>>.I 11 I >.<В/IЕТ(ЗЬI СОРДИ "

Г. Iijl) (, 111 и,:тясом вTó/3« t,3ðå>) )е>4 гт-.. ли

", !, -. 1:) -1,<,г>. Ii . (.-,;Л>4 40>л<.

1518110

Исходя иэ формулы (1), определяют необходимый заэ р, де величину относительное сокращение размеров материала втулки определяют из графика

5 изо6раженного на фиг.3. Как видно иэ графика, через 9 ч старения при

450 r. е результате уплотняемости структуры этнос.ительное сокращение размеров материала втулки составит 10

0,0851 (температурно-временные фактооы старения для каждой из дисперсионно-твердеющей или мартенситностареющей стали различны и выбираются в зависимости от тре6уемых условий регули-15 руемого натяга). Следовательно, зазор межд валом и втулкой, определяемый по Формуле (1), 6удет равен — — — =>,055 = О,ОЗ мм, 20

100 О 083 при этом р; змер внутреннего диаметра втулки, оп ределяемый по формуле (2), 6уд 1 рав" >I

25 т.е.

П „ = 100+0,03=100,03 мм.

П р и и е р 2. Соединение с регулируемым натягом втулки иэ мартенситностареюшей стали 01Н17К13М5Т10 с Эр трубой из титан,i ВТ-О.

Изготовление такой пары может быть использовано для создания биметаллич= ñêèõ коррозионностойких труб, испытыьающих значительное внутреннее дав-

Э5 ление. Наружная трубка, изготавливаемая иэ мартенситностареющей стали марки 01Н!7K13М5ТIO имеет предел прочности 2200 МПа, внутренняя труба обладает высокой коррозионной стойко- 4р стью - материал титан ВТ-О.

В табл.2 приведены параметры соединения с регулируемым натягом втулки из мартенситно-стареющей стали

01Н17К13М5Т10 с трубой иэ титана RT-О, 45

Зазор, определяемый из формулы (1), будет равен

100 О 085

В = ----- --- — О 055=0 03 мм

У t где Е = - 0,085<, как и в предыдущем 5л примере опрецеляют по графику (фиг.3), считар, что время старения равно 9 ч, 0 а температура старения — 450 С. Поэтому внутренний диаметр наружной трубы, определяемый по формуле (2), будет раг"..í

+S т.е.

П „, = 10", + 0,03 = 100,03 мм.

Преимущества предлагаемого способа (по сравнению с известными) заключаются в простоте технологии изготовления деталей с регулируемым натягом типа вал-втулка. При этом отпадает необходимость в применении сложного технологическо,.i оборудования, представляется воэможность соединить детали, имеющие равные коэффициенты линейного расширения. В связи с тем, что материалом втулки является высокопрочная сталь (сталь 01H17K13M5Tk)), обладающая высокой прочностью (6, 2200 МПа) и высокой твердостью (НЮэ 52-54), предлагаемый способ позволяет изготавливать износостойкие соединения типа вал-втулка, а также восстанавливать изношенные валы. При установке вместо вала коррозионностойкой трубы из титана, например RT-О, способ позволяет изготавливать биметаллические корроэионностойкие трубы, испытывающие значительные внутренние давления. Кроме того, в зависимости от первоначального зазора между валом и втулкой, а также температуры и длительности старения способ позволяет создавать заданный натяг в соединении деталей. ормулаиэобретения

Способ термической сборки с натягом деталей типа вал-втулка, включающий установку втулки с зазором на вал и последующий совместный нагрев вала и втулки, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, упрощения сборки и улучшения качества соединения, втулку изготавливают из дисперсно-твердеющих или мартенситностареющих сталей и сплавов, подверженных уплотнению структуры в процессе старения при нагреве, при этом величину зазора между валом и втулкой определяют из выражения

П Е

S = ------ - М

100 где S - зазор между валом и втулкой, мм;

l), „ - наружный диаметр вала, мм; относительное сокращение размеров материала втулки, вызванное уплотнением структуры, 4;

N - требуемый натяг, мм.

1518110

Таблица!

Втулка

Параметры соединения сталь 40Х сталь

01H17K13M5TI0

100 мм 104 мм

Материалы

Ф наружный коэффициент линейного расширения 12,9 х 11,5 .10 1/ С х10 1/ С

Требуемый натяг N

0,0 >5 мм

Табли ца 2

Наружная труба (втулка) Параметры соединения

Внутренняя труба (вал) титан ВТ-0

100 мм

11,5 10 1/ С

2 мм

0,055 мм

Фиг, 2

Материалы

Ф наружный

a - коэффициент линейного расширения

Толщина стенки

Требуемый натяг N сталь 01Н17К13М5ТЮ

104 мм

9,7 1О 1/ С

2 мм

1518110

Корректор В. Гирняк

Заказ 6541/18

Тираж 894

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель А.Башкин

Редак ор Л.Ревин Техред Л.Сердюкова

9 Ю

BpPHpi ч