Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ НЕРАЗЪЕМНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в неразъемных соединениях металлических законцовок труб и труб из композиционных материалов, например, в трубопроводах и топливных баках ракеты-носителя и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ неразъемного соединения металлических труб (патент RU №2155291), включающий размещение герметика между муфтой и концами труб, установку на трубы с внешней стороны обжимной цилиндрической муфты с кольцевой проточкой на наружной поверхности с сечением в виде трапеции и соединение труб путем деформирования муфты и концов труб до придания внешней поверхности муфты цилиндрической формы, при этом нарезают резьбы на внутренней поверхности утолщений муфты, наносят антикоррозионное покрытие на внутреннюю поверхность муфты, заполняют герметизирующим материалом впадины резьб и деформируют муфту до затекания металла труб во впадины резьб муфты.

Известен способ соединения труб (патент RU №2091656), состоящий в выполнении операций по их центровке и установки в зону стыка, при этом в зоне стыка создают постоянное магнитное поле, в трубе образуют направленный поток ферромагнитных частиц, зазор в месте стыка заполняют ферромагнитными частицами и подвергают их индукционному нагреву.

Недостатками вышеописанных способов соединения труб являются их ограниченные возможности, т.к. способы соединения не рассчитаны для криогенных сред и являются трудоемкими в изготовлении соединения, а также известные соединения предназначены только для труб, выполненных из однородных материалов (например, стали).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ неразъемного соединения тонкостенных стеклопластиковых труб (патент RU №2266459 - прототип), в котором конец одной из труб нагревают, расширяют до образования временного раструба при помощи вставляемого в трубу приспособления, фиксируют положение раструба охлаждением, затем удаляют расширяющее приспособление из первой трубы и вводят в раструб конец второй трубы, на наружную поверхность которого предварительно наносят эпоксидный клеевой состав, и осуществляют нагрев участка соединения.

Недостатками известного способа неразъемного соединения труб, выполненных из однородного материала, являются низкая надежность соединения при работе в агрессивных средах, при различных температурных колебаниях, что приводит к потере герметичности соединения, а также трудоемкий процесс способа соединения труб (нагревание, формирование раструба, охлаждение, нанесение клеевого состава, повторное нагревание).

Задачей изобретения является повышение надежности соединения за счет обеспечения герметичности неразъемного соединения трубы из композиционного материала с металлической законцовкой трубы и повышение технологичности способа соединения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе неразъемного соединения труб включающем операцию выполнения рифтов и операцию нанесения слоя клея на соединяемые поверхности, при этом металлическая законцовка трубы охватывает трубу из композиционного материала и затем соединение помещают в индуктор, при этом на трубе из композиционного материала непосредственно в месте соединения выполняют рифты и устанавливают внутри соединения съемную центрирующую матрицу, после этого посредством индуктора создают магнитно-импульсное поле, которым обеспечивают обжатие трубы в месте их соединения, последовательно двумя импульсами тока разряда, при этом первым импульсом изменяют физико-механические свойства материала, а вторым импульсом уменьшают величину упругой деформации металлической законцовки трубы с одновременным затвердеванием клея марки УЛ5-233У, выполняющего роль демпфирующей прослойки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображено неразъемное соединение труб со съемной центрирующей матрицей, помещенное в индуктор.

Неразъемное соединение труб включает в себя металлическую законцовку трубы 1, выполненную из титана ОТ-4, толщиной стенки от 1 до 2 мм и трубу 2 из композиционного материала, выполненную из стеклопластика или углепластика с толщиной стенки до 5 мм и диаметром от 50 до 100 мм. На концах трубы 2 из композиционного материала непосредственно в месте соединения выполняют рифты 3 при помощи проточки на токарном станке. Высота рифтов 3 соизмерима с толщиной стенки трубы. На поверхность рифтов 3 наносят слой клея 4 марки УЛ5-233У, который играет роль демпфирующей прослойки. Далее внутри трубы 2 и металлической законцовки трубы 1, в месте их соединения устанавливают съемную центрирующую матрицу 5. Затем трубы соединяют, при этом металлическая законцовка трубы 1 охватывает трубу 2 из композиционного материала. Соединение помещают в индуктор 6 и воздействуют в зоне соединения последовательно двумя импульсами тока разряда посредством магнитно-импульсной штамповки (на чертеже не показано). От первого импульса физико-механические свойства материала изменяются в сторону повышения пластичности. От второго импульса уменьшают величину упругой деформации металлической законцовки трубы 1. Под воздействием этих импульсов создается магнитно-импульсное поле и происходит обжатие трубы 2 из композиционного материала металлической законцовкой трубы 1. При штамповке с двумя импульсами тока разряда создаются условия, способствующие быстрому затвердеванию клея.

Предлагаемый способ неразъемного соединения труб позволяет получить соединение с высокой надежностью за счет обеспечения герметичности и упростить технологию изготовления соединения труб.