Устройство для заделки трещин

Устройство для заделки трещин

Реферат

 

Изобретения могут быть использованы для заделки трещин в литых деталях. В резьбовое отверстие, выполненное в детали в зоне расположения трещины, ввинчивают штифт с головкой и резьбовым хвостовиком. По меньшей мере один из витков резьбы хвостовика имеет вершину, впадину и верхнюю поверхность. Образующая этой поверхности расположена по отношению к плоскости, перпендикулярной оси штифта, под углом больше 0°. Между головкой и хвостовиком расположен ограничитель осевого перемещения штифта, контактирующий с материалом детали в зоне трещины. Верхний край вершины витка резьбы хвостовика смещен относительно нижнего края соседней впадины вдоль оси штифта по направлению к головке. Находящаяся на наружном диаметре резьбы отверстия часть каждого витка смещена относительно остальной части по направлению к наружной поверхности материала. При ввинчивании штифта в резьбовое отверстие и взаимодействии его ограничителя с резьбой отверстия возникает усилие стягивания противолежащих сторон трещины. В результате обеспечивается полное восстановление прочностных свойств треснувшего материала. 2 с. и 26 з.п. ф-лы, 32 ил.

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для заделки трещин в материалах. Более конкретно, изобретение относится к способам и устройствам для заделки трещин в литых деталях путем сверления в детали в месте расположения трещины отверстий, нарезки резьбы в этих отверстиях и установки в эти отверстия резьбовых штифтов, в частности штифтов с наружной резьбой, витки которой направлены наружу от центральной оси штифта вверх в сторону головки штифта.

Предпосылки создания изобретения Известно, что материалам присущи различные механизмы разрушения. Иногда материалы нагружаются выше своего предела прочности и разрушаются внезапно и полностью. В этих случаях материал, как правило, не поддается восстановлению и должен быть заменен. Однако часто материалы разрушаются не внезапно и не полностью, а частично с образованием в отдельных местах материала трещин под действием усталости и напряжений в этих местах, превышающих предельно допустимые расчетные значения. Довольно часто при зарождении подобных трещин в материале последний все еще отвечает своему назначению. Например, машины возвратно-поступательного действия при возникновении трещин в определенных деталях продолжают нормально функционировать, но с несколько меньшей эффективностью. В этих случаях трещины служат своего рода индикаторами перегрузки материала и создают возможность проведения ремонтных работ без полной замены имеющих трещины деталей.

Известные в настоящее время методы заделки трещин обычно рассматриваются как мероприятия, носящие временный характер, поскольку они не обеспечивают полного восстановления прочностных свойств треснувшего материала. Как правило, материал в зоне возникновения трещины даже после ее заделки имеет более низкие прочностные свойства, чем материал в соседней зоне детали, что может служить причиной будущей поломки детали из-за повторного возникновения трещины в этом же самом месте. В то же время заделка трещин в ряде случаев позволяет продлить срок службы детали и исключает необходимость длительного простоя машины в течение необходимого для соответствующего ремонта времени. Тем самым возможность осуществления ремонта треснувших деталей позволяет существенно сократить затраты, связанные с необходимостью замены треснувших деталей новыми.

Известен штифт для установки в резьбовое отверстие для холодной заделки трещины в материале с наружной поверхностью, образованное расположенными на противоположных сторонах трещины скругленными стенками, на которых выполнена резьба с витками, имеющими наружный и внутренний диаметры, содержащий головку с устройством для нагружения штифта моментом вращения, размещенный ниже головки вдоль центральной оси штифта резьбовой хвостовик, по меньшей мере, один из витков которого имеет вершину, определяющую наружный диаметр резьбы хвостовика, впадину, определяющую внутренний диаметр резьбы, и верхнюю поверхность, находящуюся между нижним краем впадины и верхним краем вершины, образующая которой расположена по отношению к плоскости, перпендикулярной оси штифта, под углом больше 0^o (US 4845828 A, 11.07.89, B 23 P 7/00).

Известно устройство для торможения процесса развития образовавшейся в литом монолите трещины, представляющей собой появившуюся на участке монолита щель, образующую в нем две боковые стороны, расстояние между которыми определяет ширину трещины, содержащее резьбовое соединение с резьбовым хвостовиком, ввинченным в резьбовое отверстие, выполненное в боковых сторонах трещины, при этом витки резьбы резьбового хвостовика имеют верхнюю и нижнюю поверхности, расположенные под острым углом к продольной оси хвостовика для обеспечения стягивания сторон трещины при ввинчивании резьбового хвостовика в резьбовое отверстие (US 4845828 A, 11.07.89, B 23 P 7/00).

Указанные известные устройства не обеспечивают полного восстановления прочностных свойств треснувшего материала.

Технической задачей, на решение которой направлены заявленные изобретения, является создание устройств для заделки трещины, отличающихся низкой стоимостью, высокой производительностью и такой степенью заделки трещины, которая бы полностью восстанавливала прочностные свойства треснувшего материала.

Краткое описание сущности изобретения В предпочтительном варианте предлагаемый штифт имеет головку, форма которой создает возможность приложения к ней крутящего момента; расположенную ниже головки кольцевую канавку; расположенный ниже канавки буртик; и расположенный ниже буртика резьбовой хвостовик. Форма головки, обеспечивающая возможность приложения к ней крутящего момента, может быть самой разной. Например, головку можно выполнить многогранной под гаечный ключ соответствующего размера, либо выполнить на ней шлицы для установки на нее шлицевой головки инструмента для завинчивания или же придать ей какую-либо другую подобную форму, обеспечивающую возможность приложения к ней крутящего момента. В любом случае приложение к головке крутящего момента сопровождается вращением штифта вокруг своей центральной продольной оси.

Кольцевая канавка расположена между головкой и буртиком и образует на штифте при приложении к головке крутящего момента участок с пониженным сопротивлением разрыву. Поэтому повышение приложенного к головке крутящего момента до определенной величины сопровождается разрушением штифта именно в зоне расположения кольцевой канавки, и при этом остальные участки штифта остаются целыми.

Буртик расположен между канавкой и резьбовым хвостовиком и образует на штифте участок с повышенным диаметром. При ввертывании штифта в резьбовое отверстие буртик упирается в наружную поверхность детали, ограничивая возможность дальнейшего перемещения штифта в отверстие вдоль центральной продольной оси.

Резьбовой хвостовик имеет цилиндрическую форму, и его верхняя часть примыкает к буртику, а нижняя образует нижний противоположный головке конец штифта. Внешняя поверхность хвостовика образована витками нарезанной на нем резьбы. Наружный диаметр резьбы определяется диаметром вершин витков резьбы, а внутренний - диаметром впадин. Верхняя поверхность витка простирается от нижнего края впадины до верхнего края вершины витка. Нижняя поверхность витка простирается от верхнего края впадины к нижнему краю вершины.

Верхняя поверхность витка плавно поднимается вверх от нижнего края впадины к верхнему краю вершины. Точно так же и нижняя поверхность витка плавно поднимается вверх от верхнего края впадины к нижнему краю вершины. При этом верхний край вершины располагается ближе к головке штифта, чем соседний нижний край впадины.

При заделке трещины отверстие сверлится таким образом, что его центральная ось располагается между противоположными краями трещины. По диаметру и геометрии резьбовое отверстие соответствует резьбовому хвостовику штифта. При этом, однако, наружный диаметр отверстия несколько превышает наружный диаметр хвостовика. Штифт ввертывается при приложении к нему крутящего момента в отверстие до тех пор, пока его буртик не упрется в наружную поверхность детали, после чего дальнейшее продольное перемещение штифта внутрь отверстия становится невозможным.

Дальнейшее нагружение головки штифта моментом будет сопровождаться вращением штифта и скольжением верхней поверхности его витков по соответствующим виткам резьбы отверстия и стягиванием противоположных сторон отверстия, а следовательно, и противоположных краев трещины друг с другом. При дальнейшем повышении крутящего момента напряжения в зоне расположения кольцевой канавки достигают предела прочности материала штифта и происходит срез головки.

В детали по длине трещины сверлится несколько отверстий, после установки в которые резьбовых штифтов осуществляется полная заделка трещины. Кроме того, вначале для укрепления трещины можно использовать располагаемые поперек трещины специальные замки, которые устанавливаются в просверленные для этого в детали рядом с трещиной отверстия несколько большей длины. В результате установки таких замков происходит определенное закрытие трещины.

Краткое описание чертежей Фиг. 1 - изображение предлагаемого в настоящем изобретении штифта, ввернутого в просверленное в треснувшем материале отверстие (в сечении).

Фиг. 2 - изображение предлагаемого штифта до установки его в отверстие.

Фиг. 3 - сечение штифта по показанной на фиг. 2 плоскости 3-3.

Фиг. 4 - сечение отверстия, показанного на фиг. 1.

Фиг. 5 - изображение метчика, предназначенного для нарезки резьбы в отверстии, показанном на фиг. 4.

Фиг. 6 - изображение в увеличенном масштабе части зубьев метчика, показанного на фиг. 5.

Фиг. 7 - вид снизу на показанный на фиг. 5 метчик.

Фиг. 8-11 - иллюстрация отдельных операций по заделке трещины в материале предлагаемым в изобретении способом с использованием предлагаемых штифтов.

Фиг. 12 - иллюстрация другого метода заделки трещин с использованием замков.

Фиг. 13 - технологическая схема с указанием последовательности операций, предусмотренных предлагаемым в изобретении способом заделки трещин.

Фиг. 14 - изображение с частичным разрезом другого по сравнению с показанным на фиг. 2 варианта предлагаемого штифта (без подробной детализации).

Фиг. 15 - изображение варианта штифта, показанного на фиг. 14.

Фиг. 16 - изображение еще одного варианта штифта, показанного на фиг. 14.

Фиг. 17 - изображение альтернативного по сравнению с фиг. 2 варианта штифта, установленного в отверстие, представляющий собой альтернативный по сравнению с фиг. 4 вариант.

Фиг. 18 - схематичное изображение штифта, показанного на фиг. 17, используемого для заделки трещины, расположенной в углу ремонтируемой детали.

Фиг. 19 - изображение нескольких штифтов предлагаемой конструкции, ввернутых в одно показанное в сечении отверстие.

Фиг. 20 - изображение варианта штифта предлагаемой в изобретении конструкции.

Фиг. 21 - изображение в сечении варианта отверстия, показанного на фиг. 1.

Фиг. 22 - изображение в изометрии показанного на фиг. 20 штифта в момент установки его в отверстие, показанное на фиг. 21.

Фиг. 23 - изображение в изометрии оставшейся в отверстии части штифта (фиг. 22) после его окончательной установки в отверстие.

Фиг. 24 - изображение установленного в отверстие штифта, аналогичное фиг. 23, после шлифовки оставшейся части головки заподлицо с поверхностью детали.

Фиг. 25 - изображение сверла, предназначенного для сверления показанного на фиг. 21 отверстия (само отверстие изображено на фиг. 25 в сечении).

Фиг. 26 - изображение другого варианта сверла, показанного на фиг. 25.

Фиг. 27-29 - изображение последовательности операций по установке штифта альтернативной конструкции (с заостренной вершиной) в отверстие, для сверления которого использовалось сверло, показанное на фиг. 26.

Фиг. 30 - изображение чернового метчика, используемого для нарезки резьбы в отверстии, показанном на фиг. 21.

Фиг. 31 - изображение чистового метчика, используемого после метчика, показанного на фиг. 30, для нарезки резьбы в отверстии, показанном на фиг. 21.

Фиг. 32 - изображение метчика, используемого после метчика, показанного на фиг. 31, для нарезки резьбы в глухом отверстии, геометрия которого показана на фиг. 21.

Предпочтительный вариант (варианты) выполнения изобретения На иллюстрирующих изобретение чертежах одни и те же элементы имеют сквозную нумерацию, и на фиг. 1 цифрой 10 обозначен штифт, предназначенный для заделки трещины C в материале M. Штифт 10 ввернут в отверстие H, просверленное в месте расположения трещины C, и его направленные вверх витки 60 стягивают друг с другом противоположные края трещины C, тем самым упрочняя и герметизируя материал M в зоне расположения трещины C.

Показанный на фиг. 1-4 штифт 10 состоит в основном из головки 20, расположенной в его верхней части, кольцевой канавки 30, расположенной под головкой 20, буртика 40, расположенного под канавкой 30, и резьбового хвостовика 50, расположенного за буртиком 40. На резьбовом хвостовике 50 имеется резьба с витками 60, верхняя поверхность 66 и нижняя поверхность 68 которых (фиг. 3), расположенные между внутренним диаметром 64 и наружным диаметром 62, направлены вверх в сторону головки 20. При этом вершина 70 каждого витка 60 расположена ближе к головке 20, чем часть витка 60 между соседними впадинами 80 по диаметру 64.

Отверстие H (фиг. 4) сверлится в плоскости, которая совпадает с плоскостью раскрытия трещины C. В отверстии H с помощью метчика 550 (фиг. 5-7) нарезается резьба с витками Т, геометрия которых совпадает с геометрией витков 60 штифта 10. При этом по отношению к поверхности S материала M наружный диаметр A каждого витка Т располагается ближе, чем его внутренний диаметр B.

С помощью соответствующего инструмента, обеспечивающего приложение к головке 20 момента, штифт 10 ввертывается в отверстие H. Наружный диаметр 42 буртика 40 превышает наружный диаметр резьбового хвостовика 50. При ввертывании хвостовика 50 в отверстие H наружный диаметр 42 буртика 40 упирается в поверхность S материала M, исключая возможность дальнейшего перемещения штифта 10 вдоль центральной оси 2 внутрь отверстия H.

При дальнейшем проворачивании штифта 10 верхняя поверхность 66 витков 60 упирается в витки T отверстия H и отжимает первую круглую стенку G отверстия H, расположенную на первой стороне D трещины C, в сторону второй круглой стенки 1 отверстия H, расположенной на второй стороне E трещины C. Иначе говоря, при дальнейшем проворачивании штифта обе стороны трещины D и E смещаются в направлении друг друга и притягиваются друг к другу.

Кольцевая канавка 30 имеет участок 32 с минимальным диаметром, который при определенном значении передающегося от головки 20 к виткам резьбы 60 крутящего момента разрушается, в результате чего происходит срез головки 20. Наличие канавки 30 исключает тем самым возможность нагружения витков 60 недопустимым по соображениям прочности моментом.

Далее более подробно описаны отдельные детали конструкции штифта 10 и геометрия отверстия H по фиг. 1-4. В верхней части штифта 10 расположена головка 20. Головка 20 предпочтительно имеет несколько граней 22, позволяющих использовать обычный инструмент для приложения к головке 20 крутящего момента. Предпочтительно головку 20 выполнить в виде шестигранника, позволяющего использовать для затяжки штифта самые обычные слесарные инструменты. Возможны также и другие варианты выполнения головки штифта, в частности, вариант шлицевой головки с использованием в этих случаях соответствующего инструмента. Желательно головку 20 выполнить симметричной относительно центральной оси 2 штифта 10.

Кольцевая канавка 30 соединяет головку 20 с буртиком 40. Предпочтительно канавку 30 выполнить в виде конической проточки, больший диаметр 34 которой (основание конуса) примыкает к головке 20, а меньший диаметр 32 (вершина конуса) - к буртику 40. При этом основание 34 и вершина 32 образуют параллельные граничные плоскости усеченного конуса, форму которого имеет кольцевая канавка 30. Диаметр вершины конуса 32 предпочтительно является наименьшим диаметром по всей длине штифта 10. Благодаря этому при достижении определенной величины момента разрушение штифта 10 произойдет именно на участке вершины конуса 32, т.е. на участке с минимальным по всей длине штифта поперечным сечением.

Кроме того, размеры поперечного сечения на участке 32 выбираются таким образом, чтобы максимальный момент, который может передать это сечение, был меньше момента, который без разрушения витков 60 может передаваться резьбовым хвостовиком 50. Поэтому при повышении момента до того, как этот момент достигнет величины, предельно допустимой по прочности витков резьбы, происходит разрушение канавки 30 по сечению 32.

Снизу к кольцевой канавке 30 примыкает цилиндрический участок 42 буртика 40 с увеличенным по сравнению с размерами канавки диаметром, который превышает наружный диаметр 62 витков 60 и максимальный диаметр A резьбового отверстия H.

Цилиндрический участок 42 буртика 40 переходит по конусу 46 в сечение 44 меньшего диаметра, непосредственно примыкающее к верхней плоскости 52 резьбового хвостовика 50. Наружная поверхность конуса 46 не является гладкой в его нижней части, где к сечению 44 с меньшим диаметром примыкает верхняя часть 52 хвостовика 50, на которой заканчиваются витки 60 нарезанной на хвостовике винтовой резьбы. При ввертывании на определенную длину вдоль центральной оси штифта 10 в отверстие H буртик 40 упирается в расположенную вокруг отверстия H поверхность S материала M, ограничивая продольное перемещение штифта заранее заданной величиной. При наличии буртика 40 в определенный момент штифт перестает перемещаться вглубь резьбового отверстия и под действием витков 60 штифта 10 первая и вторая стороны D и E трещины C начинают стягиваться друг с другом. Иначе говоря, буртик 40 обеспечивает изменение направления сил, приложенных со стороны штифта 10 к отверстию H.

Резьбовой хвостовик 50 имеет цилиндрическую форму и начинается от меньшего диаметра 44 буртика 40, где расположена его верхняя часть 52, и заканчивается концом 54 штифта 10, наиболее удаленным от головки 20. Резьбовой хвостовик 50 имеет продольную ось симметрии 2, проходящую через его геометрический центр. На наружной цилиндрической поверхности хвостовика 50 расположены витки резьбы 60.

Резьба 60 представляет собой по существу один непрерывный виток, который начинается на конце 54 хвостовика и поднимается по винтовой линии к его верхней части 52. Хотя одноходовая резьба и является предпочтительной, тем не менее возможно использование и многоходовой резьбы с несколькими непрерывными витками, идущими по винтовым линиям от конца 54 хвостовика к его верхней части 52.

Витки резьбы 60 имеют вершину 70, определяющую наружный диаметр 62 резьбы, и впадину 80, определяющую внутренний диаметр 64 резьбы 60. Как показано на фиг. 3, витки резьбы 60 имеют верхнюю поверхность 66, которая расположена между нижним углом 84 впадины 80 и верхним углом 72 вершины 70. Витки 60 имеют также нижнюю поверхность 68, расположенную между, верхним краем 82 впадины 80 и нижним краем 74 вершины 70. Верхняя поверхность 66, а также и нижняя поверхность 68 проходят под углом вверх от впадины 80 к вершине 70. Вершина 70 и впадина 80 на участках между их верхними краями 72, 82 и нижними краями 74, 84 расположены на равных расстояниях от центральной оси 2.

В сечении поверхности 66 и 68 представляют собой прямые линии, проходящие от впадины 80 к вершине 70. Очевидно однако, что при винтовом вращении этих прямых вокруг оси хвостовика 50 они образуют две винтовые криволинейные (верхнюю и нижнюю) поверхности витка. Такая геометрия аналогична геометрии, получаемой при сечении плоскостью конуса с обращенной вниз вершиной при вращении конуса и его перемещении вверх вдоль своей центральной оси. Таким образом, верхняя 66 и нижняя 68 поверхности витка аналогично поверхности, образованной вращением и перемещением конуса, являются пространственно криволинейными поверхностями, имеющими в сечении вид прямой линии.

Верхняя поверхность 66, проходящая от впадины 80 к вершине 70, образует угол с плоскостью 4, перпендикулярной центральной оси 2. Угол наклона верхней поверхности витка предпочтительно составляет 20^o, однако его можно выбрать любым в пределах от 0 до 90^o. Нижняя поверхность 68, проходящая от впадины 80 к вершине 70, образует с плоскостью 4 угол . Угол наклона нижней поверхности витка предпочтительно составляет 40^o, однако и его можно выбрать любым в пределах от 0 до 90^o.

Угол наклона верхней поверхности предпочтительно выполняется меньше угла наклона нижней поверхности , так что толщина витка резьбы 60 у вершины 70 меньше его толщины между соседними впадинами 80. Иначе говоря, толщина витка резьбы 60, а следовательно, и его прочность на внутреннем диаметре 64 больше толщины и выше прочности на наружном диаметре 62, что повышает несущую способность резьбы при действии на нее нагрузок, возникающих при установке штифта в отверстие H.

На фиг. 4 в деталях показана геометрия отверстия H. Отверстие H обычно выполняется в точном соответствии с формой резьбового хвостовика 50 штифта 10. Отверстие H имеет резьбу T с наружным диаметром A и внутренним диаметром B. Каждый виток резьбы T имеет нижнюю поверхность L и верхнюю поверхность U. Отверстие H имеет первую круглую стенку G, расположенную на первой стороне D трещины C, и вторую круглую стенку 1, расположенную на второй стороне E отверстия H. Иначе говоря, отверстие H как бы разрезается проходящей через него посредине трещиной C на две части.

Местоположение отверстия H выбирается таким образом, чтобы трещина C делила его на две существенно равные части. При этом по отношению к поверхности S отверстие H ориентируется по оси, лежащей в плоскости трещины C. Предпочтительно отверстие H сверлится от поверхности S до конца трещины C. Однако в отдельных случаях длина отверстия H может быть меньше глубины трещины C (фиг. 1 и 4), что обусловлено невозможностью использования достаточно длинных штифтов 10 или же тем, что надежную заделку трещины удается обеспечить при сравнительно небольшой глубине отверстия H и длине штифта 10.

Витки T нарезанной в отверстии H резьбы выполнены таким образом, что их поверхности L, U совпадают по форме с верхней и нижней поверхностями 66 и 68 витков 60 резьбы, нарезанной на штифте 10. При этом наружный диаметр A 30 резьбы в отверстии H предпочтительно слегка превышает наружный диаметр 62 витков резьбы 60, а внутренний диаметр B витков T слегка превышает внутренний диаметр 64 витков резьбы 60.

Такая разность диаметров создает небольшой зазор между штифтом 10 и отверстием H и облегчает установку штифта 10 в отверстие H. При этом одновременно обеспечивается возможность некоторого относительного перемещения круглых стенок G и I отверстия H в процессе затяжки штифта, сопровождающегося стягиванием друг с другом первой и второй половин D и E трещины C. Таким образом, до установки штифта в отверстие наружный и внутренний диаметры A и B резьбового отверстия H слегка превышают наружный и внутренний диаметры 62 и 64 резьбовой части штифта, а после установки штифта 10 в отверстие и его затяжки эта разница в диаметрах отверстия H и резьбового хвостовика существенно уменьшается или даже вообще исчезает.

На фиг. 5-7 показан метчик 550, используемый для нарезки резьбы в отверстии H. Метчик 550 предпочтительно имеет цилиндрическую форму с предназначенной для приложения к метчику крутящего момента головкой 590 на верхнем конце и нижним торцом 552 на другом конце. В месте перехода меньшего диаметра 582 метчика 550 к его большему диаметру 584 расположен упор 580. Расстояние от упора 580 до нижнего торца 552 равно глубине просверленного в материале отверстия H. Меньший диаметр 582 метчика 550, расположенный ниже упора 580, предпочтительно равен диаметру отверстия H до нарезки в нем резьбы T.

В нижнем торце 552 метчика имеются режущие зубья 560, расположенные по винтовой линии на его наружной поверхности под углом, равным углу наклона витков T, нарезаемых метчиком в отверстии H. Режущие зубья 560 имеют верхнюю поверхность 562, нижнюю поверхность 564, наружную поверхность 566 и внутреннюю поверхность 568. Зубья 560 отделены друг от друга продольными прорезями 575, которые делят один режущий виток вдоль метчика 550 на отдельные режущие зубья. Наличие прорезей 575, в которых собирается образующаяся при нарезке резьбы в отверстии H стружка, позволяет удалить стружку и существенно облегчает процесс нарезки резьбы T в отверстии H зубьями 560.

Зубья 560 имеют верхнюю поверхность 562, нижнюю поверхность 564, наружную поверхность 566 и внутреннюю поверхность 568. Размеры этих участков 562, 564, 566, 568 зубьев соответствуют размерам витков T, нарезаемых метчиком в отверстии H. Поскольку, как уже было сказано выше, наружный и внутренний диаметры 62 и 64 витков 60 штифта 10 выполняются несколько меньшими, чем соответствующие диаметры витков T отверстия H, то размеры зубьев 560 слегка превышают размеры поверхностей 66, 68 витков на штифте 10.

Верхняя поверхность 562 каждого зуба 560 образуют с плоскостью 554, перпендикулярной продольной оси метчика 550, угол верхней кромки. Нижняя поверхность 564 образует с плоскостью 554 угол нижней кромки. Угол нижней кромки и угол верхней кромки предпочтительно равны соответственно углу нижней поверхности и углу верхней поверхности витков резьбы на штифте.

Нижние участки зубьев 560, расположенные у нижнего торца 552, срезаны фаской 570, которая образует с плоскостью 554 угол , равный 60^o. Наличие такой фаски 570 обеспечивает при заходе метчика 550 в отверстие H постепенное увеличение количества материала, срезаемого в отверстии при нарезке в нем резьбы. Очевидно, что для нарезки резьбы T в отверстии H помимо метчика описанной конструкции могут использоваться и другие устройства и способы.

При нарезке резьбы T в отверстии H метчик 550 соединяется с соответствующим инструментом, например дрелью, и ориентируется по просверленному перед этим в материале отверстию H. Вращающийся метчик 550 затем опускается своим нижним концом 552 в отверстие H и при дальнейшем опускании в отверстие нарезает в боковых стенках G и 1 отверстия H витки резьбы T.

Заделка трещины C в материале M (фиг. 8-12 и 13) с помощью штифтов 10 предпочтительно осуществляется следующим образом. Вначале определяются местонахождение и протяженность трещины C. Протяженность трещины на поверхности S определяется ее концами N. После уточнения расположения трещины C целесообразно воспользоваться замками 100, устанавливаемыми поперек трещины (см. фиг. 12), как описано подробно в патенте США 4662806. Эти замки 100 стягивают края трещины C друг с другом и препятствуют расширению трещины в процессе ее заделки. Для установки замков 100 используются специальные более длинные, чем замки, отверстия 101.

Затем по всей длине трещины C сверлятся отверстия H. При этом крайние отверстия H должны находиться на некотором расстоянии от видимых концов трещины C. При таком расположении отверстий увеличивается вероятность того, что заделка трещины будет осуществляться на всей ее длине. Расстояние между осями отверстий H выбирается меньше диаметра отверстия.

После этого в отверстиях H нарезается резьба T, как показано на фиг. 4. После нарезки резьбы в отверстия H ввертываются штифты 10. Затяжка штифтов 10 предпочтительно осуществляется до момента среза головки 20 по кольцевой канавке 30. Этим гарантируется полная затяжка штифтов. Выступающая из отверстия часть штифта 10 затем зачищается заподлицо с поверхностью S с помощью обычного шлифовочного инструмента.

Хотя на этом операцию заделки трещины можно и закончить, тем не менее желательно между установленными в трещину и зачищенными штифтами 10 просверлить в трещине C еще ряд отверстий (необходимо заметить, что при этом приходится частично высверливать уже установленные штифты 10). Следует подчеркнуть, что эти дополнительные отверстия H сверлятся последовательно во всех свободных промежутках между установленными до этого штифтами в два этапа (вначале с пропуском через один свободный промежуток) так, чтобы в окончательном виде штифты полностью заполнили трещину по всей ее длине.

Сверление отверстий H осуществляется, таким образом, в три этапа. Вначале отверстия H сверлятся на каждом конце N трещины C и на некотором расстоянии друг от друга по всей длине трещины. Затем отверстия сверлятся в свободных промежутках между соседними просверленными перед этим отверстиями через каждые два отверстия. И, наконец, на третьем этапе сверлятся отверстия во всех оставшихся пустыми местах трещины.

После того как по всей длине трещины C будут просверлены отверстия H, вся видимая со стороны поверхности S часть трещины оказывается высверленной и образованной участками высверленных отверстий. Следует подчеркнуть, что ни в одной паре соседних отверстий H отверстия не сверлятся непосредственно одно за другим и штифты 10 не ввертываются один за другим в расположенные рядом друг с другом отверстия.

Ввертываемый в отверстие H штифт 10 на три четверти своей наружной поверхности соприкасается с материалом M, что гарантирует надежное взаимодействие его витков 60 с витками T резьбы просверленного в материале M отверстия H. После установки в отверстия и затяжки штифты зачищаются заподлицо с поверхностью S, на которой остаются видимыми только шлифованные торцы штифтов и установленные перед этим замки 100.

Механизм заделки трещины C подробно изображен на фиг. 1. При установке штифта 10 в отверстие H и его вращении по резьбе между витками 60 и витками T создается усилие F. Под действием вращающего усилия F и с учетом сил, возникающих между витками 60 и T, штифт 10 перемещается вглубь отверстия H. После того как штифт опустится на достаточную глубину, его буртик 40 упрется вокруг отверстия H в поверхность S, и поступательное перемещение штифта внутрь отверстия под действием момента от силы F прекратится.

При дальнейшем нагружении штифта 10 моментом от силы F верхняя поверхность 66 витков 60 упрется в верхнюю поверхность U витков T отверстия H. В результате этого возникает приложенное к материалу M с каждой стороны отверстия H усилие F', под действием которого круглые стенки G и I отверстия H притягиваются друг к другу. В результате этого обе стороны D и E трещины C стягиваются друг с другом. Таким образом, штифты 10, а также штифты 110, 210, 310, 410, 910, 1010 стягивают друг с другом обе стороны D и E трещины C, обеспечивая тем самым ее заделку.

На фиг. 14 показан другой вариант предлагаемого штифта 10. Штифт 110 отличается от штифта 10 тем, что его буртик 140 не имеет конусного участка 46 (см. фиг. 2), а имеет заостренный выступ 144. Этот выступ 144 имеет наружный край 142 и внутренний край 146, который расположен на резьбовом хвостовике 150 ближе к головке 120, чем наружный край 142. При ввертывании штифта 110 в отверстие H заостренный выступ 144 упирается и врезается в наружную поверхность S вокруг отверстия H. Следует отметить, что такое прочное соединение буртика 140 с поверхностью детали вокруг отверстия H происходит до среза головки 120 по кольцевой канавке 130.

На фиг. 15 показан еще один вариант выполнения штифта 10. Изображенный на этом чертеже штифт 210 имеет головку 220 с гранями 222, расположенную над кольцевой канавкой 230, ниже которой находится буртик 240, к которому снизу примыкает резьбовой хвостовик 250. Штифт 210 отличается от штифта 10 тем, что буртик 240 имеет форму усеченного конуса 246, расположенного между большим диаметром 242 и меньшим диаметром 244.

Еще один вариант выполнения штифта 10 показан на фиг. 16. Штифт 310 отличается от штифта 10 по предпочтительному варианту тем, что конусный буртик 340, расположенный между большим диаметром 342 и меньшим диаметром 344, имеет большую конусность. Головка 320 с гранями 322, кольцевая канавка 330 и резьбовой хвостовик 350 - такие же, как и у штифта 10.

Еще один вариант конструкции штифта 10 показан на фиг. 17. Штифт 410 имеет головку 420 с гранями 422, подобно головке штифта 10. Кольцевая канавка 430 штифта 410 также аналогичная кольцевой канавке 30 штифта 10. Буртик 440 штифта 410 не является обязательным и на фиг. 17 показан выполненным аналогично буртику 340 штифта 310. Резьбовой хвостовик 450 штифта 410 отличается от резьбового хвостовика 50 штифта 10 тем, что его внутренний диаметр 464 выполнен непостоянным по длине хвостовика и плавно уменьшается по мере удаления от головки 420.

Уменьшение минимального диаметра 464 по длине конической резьбы характеризуется углом в отличие от параллельной направленности у штифта 10. В такой же степени по длине резьбы к нижней части хвостовика уменьшается и наружный диаметр 462 штифта 410. Во время работы штифт 410 ввертывается, в отверстие H', в котором нарезана коническая резьба T' с диаметром вершин A' и диаметром впадин B'. Штифт 410 ввертывается в отверстие H' до тех пор, пока его витки 460 не упрутся в витки резьбы T'.

В этот момент прекращается продольное перемещение штифта 410 вдоль центральной оси 402. Дальнейшее вращение штифта 410 приводит к тому, что обе стороны D и E трещины C, в которой просверлено отверстие H', начинают стягиваться друг с другом. При повышении момента, приложенного к головке 420 через ее грани 422, сверх предельно допустимого уровня, определяющего надежное взаимодействие витков 460 с витками T отверстия H', происходит срез головки 420 канавкой 430.

На фиг. 18 показан угол детали из материала M с расположенной в этом месте трещиной C. Схематично изображенный на этом чертеже штифт 410 стягивает друг с другом обе стороны D и E трещины C, обеспечивая ее заделку. Подобное использование штифта 410 обеспечивает стягивание трещины C при отсутствии плоской поверхности S, которая могла бы служить упором для буртика 440.

На фиг. 19 показан еще один вариант штифта 10. Штифт 610 специально сконструирован для установки его в длинное отверстие H'', просверленное в материале M с достаточно глубокой трещиной C. Штифт 610 идентичен штифту 10, за исключением того, что у него нет головки, кольцевой канавки и буртика. Вместо них на торце 652 штифта 610 выполнено углубление 620 под инструмент для ввертывания штифта. Штифт 610 ввертывается в отверстие H" за счет взаимодействия витков 660 и T до упора его нижнего торца 654 в нижнюю стенку J отверстия H''. Дальнейшая затяжка штифта создает приложенные к виткам T со стороны витков 660 усилия, под действием которых обе стороны D и E трещины C стягиваются друг с другом.

После этого в отверстие H'' ввертывается еще один штифт 610, который своим нижним торцом 654 упирается в верхний торец 652 первого штифта 610. В результате этого верхние участки боковых стенок D и E трещины C стягиваются друг с другом. Такой способ позволяет осуществлять заделку достаточно длинных трещин C.

Еще один вариант конструкции штифта 10 показан на фиг. 20. Штифт 910 имеет головку 920 и кольцевую канавку 930, подобные головке 20 и канавке 30 штифта 10 по фиг. 1. Штифт 910 имеет также резьбовой хвостовик 950 с витками 960, аналогичный хвостовику 50 с резьбовыми витками 60 штифта 10. Штифт 910 отличается от штифта 10 буртиком 912, отличающимся от буртика 40 штифта 10. Буртик 912 предпочтительно имеет цилиндрическую боковую стенку 914 и нижний торец 916, предпочтительно перпендикулярный боковой стенке 914 и продольной оси штифта 910.

Угол между нижним торцом 916 и боковой стенкой 914 предпочтительно равен 90^o. Однако этот угол можно увеличить и придать нижнему торцу 916 заостренную форму, подобную форме буртика, показанного на фиг. 14. Нижний торец 916 может упираться в поверхность S, или же, что более предпочтительно, в дно 714 цековки 710 (фиг. 21), выполненной в верхней части отверстия H на поверхности S.

Между буртиком 912 и резьбовым хвостовиком 950 расположен конический участок 918. Этот конический участо