Новый способ герметизации соединяемых деталей для машиностроения

Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ), находящегося в ведомстве Минобрнауки России, представили новое решение в области герметизации соединяемых деталей. Данный подход сделает проще процесс изготовления составляющих и технологию автоматической сборки, а также снизит затраты на производство.

Где будет использоваться метод

Решение найдет применение в промышленности, машиностроении, приборостроении. Новшество повысит качество авиационных заклепочных соединений, направляющих втулок ДВС (двигателей внутреннего сгорания), узлов гидроаппаратуры датчиков давления.

Крупные пензенские машиностроительные заводы проявили заинтересованность в разработке ученых.

Какой способ применяется сейчас

В машиностроении используется неподвижная фиксация. Благодаря ей узлы и детали относительно друг друга находятся в неизменном положении. Подобные конструкции подлежат разборке исключительно при условии их частичного либо полного уничтожения. К ним относятся заклепочные, сварные, клеевые соединения, а также неразъемные с натягом. Примером может служить фиксация колес на ось поездов.

Данный способ актуален для всех областей — от прокладки водопровода до авиастроения. Главные требования, которые предъявляются к неподвижным креплениям, — герметичность и прочность. Первое свойство имеет особое значение, например, в направляющих втулок ДВС, узлах датчиков измерения давления.

Для подобных конструкций возможен только один метод герметизации — соединение с натягом, при котором диаметр втулки превышает по размеру диаметр вала.

Вал сжимается при расширении втулки, таким образом создается давление. Неподвижность достигается с помощью пластических деформаций после сборки вала и отверстия. То есть отверстие растягивается, вал сжимается, и благодаря силе упругости происходит герметизация деталей.

Недостатки классического метода соединения

Существует три варианта сборки:

1. Нагрев. Основная проблема заключается в значительном расходе электроэнергии. Изготовитель увеличивает цену на продукцию, чтобы компенсировать траты.
2. Прессование. Трудно получить нужную герметичность. Возникает необходимость в закупке дополнительных элементов, технологии производства усложняются.
3. Охлаждение. Температура азота опускается до критических значений. В связи с этим увеличивается риск травматизма у персонала.

Чтобы упростить технологию, уменьшить стоимость производства и увеличить показатель герметичности, работниками Пензенского государственного университета был представлен инновационный метод запрессовки деталей.

В чем суть нового подхода к герметизации

Предлагается во время конечной обработки срезать по поверхности материал. При этом на каждой стороне будет оставаться по три полукруглых выступа, параметры которых установлены экспериментальным путем. Для реализации решения потребуется станок, оснащенный ЧПУ.

Сбор осуществляется под воздействием пресса. В результате пластической деформации выступов изменяется поверхностный слой, происходит заполнение пустот. Таким образом достигается максимальная герметичность и прочность крепления.

Сотрудниками ПГУ была выведена зависимость, благодаря которой стало возможным определить наилучшее расстояние от одного выступа до другого, а также их количество и подходящую высоту. Натяг между деталями равен микрометрам, в связи с чем нельзя допускать ни большую, ни маленькую разницу между диаметрами втулки и вала. В противном случае собрать их будет проблематично: вал не поместится либо выпадет. Увеличивать диаметры допустимо исключительно в конкретных пределах.

Новый метод герметизации деталей позволит экономить на расходных материалах, поскольку не потребуется использовать дополнительные средства (например, силикон, компаунды, клеи). Герметичность закладывается во время изготовления продукции, то есть проводится формообразование.

Научный персонал Пензенского государственного университета уверен, что разработка будет применяться в различных отраслях машиностроения, авиационной промышленности и приборостроения. В настоящее время исследования продолжаются.

Получить доступ к рабочей документации