устройство для заделки трещин
Классы МПК: | B23P6/04 исправление трещин или поломанных металлических деталей или изделий, например отливок F16B33/02 профиль резьбы; особые профили резьбы |
Автор(ы): | Гэри Джек Рид (US) |
Патентообладатель(и): | Луиза А.Роллинз (US) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-06-16 публикация патента:
20.09.1999 |
Изобретения могут быть использованы для заделки трещин в литых деталях. В резьбовое отверстие, выполненное в детали в зоне расположения трещины, ввинчивают штифт с головкой и резьбовым хвостовиком. По меньшей мере один из витков резьбы хвостовика имеет вершину, впадину и верхнюю поверхность. Образующая этой поверхности расположена по отношению к плоскости, перпендикулярной оси штифта, под углом больше 0°. Между головкой и хвостовиком расположен ограничитель осевого перемещения штифта, контактирующий с материалом детали в зоне трещины. Верхний край вершины витка резьбы хвостовика смещен относительно нижнего края соседней впадины вдоль оси штифта по направлению к головке. Находящаяся на наружном диаметре резьбы отверстия часть каждого витка смещена относительно остальной части по направлению к наружной поверхности материала. При ввинчивании штифта в резьбовое отверстие и взаимодействии его ограничителя с резьбой отверстия возникает усилие стягивания противолежащих сторон трещины. В результате обеспечивается полное восстановление прочностных свойств треснувшего материала. 2 с. и 26 з.п. ф-лы, 32 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32
Формула изобретения
1. Штифт для установки в резьбовое отверстие для холодной заделки трещины в материале с наружной поверхностью, образованное расположенными на противолежащих сторонах трещины скругленными стенками, на которых выполнена резьба с витками, имеющими наружный и внутренний диаметры, содержащий головку с устройством для нагружения штифта моментом вращения, размещенный ниже головки вдоль центральной оси штифта резьбовой хвостовик, по меньшей мере один из витков которого имеет вершину, определяющую наружный диаметр резьбы хвостовика, впадину, определяющую внутренний диаметр резьбы, и верхнюю поверхность, находящуюся между нижним краем впадины и верхним краем вершины, образующая которой расположена по отношению к плоскости, перпендикулярной оси штифта, под углом, больше 0°, отличающийся тем, что он снабжен ограничителем осевого перемещения штифта, размещенным между головкой и резьбовым хвостовиком в контакте с материалом в зоне трещины для создания усилия стягивания противолежащих сторон трещины при ввинчивании штифта в резьбовое отверстие и взаимодействии ограничителя с его резьбой, верхний край вершины витка резьбы резьбового хвостовика смещен относительно нижнего края соседней впадины вдоль оси штифта по направлению к головке, а находящаяся на наружном диаметре резьбы отверстия часть каждого витка смещена относительно остальной части по направлению к наружной поверхности материала. 2. Штифт по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен расположенной между головкой и резьбовым хвостовиком кольцевой канавкой со срезным элементом для среза головки при нагружении ее моментом, значение которого превышает максимально допустимое для витков резьбового хвостовика. 3. Штифт по п. 2, отличающийся тем, что срезной элемент кольцевой канавки выполнен в виде кольцевой проточки, диаметр которой меньше внутреннего диаметра резьбы хвостовика, для обеспечения среза головки в зоне проточки до возможного разрушения резьбового хвостовика, а ограничитель осевого перемещения штифта выполнен в виде расположенного между головкой и резьбовым хвостовиком кольцевого буртика, диаметр которого превышает наружный диаметр резьбы отверстия в материале. 4. Штифт по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что наружный диаметр резьбы резьбового хвостовика выполнен меньшим, чем наружный диаметр резьбы отверстия, из условия образования при ввинчивании в отверстие зазора между вершинами витков резьбы хвостовика и резьбой отверстия по наружному диаметру, обеспечивающего возможность относительного скольжения витков резьбы штифта и витков резьбы отверстия, сопровождающегося смещением в направлении одна к другой скругленных стенок отверстия и стягиванием противолежащих сторон трещины. 5. Штифт по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что угол наклона верхней поверхности витков резьбы резьбового хвостовика к плоскости, перпендикулярной оси штифта, не превышает угол наклона между этой плоскостью и нижней поверхностью витков, расположенной между верхним краем впадины и нижним краем вершины. 6. Штифт по п. 5, отличающийся тем, что величина угла наклона верхней поверхности витка резьбы резьбового хвостовика к плоскости, перпендикулярной оси штифта, находится в диапазоне от 5 до 45°, а величина угла наклона к той же плоскости нижней поверхности витка находится в пределах от 10 до 70°. 7. Штифт по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что вершина витка резьбы резьбового хвостовика и впадина в зоне между ее верхним и нижним краями выполнены в форме цилиндрической поверхности для увеличения толщины витков резьбы резьбового хвостовика и отверстия в материале, повышения их прочности и увеличения усилия стягивания трещины. 8. Штифт по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что резьбовой хвостовик выполнен в форме конуса, большее основание которого расположено со стороны головки, для ввинчивания в коническое резьбовое отверстие. 9. Штифт по п. 3, отличающийся тем. что кольцевой буртик выполнен в форме конуса, меньшее основание которого примыкает к резьбовому хвостовику и имеет диаметр, равный внутреннему диаметру резьбы последнего, а большее основание - сопряжено с кольцевой канавкой и имеет диаметр, превышающий наружный диаметр резьбы резьбового хвостовика, для обеспечения стягивания противолежащих сторон трещины при ввинчивании штифта в отверстие до упора буртика в наружную поверхность материала, при котором происходит остановка дальнейшего осевого перемещения штифта и его дополнительный проворот. 10. Штифт по п. 3, отличающийся тем, что кольцевой буртик выполнен с расположенным на его торце, сопряженным с резьбовым хвостовиком, заостренным кольцевым выступом для врезания в материал вокруг отверстия при ввинчивании штифта и обеспечения уплотнения материала. 11. Штифт по п. 3, отличающийся тем, что сопряженный с резьбовым хвостовиком торец кольцевого буртика выполнен в виде плоскости, расположенной перпендикулярно центральной оси штифта, для исключения возможности нагружения стенок трещины усилием, стремящимся раскрыть ее, при ввинчивании штифта в отверстие. 12. Штифт по п. 11, отличающийся тем, что кольцевой буртик выполнен с коническим участком, сопряженным большим основанием с буртиком, а меньшим - с резьбовым хвостовиком, и имеющим высоту, достаточную для выхода инструмента, используемого в процессе изготовления штифта для нарезки на нем резьбы. 13. Устройство для торможения процесса развития образовавшейся в литом монолите трещины, представляющей собой появившуюся на участке монолита щель, образующую в нем две боковые стороны, расстояние между которыми определяет ширину трещины, содержащее резьбовое соединение с резьбовым хвостовиком, ввинченным в резьбовое отверстие, выполненное в боковых сторонах трещины, при этом витки резьбы резьбового хвостовика имеют верхнюю и нижнюю поверхности, расположенные под острым углом к продольной оси хвостовика для обеспечения стягивания сторон трещины при ввинчивании резьбового хвостовика в резьбовое отверстие, отличающееся тем, что резьбовой хвостовик выполнен с прилегающим к поверхности литого монолита участком для ограничения осевого перемещения хвостовика в резьбовом отверстии и дальнейшего стягивания сторон трещины. буртиком и головкой кольцевой канавкой, по которой происходит срез штифта и отделение его головки от резьбового хвостовика с буртиком при превышении приложенного к штифту усилия величины, обеспечивающей закрытие трещины. 14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что резьбовое соединение содержит штифт, на котором расположен резьбовой хвостовик с резьбой, образованной по меньшей мере одним резьбовым витком, идущим от нижнего конца хвостовика к его верхней части, а резьба резьбового отверстия образована по меньшей мере одним резьбовым витком, расположенным на обеих сторонах трещины и имеющим шаг и профиль, соответствующие шагу и профилю резьбы хвостовика. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что прилегающий к поверхности литого монолита участок предназначен для предотвращения осевого перемещения штифта и образования прочного и неподвижного соединения обеих сторон трещины между собой и со штифтом при дальнейшем нагружении штифта крутящим моментом. 16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что участок резьбового хвостовика для ограничения осевого перемещения выполнен в виде расположенного в верхней части хвостовика буртика, диаметр которого превышает диаметр хвостовика, при этом упомянутый буртик перекрывает трещину, располагаясь одной своей стороной на одной стороне трещины, а второй своей стороной - на второй стороне трещины, для обеспечения стягивания обеих сторон трещины, торможения их относительного смещения и предотвращения их вертикального сдвига. 17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что резьбовой хвостовик штифта выполнен в виде прочного центрального стержня, диаметр которого равен внутреннему диаметру резьбы, виток которой выполнен в виде выступа на центральном стержне и имеет верхнюю поверхность, расположенную между центральным стержнем и верхним краем витка и образующую с плоскостью, перпендикулярной центральной оси штифта, угол, величина которого больше 0°, но меньше 90°. 18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что виток резьбы резьбового отверстия выполнен с двумя верхними поверхностями, расположенными по обе стороны от трещины параллельно верхней поверхности витка резьбы штифта с возможностью взаимодействия с ней после прекращения осевого перемещения штифта вглубь отверстия. 19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что буртик штифта выполнен в форме конуса, а резьбовое отверстие выполнено с цековкой для размещения упомянутого буртика. 20. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что буртик выполнен с расположенным на его нижнем торце заостренным кольцевым выступом. 21. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что штифт выполнен с головкой, предназначенной для вращения штифта, и расположенной между буртиком и головкой кольцевой канавкой, по которой происходит срез штифта и отделение его головки от резьбового хвостовика с буртиком при превышении приложенного к штифту усилия величины, обеспечивающей закрытие трещины. 22. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что резьбовое отверстие выполнено глухим, а участок для ограничения осевого перемещения штифта в резьбовом отверстии и дальнейшего стягивания сторон трещины выполнен в виде нижнего торца резьбового хвостовика, установленного в контакте с дном глухого отверстия для обеспечения силового взаимодействия между витками резьбы отверстия и хвостовика. 23. Устройство по п. 22, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным штифтом, установленным в глухом резьбовом отверстии над основным штифтом в контакте нижнего торца резьбового хвостовика с обращенным к нему верхним торцем основного штифта для обеспечения стягивания верхних участков сторон трещины, а также торможения их относительного смещения и предотвращения вертикального сдвига. 24. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что центральный стержень резьбового хвостовика выполнен в форме конуса, вершина которого направлена вниз, а резьба резьбового хвостовика выполнена конической с заостренными вершинами витков, расположенными на конической поверхности, параллельной конической поверхности центрального стержня. 25. Устройство по п. 24, отличающееся тем, что резьба штифта выполнена в виде расположенных на боковой поверхности стержня выступающих витков, образованных верхней и нижней поверхностями, первая из которых расположена по отношению к плоскости, перпендикулярной оси штифта, под углом, большим 0° и превышающим угол между упомянутой плоскостью и верхней поверхностью резьбы. 26. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что резьба штифта выполнена в виде расположенных на боковой поверхности стержня выступающих витков, образованных верхней и нижней поверхностями, последняя из которых расположена ниже верхней поверхности, под углом, большим 0°, по отношению к плоскости, перпендикулярной оси штифта, и под углом, превышающим угол между упомянутой плоскостью и верхней поверхностью резьбы. 27. Устройство по п. 26, отличающееся тем, что вершины витков, образованные пересечением верхней и нижней поверхностей, выполнены в форме цилиндрической винтовой поверхности, параллельной боковой поверхности центрального стержня резьбового хвостовика. 28. Устройство по п. 27, отличающееся тем, что центральный стержень штифта имеет цилиндрическую форму. Приоритет по пунктам:16.06.93 по пп.1 - 28.
Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для заделки трещин в материалах. Более конкретно, изобретение относится к способам и устройствам для заделки трещин в литых деталях путем сверления в детали в месте расположения трещины отверстий, нарезки резьбы в этих отверстиях и установки в эти отверстия резьбовых штифтов, в частности штифтов с наружной резьбой, витки которой направлены наружу от центральной оси штифта вверх в сторону головки штифта. Предпосылки создания изобретенияИзвестно, что материалам присущи различные механизмы разрушения. Иногда материалы нагружаются выше своего предела прочности и разрушаются внезапно и полностью. В этих случаях материал, как правило, не поддается восстановлению и должен быть заменен. Однако часто материалы разрушаются не внезапно и не полностью, а частично с образованием в отдельных местах материала трещин под действием усталости и напряжений в этих местах, превышающих предельно допустимые расчетные значения. Довольно часто при зарождении подобных трещин в материале последний все еще отвечает своему назначению. Например, машины возвратно-поступательного действия при возникновении трещин в определенных деталях продолжают нормально функционировать, но с несколько меньшей эффективностью. В этих случаях трещины служат своего рода индикаторами перегрузки материала и создают возможность проведения ремонтных работ без полной замены имеющих трещины деталей. Известные в настоящее время методы заделки трещин обычно рассматриваются как мероприятия, носящие временный характер, поскольку они не обеспечивают полного восстановления прочностных свойств треснувшего материала. Как правило, материал в зоне возникновения трещины даже после ее заделки имеет более низкие прочностные свойства, чем материал в соседней зоне детали, что может служить причиной будущей поломки детали из-за повторного возникновения трещины в этом же самом месте. В то же время заделка трещин в ряде случаев позволяет продлить срок службы детали и исключает необходимость длительного простоя машины в течение необходимого для соответствующего ремонта времени. Тем самым возможность осуществления ремонта треснувших деталей позволяет существенно сократить затраты, связанные с необходимостью замены треснувших деталей новыми. Известен штифт для установки в резьбовое отверстие для холодной заделки трещины в материале с наружной поверхностью, образованное расположенными на противоположных сторонах трещины скругленными стенками, на которых выполнена резьба с витками, имеющими наружный и внутренний диаметры, содержащий головку с устройством для нагружения штифта моментом вращения, размещенный ниже головки вдоль центральной оси штифта резьбовой хвостовик, по меньшей мере, один из витков которого имеет вершину, определяющую наружный диаметр резьбы хвостовика, впадину, определяющую внутренний диаметр резьбы, и верхнюю поверхность, находящуюся между нижним краем впадины и верхним краем вершины, образующая которой расположена по отношению к плоскости, перпендикулярной оси штифта, под углом больше 0o (US 4845828 A, 11.07.89, B 23 P 7/00). Известно устройство для торможения процесса развития образовавшейся в литом монолите трещины, представляющей собой появившуюся на участке монолита щель, образующую в нем две боковые стороны, расстояние между которыми определяет ширину трещины, содержащее резьбовое соединение с резьбовым хвостовиком, ввинченным в резьбовое отверстие, выполненное в боковых сторонах трещины, при этом витки резьбы резьбового хвостовика имеют верхнюю и нижнюю поверхности, расположенные под острым углом к продольной оси хвостовика для обеспечения стягивания сторон трещины при ввинчивании резьбового хвостовика в резьбовое отверстие (US 4845828 A, 11.07.89, B 23 P 7/00). Указанные известные устройства не обеспечивают полного восстановления прочностных свойств треснувшего материала. Технической задачей, на решение которой направлены заявленные изобретения, является создание устройств для заделки трещины, отличающихся низкой стоимостью, высокой производительностью и такой степенью заделки трещины, которая бы полностью восстанавливала прочностные свойства треснувшего материала. Краткое описание сущности изобретения
В предпочтительном варианте предлагаемый штифт имеет головку, форма которой создает возможность приложения к ней крутящего момента; расположенную ниже головки кольцевую канавку; расположенный ниже канавки буртик; и расположенный ниже буртика резьбовой хвостовик. Форма головки, обеспечивающая возможность приложения к ней крутящего момента, может быть самой разной. Например, головку можно выполнить многогранной под гаечный ключ соответствующего размера, либо выполнить на ней шлицы для установки на нее шлицевой головки инструмента для завинчивания или же придать ей какую-либо другую подобную форму, обеспечивающую возможность приложения к ней крутящего момента. В любом случае приложение к головке крутящего момента сопровождается вращением штифта вокруг своей центральной продольной оси. Кольцевая канавка расположена между головкой и буртиком и образует на штифте при приложении к головке крутящего момента участок с пониженным сопротивлением разрыву. Поэтому повышение приложенного к головке крутящего момента до определенной величины сопровождается разрушением штифта именно в зоне расположения кольцевой канавки, и при этом остальные участки штифта остаются целыми. Буртик расположен между канавкой и резьбовым хвостовиком и образует на штифте участок с повышенным диаметром. При ввертывании штифта в резьбовое отверстие буртик упирается в наружную поверхность детали, ограничивая возможность дальнейшего перемещения штифта в отверстие вдоль центральной продольной оси. Резьбовой хвостовик имеет цилиндрическую форму, и его верхняя часть примыкает к буртику, а нижняя образует нижний противоположный головке конец штифта. Внешняя поверхность хвостовика образована витками нарезанной на нем резьбы. Наружный диаметр резьбы определяется диаметром вершин витков резьбы, а внутренний - диаметром впадин. Верхняя поверхность витка простирается от нижнего края впадины до верхнего края вершины витка. Нижняя поверхность витка простирается от верхнего края впадины к нижнему краю вершины. Верхняя поверхность витка плавно поднимается вверх от нижнего края впадины к верхнему краю вершины. Точно так же и нижняя поверхность витка плавно поднимается вверх от верхнего края впадины к нижнему краю вершины. При этом верхний край вершины располагается ближе к головке штифта, чем соседний нижний край впадины. При заделке трещины отверстие сверлится таким образом, что его центральная ось располагается между противоположными краями трещины. По диаметру и геометрии резьбовое отверстие соответствует резьбовому хвостовику штифта. При этом, однако, наружный диаметр отверстия несколько превышает наружный диаметр хвостовика. Штифт ввертывается при приложении к нему крутящего момента в отверстие до тех пор, пока его буртик не упрется в наружную поверхность детали, после чего дальнейшее продольное перемещение штифта внутрь отверстия становится невозможным. Дальнейшее нагружение головки штифта моментом будет сопровождаться вращением штифта и скольжением верхней поверхности его витков по соответствующим виткам резьбы отверстия и стягиванием противоположных сторон отверстия, а следовательно, и противоположных краев трещины друг с другом. При дальнейшем повышении крутящего момента напряжения в зоне расположения кольцевой канавки достигают предела прочности материала штифта и происходит срез головки. В детали по длине трещины сверлится несколько отверстий, после установки в которые резьбовых штифтов осуществляется полная заделка трещины. Кроме того, вначале для укрепления трещины можно использовать располагаемые поперек трещины специальные замки, которые устанавливаются в просверленные для этого в детали рядом с трещиной отверстия несколько большей длины. В результате установки таких замков происходит определенное закрытие трещины. Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - изображение предлагаемого в настоящем изобретении штифта, ввернутого в просверленное в треснувшем материале отверстие (в сечении). Фиг. 2 - изображение предлагаемого штифта до установки его в отверстие. Фиг. 3 - сечение штифта по показанной на фиг. 2 плоскости 3-3. Фиг. 4 - сечение отверстия, показанного на фиг. 1. Фиг. 5 - изображение метчика, предназначенного для нарезки резьбы в отверстии, показанном на фиг. 4. Фиг. 6 - изображение в увеличенном масштабе части зубьев метчика, показанного на фиг. 5. Фиг. 7 - вид снизу на показанный на фиг. 5 метчик. Фиг. 8-11 - иллюстрация отдельных операций по заделке трещины в материале предлагаемым в изобретении способом с использованием предлагаемых штифтов. Фиг. 12 - иллюстрация другого метода заделки трещин с использованием замков. Фиг. 13 - технологическая схема с указанием последовательности операций, предусмотренных предлагаемым в изобретении способом заделки трещин. Фиг. 14 - изображение с частичным разрезом другого по сравнению с показанным на фиг. 2 варианта предлагаемого штифта (без подробной детализации). Фиг. 15 - изображение варианта штифта, показанного на фиг. 14. Фиг. 16 - изображение еще одного варианта штифта, показанного на фиг. 14. Фиг. 17 - изображение альтернативного по сравнению с фиг. 2 варианта штифта, установленного в отверстие, представляющий собой альтернативный по сравнению с фиг. 4 вариант. Фиг. 18 - схематичное изображение штифта, показанного на фиг. 17, используемого для заделки трещины, расположенной в углу ремонтируемой детали. Фиг. 19 - изображение нескольких штифтов предлагаемой конструкции, ввернутых в одно показанное в сечении отверстие. Фиг. 20 - изображение варианта штифта предлагаемой в изобретении конструкции. Фиг. 21 - изображение в сечении варианта отверстия, показанного на фиг. 1. Фиг. 22 - изображение в изометрии показанного на фиг. 20 штифта в момент установки его в отверстие, показанное на фиг. 21. Фиг. 23 - изображение в изометрии оставшейся в отверстии части штифта (фиг. 22) после его окончательной установки в отверстие. Фиг. 24 - изображение установленного в отверстие штифта, аналогичное фиг. 23, после шлифовки оставшейся части головки заподлицо с поверхностью детали. Фиг. 25 - изображение сверла, предназначенного для сверления показанного на фиг. 21 отверстия (само отверстие изображено на фиг. 25 в сечении). Фиг. 26 - изображение другого варианта сверла, показанного на фиг. 25. Фиг. 27-29 - изображение последовательности операций по установке штифта альтернативной конструкции (с заостренной вершиной) в отверстие, для сверления которого использовалось сверло, показанное на фиг. 26. Фиг. 30 - изображение чернового метчика, используемого для нарезки резьбы в отверстии, показанном на фиг. 21. Фиг. 31 - изображение чистового метчика, используемого после метчика, показанного на фиг. 30, для нарезки резьбы в отверстии, показанном на фиг. 21. Фиг. 32 - изображение метчика, используемого после метчика, показанного на фиг. 31, для нарезки резьбы в глухом отверстии, геометрия которого показана на фиг. 21. Предпочтительный вариант (варианты) выполнения изобретения
На иллюстрирующих изобретение чертежах одни и те же элементы имеют сквозную нумерацию, и на фиг. 1 цифрой 10 обозначен штифт, предназначенный для заделки трещины C в материале M. Штифт 10 ввернут в отверстие H, просверленное в месте расположения трещины C, и его направленные вверх витки 60 стягивают друг с другом противоположные края трещины C, тем самым упрочняя и герметизируя материал M в зоне расположения трещины C. Показанный на фиг. 1-4 штифт 10 состоит в основном из головки 20, расположенной в его верхней части, кольцевой канавки 30, расположенной под головкой 20, буртика 40, расположенного под канавкой 30, и резьбового хвостовика 50, расположенного за буртиком 40. На резьбовом хвостовике 50 имеется резьба с витками 60, верхняя поверхность 66 и нижняя поверхность 68 которых (фиг. 3), расположенные между внутренним диаметром 64 и наружным диаметром 62, направлены вверх в сторону головки 20. При этом вершина 70 каждого витка 60 расположена ближе к головке 20, чем часть витка 60 между соседними впадинами 80 по диаметру 64. Отверстие H (фиг. 4) сверлится в плоскости, которая совпадает с плоскостью раскрытия трещины C. В отверстии H с помощью метчика 550 (фиг. 5-7) нарезается резьба с витками Т, геометрия которых совпадает с геометрией витков 60 штифта 10. При этом по отношению к поверхности S материала M наружный диаметр A каждого витка Т располагается ближе, чем его внутренний диаметр B. С помощью соответствующего инструмента, обеспечивающего приложение к головке 20 момента, штифт 10 ввертывается в отверстие H. Наружный диаметр 42 буртика 40 превышает наружный диаметр резьбового хвостовика 50. При ввертывании хвостовика 50 в отверстие H наружный диаметр 42 буртика 40 упирается в поверхность S материала M, исключая возможность дальнейшего перемещения штифта 10 вдоль центральной оси 2 внутрь отверстия H. При дальнейшем проворачивании штифта 10 верхняя поверхность 66 витков 60 упирается в витки T отверстия H и отжимает первую круглую стенку G отверстия H, расположенную на первой стороне D трещины C, в сторону второй круглой стенки 1 отверстия H, расположенной на второй стороне E трещины C. Иначе говоря, при дальнейшем проворачивании штифта обе стороны трещины D и E смещаются в направлении друг друга и притягиваются друг к другу. Кольцевая канавка 30 имеет участок 32 с минимальным диаметром, который при определенном значении передающегося от головки 20 к виткам резьбы 60 крутящего момента разрушается, в результате чего происходит срез головки 20. Наличие канавки 30 исключает тем самым возможность нагружения витков 60 недопустимым по соображениям прочности моментом. Далее более подробно описаны отдельные детали конструкции штифта 10 и геометрия отверстия H по фиг. 1-4. В верхней части штифта 10 расположена головка 20. Головка 20 предпочтительно имеет несколько граней 22, позволяющих использовать обычный инструмент для приложения к головке 20 крутящего момента. Предпочтительно головку 20 выполнить в виде шестигранника, позволяющего использовать для затяжки штифта самые обычные слесарные инструменты. Возможны также и другие варианты выполнения головки штифта, в частности, вариант шлицевой головки с использованием в этих случаях соответствующего инструмента. Желательно головку 20 выполнить симметричной относительно центральной оси 2 штифта 10. Кольцевая канавка 30 соединяет головку 20 с буртиком 40. Предпочтительно канавку 30 выполнить в виде конической проточки, больший диаметр 34 которой (основание конуса) примыкает к головке 20, а меньший диаметр 32 (вершина конуса) - к буртику 40. При этом основание 34 и вершина 32 образуют параллельные граничные плоскости усеченного конуса, форму которого имеет кольцевая канавка 30. Диаметр вершины конуса 32 предпочтительно является наименьшим диаметром по всей длине штифта 10. Благодаря этому при достижении определенной величины момента разрушение штифта 10 произойдет именно на участке вершины конуса 32, т.е. на участке с минимальным по всей длине штифта поперечным сечением. Кроме того, размеры поперечного сечения на участке 32 выбираются таким образом, чтобы максимальный момент, который может передать это сечение, был меньше момента, который без разрушения витков 60 может передаваться резьбовым хвостовиком 50. Поэтому при повышении момента до того, как этот момент достигнет величины, предельно допустимой по прочности витков резьбы, происходит разрушение канавки 30 по сечению 32. Снизу к кольцевой канавке 30 примыкает цилиндрический участок 42 буртика 40 с увеличенным по сравнению с размерами канавки диаметром, который превышает наружный диаметр 62 витков 60 и максимальный диаметр A резьбового отверстия H. Цилиндрический участок 42 буртика 40 переходит по конусу 46 в сечение 44 меньшего диаметра, непосредственно примыкающее к верхней плоскости 52 резьбового хвостовика 50. Наружная поверхность конуса 46 не является гладкой в его нижней части, где к сечению 44 с меньшим диаметром примыкает верхняя часть 52 хвостовика 50, на которой заканчиваются витки 60 нарезанной на хвостовике винтовой резьбы. При ввертывании на определенную длину вдоль центральной оси штифта 10 в отверстие H буртик 40 упирается в расположенную вокруг отверстия H поверхность S материала M, ограничивая продольное перемещение штифта заранее заданной величиной. При наличии буртика 40 в определенный момент штифт перестает перемещаться вглубь резьбового отверстия и под действием витков 60 штифта 10 первая и вторая стороны D и E трещины C начинают стягиваться друг с другом. Иначе говоря, буртик 40 обеспечивает изменение направления сил, приложенных со стороны штифта 10 к отверстию H. Резьбовой хвостовик 50 имеет цилиндрическую форму и начинается от меньшего диаметра 44 буртика 40, где расположена его верхняя часть 52, и заканчивается концом 54 штифта 10, наиболее удаленным от головки 20. Резьбовой хвостовик 50 имеет продольную ось симметрии 2, проходящую через его геометрический центр. На наружной цилиндрической поверхности хвостовика 50 расположены витки резьбы 60. Резьба 60 представляет собой по существу один непрерывный виток, который начинается на конце 54 хвостовика и поднимается по винтовой линии к его верхней части 52. Хотя одноходовая резьба и является предпочтительной, тем не менее возможно использование и многоходовой резьбы с несколькими непрерывными витками, идущими по винтовым линиям от конца 54 хвостовика к его верхней части 52. Витки резьбы 60 имеют вершину 70, определяющую наружный диаметр 62 резьбы, и впадину 80, определяющую внутренний диаметр 64 резьбы 60. Как показано на фиг. 3, витки резьбы 60 имеют верхнюю поверхность 66, которая расположена между нижним углом 84 впадины 80 и верхним углом 72 вершины 70. Витки 60 имеют также нижнюю поверхность 68, расположенную между, верхним краем 82 впадины 80 и нижним краем 74 вершины 70. Верхняя поверхность 66, а также и нижняя поверхность 68 проходят под углом вверх от впадины 80 к вершине 70. Вершина 70 и впадина 80 на участках между их верхними краями 72, 82 и нижними краями 74, 84 расположены на равных расстояниях от центральной оси 2. В сечении поверхности 66 и 68 представляют собой прямые линии, проходящие от впадины 80 к вершине 70. Очевидно однако, что при винтовом вращении этих прямых вокруг оси хвостовика 50 они образуют две винтовые криволинейные (верхнюю и нижнюю) поверхности витка. Такая геометрия аналогична геометрии, получаемой при сечении плоскостью конуса с обращенной вниз вершиной при вращении конуса и его перемещении вверх вдоль своей центральной оси. Таким образом, верхняя 66 и нижняя 68 поверхности витка аналогично поверхности, образованной вращением и перемещением конуса, являются пространственно криволинейными поверхностями, имеющими в сечении вид прямой линии. Верхняя поверхность 66, проходящая от впадины 80 к вершине 70, образует угол
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137026/945.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137026/945.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137026/946.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137026/946.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137026/945.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137026/946.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137023/961.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137001/948.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137001/948.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137023/961.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137026/946.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137026/945.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137026/947.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137115/956.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137297/966.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137050/963.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137116/920.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137116/920.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137297/966.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137023/964.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137023/964.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137116/920.gif)
![устройство для заделки трещин, патент № 2137581](/images/patents/334/2137297/966.gif)
Промышленная применимость настоящего изобретения иллюстрируется рассмотрением изложенных ниже целей изобретения. Основной целью изобретения является разработка способа заделки трещины в материале путем сверления в материале отверстий и установки в эти отверстия резьбовых штифтов с наклоненными вверх в сторону поверхности материала витками. Еще одной целью изобретения является разработка способа заделки трещин, который предусматривает стягивание противоположных краев трещины друг с другом. Еще одной целью изобретения является разработка такого способа заделки трещин, который упрочняет материал в зоне трещины до или выше уровня прочности окружающего трещину материала. Еще одной целью изобретения является разработка способа заделки трещин, который позволяет полностью заделать образовавшуюся в материале трещину. Еще одной целью изобретения является разработка способа заделки трещин, расположенных в острых углах литых деталей. Еще одной целью изобретения является разработка конструкции предназначенного для заделки трещин штифта, имеющего резьбу, витки которой наклонены вверх в сторону головки штифта. Еще одной целью изобретения является разработка конструкции предназначенного для заделки трещин штифта, к головке которого с помощью легко доступного и обычно используемого в подобных целях инструмента прикладывается момент. Еще одной целью изобретения является разработка конструкции предназначенного для заделки трещин штифта, который имеет резьбу с высокой прочностью, достигаемой за счет мелкого шага резьбы и небольшой высоты ее витков. Еще одной целью изобретения является разработка конструкции предназначенного для заделки трещин штифта, который ввертывается в соответствующим образом выполненное отверстие на определенную глубину, стягивая при этом друг с другом противоположные стенки отверстия. Еще одной целью изобретения является разработка конструкции предназначенного для заделки трещин штифта, на котором выполнена кольцевая канавка, по которой, предотвращая повреждение витков имеющейся на штифте резьбы, происходит срез штифта. Еще одной целью изобретения является разработка конструкции метчика, предназначенного для нарезки в отверстиях резьбы, витки которой направлены под углом вверх к поверхности материала, в котором просверлено отверстие. Еще одной целью изобретения является разработка конструкции предназначенного для заделки трещин штифта, отличающегося простотой конструкции, высокой прочностью и низкой стоимостью изготовления. Еще одной целью изобретения является разработка конструкции метчика, с помощью которого можно легко нарезать в отверстии резьбу, в которую можно ввертывать предназначенный для заделки трещины штифт, витки которого направлены под углом вверх к его головке. Еще одной целью изобретения является разработка способа и устройства для быстрой заделки трещин в литых деталях машины без ее разборки на отдельные узлы и детали. Еще одной целью изобретения является разработка способа и устройства для заделки трещин в отлитых из металла деталях, которую можно осуществить непосредственно на месте расположения детали с помощью легких ручных инструментов. Еще одной целью изобретения является разработка конструкции предназначенного для заделки трещин штифта, с помощью которого можно стягивать друг с другом стенки имеющего соответствующую форму отверстия, просверленного в месте расположения трещины, и удерживать эти стенки в притянутом друг к другу положении после удаления шлифовкой выступающей над поверхностью треснувшего материала части штифта. С учетом различных целей настоящего изобретения, его первым предметом является резьбовой штифт, предназначенный для установки в резьбовое отверстие, перекрывающее образовавшуюся на поверхности материала трещину, которое имеет первую круглую стенку на первой стороне трещины и вторую круглую стенку на второй стороне трещины и которое имеет резьбу с витками с наружным и внутренним диаметром, выполненными таким образом, что находящаяся на наружном диаметре часть витка располагается ближе к поверхности материала, чем его остальная часть, причем этот штифт в совокупности имеет: головку с устройством для нагружения штифта моментом; резьбовой хвостовик, расположенный ниже головки и имеющий наружную резьбу с витками, по крайней мере один из которых имеет вершины, которые определяют наружный диаметр хвостовика, впадины, которые определяют внутренний диаметр резьбы, и верхнюю поверхность, проходящую от нижнего края упомянутой вершины, причем часть этой верхней поверхности витка, идущая к упомянутой вершине, образует с плоскостью, перпендикулярной центральной оси штифта, угол, больший нуля; и приспособление для ограничения перемещения штифта вдоль его центральной оси, благодаря наличию которого при ввертывании упомянутого штифта в отверстие дальнейшее после прекращения его поступательного перемещения вращение штифта сопровождается стягиванием друг с другом первой и второй сторон заделываемой трещины. Вторым предметом изобретения является метчик для нарезки в просверленном в материале отверстия резьбы с наружным и внутренним диаметром витков, участки которых, находящиеся на наружном диаметре, расположены ближе к поверхности материала, чем участки, расположенные на внутреннем диаметре, причем этот метчик в совокупности имеет: цилиндрический участок, диаметр которого равен диаметру просверленного отверстия, и расположенные на нем режущие зубья, каждый из которых имеет верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и внешнюю поверхность и которые отделены в вертикальном направлении друг от друга внутренней поверхностью, расстояние от которой в горизонтальном направлении до упомянутой наружней поверхности равно требуемому расстоянию между наружным и внутренним диаметрами нарезаемой резьбы, причем примыкающие к упомянутой наружней поверхности участки упомянутых верхней и нижней поверхностей располагаются выше тех их участков, которые примыкают к упомянутой внутренней поверхности, благодаря чему витки нарезаемой метчиком в отверстии резьбы имеют начинающийся от внутреннего диаметра резьбы уклон в сторону поверхности материала. Третьим предметом настоящего изобретения является способ стягивания друг с другом противоположных сторон образовавшейся в материале трещины, предусматривающий выполнение следующих операций: сверление между противоположными сторонами трещины отверстия, начиная с поверхности материала; нарезку в этом отверстии резьбы, отличающейся тем, что верхняя поверхность ее витков располагается ближе к поверхности материала на наружном диаметре резьбы, чем на ее внутреннем диаметре; ввертывание в отверстие штифта, который имеет головку, буртик, диаметр которого превышает диаметр отверстия, и резьбу с витками, верхняя поверхность которых расположена ближе к головке на наружном диаметре резьбы, чем на ее внутреннем диаметре, до тех пор, пока буртик не упрется в примыкающую к отверстию поверхность материала. Эти и другие особенности и отличительные признаки изобретения полностью отражены в формуле изобретения, соответствующей приведенному выше описанию и приложенным к нему чертежам.
Класс B23P6/04 исправление трещин или поломанных металлических деталей или изделий, например отливок
Класс F16B33/02 профиль резьбы; особые профили резьбы