Выносливости соединения

П р и м е ч а н и е. В чкслитсле — пределы выносливости соединений с болшми, термически обработанными после изготовления резьбы, в знаменателе — то же, с болтами, термически обработанными до изготовления резьбы.

Отметим, что в зависимости (32.18) среднее напряжение не учитывается, так как экспериментально установлена независимость предела выносливости резьбовых соединений от величины среднего напряжения при а„ > 0,5ат. Значения пределов выносливости соединений для некоторых распространенных материалов болтов даны в табл. 32.5.

Рис. 35. Распределение значений предела выносливости соединений с ре^ьб^й М10 по методу «пробитое» (сплошная линия) и по методу «лестницы» (штриховая линия) при От =400 МН/м2 (40 кгс/мм3):

Предел выносливости соединений определяют в основном при постоянном среднем напряжении -ат. Такая схема соответствует переменному напряжению затяжки в процессе испытаний.

и др. [59]. При исследовании установлено, что упрочнение наружной резьбы методом вибрационного накатывания соединений диаметром 75 мм, выполненных из сталей 45 и 40ХНМА, повышает предел выносливости соединений в 2 раза; упрочнение наружной резьбы соединений диаметром 178 мм, выполненных из стали 40ХНМА, повысило предел выносливости на 50%. При упрочнении наружной и внутренней резьбы достигается двукратное повышение прочности.

В настоящее время критериями прочности соединений, выполненных сваркой трением, приняты угол загиба и ударная вязкость. Однако эти показатели не могут служить критериями для сварных соединений, работающих в условиях циклических нагрузок. Исследования выносливости соединений, выполненных сваркой трением, показали, что в зависимости от физико-химических свойств свариваемых металлов их уста-

4. Болотов Ю. Г. и др. Повышение выносливости соединений, выполненных сваркой трением. «Автоматическая сварка», 1967, № 8.

8. Данилко Б. М. и др. Ускоренное определение пределов выносливости сварных соединений. «Автоматическая сварка», 1972, № 2.

Однако значение аа в таких соединениях уменьшается лишь на 6 ... 8 %. Кривые распределения аа во впадине под первым рабочим витком в соединении с резьбой М24 (R = 0,133Р, Н = = 0,8d) показаны на рис. 4.26. Сплошная кривая на рисунке соответствует обычной резьбе, штриховая — асимметричной, показанной на рис. 4.25. Благодаря снижению аа, а также смещению наиболее нагруженного сечения на 30 ... 40° от центра впадины к рабочей грани и, как следствие, увеличению площади опасного сечения предел выносливости соединений возрастает на 15 ... 20 % [4].

Предел выносливости соединений определяют в основном при постоянном среднем напряжении 0т. Такая схема соответствует переменному напряжению затяжки в процессе испытаний

Отметим, что в указанных пределах изменения ат существенное влияние на значение аап могут оказывать режимы накатывания (нарезания) резьбы. При дальнейшем увеличении сгт предел выносливости соединений с накатанной резьбой практически не изменяется и приближается к пределу выносливости соединений е нарезанной резьбой (табл. 6.2).

Поэтому предел выносливости соединения повышается с увеличением силы затяжки в несколько раз. Эффективно выполнять неглубокие разгрузочные канавки у кромок соединяемых листов, разгружающие контактирующие слои от основных напряжений.

Увеличение предела выносливости соединения зависит от уменьшения внутреннего диаметра резьбы. В связи с этим

Электронно-лучевая сварка приводит к снженда предана выносливости соединения примерно на 30$ (рис. 3,2) по сравненш с основным материалом. Проведение отжига после сварки позволяет повысить предел выносливости шва до уровня предела выносливости основного материала. Следует отметить, что плоскость разрушения находится на расстоянии 8-9 мм от центра шва, т.е. вне зоны термического влияния. Разрушение щш лазерной [4j ж аргоно-дуговой сварке [б] сплава Ti, - 6 А ? -4 V имеет аналогичный характер. Отжиг не приводит к качественному изменению характера разрушения, хотя и позволяет повысить предел выносливости.

Низкий предел выносливости соединения, сваренного электродом ЦЛ-25, по-видимому, объясняется высоким- уровнем (15— 17 кгс/мм2) остаточных напряжений, возникающих после термообработки, и структурной неоднородностью в зоне сплавления.

На рис. 16 даны кривые усталости соединения сталей ОХ12НДЛ и 15Г2ВЛ, сваренного ручной сваркой электродом УОНИ13/55 (облицовка стали ОХ12НДЛ электродом ЦУ-2ХМ). После сварки произведен отпуск при 650° С с охлаждением при V = 50° С/ч. Предел выносливости образцов с усилением шва составляет 7,5 кгс/мм2. Снятие механической обработкой усиления шва повышает,, пред ел выносливости соединения до 11,5 кгс/мм2, т. е. более чем в 2,5 раза.

Для сварного соединения стали ОХ 12НДЛ со сталью 20ГСЛ определен предел выносливости соединения на крупных плоских образцах сечением 130x300 мм.

получиться посадка с недопустимо большими зазорами. Наличие же зазора между стержнем заклепки и отверстием приводит к снижению прочности и выносливости соединения особенно при повторно-статических и вибрационных нагрузках.

Как показывают результаты испытаний (табл. 6.8; рис. 6.17), увеличение угла профиля резьбы до а = 90° или уменьшение до а — 45° позволяет повысить предел выносливости соединения на 45 ,.. 55 %. Впервые резьба с а ~ 90° для болтов была предложена в работе [3].

Влияние материала гайки исследовалось также авторами. Испытывались соединения шпилек нарезанной резьбой М10 (форма впадины — плоскосрезанная) с гайками из сплавов Д16Т, ВТ9 и стали 45, Средние значения разрушающей нагрузки (по результатам пяти испытаний) приведены в табл. 6.13. На рис. 6.27 показана зависимость предела выносливости соединения от отношения модуля упругости материала гайки испытуе' Таблица 6.13

Рис. 6.27. Зависимость предела выносливости соединения от отношения E/EQ

Установлено также (см. табл. 7.5), что применяемое на практике исправление резьбы (средний диаметр, конусообразность и т. д.) путем перенакатывания существенно снижает сопротивление усталости резьбовых соединений, так как не удается точно совместить профили исправляемой резьбы и витков ролика. В результате перенакатывания во впадинах резьбы получается «надрез» от пересечения двух радиусных поверхностей, снижающий предел выносливости соединения.