УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗЪЕМНОГО СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к устройствам для неразъемного соединения двух деталей в собранном виде: сварка, тугая запрессовка, пайка и т.п. средства слияния элементов.
Известны гальванические ванны для нанесения гальванической пленки на контактирующие поверхности, где анодом служат металлы, растворяющиеся в электролите для компенсации осаждаемого металла, а катодом - собранные детали. В результате детали могут неразъемно соединяться осажденным металлом [Карякин Н.И., Быстров К.Н., Киреев П.С. Краткий справочник по физике. М.: Изд-во «Высшая школа», 1963 г., с.216-219.].
Наиболее близким к заявленному устройству, является устройство, реализующее способ неразъемного соединения деталей [Караник Ю.А. Способ неразъемного соединения деталей. Патент России №2210637 от 20.08.2003], состоящее из емкости с электролитом с введенными в него электродами, источника постоянного напряжения и деталей, размещенных с зазором. Детали размещают в электролите, где происходит микродуговой разряд между металлом и электролитом, электролит заполняет зазор и происходит сращивание деталей в зазоре.
Устройство позволяет без традиционной сварки соединять тонкостенные детали с одновременным нанесением оксидного покрытия.
Недостатками устройства является невозможность получения геометрически точных соединений, поскольку при микродуговых разрядах в интервале высоких напряжений может произойти деформация тонкостенных легкодеформируемых прецизионных деталей и бесконтрольность, кроме того, при малых зазорах между поверхностями деталей заметно уменьшается количество осаждаемого металла, что приводит к соединению деталей
a
c
с
c
не по всей поверхности и, следовательно, уменьшению допускаемой осевой силы F и момента кручения Т, т.к. сила сцепления F между поверхностями соединяемых деталей зависит от площади сцепления S (фактической) и допускаемого напряжения на срезе [τ] для материала осаждаемого металла, т.е. F=[τ]·S, а T=F·r, где r - усредненный радиус сопряжения [Карякин Н.И., Быстров К.Н., Киреев П.С. Краткий справочник по физике. М.: Изд-во «Высшая школа», 1963 г., с.216-219]. При этом фактическая площадь сцепления S, на которой осуществляется контакт тел, дискретна, вследствие шероховатости и микроотклонений формы и намного меньше номинальной площади сцепления S' (фиг.2), что также снижает надежность соединения.
Задачей полезной модели является создание устройства для неразъемного соединения деталей, позволяющего повысить точность и надежность соединения с использованием гальванического покрытия соприкасающихся поверхностей и осуществляющего активный контроль толщины и качества покрытия.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для неразъемного соединения деталей, состоящем из емкости с электролитом с введенными в него электродами, источника постоянного напряжения и деталей, размещенных с зазором на заданном расстоянии в электролите, в емкости дополнительно размещен формирователь ударного импульса в электролите, состоящий из электродов, введенных через изолятор в емкость с электролитом, а электроды подключены к источнику импульсного тока, образованного разрядником и конденсаторной батареей, заряжаемой зарядным устройством от источника напряжения.
На чертеже (фиг.1) изображено устройство для неразъемного соединения деталей.
Устройство состоит из деталей поз.1 (например, корпус, колесо и т.п.) и поз.2 (например, вал, ось и т.п.), размещенных с зазором на заданном расстоянии, емкости с электролитом поз.3 и электрода поз.4, причем
детали поз.1 и 2 с электродом поз.4 образуют электрическую цепь, значение тока в которой контролируется с помощью амперметра поз.5, где электрод поз.4 служит анодом, а детали поз.1 и 2 - катодом. Между анодом и катодом действует источник постоянного напряжения поз.6.
Измерительное устройство поз.7, содержит датчики для контроля толщины и качества нанесенного электролитического слоя металла, температуры и плотности электролита и т.п.
В данной конструкции дополнительно размещен формирователь ударного импульса, состоящий из электродов поз.8, введенных через изолятор поз.9 в емкость с электролитом поз.3. Электроды поз.8 подключены к источнику импульсного тока, образованному разрядником поз.10 и конденсаторной батареей поз.11, заряжаемой с помощью зарядного устройства поз.12 от источника напряжения поз.13.
Устройство для неразъемного соединения деталей работает следующим образом.
В емкость с электролитом поз.3 помещают детали поз.1 и 2, размещенные с зазором на заданном расстоянии, которые с электродом поз.4, образуют цепь, величину тока в которой контролируют с помощью амперметра поз.5.
При включении цепи электрод поз.4 выполняет функцию анода, а детали поз.1 и 2 - катода, образуя направленное движение ионов металла в зазор между деталями поз.1 и 2. В процессе электролиза и осаждения металла зазор между деталями поз.1 и 2 уменьшается. Контроль толщины и качества нанесенного электролитического слоя металла, температуры и плотности электролита осуществляется с помощью датчиков измерительного устройства поз.7. Электроды поз.8, введенные через изолятор поз.9 в емкость с электролитом поз.3, образуют с источником импульсного тока цепь, при включении которой происходит электрический разряд, вызывающий мощные ударные импульсы в электролите, что ведет к
увеличению давления от нескольких десятков до нескольких тысяч атмосфер, в зависимости от величины ударного импульса.
a
c
Под действием ударных волн предварительный зазор между соединяемыми поверхностями деталей поз.1 и 2 кратковременно (миллисекунды) увеличивается, при этом охватываемая поверхность поз.2 сжимается, а охватывающая поверхность поз.1 - расширяется, тем самым, способствуя беспрепятственному проникновению и образованию равномерного слоя осажденного металла в месте контакта сопрягаемых поверхностей. При этом значительно увеличивается фактическая площадь сцепления S (фиг.3), что приводит к увеличению допускаемой осевой силы F, силы сцепления F между поверхностями соединяемых деталей и момента кручения Т
c
F=[τ]·S,
c
T=F·r,
где r - усредненный радиус сопряжения.
Устройство для неразъемного соединения деталей с применением формирователя ударных импульсов позволяет значительно увеличить фактическую площадь сцепления S за счет интенсивного и плотного заполнения пространства между микровыступами и микровпадинами слоем осажденного металла, благодаря чему обеспечивается прочность соединения деталей поз.1 и 2.
Активный контроль качества неразъемного соединения предусматривает измерение параметров покрытия без остановки процесса электролиза.
С помощью данного устройства возможно прочно соединять детали в собранном виде, когда сварка из-за коробления и высокой температуры или посадка с натягом неприемлемы, а наличие в электролите формирователя ударного импульса значительно ускоряет процесс и улучшает качество соединения деталей, за счет схватывания осажденного металла по всей поверхности деталей.