болтовое соединение

Формула изобретения

Болтовое соединение, содержащее установленный в отверстиях соединяемых деталей болт, шайбу и гайку, отличающееся тем, что на головке болта и поверхности шайбы со стороны соединяемых деталей выполнены кольцевые дорожки лазерной закалки с возможностью образования выступов в процессе затяжки болтового соединения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в соединениях деталей, обладающих большой усталостной прочностью

Наиболее близким к заявляемому является болтовое соединение, содержащее установленный в отверстиях соединяемых деталей болт с шайбой и гайкой с выступами на головке бота и поверхности шайбы со стороны соединяемых деталей (авт.св. СССР 941717, F 16 B 5/02, 1982 - прототип).

Выполнение в указанном соединении кольцевых выступов на головке болта и поверхности шайбы повышает усталостную прочность за счет самонапряжения во время затяжки и снижения концентрации напряжения в отверстиях соединяемых листов.

Недостатком известного соединения является то, что при сборке образуются зоны значительной концентрации напряжений в области контакта выступа с соединяемыми листами, которая приводит к износу выступов и материала листов, а возникающая в материале листов пластическая деформация вызывает образование микротрещин и разрушение материала листов в процессе эксплуатации. Все это в совокупности снижает долговечность соединения. Кроме того, болтовое соединение может использоваться только для соединения листов меньшей твердости, чем материал болта, что ограничивает функциональные возможности соединения.

Задачей заявленного изобретения является повышение срока службы болтового соединения и расширение его функциональных возможностей.

Поставленная задача решается тем, что в болтовом соединении, содержащем установленный в отверстиях соединяемых деталей болт, шайбу и гайку, согласно изобретению на головке болта и поверхности шайбы со стороны соединяемых деталей выполнены кольцевые дорожки лазерной закалки с возможностью образования выступов в процессе затяжки болтового соединения.

На контактирующих с соединяемыми листами поверхностях болта и шайбы выполнены кольцевые дорожки лазерной закалки для образования выступов с высокой твердостью из материала самого болта и самой шайбы в процессе затяжки и пластического оттеснения менее твердых участков листов, что обеспечивает наряду с увеличением усталостной прочности путем самонапряжения, также уменьшение пластических деформаций из-за устранения зон со значительной концентрацией напряжения в районе выступов путем контакта всей прилегающей площади поверхности головки болта и шайбы с соединяемыми листами. Причем величина образующихся выступов в материалах деталей регулируется силой затяжки. Повышение твердости выступов в сравнении с основным материалом болта и шайбы позволяют обеспечить соединение листов с твердостью не менее твердости материала болта и шайбы, в отличие от прототипа.

Таким образом, предлагаемые отличия обеспечивают достижение нового технического эффекта - обеспечение самонапряжения для повышения усталостной прочности болтового соединения при одновременном уменьшении пластических деформаций в материалах соединяемых деталей, болта и шайбы болтового соединения.

Сущность предлагаемого соединения поясняется чертежом.

Соединение содержит соединяемые листы 1 и 2, в соосных отверстиях которых установлен болт 3, шайбу 4, зафиксированную натягом на болте 3 гайкой 5. На головке болта 3 и шайбе 4 со стороны соединяемых листов выполнены кольцевые дорожки лазерной закалки 6 с возможностью образования в процессе затяжки выступов 7.

При выполнении на деталях дорожек лазерной закалки в зонах лазерного влияния образуется мелкодисперсный мартенсит, обладающий более высокой твердостью (50 HRC и более) по сравнению с исходной структурой и развитой неоднородностью физико-механических свойств в направлении, поперечном сканированию лазерного луча.

В процессе затяжки соединения более твердый материал зон лазерного влияния внедряется в менее твердый материал соединяемых листов подобно жесткому штампу за счет большего объемного деформирования исходного материала, образуя выступы, и обеспечивает самонапряжение болтового соединения с прилеганием по всей контактирующей площади головки болта и шайбы с соединяемыми листами, без зон с повышенной концентрацией напряжений, уменьшая разрушение материалов в процессе эксплуатации.

Предлагаемое решение используется в болтовых соединениях для образования выступов, регулируемых силой затяжки и обеспечивает соединение деталей с твердостью до 50 HRC.