Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 14 ТЕХНОЛОГИЯ зора и относительной высоте соединения вплоть до 1,8 (см. рис. 2). Однако несущая способность такого соединения была ограничена низкой прочностью отожженного материала. При увеличении же проч- ностных характеристик материала промежуточной втулки уменьшается ее пластичность, поэтому с уве- личением монтажного зазора заполнение простран- ства между охватываемой и охватывающей деталями затрудняется, что приводит к сокращению площади контакта и снижению прочности соединения. Из сказанного следует, что втулка с градиентным распределением механических свойств обладает одновременно преимуществами втулки, имеющей высокие пластические свойства, которые позволяют заполнять зазор между соединяемыми деталями, и вместе с тем свойствами термически упрочненной втулки, позволяющей обеспечить высокую проч- ность соединения. Сравнительные исследования влияния точности изготовления деталей для традиционного (двухэле- ментного) прессового соединения и соединения с промежуточной втулкой показали следующее. С увеличением допуска на изготовление деталей происходит снижение несущей способности всех исследуемых типов соединения (рис. 4). Однако не- сущая способность двухэлементного прессового соединения изменяется даже в пределах заданной посадки H7/p6 в 7 раза. К тому же при неблагоприят- ном сочетании диаметральных размеров на верхних границах посадки натяг, а следовательно, и несущая способность соединения практически равны нулю. При этом высота микронеровностей для обеспече- ния необходимой несущей способности соединения должна быть существенно меньше минимального натяга, что предъявляет повышенные требования к качеству сопрягаемых поверхностей. В качестве примера на рис. 4 и 5 представлены ре- зультаты моделирования – сплошные линии и результа- ты экспериментальных исследований – точки для прес- совых соединений, имеющих диаметр вала 10 мм. Рис. 4 . Зависимость несущей способности соединения от допуска на ее изготовления (монтажного зазора): 1 – соединение, содержащее втулку с градиентным распределе- нием механических свойств; 2 – соединение, содержащее втулку с равномерным распределением механических свойств; 3 – двухэлементное прессовое соединение При использовании промежуточной пластически деформированной втулки с постоянными механиче- скими свойствами несущая способность соединения изменяется приблизительно в 2 раза в пределах за- зора, обусловленного 14-м квалитетом точности из- готовления деталей. При использовании втулки с градиентным распределением механических свойств вдоль оси соединение имеет двукратное превосход- ство по величине несущей способности на границе 7-го квалитета точности, и с увеличением монтажно- го зазора преимущество только возрастает по срав- нению с соединениями, в которых использовалась втулка с равномерным распределением механиче- ских свойств. Несущая способность прессового соединения с промежуточной втулкой, как показали проведенные исследования, зависит также от соотношения высоты и диаметра втулки. Так, с увеличением относитель- ной высоты от 0,8 до 2,8 (рис. 5) и соответственно номинальной площади контакта в 3,5 раза прочность соединения увеличивается лишь в 1,8 раза. Таким образом, рост несущей способности соединения зна- чительно замедляется с увеличением ее относитель- ной высоты, и при достижении значения относитель- ной высоты, равной 1,7...1,9, дальнейшее увеличение прочности соединения при использовании втулки с равномерным распределением механических свойств не происходит. Данное обстоятельство можно объ- яснить тем, что с увеличением относительной высо- ты соединения увеличивается пространство между охватываемой и охватывающей деталями, поэтому появляется необходимость увеличения высоты про- межуточной втулки. При этом наступает такой мо- мент, когда с увеличением относительной высоты соединения выступающая свободная часть проме- жуточной втулки приобретает критическую высоту, приводящую к потере устойчивости при осадке втул- ки. На начальном этапе сборки прессового соедине- ния происходит раздача верхней части удлиненной Рис. 5 . Зависимость несущей способности соединения от ее относительной высоты (монтажный зазор при сборке соединений 0,02 мм): 1 – соединение, содержащее втулку с градиентным распределе- нием механических свойств; 2 – соединение, содержащее втулку с равномерным распределением механических свойств