Способ задержки роста усталостных трещин в листовых деталях

Способ задержки роста усталостных трещин в листовых деталях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

С. а ПОПЕ т С КИ с.-пи гис и:ц с, °

ГеспуГ лик (51)5 В 23 P 6/04

ГОСУДАРСТВЕН<ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 О (о" (СО

М (61) 1496980 (2 1) 482 7930/2 7 (22) 10.04.90 (46) 23.01.92. Бюл. N 3 (71) Всесоюзный проектно-конструкторский технологический институт Научно-производственного объединения по лесному машиностроению (72) В.А. Ульянов, И.В. Воскобойников и

Ю.В. Наумов (53) 658.588.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1496980, кл. В 23 Р 6/04, 1987. (54) СПОСОБ ЗАДЕРЖКИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЯХ (57) Изобретение относится к ремонтно-восстановительным работам, в частности к ремонту дефектов в виде трещин металлоконструкций, и может найти применение в различных отраслях машиностроения, Цель изобретения — повышение надежности ремонта. 8 ремонтируемой лиИзобретение относится к ремонтно-восстановительным работам, в частности к ремонту дефектов в виде трещин металлоконструкций. может найти применение в различных отраслях машиностроения и является усовершенствованием изобретения по авт. св. М 1496980.

Цель изобретения — повышение надежности ремонта путем восстановления остаточных напряжений сжатия.

На фиг. 1 изображена Ч-образная трещина с засверленными отверстиями в вершинах; на фиг. 2 — участок листовой детали после установки крепежных элементов, вид сверху; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 2.

„., 4. „„1706832 А2 стовой детали 1 с V-образной или паукообразной трещиной 2 по длине пластически деформированной зоны R просверливают отверстие 3 диаметром не менее толщины детали. Центры отверстий 3 лежат на линии

4, соединяющей их. Затем осуществляют точечное локальное пластическое деформирование материала детали вдоль трещины с обеих ее сторон путем выполнения посредством бойка углубления 5. После этого устанавливают чашеобразные элементы, перекрывающие зону пластической деформации и локализующие область действия ветвей трещины 2, Устанавливают чашеобразные элементы с противоположной стороны детали 1 и, затягивая гайки, фиксируют всю систему. В результате создают равномерно распределенные напряжения сжатия, которые надежно блокируют трещину и эоны, прилегающие к ней, от воздействия внешних циклических напряжений. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

B ремонтируемой листовой детали 1 с

Ч-образной или паукообразной трещиной 2 по длине пластически деформированной зоны R просверливают отверстие 3, диаметром не менее толщины детали, что позволяет ликвидировать участок с дефект-, 1 ной структурой. Центры отверстий 3 лежат 1,) на линии 4, соединяющей их.

Затем осуществляют точечное локальное пластическое деформирование материала детали вдоль трещины с обеих ее сторон путем выполнения посредством бойка углублений 5.

После этого устанавливают чашеобраэные элементы 6 и 7 (с просверленными от1706832 верстиями, совпадающими с отверстиями 3 в вершинах трещин), перекрывающие зону пластической деформации и локализующие область действия ветвей трещины 2.

При этом вначале сверху одной стороны листовой детали 1 устанавливают пружины

8. совмещая их оси с осями оверстий 3.

Затем чашеобразный элеменг 6 с заведенными в него болтами 9 устанавливают на указанную сторону листовой детали 1, пропуская болты 9 через пружины 8 в отверстия

3 для центрирования элемента 6 относительно детали 1. После этого вынимают болты 9 из отверстий 3 детали 1 и из отверстий элемента 6, устанавливают на элемент 6 чашеобраэный элемент 7, заполненный предварительно герметиком 10 в зоне, прилегающей к периферии его внутренней поверхности, совмещая отверстия элементов 6 и 7 между собой и пропуская через эти отверстия болты 9.

Аналогичным образом устанавливают чэшеобразные элементы с противоположной стороны детали 1 и, затягивая гайки 11, фиксируют всю систему.

Цилиндрические пружины 8 создают крутящий момент в вершинах трещины, ослабляющий влияние внешней циклической нагрузки и способствующий возникновению эффекта самоторможения усталостной трещины. При этом чашеобразный элемент

6 создает на поверхности детали 1 основную кривую 12 равномерно распределенных напряжений сжатия, отстоящую от линии 4 на расстояние I. Это расстояние, как показали лабораторные испытания, определяется из соотношения 1,5R < I <2,5R. При величине 1<1,5R нет надежной блокировки концов трещины, а при 1>2,5R за счет значительного увеличения длины линии приложения распределенных напряжений сжатия возрастают энергетические затраты для создания необходимых распределенных напряжений сжатия, что нецелесообразно.

Чашеобразный элемент 7 создает на поверхности детали 1 по крайней мере одну дополнительную кривую 13 равномерно распределенных напряжений сжатия, отстоящую от линии 4 нэ расстояние L, выбираемое по данным лабораторных испытаний иэ соотношения 1,51< l < 2,01.

Как показали лабораторные испытания, при величине1 < 1,51 нет надежногодемпфирования вибраций, а при L > 2.01 за счет значительного увеличения длины линии приложения распределенных напряжений сжатия возрастают материальные, энергетические и другие затраты, увеличивающие незначительно надежность системы, что нецелесообразно пр« зэдержке роста усталостных трещин на небольших площадях детали. Величины напряжений сжатия. создаваемые на кривых 12 и 13 по велич«не

5 находятся в этом случае в следующих пределах гтсж -(0,25-0,35) гор.

Конкретный пример выполнения способа на предельные значения.

10 Проведено исследование 2 образцовэлементов металлической конструкции с Чобразной трещиной с длиной по ветвям, равной 40 мм, с толщиной листовой детали

Н=бмм, гор -14 кгс/мм, радиусом эоны г

15 пластической деформации по направлению развития трещины R=6.5 мм с приложением внешних циклических эксплуатационных напряжений гт-5,0-7,0 кгс/мм . г

Засверливают в вершинах разветвленной трещины отверстия не менее толщины листовой дет=ли с увеличением нэ 2 — 3 мм, чтобы выбрать всю зону вокруг конца трещины с дефектной структурой. Диэметр отверстий равен 8 м л, Соединяют вершины

25 Ч-образной трещины и получают треугольник. Перпендикуляры, проведенные из середин его сторон, пересекаются в точке. служащей центром описанного вокруг него круга с радиугом В,р=23 мм. От это о круга

30 на расстоянии 1 и г выбирается линия приложения действия чашеобразных элементов по созданию распределенных сил сжатия.

Радиус чэшеобразных элементов R>„,å определяется из ссответствия Р,;„„г,=й,р 1, где 1 выбираю из соотношения l,бй 1<2,5Я

По обе стороны каждой ветви трещины

2 последовательно с шаго л 5-6 л л бойком

40 с применением ударного инструмента осуществляется точечное локальное пластическое деформирование материала детали l c образованием углублений 5 диаметро л

1.5-2 мм и глубиной 1,0--1,5 мм.

45 Затем с одной стороны листовой детали

1 устанавливают пружины 8диаметро л 12 мм, совмещая их оси с осями отверстий 3 детали 1. После этого чашеобрэзный элеменг 6 диаметром для I образца — 66 мм, для II образца — 78 мм, толщиной 3 мм, высотой 15 мм устанавливают на указанную сторону листовой детали 1, пропуская болты

9 диаметром 3 MM через пружины 8 l1 отверстия 3. После извлечения болтов 9 из

55 отверстий детали 1 и из отверстий элементов б устанавливают на элемент 6 чашеобраэный элемент 7 диаметром для I образца

96 мм, для II образца 110 мм, толщиной 3 мм и высотой 18 мм, предвэр тельно заполнен1706832

««..i ге;,л1сти ом 10 в зоне. -q., ающей к периферии его внутренней поверхности. совлмешая отверстия элементов б и 7 между собой и пропуская через эти отверстия болты 9. устанавливая с другой стороны детали

l аналогичным образом подобные чашеобразные элементы, затягивают гайку 11 до создания напряжений от чашеобразных элементов б- о, =4-4,5 кгс/ммг, а от чашеобразных элементов 7- о, =3-3,5 кгс/мм г края чашеобразных элементов 6 и 7, соприкасающихся с поверхностью листовой детали 1, выполнены по радиусу г=2 мм.

Вводимый герметик в полость пространства между чашеобразными элементами. обладая демпфирующими свойствами, уже на периферии поглощает колебания механической системы, не давая ей возможность приблизиться к собственной частоте резонанса, что приводит к разрушению. Одновременно вводимый герметик между поверхностями чашеобразных элементов надежно заполняет все свободное пространство, способствующее протечкам, что позволяет восстановить герметичность, например, корпуса. Необходимо также отметить, что ввод герметика, часть которого попадает и в пространство между резьбой и гайкой, способствует уменьшению на 3040 вредного воздействия вибрации, в результате действия которой резко уменьшается коэффициент трения и происходит ослабление стягивающего эффекта чашеобразныл1и элементами.

Как показали результаты лабораторного испытания образцов! и II, предлагаемый способ позволяет уве;. т задержку г ста усталостных трещин. à:. ачит. и на„-ежность ремонта на 30-35;ь, а также почти в 2 раза ослабить сжимающие нагрузки на листовой

5 материал. восстановить. крол1е механической прочности матери:- а с дефектом в виде трещин, ее герметичность (кожуха, короба. в которых циркулирует жидкость).

Формула изобретения

10 1. Способ задержки роста усталостных трещин в листовых деталях по авт. св. И.

1496980,отличающийся тем,что,с целью повышения надежности ремонта путем восстановления остаточных напряже15 ний сжатия, дополнительно создают равномерно распределенные напряжения сжатия по обе стороны детали по крайней мере в одной зоне, ограниченной кривой, равноудаленной от линии соединяющей

20 концы трещины на расстоянии L, определяемым иэ соотношения

1,5I < 1 2,0!, где! — расстояние основнои зоны создания равномерно распределенных напряжений

25 сжатия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют точечное локальное пластическое деформирование материала детали вдоль трещины с обеих ее сторон.

30 3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения нейтрализации влияния вибрационных нагрузок, в полость между элементами для создания равномерно распределеннь х

35 напряжений сжатия вводят демпфирующее вещество.

1706832

1705832

Составитель В. Ульянов

Редактор С. Патрушева Техред M.Ìoðãeíòýë Корректор Н. Ревская

Заказ 229 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственно о комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5

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