резьбовое соединение, способ изготовления его элементов, способ стопорения резьбового соединения и способ его демонтажа

Формула изобретения

1. Резьбовое соединение, содержащее охватываемый и охватывающий элементы с внешней и внутренней резьбой, отличающееся тем, что оба элемента выполнены из материала с эффектом памяти формы и выполнены с некруглым сечением по меньшей мере в зоне их резьбового сопряжения для изменения при нагревании формы сечений на круглую.

2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что охватываемый и охватывающий элементы выполнены с отметками-рисками для визуального определения направления изменения формы круглого сечения при охлаждении по меньшей мере, в зоне их резьбового сопряжения.

3. Способ изготовления резьбовых элементов соединения, включающий изготовление заготовок для охватываемого и охватывающего резьбовых элементов и формирование резьбы на наружной поверхности охватываемого и на внутренней поверхности охватывающего элементов, отличающийся тем, что при изготовлении каждой заготовки их подвергают высокотемпературной деформации до образования сечения заготовок круглой формы в зоне их предполагаемого резьбового сопряжения, затем осуществляют отжиг, охлаждают до температуры не выше температуры возврата материала с эффектом памяти формы, из которого выполнены заготовки, подвергают пластической деформации участки по меньшей мере зоны предполагаемого сопряжения заготовок до изменения формы сечений на выбранную, отличную от имеющейся, и нагревают заготовки до температуры срабатывания, а резьбу формируют при температуре срабатывания.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что на заготовки наносят отметки-риски для визуального определения направления изменения формы круглого сечения заготовок при охлаждении, причем осуществляют это до или после формирования резьбы.

5. Способ стопорения резьбового соединения, включающий его монтаж в нагретом состоянии, отличающийся тем, что в процессе монтажа охватываемый и охватывающий резьбовые элементы нагреты до температуры срабатывания материала с эффектом памяти формы, из которого они выполнены, а после сборки соединения охлаждают элементы до температуры возврата формы материала.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что перед охлаждением резьбовых элементов совмещают имеющиеся на них отметки-риски.

7. Способ демонтажа резьбового соединения, включающий нагрев соединения в процессе его осуществления, отличающийся тем, что нагрев осуществляют до температуры срабатывания материала с эффектом памяти формы, из которого оно выполнено.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано для изготовления и стопорения резьбовых соединений, подверженных действию динамических нагрузок.

Известны резьбовые соединения и способ его стопорения, заключающийся в нанесении термопластичного материала на предварительно нагретые резьбовые участки, сборка и разборка резьбового соединения производятся в холодном состоянии. Стопорение осуществляется за счет частичного заполнения впадин резьбы слоем термопласта, имеющего повышенный коэффициент трения.

К недостаткам известного решения следует отнести трудности со сборкой и разборкой вследствие повышенного коэффициента трения в резьбе, а также недостаточный стопорящий эффект при воздействии на резьбовое соединение вибрационных нагрузок.

Наиболее близким по технической сущности (базовым) решением являются резьбовое соединение и способ его стопорения, заключающийся в нанесении на резьбовые участки термопластического материала и осуществлении сборки и разборки соединения в нагретом до температуры плавления термопластического слоя состоянии.

Недостаток известного устройства и способа заключается в том, что помимо двух контактирующих резьбовых поверхностей необходим термопластический материал, что усложняет соединение и способ его стопорения и вызывает трудности со сборкой и разборкой соединения. Термопластичная пленка оказывает недостаточный стопорящий эффект при воздействии на резьбовое соединение вибрационных нагрузок, к тому же, выдавливаясь в сторону вершин профиля, термопластичная пленка не контактирует по всей площади резьбового соединения, что также сказывается на стопорящем эффекте.

Цель изобретения - упрощение резьбового соединения и способа его стопорения, повышение надежности стопорения, снижение трудоемкости сборки и разборки резьбового соединения.

Способ изготовления деталей с резьбой, принятый в качестве прототипа и заключающийся в изготовлении заготовки и выдавливании резьбы, не позволяет изготовить элементы предложенного резьбового соединения.

Поставленная цель достигается тем, что в резьбовом соединении, содержащем охватываемый и охватывающий элементы с внутренней и внешней резьбой, оба элемента выполнены из материала с эффектом памяти формы и с некруглым сечением по меньшей мере в зоне их резьбового сопряжения для изменения при нагревании упомянутой формы сечений на круглую. При этом охватываемый и охватывающий элементы могут быть выполнены с отметками - рисками для визуального определения направления изменения формы круглого сечения при охлаждении по меньшей мере в зоне их резьбового сопряжения.

В способе изготовления резьбовых элементов соединения, включающем изготовление заготовок для охватываемого и охватывающего элементов и формирование резьбы на внешней поверхности охватываемого и на внутренней поверхности охватывающего элементов, при изготовлении каждой заготовки их подвергают высокотемпературной деформации до образования сечения заготовок круглой формы в зоне их предполагаемого резьбового сопряжения, затем осуществляют отжиг, охлаждают до температуры не выше температуры возврата материала с эффектом памяти формы, из которого выполнены заготовки, подвергают пластической деформации участки по меньшей мере зоны предполагаемого сопряжения заготовок до изменения формы упомянутых сечений на выбранную, отличную от имеющейся и нагревают заготовки до температуры срабатывания, а резьбу формируют при упомянутой температуре срабатывания. Причем отметки-риски наносят на заготовки до или после формирования резьбы.

В способе стопорения резьбового соединения, включающем его монтаж в нагретом состоянии, в процессе монтажа охватываемый и охватывающий резьбовые элементы нагреты до температуры срабатывания материала с эффектом памяти формы, из которого они выполнены, а после сборки соединения охлаждают упомянутые элементы до температуры возврата формы упомянутого материала. Причем при осуществлении способа могут быть совмещены, имеющиеся на них отметки-риски.

В способе демонтажа резьбового соединения, включающем нагрев соединения в процессе его осуществления, нагрев осуществляют до температуры срабатывания материала с эффектом памяти формы, из которого они выполнены.

На фиг. 1,2,3 изображены варианты резьбового соединения; на фиг. 4,5,6 - разрезы соответствующего варианта резьбового соединения по А-А, Б-Б, В-В в нагретом до температуры срабатывания состоянии; на фиг. 7,8,9 - разрезы соответствующего варианта резьбового соединения по А-А, Б-Б, В-В при температуре возврата на примере овальной формы резьбового соединения; на фиг. 10 - вариант отметки, показывающий направление изменения формы (вид по стрелке Г на фиг. 1 при температуре срабатывания); на фиг. 11 - то же, при температуре возврата.

Резьбовое соединение состоит из элемента 1 с внешней резьбой и элемента 2 с внутренней резьбой. Оба элемента выполнены из термочувствительного материала, обладающего свойствами памяти формы, например из никелида титана, и имеют отметки 3, например риски, показывающие направление изменения формы круглых резьбовых участков при охлаждении.

Осуществления способа изготовления элементов резьбового соединения на примере никелида титана (состав 54% -56% никеля, остальное - титан, предел прочности 87 кгс/мм², предел выносливости на базе 10⁷ циклов 49 кгс/мм², температура срабатывания +63^оС, температура возврата 100% формы +40^оС, теплоемкость 0,077 кал/г. ^оС, степень деформации 10% -15% , генерируемые напряжения при возврате 100% -ной формы свыше 30 кгс/мм².

Конструктивный признак, обеспечивающий решение поставленных задач, заложен при изготовлении участков под резьбу и получен с помощью высокотемпературной деформации их до круглой формы с отжигом элементов 1 и 2 соединения при этой форме участков под резьбу в закрытом штампе при +500^оС в течение 1 ч. Затем элементы 1 и 2 соединений охлаждают вместе со штампом до температуры, ниже температуры возврата (ниже +40^оС), извлекают из штампа и пластически деформируют до получения выбранной некруглой формы, как минимум, участков под резьбу, наносят отметки 3 (риски), указывающие направление изменения формы и, нагревают элементы 1 и 2 до температуры срабатывания (выше +63^оС), нарезают резьбу.

Таким образом изготовленные элементы 1 и 2 резьбового соединения в соответствии со свойствами памяти формы имеют при температуре возврата (ниже +40^о), т. е. при температуре эксплуатации (законтривании) некруглые резьбовые участки, а при температуре срабатывания (выше +63^оС) элементы 1 и 2 имеют круглые резьбовые участки.

Изготовленные таким образом элементы 1 и 2 резьбового соединения собирают в следующем порядке. Нагревают элементы 1 и 2 резьбового соединения до температуры срабатывания. При этом в соответствии со свойствами памяти формы резьбовые участки элементов 1 и 2 соединения принимают круглую форму, благодаря чему свободно собирают резьбовое соединение. При этом при сборке риски на элементах 1 и 2 должны cовпаcть (фиг. 10). При охлаждении элементов 1 и 2 до температуры возврата они быстро восстанавливают свою первоначальную некруглую форму. По расположению резьбовые участки некруглой формы элементов 1 и 2 будут соответствовать друг другу (фиг. 11). Некруглая, но одинаковая форма резьбовых участков (треугольник, квадрат, овал и т. д. ) элементов 1 и 2, впоследствии препятствует относительному повороту элементов 1 и 2 при опасности самоотвинчивания.

Демонтаж резьбового соединения производится в обратном сборке порядке, т. к. после нагрева элементов 1 и 2 соединения до температуры срабатывания резьбовые участки элементов 1 и 2 соединения принимают круглую форму, соединение легко может быть демонтировано.

Эффективность изобретения заключается в следующем.

Известное резьбовое соединение состоит из резьбовых элементов и стопорящего состава, а предлагаемое только из резьбовых элементов. Следовательно, предлагаемое резьбовое соединение проще известного в два раза. Проще и способ стопорения предлагаемого резьбового соединения, так как стопорящий состав не требуется для предлагаемого соединения.

Надежность стопорения предлагаемого соединения по предлагаемому способу обуславливается прочностью самих деталей резьбового соединения, а известное резьбовое соединение по известному способу стопорится за счет трения резьбовых участков и связей, образуемых стопорящим составом, что ниже прочности составляющих соединение деталей, следовательно предлагаемое соединение обладает большей надежностью.

Упрощение резьбового соединения и способа его стопорения обуславливает снижение трудоемкости сборки и разборки резьбового соединения. Предлагаемое соединение перед сборкой не надо обезжиривать, удалять слой окислов и т. д. , что также снижает трудоемкость.

Предложенный способ изготовления резьбового соединения позволяет изготавливать предложенное соединение, обладающее выше перечисленными достоинст- вами. (56) Авторское свидетельство СССР N 613147, кл. F 16 В 39/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР N 197489, кл. В 21 D 53/24, 1967.