Упрочнение заклепочных соединений

Упрочнение заклепочных соединений

Для увеличении прочности заклепочных соединений, помимо правильного выбора геометрических параметров (диаметр, число рядов заклепок, шаг заклепок), большое значение имеют технологические меры.

В качестве материала для заклепок целесообразно применять легированные стали типа 40Х. Если заклепка перед установкой нагрета до температуры, превышающей температуру фазового превращения, т. е. до 750—800°С, и охлаждение происходит достаточно быстро, то сталь в процессе остывания подвергается мягкой закалке на сорбит, что значительно увеличивает прочность соединения. Изготовляя заклепки из легированной стали состава, применяемого для НТМО, можно в процессе деформации заклепок во время остывания получить значительное упрочнение заклепок.

Для ответственных соединений целесообразно применять заклепки из высокопрочных мартенситно-стареющих сталей, подвергающихся при остывании закалке.

Следует избегать нагрева заклепок свыше 1000°С, вызывающего крупнозернистость металла.

Сопротивление усталости заклепочных соединений можно значительно увеличить правильной обработкой отверстий под заклепки и приданием рациональных форм заклепкам. Надо избегать пробивки отверстий, вызывающей на кромках отверстий надрывы и микротрещины, являющиеся источниками резкой концентрации напряжений. Отверстия под заклепки следует сверлить (совместно в стягиваемых деталях), развертывать, а при холодном клепании проходить уплотняющей разверткой или прошивкой.

Входные и выходные кромки отверстий должны быть заправлены фасками (рис. 32, а) или, лучше, галтелями (виды б, в), поверхность которых при холодном клепании также целесообразно обработать давлением.

Формы заклепок и отверстий

Закладные головки заклепок следует соединять со стержнем плавными галтелями или по крайней мере фасками (согласованными с размерами галтелей и фасок на кромках отверстия).

При горячем клепании переходы от стержня к головке образуются сами собой в результате затекания металла в фаску или галтель отверстия.

Для увеличения прочности соединения важно повысить сцепление между соприкасающимися поверхностями. Целесообразно подвергать стыковые поверхности дробеструйной обработке, увеличивающей шероховатость. Дня обеспечения герметичности в таких случаях необходима металлизация стыковых поверхностей.

Эффективный способ повышения прочности горячих заклепочных соединений состоит в применении гидравлического расклепывания с выдержкой заклепки и соединяемых деталей под постоянной силой до остывания заклепки.

Нагретую заклепку вводят в отверстие и сжимают большой силой, высаживая замыкающую головку и раздавая стержень до полного соприкосновения со стенками отверстия. Заклепку выдерживают под действием силы до ее остывания (до 200—300°C). Уменьшение диаметра стержня заклепки при остывании компенсируется непрерывным сжатием заклепки пуансоном.

В итоге получается соединение с заклепкой, практически беззазорно сидящей в отверстии, надежно застрахованное от сдвига. Вместе с тем соединение сохраняет характерное для горячих заклепочных соединений повышенное сопротивление сдвигу благодаря силам трения на стыке, возникающим на первых стадиях процесса при сжатии стыка силой со стороны пуансона, а на заключительной стадии — в результате усадки стержня заклепки в осевом направлении при остывании с конечной температуры клепания до температуры окружающей атмосферы.

Процесс гидравлического расклепывания требует повышенного давления склепывания, достаточного для деформации стержня в полупластичном состоянии (при температурах, соответствующих конечному периоду склепывания), и менее производителен из-за большей продолжительности выдержки, чем обычный процесс. Однако это окупается высоким качеством соединения.

Для увеличения прочности соединения целесообразно расчленить процесс сжатия стыка и процесс пластической деформации заклепки, для этого применяют пуансон двойного действия. При этом сначала сжимают соединяемые детали с помощью наружного кольцевого пуансона 1 (рис. 33, а), а затем с помощью внутреннего пуансона 2 прилагают силу к стержню заклепки, высаживая головку и раздавая стержень заклепки до полного выбора первоначального зазора между стержнем и стенками отверстия (рис. 33, б).

Схема клепания пуансоном двойного действия

Систему выдерживают в таком состоянии до охлаждения заклепки. Как и в предыдущем случае, усадка стержня заклепки в осевом направлении при остывании компенсируется пластической деформацией заклепки действием пуансона, для чего выгодно делать головку с потаем. После остывания заклепки снимают давление с пуансона 2, а затем после некоторой выдержки и с пуансона 1. Затяжка стыка довершается укорочением стержня заклепки при полном остывании, происходящем уже в упругой стадии.